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1、第一单元算法与算法表示【单元整体构想】一、单元内容简介算法是计算思维的核心要素之一，也是人工智能得以普遍应用的三大支柱之一。算法在本册教材中以算法的概念、描述、控制结构，以及完整设计算法解决问题的一般过程为主要学习内容。本单元主要落实“身边的算法”模块中的算法描述内容，作为起始单元，以感知算法的概念、算法的描述及特征、算法中的数据等内容为主线。通过本单元的学习，学生能够认识到生活中处处都有算法，意识到用算法解决生活问题的优势，能够用自然语言或流程图将熟悉的场景中的问题解决过程比较清晰地描述出来。描述解决问题的方法及步骤是理解算法的基础。本单元用多个不同的算法案例来贯穿学习内容，从而让学生熟悉一
2、些常用的算法描述风格与方式,并会用自然语言或流程图描述算法,初步接触顺序结构、分支结构的描述。关于算法中的数据，本单元旨在让学生初步认识变量，同时在算法描述的基础上总结出算法的特征。二、单元设计的望远镜思维学生在三、四年级的学习中，已经初步积累了将一个大问题分解成几个小问题的活动经验，以及运用图示等方式描述解决问题的步骤的体验。这些经验和体验为学生理解算法打下了认知基础。从本单元开始，学生正式接触算法，初步体会”算法是指用计算机解决问题时的方法及步骤”这一内涵，学习算法常用的描述方式，了解算法的基本特征；通过用变量表示数据来描述算法，了解算法有三个典型环节一一输入、计算、输出，进而理解“通过变
3、量把解决特定问题变成解决一类问题”的算法思维，初步感受算法的效率。这些知识是学生在五年级后续单元以及六年级进一步学习算法设计、算法验证、算法应用和迁移算法解决问题的基础。三、单元设计的放大镜思维本单元重点聚集“算法是一组明确定义且可执行的操作，用于描述解决问题的方法及步骤”和“算法可以用文字、图示、代码等方式进行描述”展开学习和探究。村单元共有5课，以身边的问题为基点，学习算法的描述方法，体验算法中的数据，进而梳理算法的特征。其中，“身边的算法”让学生初步体会算法的概念；“自然语言描述算法”与“流程图描述算法”让学生学习用两种不同的方式描述算法；“算法中的数据”让学生初步感受把生活中的现象、事
4、物抽象成数据的过程，初步体验用变量来表示数据的方法；“算法的特征”让学生认识“有穷性”“确定性”“有输出”这三个特征，进一步体会“算法是一组明确定义且可执行的操作，用于描述解决问题的方法及其步骤二单元各课内容如下表所示:课序课题主要内容第1课身边的算法认识算法的概念，同一个问题有不同算法。第2课自然语言描述算法认识算法描述方法，用自然语言描述算法。第3课流程图描述算法认识流程图符号与含义，用流程图描述算法的方法第4课算法中的数据认识算法中数据的输入、输出，认识变量，用变量表示算法中的数据的方法。第5课算法的特征了解、认识算法的三个基本特征。【单元目标设计】素养目标通过本单元的学习，学生能认识算
5、法在信息社会中的重要作用，知道日常生活中解决问题需要用到算法。能够用自然语言或者流程图来描述解决简单问题的算法；能够识别简单情境中的数据，并用合适的符号来表示；能够尝试根据算法的特征来评估一个算法的有效性。逻辑主线单元涉及的信心大概念单元目标描述算法1 .算法是一组明确定义且可执行的操作，用于描述解决问题的方法及其步骤。2 .算法可以用文字、图示、代码等方式进行描述。3 .同一个问题可以采用多种算法来解决，而不同的算法可能具有不同的效率。1 .知道算法是解决问题的方法及其步骤。2 .了解算法的特征。3 .能够利用自然语言和流程图描述算法。4 .认识到生活离不开数据数据存在多种形式，通过一定的规
6、则可以对数据进行组织和呈现。算法，不同算法的效率可能不同【单元评价设计】本单元的评价可以基于学生熟悉的生活情境设计任务，可以从“能否描述简单问题的解决方案，描述的算法是否具有输入、计算、输出等环节，能否用变量表示数据来描述算法，描述的算法是否符合有穷性、确定性、有输出”等方面进行验证与评价。一、最终评价任务设计根据算法特征，准确描述购买某种商品时超市自动收银系统的算法。某超市有一品牌的鲜牛奶价格描述如下：规格：净含量250ml；价格：2.50元。问题：如果购买5盒这样的牛奶，你觉得超市收银系统的计费过程是怎样的？实践：请用自然语言或流程图表示超市自动收银系统实现收费的流程。二、评价量规设计指标
