算法与程序设计.ppt

粤教版 算法与程序设计 教材教学研讨 算法与程序设计模块的前导课程 信息技术基础第四章4 1节例子 文字加密与解密目的 了解计算机程序解决问题的过程了解程序设计语言是人们与计算机打交道的桥梁了解VB界面 数学必修 3算法初步统计 概率 高中数学课中也包含有 算法 教学 似乎与算法与程序设计课的内容重复 事实上 两者即有相同 更有区别 相同的是两者的大目标都是培养学生运用计算机进行思维的素养 不同的是数学课中的算法内容局限在通过解决数学上的问题 体会数学中所蕴涵的算法思维 强调的是一种解决结构化问题的一种思维培养 而信息技术课程中的算法与程序设计实际上是利用数学课程中所学和算法知识基础 要求学生进一步领会算法在计算机解决现实问题的重要作用 如何有机地将局部算法组合成系统 数学必修 3算法初步统计 概率 一 课程的目标 使学生在原有基础上进一步体验算法思想 了解算法和程序设计在解决问题过程中的地位和作用 能从简单问题出发 设计解决问题的算法 并能初步使用一种程序设计语言编写程序实现算法解决问题 教什么 计算机语言及其语法用算法思想解决问题让学生在创作软件中体验创新和创造 课程目标的认知结构解析 在我国信息技术课程的发展历史中 算法与程序设计 一直扮演着重要的角色 在教学实践中 关于其存在性和价值 引发过许多争论 而因其单调的逻辑形式等原因 素来被认为是难教 难学的典型代表 许多中小学信息技术课程的承担 实践 者和研究者 都曾经对它产生过困惑 摘自 田俊华 李艺 算法与程序设计 课程目标的认知结构解析 课程目标的认知结构解析 第一层次 1982年教育部决定在清华大学 北京大学等5所大学的附中试点开设BASIC语言选修课 启动了我国中小学信息技术教育 计算机教育 的历程 这时 计算机文化观 刚刚形成 并且开始对我国的信息技术教育产生影响 受技术发展的局限 这时的信息技术 计算机 课就是程序设计课 就是学习BASIC语言 大多数人又将 程序设计 教学基本等同于 程序设计能力 的教学 课程目标可以描述为 训练学生使用程序设计语言进行程序设计的能力 这是 程序设计 课程目标的最初层次 这个课程目标的影响延续时间较长 影响较大 直至今天 实际教学中存在的不少误区还是缘自于它的作用 课程目标的认知结构解析 随着信息技术的发展和信息技术课程开设经验的积累 人们对计算机文化观的理解渐趋成熟 与此同时 1995年 国外学者针对我国千军万马齐学 BASIC 的现象提出了忠告 人们逐渐意识到 除了赋予信息技术课程更多的教育责任以外 仅仅程序设计部分还应该蕴藏 负载更多的文化意义 这一认识使 程序设计 课程目标发生了很大的转变 上升至第二个层次1997年的 中小学计算机课程指导纲要 修订稿 指出 程序设计 课程的目的是 要通过程序设计的教学让学生更深入地理解计算机的工作原理 初步学会程序设计的一般方法 并了解用程序设计的方法解决实际问题的几个基本步骤 课程目标的认知结构解析 这一认识与第一层次的认识相比显然全面而深刻 但如果综观信息技术 计算机 课的整个教学体系不难发现 当时的课程目标明显带有 计算机工具论 的倾向 程序设计 课程目标主要是让学生了解计算机 学会使用计算机解决问题 而对其携带的信息文化价值 思想方法价值等尚未提升到相应的高度 2000年 中小学信息技术课程指导纲要 试行 中虽然写出了 信息素养培养 的字样 但未在课程指导纲要中予以真正落实 其围绕具体工具展开的模块化结构显然是工具论的简单延伸 未有实际的变革和超越 课程目标的认知结构解析 随着基础教育课程改革的展开 人们对信息技术课程的认识不断走向深入 在2003年推出的 课标 中 程序设计 部分随着整体课程目标再次得以升华 从而进人第三个层次 提升学生信息素养 关注全体学生 不仅是课程的基本理念 而且也实实在在地落实到整个课程中 通过 程序设计 的教学 让学生掌握程序设计的基本知识与基本技能固然重要 但对程序设计方法与过程的体验 对其携带的思想方法 文化内涵的了解 以及正确态度的形成同样不可忽视 这一层次的目标更多关注 整体的人 的发展 而不仅仅是学科知识的系统性与完整性 