八年级信息技术：算法初步教学设计课件

八年级信息技术：算法初步教学设计从生活到算法，让思维有序生长授课对象：八年级学生课程导览01算法初识从生活经验出发，认识算法的本来面目02算法特征掌握判断标准，理解算法的核心属性03算法表示从自然语言到流程图，让算法看得见04经典算法在具体问题中体验算法的力量05思维拓展从算法学习走向计算思维培养算法初识算法就在我们身边从生活经验出发，揭开算法的神秘面纱01从生活场景认识算法算法并不神秘，它就是我们做事的步骤。泡一杯茶1洗杯子2放茶叶3烧水4冲泡5等待6品尝上学路线1出门2走到公交站3乘坐公交4下车5步行到校所谓算法，就是把解决问题的过程分解成一个个明确的步骤，并按照一定的顺序执行。算法的定义与核心解读算法定义解决某一特定问题的一组有限的、明确的、可执行的步骤特定问题任务导向算法总是针对一个具体任务，比如"查找班级最高分"而不是抽象的"做事情"。一组步骤有序指令算法由多个有序指令组成，指令之间有先后逻辑。执行的载体思想实现算法本身是思想，可以由人执行，也可以由计算机程序实现。理解定义中的关键词，是学习算法的第一步。生活中的算法无处不在菜谱食材准备切配下锅顺序火候时间每一步明确可执行说明书组装家具步骤图解严格按顺序操作才能成功折纸对折·展开·翻面一套固定折叠序列产生特定形状解数学题读题分析条件列式·计算·检验步骤清晰任何一套“先做什么、再做什么”的固定流程，本质上都是算法。好算法与坏算法的启示同样是完成一件事，不同的步骤安排效果差异很大。算法可以被设计，也可以被优化好的算法步骤少、用时短、结果可靠学习算法，就是学习如何设计更好的步骤初步建立“算法可优化”的意识，为后续学习埋下伏笔。低效的步骤逐张翻阅成绩单：从第一份试卷一张张翻到最后，费时费力高效的步骤按班级分组：先在目标班级内搜寻，工作量大幅减少VS算法初识课堂小结总结本章核心要点，用思考题引导学生在课后继续观察生活中的算法算法是解决特定问题的一组

有限的、明确的、可执行的

步骤本章核心回顾算法定义一组

有限的、明确的、可执行的

步骤现实体现生活中处处存在：菜谱、说明书、折纸、解题过程质量差异算法有好坏之分，设计合理的步骤至关重要课堂思考情境任务从闹钟响到坐进教室，记录你每天实际执行的步骤对比评估和同桌比较，谁的步骤更清晰、更高效算法特征好算法有章可循掌握判断标准，理解算法的核心属性02有限性：必须能够结束“有限性是算法五大特征的基础：算法必须在执行

有限

个步骤后终止，不能无限进行。”对比维度✅

正例❌

反例示例计算1到100的和，执行100次加法后输出结果一条指令反复从头执行、永不停止步骤步骤有限步骤无限判定是算法不能称为算法“追问：为什么死循环的指令不能算算法？——因为它永远得不到结果。”有限性是算法与无休止死循环的本质区别确定性：每一步都无歧义算法的每一步都必须确定，不能含糊不清。反例（模糊）2项“把盐放一点”“一点”是多少？“炒到差不多熟了”无法判断正例（明确）2项“加入3克盐”数值明确“加热2分钟”动作清晰可行性：每一步都能做到从执行者角度讲解可行性，用无法执行的荒谬反例加深印象区分：可行性强调步骤能否被执行，与步骤多少无关算法的每个步骤都必须是可以实际执行的操作。正例可以执行比较两个数大小做一次加法判断条件是否成立反例无法执行"心算出一亿个数的平均值"——理论上可行但无法手工完成输入与输出：完整闭环算法需要有数据进入，也要有结果产生输入是起点，输出是归宿，算法连接了问题与答案。输入算法开始前给定的初始数据，如求平均分的各科成绩。可以有任何数量，也可以零输入，如计算圆周率固定位数。输出算法执行后执行完成后产生的结果，是问题的答案。没有输出的流程无法告知我们答案，失去了算法存在的意义。输入是起点输出是归宿算法特征综合判断判断以下描述是否为合法算法①