7、内容素养指向水平描述算法描述的完整性能根据收银系统收费流程准确描述关键步骤，通过自然语言或流程图描述问题过程。A.能独立设计流程，并完整有条理地描述，符合算法特征。B.能在同伴帮助下设计流程，且能完整地描述，有开始与结束。C.能在教师指导下完成，基本能描述算法。算法有输出描述的算法中有输入、计算、输出环节，能用变量表示数据、描述算法。A.能用变量表示数据、描述算法，流程中包含输入、计算、输出等环节。B.能在同伴帮助下运用变量描述算法，流程中包含输入、计算、输出中的两个环节。C.能在教师指导下用变量表示数据，算法描述中包含输入、计算、输出其中的一个环节算法具有确定性每一步确定可执行。.描述的每一
8、步都确定可由计算机执行。B.描述的每一步确定可以由人或计算机执行。C.描述的1-2步可由人或计算机执行。【单元过程设计】一、单元问题设计问题一：同一道菜肴，为什么不同厨师做出的口味会存在差异？设计意图：本题借助学习与生活中的实例，让学生体验身边的算法。一方面希望引发学生的学习兴趣，构建学生熟悉的场景，提出解决问题的方法及步骤,接近学生与算法的距离；另一方面希望通过类似的驱动性问题激发学生对身边算法的关注，初步感受解决问题的流程不同、数据不同会输出不同的结果。学生回答的引导方向：本题可以考虑做菜的步骤、火候、放入的食材、调料数量不同引起口味的差异，指向“同一个问题不同算法”或“同一算法不同数据”
9、的结果差异。问题二：怎样判断同一个问题的不同解决方案的优劣？设计意图：本题考虑从算法的描述和算法的效率这两个维度来研判，指向算法有优劣的问题，也可以理解为：交流及比较算法前，需要将算法描述出来，通过数算法执行步数来判断算法的优劣，从而激发学生追求解决问题的最优想法,为算法实践和算法优化做好铺垫。学生回答的引导方向：本题聚集算法的启蒙，算法存在于日常生活中，学会用算法的思维认识世界。判断解决方案的优劣，首先要描述方案，其次根据解决方案的步数等来比较方案的优劣。二、单元学习策略本单元建议根据学生熟悉的生活场景来组织学习，围绕身边的算法，结合其他学科的相关经验，从简单到复杂逐步进行分析；建议根据学生
10、实际情况，将单元情境中的两个驱动性问题分解成可操作的关键性问题进行探究。算法描述对教室环境无特殊要求。本单元可以在普通教室学习。建议通过各类驱动性问题激发学生的深度学习。例如，生活中各种问题的解决是否都有一些关键的方法及步骤？一个问题的解决，是否有多种方法？如何清晰地描述一个问题解决的整个过程？如何把特殊问题的解决方案变成一般问题的解决方案？计算机能够执行的算法有什么要求？课题第1课身边的算法教学目标1.通过分析生活中问题解决的方法，了解算法的概念。2.通过用不同算法解决同一个问题，知道解决同一个问题可以教学重点教学难点环境与素材有不同的算法。认识算法，知道算法的概念。分析问题并找到解决问题的
11、算法。1 .学生折纸实验的材料。2 .登录平台的账号。教学过程一、讨论扫地机器人能根据侦测到的情况自动打扫房间，谁在背后指挥它?二、建构许多问题的解决都有一定的方法及其步骤，而且方法往往不止一种。1 .生活中的问题解决生活中的一些问题，如“把一张纸折成一个纸碗”“平台验证用户登录”等，其解决过程都可以按照一定的方法及其步骤来完成。全对骨折曲焦沿4位折 u 反诉书友一 t次步廉32 .认识算法算法一般是指用计算机解决问题时的方法及步骤。3 .解决问题的不同算法解决同一个问题，可以有不同的算法，如需要复制8条“前进50步，右转45度”的重复口令，可以有多种算法来实现。以下列举两种算法。三、练习寻找