从提升学生信息素养的高度对 程序设计 的知识与技能 过程与方法以及情感 态度与价值观提出了要求 由此构成一个全方位的立体目标体系 课程目标的认知结构解析 程序设计 模块在继承信息技术课程总目标的前提下 又具体地提出 旨在使学生进一步体验算法思想 了解算法和程序设计在解决问题过程中的地位和作用 能从简单问题出发 设计解决问题的算法 并能初步使用一种程序设计语言编制程序实现算法 解决问题 课程目标的认知结构解析 一般意义上的程序设计 个体间认知结构差异在外显行为上将表现为三个层次 第一层 能读懂简单的程序代码 能模仿范例对简单问题设计算法并编程实现 理解基本的程序设计思想方法 并乐意学习程序设计第二层 能够运用程序设计的局部知识解决比较复杂的问题 能准确地理解程序设计的基本思想与方法 对程序设计有较高的兴趣 并能体会到这方面的成就感第三层 能系统地运用程序设计的基本知识设计算法并编写程序解决问题 具有一定的技巧性 艺术性 对程序设计有某种程度的痴迷 课程目标的认知结构解析 我们对第一层次可以再细分为以下三个亚层 1 就某种程序设计语言 能初步掌握最基本的语法与命令 通过简单应用 体验人机合作中的对话感 形成对人工语言概念的初步了解 知道存在一种利用计算机解决问题的新方法 2 知道程序设计的一般步骤 对程序设计的基本思想方法有一定的理解 能通过模仿或者改造别人的程序解决简单的问题 学习比较积极主动 3 透过程序设计语言层面 能够理解程序设计实质上是人们利用人工语言与计算机进行对话而开展工作 解决问题 开始喜爱程序设计 个人意识中开始具有专业发展的趋向 课程目标的认知结构解析 1 就某种程序设计语言 能初步掌握最基本的语法与命令 通过简单应用 体验人一机合作中的对话感 形成对人工语言概念的初步了解 知道存在一种利用计算机解决问题的新方法 这一亚层是 程序设计 课程的基本目标 也是绝大多数学生要达到的目标 这一亚层对于任何一个选修了 程序设计 的学生 即使其将来并不从事计算机技术开发或者应用工作 甚至是一个文科发展取向的学生 都将产生积极意义 达到这一目标 学生虽然无法从真正意义上做到设计程序解决问题 但通过学习 他们能从语言处理层面知道计算机的基本工作原理 进而消除对信息技术的神秘感与畏惧感 并在新旧知识的相互作用中改造原有的认识结构 面对信息技术 程序 软件等 应用及其现象具有较准确的理解和足够的自信心 课程目标的认知结构解析 2 知道程序设计的一般步骤 对程序设计的基本思想方法有一定的理解 能通过模仿或者改造别人的程序解决简单的问题 学习比较积极主动 达到这一亚层 他们可以通过知识的迁移 在未来的学习和工作中能够用程序设计的一些知识解决具体问题 能够在初步地知其所以然的基础上小试牛刀 例如 他们能够在WordExcel中创建宏 能用这些软件提供的内部函数进行比较复杂的操作 能用学到的知识编写简单的JavaScript小程序创建动态网页等 课程目标的认知结构解析 3 透过程序设计语言层面 能够理解程序设计实质上是人们利用人工语言与计算机进行对话而开展工作 解决问题 开始喜爱程序设计 个人意识中开始具有专业发展的趋向 达到这一亚层 学生能够独立地或与他人合作设计程序解决学习 生活中的一些简单问题 具备了通过进一步发展成为程序设计专业人员的良好基础和可能性 可以认为 这一亚层并非 共同基石 性质的大众目标 但不排除少数特长学生通过个人努力能达到这一亚层 而对课程 教师来说 促使学生向这个目标迈进恰好是关注学生个性发展的意义所在 课程目标的认知结构解析 从以上的分析我们可以得出如下结论 程序设计 在高中阶段的教学 旨在帮助学生建立尽可能合理的算法与程序设计的认知结构 使其达到某一合理的层次 或者促使其由低层次目标向较高层次目标迈进 最终目的在于从程序设计领域提升学生的信息素养 为学生将来的发展奠定扎实的基础 课程目标的认知结构解析 在高中阶段 局部的程序设计知识与编程技巧固然重要 但不宜过分强调 否则将本末倒置 这犹如少儿学习弹钢琴 正确 规范的指法以及对乐感的培养远比熟练弹奏多少支曲子更为重要 对大部分学生来说 选修 程序设计 模块的初衷也并不是希望将来成为计算机开发人员 