步骤清晰是算法"将杯子中的水倒入水壶"——步骤清晰②

条件模糊不是算法"反复唱歌，直到不想唱为止"——"不想唱"不确定③

条件明确是算法"如果下雨就带伞，否则不带"——条件明确④

步骤缺失不是算法"赚到足够的钱"——步骤缺失且"足够"模糊五个特征要同时满足，缺一不可算法特征课堂小结算法五大特征速记——用关键词助记熟练掌握判断标准特征一有限能结束，不死循环特征二确定无歧义，人人执行结果相同特征三可行每一步都能做到特征四有输入有初始数据进入特征五有输出有明确结果产生课后思考：找出一条生活中的“伪算法”描述，指出它违反了哪条特征，并修改成合法算法。算法表示让算法看得见从自然语言到流程图，实现表达进阶03自然语言描述的优势与局限用日常语言描述算法最容易上手，但也存在明显问题。优势易于上手亲切好懂，无需学习新符号适合简单流程局限表达不精确语句容易产生歧义关键步骤易被冗长描述淹没逻辑结构不直观分支和循环难以一眼看出启发：当问题变复杂时，需要更直观清晰的表达工具认识流程图的常用符号符号名称形状特征功能起止框圆角矩形表示算法的开始或结束处理框矩形表示计算、赋值等操作判断框菱形表示条件判断，产生分支输入输出框平行四边形表示数据的输入或输出流程线带箭头线段表示流程的走向记住每个符号的含义，是绘制流程图的第一步。三大基本结构：顺序结构顺序结构是算法中最简单的结构。顺序结构是所有复杂算法的基础骨架。要点：一步做完再做下一步，顺序不能随意调换。特点依次执行严格按照从上到下的顺序依次执行不跳转不重复中间不跳转、不重复示例1输入两个数2相加3输出结果，三步依次进行适用场景依赖任务步骤天然存在先后依赖关系的任务三大基本结构：分支结构分支结构让算法能够根据不同条件做出不同反应。分支的执行路径2项双分支示例输入成绩→是否及格？是则输出及格，否则输出不及格核心在菱形判断框中检验条件，成立走一条路，不成立走另一条路分支的关键要求2项多分支情形按分数区间划分等级，连续多个判断层层递进要点每个判断框的条件必须清晰无歧义三大基本结构：循环结构循环结构让算法能够自动重复执行某段步骤，用简洁的流程图处理大量重复操作。循环的两种执行方式当型循环先判断条件再执行，条件不满足时一次也不执行示例连续输入50名学生的成绩并累加，循环体重复执行50次循环的边界与安全直到型循环先执行一次再判断，至少执行一次要点循环必须有明确的终止条件，否则陷入死循环流程图绘制：成绩判定综合练习FOURSTEPS检验：选取边界分数

0分、59分、60分、99分，手动走一遍流程图综合练习绘制“输入百分制成绩，输出等级”的流程图。1第一步起止框开始/结束标明流程的起始与终止节点2第二步输入框读入数据用输入框读入成绩数值3第三步判断框分数区间依次判断分数区间，如是否<60、是否<804第四步输出等级四档分支各分支分别输出“不及格”

“及格”

“良好”

“优秀”手动画一遍流程，胜过记住所有符号算法表示课堂小结自然语言虽然通俗易懂，却难以胜任复杂算法的精确表达。三种算法表示方式，各有优势与适用场景“除了流程图，你还能想到其他表示算法的方式吗？（提示：程序代码、伪代码）”本章回顾3项自然语言易懂但易有歧义，不适合复杂算法流程图用规范符号表达算法，结构直观、逻辑清晰三大基本结构顺序、分支、循环，构成所有算法的基础经典算法登场掌握算法概念与表示方法后，我们开始接触真正的经典算法。本页起，正式步入经典算法的殿堂——每一个都是先人智慧的凝练。经典算法是无数人智慧的结晶，值得反复揣摩。枚举算法逐一尝试，不重不漏核心思想适合答案范围有限的问题适用场景顺序查找从头到尾逐个检查核心思想简单直接适用场景二分查找每次排除一半核心思想高效定位适用场景排序算法冒泡排序与选择排序代表算法让数据井然有序目标经典算法在问题中体验算法用经典算法解决真实问题，感受算法力量04枚举算法：逐一举遍所有可能枚举算法不依赖巧妙技巧，而是认真尝试每一种可能。逐一尝试所有可能，不遗漏、不越界；朴素却可靠。思想在一定范围内，把满足条件的答案一个不漏地列举出来。经典问题找出1到100之间所有能被7整除的数。执行过程从1开始逐一判断，能被7整除则记录，直到100结束。要点枚举范围要明确，不能遗漏也不能无限扩展。枚举朴素却可靠，是很多复杂算法的基础。枚举算法：百钱买百鸡用一百文钱买一百只鸡，公鸡五文一只、母鸡三文一只、小鸡一文三只。经典问题通过枚举求解整数方程：遍历公鸡、母鸡、小鸡数量的全部组合，筛出满足总价与总数约束的答案1变量设定设公鸡