12、身边的一个问题，写出解决这个问题的算法。参考答案：身边的问题是：O解决的算法是：O课后反思/评价标准课题第2课 自然语言描述算法教学目标1.通过分析生活中的实例，了解描述算法的几种常见方法。2.通过真实问题解决方案的描述，学会有条理地用自然语言描述算法。教学重点有条理地用自然语言描述算法。教学难点用自然语言清晰、有条理的描述算法。11.网络状态下的计算机教室。环境与素材2.教学演示文稿。3.像素画生成器等编码工具软件。教学过程一、探索要交换分别放有铅笔盒和书本的两张课桌的位置,有哪些交换方法？哪种方法需要的步骤较少？二、建构准确描述解决问题的算法，有利于理解、交流、验证及优化算法。算法可通过多
13、种方法来描述，不同的方法各有特点。1 .算法描述方法把求缺问题的方法及其步骤用一种规范、可读性强的方式描述出来称为算法的描述，常用的描述方法有自然语言描述、流程图描述、伪代码描述等。CK)2 .用自然语言描述算法，就是运用人们日常生活中使用的语言来描述解决问题的方法及其步骤。例如，“交换分别放有铅笔盒和书本的两张课桌的位置”用自然语言可以这样描述：首先，把放铅笔盒的课桌移到空位上。然后，把放书本的课桌移到原来放铅笔盒的课桌的位置。最后，把空位上的课桌移到原来放书本的课桌的位置。用自然语言语言描述算法应注意什么？【试一试】用自然语言描述密码锁开关的方法。步骤一：接受用户输入的密码。步骤二：如果密
14、码正确，门打开；如果O三、拓展对一群人按照身高进行排序。当人数较多时，可以通过两两比较来实现。现以3人为例，描述按身高从矮到高进行排序的算法。1 .聪聪与明明比较，先找出两人中身高较矮的那个人。2 .再将找出的那个人与慧慧比较，可确定3人中最矮的那个人，排在第1位。3.剩下的两人再比较,高的排在第3位。矮的排在第2位ifHf“2IBHHB四、练习列竖式计算“28+75=?”，请你写出关键步骤。参考答案：1 .计算8+5。2 .在个位上书写3,向十位进1。3 .计算2+7+1。4 .在十位上书写0,向百位进1。5 .在百位上书写1。课后反思/评价标准课题第3课流程图描述算法教学目标1.通过图示分
15、析，认识流程图符号与含义。2.通过简单问题实例，学会用流程图描述算法的方法。教学重点用流程图描述算法。教学难点用流程图描述算法。环境与素材流程图框图板贴或者框图拖拽互动动画。教学过程一、探索用自然语言描述解决下列问题的算法。例L求底为6cm,高为4cm的三角形的面积。流殍线，表示流 SSC例2：求2+96(12-4)的值。二、建构流程图以图示的方法来描述算法，具有形象直观、结构清晰、逻辑性强等特点。1.认识流程图流程图采用通用、规范的符号描述算法，常用符号及含义如下图所示。开始/生妻凌诃&的开始或结束【小知识】常用的流程图符号还有输入/输出框、判断框等。/71人/胤F5破蜩闯入出判断做根比条情
16、览断2.流程图描述算法流程图通过几何图框、流程线和简单的文字描述，表示算法中的每一步操作。求底为6cm、高为4cm的三角形的面积，其算法用自然语言可描述为：先计算6X4的值为24,再计算242的值为12,最后输出三角形面积的值为12cm2o该算法用流程图描述如下图所示。()又如，求算式2+96(12Y)的值，用自然语言描述的算法如下:1 .计算12-4的值为8。2 .计算968的值为12。3 .计算2+12的值为14。4 .输出算式的值14。该算法用流程图描述如下图所示。【小知识】在绘制流程图时，应按照从左到右、从上到下的顺序绘制，流程线不能交叉或弯曲。三、拓展流程图除了手绘，还可以通过软件或
17、在线平台进行绘制。例如：绘制求解三角形面积算法和流程图的关键步骤为:1.新建流程图文件。5 .绘制几何图框并添加文本。6 .绘制流程线。7 .形成流程图。5,保存流程图。三、练习学校举行合唱比赛，由5位评委对节目进行打分，节目的最终得分是5个分数的平均分。某个节目的评委打分分别为91,90,88,92,89,请用流程图描述求该节目最终得分的算法。参考答案：S，； K，才 eiy课后反思/评价标准课题第4课算法中的数据1.通过分析生活中的算法实例，认识算法中的数据。教学目标2.通过剖析生活中有序解决问题的实例，了解用变量表示算法中数据的方法和意义。教学重点用变量表示算法中数据的方法和意义。教学难