但至少可以肯定 他们都需要使用信息技术 都需要在信息社会中生存 学习 程序设计 是要了解程序设计的思想方法 理解基于人工语言的思维方式 激发学习信息技术的兴趣 培养学习信息技术的成就感 从程序设计的角度提升个人的信息素养 即使少部分对程序设计具有浓厚兴趣的学生 完善这一认知结构也不是一蹴而就的 它需要一个长期的过程 因此 我们不要期望学生在短时间内能掌握很多所谓的 技巧 从而达到较高层次 王爱胜 想法 算法 软件 勾画思维 技能发展路线 小学 初中 高中各阶段对 程序设计 要求 学生作品欣赏 二 教材编写思路与特色 目前 算法与程序设计 教材编写的几条主线问题解决的主线算法的主线代码编写的主线软件开发的主线 二 教材编写思路与特色 在教材体系结构的构建上 根据高中学生的认知发展规律 以算法和程序设计为主线 对本模块中的三个主题的具体内容作了重新的编排 紧紧围绕用算法和程序设计求解问题的过程 交叉介绍算法 程序设计语言和程序设计思想与方法 教学难点按螺旋式上升安排呈现 二 教材编写思路与特色 在教材具体内容的编排上 本教材从遇到的问题出发 分析问题 发现问题的本质 选择 设计相应的算法 通过程序设计语言的使用来编写程序 最终实现问题的解决 在整个程序设计的过程中 问题的解决是按照一定的步骤 一定的思维方式和方法来进行的 这其中体现了软件工程的基本思想 二 教材编写思路与特色 本教材所选取的问题来自自然科学 社会科学 工程技术和日常学习与生活等各个方面 特别注意精选反映人类文明成果和能够激发学生学习兴趣的例子和问题 如 袁隆平的超级水稻研究 扶贫开发工程 红楼梦 的研究 工厂生产管理 研究性学习等 力求用例子和问题内在的神秘感 创造性和独特力量吸引学生的参与 用例子和问题所蕴藏的艺术感 文化性 道德责任打动学生的心灵 使教材体现技术 人文 生活三位一体 让学生在学到知识与技术的同时 也受到人文精神的熏陶 二 教材编写思路与特色 本教材的设计力图展示问题的本源和背景 展示问题求解的思维过程和方法 从而培养学生运用信息技术解决实际问题的能力 让学生将所学的信息技术积极地应用到生产 生活乃至信息技术革新等各项实践活动中去 在实践中创新 在创新中实践 二 教材编写思路与特色 本教材注重教学设计 按照 课程标准 的教学目标要求 根据学生的认知规律 精心选取与安排教学的组织形式 教学方法 教学环境和教学过程 使学生在学习和掌握知识与技能的同时 学会自主学习与自我发展 学会协作学习与共同发展 构建与社会发展相适应的价值观和责任感 并对教学进行过程与结果相结合的评价 二 教材编写思路与特色 学生活动主题的设计具有一定的自主性与开放性 使不同层次 不同类型的学生都能找到合适的主题 三 教材的结构体系 算法 是关于解决问题的计算过程的描述 即解决问题的方法和步骤的描述 程序设计 是使用计算机可理解的语言表达算法的过程 三 教材的结构体系 第一章揭开计算机解决问题的神秘面纱第二章程序设计基础第三章可视化编程第四章算法及其程序实现第五章面向对象程序设计第六章程序设计实践 第一章揭开计算机解决问题的神秘面纱 三 教材的结构体系 第一章揭开计算机解决问题的神秘面纱 从数学课程中有了了解自然语言算法的描述流程图伪代码算法的选择算法的多样性程序的特征程序程序设计语言程序的基本结构程序的产生与发展 算法的概念 三 教材的结构体系 第一节计算机解决问题的过程 2一 从生产方案选择问题开始 2二 计算机解决问题的步骤 3第二节算法与算法的描述 8一 算法 8二 算法的描述 9三 算法在解决问题中的地位和作用 13第三节程序与程序设计语言 14一 程序与程序设计 14二 程序设计语言的产生与发展 18三 程序的编辑和翻译 19 第一章揭开计算机解决问题的神秘面纱 第二章程序设计基础 三 教材的结构体系 三 教材的结构体系 第一节VB语言及程序开发环境 26第二节程序的顺序结构 32第三节程序的选择结构 41第四节程序的循环结构 49第五节模块化程序设计 第二章程序设计基础 三 教材的结构体系 第一节VB语言及程序开发环境 26一 VB语言概述 26二 可视化程序的开发环境 