x

只、母鸡

y

只、小鸡

z

只2约束条件x+y+z=100，5x+3y+z÷3=1003枚举推演让x、y、z在合理范围内取值，逐组检验是否满足全部条件4筛选结果保留所有成立的组合，即为问题答案枚举的核心是

不重不漏

地覆盖解空间。顺序查找：从头到尾逐个查顺序查找是最直观的查找方法。核心思想顺序查找是最直观的方法：从头到尾逐个比对，简单可靠。场景在班级花名册中查找某位同学的名字执行从第一名开始逐人比对，相同则查找成功，直到末尾都不同则查找失败适合数据数据量不大，或数据本身没有大小规律时特点实现简单，但数据量大时耗时较长顺序查找告诉我们：简单的方法未必最快，但一定可靠。二分查找：每次排除一半比较顺序查找与二分查找，效率差距一目了然。当数据已经有序排列时，二分查找能大幅提升查找效率。前提·数据必须有序——从小到大或从大到小排列前提数据必须有序从小到大或从大到小排列思想每次取中间位置的值与目标比较一次排除一半数据推演在1到1000中查某个数第一次排除约一半，第二次再排除一半结果最多十几次比较即可锁定目标查找效率对比：顺序与二分顺序查找与二分查找在数据要求、查找方式、最坏查找次数及适用场景上的差异。100个数据·最坏查找次数100次顺序查找约7次二分查找1000个数据·最坏查找次数1000次顺序查找约10次二分查找效率洞察数据越多，二分查找的优势越明显有序是二分查找的必要条件选择合适的算法，才能让数据检索又快又准。顺序查找二分查找冒泡排序：相邻比较逐轮冒顶冒泡排序通过不断比较相邻元素，让较大值逐步“冒”到末尾思想核心相邻两数比较顺序不对则交换，每一轮定下一个最大值演示第一轮数列5、1、4、2、85与1换、5与4换、5与2换、5与8不换结果定位8

确定到末尾剩余

4

个数继续下一轮特征规律每轮比较次数递减总共需要多轮完成选择排序：选最小逐一就位总结两种排序各有思路，都是经典的入门排序算法。第一步思想每轮选出最小值每轮从未排序区间找出最小值，与当前首位置交换。第二步演示数列

5、1、4、2、8

演示先找出最小值1，与5交换，得到1、5、4、2、8。第三步继续剩余区间继续选在剩余5、4、2、8中选最小2，与5交换，依次类推。第四步对比冒泡与冒泡的区别冒泡重在相邻交换，选择重在定位最小后一次交换。经典算法课堂小结“回顾四大经典算法思想，从效率角度评价不同算法的适用场景。”如果要在一万人名单中查找一人，你会选哪一种查找算法？为什么？枚举不重不漏逐一尝试，朴素可靠顺序查找逐个比对，简单但数据量大时较慢二分查找每次排除一半，效率高但要求数据有序冒泡与选择排序不同思路让数据井然有序思维拓展让思维有序生长从算法学习走向计算思维，开启数字时代新视野05从算法走向计算思维学习了这么多算法，它们背后的共同思维方式值得深思。计算思维的定义解决问题设计系统理解行为计算思维是运用计算机科学的基础概念来解决问题、设计系统、理解行为的思维方式计算思维的普适性并非专利人人可掌握它不是计算机的专利，而是每个人都可以掌握的问题解决能力算法学习的本质大问题拆解可执行步骤学习算法，其实是学习如何把大问题拆解成可执行的小步骤计算思维核心：分解复杂问题面对复杂问题时，第一步往往是分解。定义分解的第一步把一个复杂的、难以直接解决的大问题，拆分成若干个更小、更容易处理的子问题。实例生活中的拆解筹备班级联欢会，可以拆解为节目安排、物资采购、场