18、点理解变量在算法中的作用。环境与素材若干日常生活中算法产生数据的票据或凭据等。教学过程一、讨论生活中处处有数据，在实现解决问题的算法中也有各种各样的数据，如洗衣机不同洗衣模式的实现、导航的路线规划等都包含数据，这些数据在哪里呢？二、建构数据在算法中起着不可或缺的作用O算法的执行过程主要是处理数据,1 .生活中的数据生活中有各种各样的数据，有些跟算法相关，如在购买电影票时输入的时间、影片名称等都是数据，电影票上显示的影厅、影片名称、座位等也都是数据。*XXXXXHe4J9B2ff【想一想】你还能举出生活中有关算法生成数据的其他例子吗？2 .算法中的数据数据处理是算法执行的核心。(1)算法描述中的
19、数据算法描述中包含着算法需要处理的数据。例如：从使用煮茶机煮冰糖雪梨茶的算法和计算底为4cm、高为3cm的平行四边形面积的算法的描述中，可以看出算法要处理的数据。使用煮茶机索冰雷1茶步及 1：畲舱流冷切片。苗要 2： A 50多度3：放入10 JL.多空4：加人1.5升水一步暮5：将水；fc* WOMtAJC多鼻加水青。，A 10。仲,Jt*M.水械.水.150 2、Is什.IOO糙氏腹、10分”计算底为4cm、高为3cm的平行四边形面积的算法描述如下:屠费加解任*平6川竣号的面枳,上述用决中跑/些我据需娶或叟？(2)用变量表示数据变名S9IBO力更独10412用变量来表示具体数据,可以让解决
20、一个具体问题的算法变成解决一类问题的算法。在算法中，每个变量都有变量名与变量值。为交支H,你有什么好比议力？例如，煮冰糖雪梨茶和计算平行四边形面积的算法，可以改成以下描述。步碑1:4L畲槃洗冷*9月。步建2： MA丸警臬、 3： MA （*ttt*） t*步骅4 A （水井M）升水，骅5：桥家京列IoOit氏氏一6： *.再次（BHq）分,计I任点拳行可边电面也的* *覆冬。味冰3*象茶的累法【小知识】变量，在数学中指在某一个过程中可以改变的量。在算法中，用变量来表示可以处理的数据，它用来表示值或计算结果。三、练习用变量表示具体数据，再次描述第3课练习“计算5位评委打分的平均分”的算法。参考答
21、案：下面示例其中一种方式。1 .输入评委1（得分1）。2 .输入评委2（得分2）。3 .输入评委3（得分3）。4 .输入评委4（得分4）。5 .输入评委5（得分5）。6 .计算（平均分）=（得分1+得分2+得分3+得分4+得分5）57 .输出（平均分）。课后反思/评价标准课题第5课算法的特征1.通过寻找各种算法的共同特点，理解算法的特征。她迎口q2.通过体验不同特征对算法的影响，学会进一步准确地描述算教学目标法。3.通过算法特征的探究，初步形成算法有效性的判断。教学重点知道算法的特征。教学难点借助算法特征，准确地描述算法。环境与素材若干符合算法特征和不符合算法特征的案例。教学过程一、讨论仔细观
22、察购买车票与计算三角形面积的算法描述,你发现它们有哪些共同特点？入A的处/T二、建构算法一般在计算机中执行，它具有有穷性、确定性、有输出等特征。1 .算法的有穷性算法必须在有限时间内完成，即算法必须能在执行有限步骤之后终止。例如，煮水果茶的算法，若一直重复“洗水果”这一步骤，则永远煮不出茶。不能解决问题的算法是没有意义的。步有审,时间看隍靖束有穷性2 .算法的确定性算法中的每一步必须是确定且能有效执行的，而不能是模糊不清的。kM4iv.f2r*MeF.:“人延*4.f*4： T.M S： *M.f6: -tB7: WfMAUt.夕U： HlL eFX4k, ，我 2：就单及 loo . f 3
23、0 Jt,3： 就本Q Io.奴茶& (SX)34: MLI S #夕鼻九#/%10&46：今绘耳左3分7： Mt一个，M更将会*SH4XMB【试一试】对照算法的确定性要求，描述使用电子体温计检测到有人体温超过37.3C时发出警报声的算法。3 .算法有输出算法必须有确定的输出，可产生一个或多个输出，没有输出的算法是毫无意义的。如通过预约排号算法输出一个排队序号，通过导航算法输出多条备选路线。算法由一系列明确可执行的方法及步骤组成，在有限步骤内解决问题。三、练习根据算法的特征，准确描述购买某种商品时超市自动收银的算法。参考答案：1 .识别商品。2 .匹配商品单价。3 .输入商品数量。4 .计算数量X单价的值。5 .输出收费金额。6 .收费。课后反思/评价标准