30第二节程序的顺序结构 32一 居民生活消费支出的计算 33二 赋值语句和输入输出语句 35第三节程序的选择结构 41一 从制作矩形框问题开始 41二 条件语句 42三 多重选择语句 44第四节程序的循环结构 49一 FOR循环语句 50二 DO循环语句 53三 循环嵌套四 几种循环语句的比较第五节模块化程序设计一 自顶而下 逐步求精的程序设计思想二 过程与函数三 模块化程序设计思想 第二章程序设计基础 第二章程序设计基础 从这章开始 要求真正掌握程序设计的方法 程序设计的困难 表达方式与平时习惯不一样 第二章程序设计基础 组合内容 提升编程境界例课本P58 交流 2 用Do循环的四种形式各编写一个程序 实现输入一个自然数M 判断这个自然数是否素数 课本P59 练习 1 编写程序求出10000以内的所有素数 第二章程序设计基础 改进PrivateSubCommand1 Click Form 2To10000i 2DoWhilemModi 0i i 1LoopIfi mThenprintm NextmEndSub 第二章程序设计基础 另一种思路PrivateSubCommand1 Click Form 1To10000s 0Forj 1TomIfmModj 0Thens s 1NextjIfs 2Thenprintm NextmEndSub 第二章程序设计基础 又一次改进PrivateSubCommand1 Click Form 1To10000s 0Forj 2Tosqr m IfmModj 0Thens 1NextjIfs 0Thenprintm NextmEndSub 第二章程序设计基础 篩法PrivateSubCommand1 Click Dima 10000 AsByteFori 2To10000 a i 1 NextiForm 2To10000Ifa i 1Thenprintm Forj i 2To10000Stepi a j 0 NextjEndIfNextmEndSub 第三章可视化编程 三 教材的结构体系 第一节可视化编程的概念与方法一 VB可视化编程的概念二 窗体和控件三 VB可视化编程的方法第二节程序调试的方法一 错误的类型二 调试与排错第三节综合活动 心算练习程序设计一 活动目的二 活动任务三 活动过程四 活动成果五 活动评价六 心算练习 程序设计示例 第三章可视化编程 三 教材的结构体系 第一节用解析法设计程序一 用解析法求解问题的基本过程二 用解析法求解问题的实践第二节用穷举法设计程序一 用穷举法设计算法的基本过程二 穷举法的程序实践三 穷举算法小结第三节查找算法设计一 红楼梦 的研究与查找技术二 顺序查找算法三 对半查找算法第四节排序算法设计一 选择排序算法二 插入排序算法第五节递归算法与递归程序一 从斐波那契问题看递归算法二 一个应用递归法算法解决问题的经典例子第六节问题求解综合活动一 活动目的二 活动任务三 应用计算机求解问题过程的示例 第四章算法及其程序实现 第四章算法与程序设计 算法解析法穷举法查找算法排序算法递归算法 顺序文件 数组 综合活动排错能力 第四章算法与程序设计4 1用解析法设计程序 例子 小球弹跳问题计算的并不是一个表达式 电阻计算问题要解方程 第四章算法与程序设计4 1用解析法设计程序 要解决的问题 了解解析法的基本概念及用解析法设计算法的基本过程 可拓展部分 计算会有误差 有时误差会有致命影响 第五章面向对象程序设计 三 教材的结构体系 第一节面向对象程序设计思想一 面向对象思想的产生二 面向对象程序设计第二节面向对象程序设计的基本概念一 对象二 类三 类 对象与实例的关系第三节面向对象的功能实现一 创建类二 对象的声明和实例化 第五章面向对象程序设计 第五章面向对象程序设计 面向对象 OOP 程序设计的基本思想 面向对象程序设计中的基本概念 对象 类 消息 继承实例 面向对象的功能实现 面向对象编程的第一步 是从纷繁复杂的事物或者关系中抽象出对象来 其内容包括对象的特征和行为等 用代码来描述对象时 就是类 对象的特征用类属性来描述 对象的行为用类的方法来描述 针对对象触发的事件用类的事件来描述