计算机与解决问题的一般过程说课9.25-3.pptx

计算机与解决问题的一般过程1教学背景2教学目标3教学策略4教学过程5教学反思目录教学目标教学策略 教学过程教学特色教学背景 学生经历了确定问题-建立随机过程-设计算法-运行程序验证结果的过程，体现了对学生计算思维的培养。指导思想和理论依据普通高中信息技术课程标准（2017）设计了循序渐进的三个探究任务（具体定义、应用求、设计算法运行程序验证结果）。建构主义教学目标教学策略 教学过程教学特色教学背景人 民 教 育 出 版 社 中 国 地 图 出 版 社教学内容必修必修1数据与计算数据与计算认识数据与大数据算法与程序实现算法与程序实现2.1计算机与计算机与解决问题的一解决问题的一般过程般过程2.2算法的概念及描述2.3程序设计基本知识2.4常见算法的程序设计数据处理与应用走进智能时代 本节课是算法与程序实现的起始课，对教材进行二次开发，选择了蒙特卡罗方法求这一经典案例，一是为了帮助学生体会利用计算机解决问题的优势，激发兴趣，为后续学习做好铺垫；二是拓展学生的思维视角利用非确定性算法解决问题。必修模块1：数据与计算中单元2：算法与程序实现教学策略 教学过程教学特色教学目标教学背景学学情情分分析析知识基础：腾冲一中的高一学生学生大部分没有Python编程的基础。已有能力：具有一定的逻辑推理和分析能力和较强的学习能力。生活经验：具备对概率的感性认识。教学策略 教学过程教学特色教学目标教学背景初步设计用计算机实现蒙特卡罗方法求的算法，并运行程序验证结果。体会蒙特卡罗方法思想以及其应用。教学重点教学难点知识与技能：过程与方法：情感态度与价值观：理解蒙特卡罗方法的基本思路。教学目标 教学过程教学特色教学策略教学背景教教学学方方法法010203任务驱动法讲授法问题教学法三个探究任务“计算机如何实现蒙特卡罗方法？”教学目标 教学过程教学特色教学策略教学背景学生特点课前游戏类比分析科学验证动画演示教学目标 教学策略教学特色教学过程教学背景导导入入新新课课探探究究由由来来应应用用求求总总结结提提高高课课后后作作业业 求不规则图形的面积归纳蒙特卡罗方法思路。探究1探究2探究3利用蒙特卡罗方法求圆面积 利用计算机实现求，并验证结果在此基础上求3分钟13分钟20分钟3分钟1分钟教学目标 教学策略教学特色教学过程教学背景设计意图创设情境，导入新创设情境，导入新课课通过Alphago获胜视频及讲解，引起学生对蒙特卡罗方法学习探索的兴趣。思考：当遇到没有确定公式、计算过于复杂的问题时，如何解决？教学目标 教学策略教学特色教学过程教学背景设计意图直观演示，探究由来直观演示，探究由来:探究1：如何求边长为1m的正方形中不规则图形的面积？用直观的动画帮助学生厘清已知与未知的关系，降低学生的认知负荷。学生推导建立概率模型，明确蒙特卡罗方法。=不规则图形投掷豆子、数豆子、求豆子数比教学目标 教学策略教学特色教学过程教学背景设计意图在探究1基础上，师生共同归纳概括蒙特卡罗方法基本思路，突出教学重点，实现目标1。一一种种基于随机模拟基于随机模拟的的计算方法计算方法建立随机过程利用随机抽样的值来估计真实值蒙特卡罗方法基本思路教学目标 教学策略教学特色教学过程教学背景设计意图设计意图学生应用探究1的知识，能推导面积比与豆子数比的关系，得到圆面积，继而得到圆面积与的关系，即建立了蒙特卡罗方法求的概率模型。也潜移默化地帮助学生建立解决问题时，可以选择不同方法的意识。探究2：利用蒙特卡罗方法求圆面积 在此基础上求值N：落在正方形中所有点的个数M：落在圆内点的个数圆=聚焦问题，应用聚焦问题，应用求求 教学目标 教学策略教学特色教学过程教学背景设计意图引导学生建立运用计算机解决问题的意识。可以让计算机产生均匀的随机数利用计算机模拟实现蒙特卡罗方法可以让计算机根据指令重复执行教学目标 教学策略教学特色教学过程教学背景设计意图类比人解决问题的过程，启发学生思考利用计算机解决问题的关键点，逐步将问题转化为数学模型，得到计算机解决问题的初步方案。投掷豆子数豆子算豆子数的比判断落点是否在圆内?根据m，n的值求?计算机解决问题的方案人解决问题的过程投掷多少个点?投在哪?A(x,y)XY(0,0)(1,1)(-1,1)(-1,-1)(1,-1)x2+y21当点在圆内时，到圆心的距离：教学目标 教学策略教学特色教学过程教学背景设计意图得到初步方案后，逐步求精，细化算法，实现教学目标2，实现了对计算思维的培养。1.投掷豆子2.数豆子3.算豆子数的比判断落点是否在圆内，累加。根据m，n的值求计算机解决问题的初步方案人解决问题的过程投掷多少个点投在哪1.输入投掷的总点数n3.如果满足x*x+y*y1,则累加，得出累加值为m4.输出S4*m/n 算法2.重复随机生成n个在正方形-1x 1,-1 y1上范围的x，y值。教学目标 教学策略教学特色教学过程教学背景设计意图探究3：记录总点数与值的关系，你有什么发现？准备了可执行文件（可视化）和python源文件供学生选择，降低了难度，实现分层教学。方法1：运行qiupai.exe文件，改变投掷的总点数，观察结果。方法2：运行qiu.py程序，改变n的值，观察结果。教学目标 教学策略教学特色教学过程教学背景设计意图学生运行9行程序代码，完成任务单，得出：随机抽样越多，越接近最优解，并与专业人员的运行结果进行对比，进一步体会其基本思想。进一步突出了教学重点，并且体会到计算机模拟蒙特卡罗方法解决问题的优越性。专业人员蒙特卡罗方法求过程模拟输入投掷的总点数n：101001000估计的：提示：当投不同数目的点数时，记录结果 当投相同数目的点时，记录结果验证结果随机抽样越多，越接近最优解。教学目标 教学策略教学特色教学过程教学背景设计意图呼应导入的下围棋视频，体会蒙特卡罗方法在解决不确定性问题中的广泛应用。实现教学目标3联系实际，体会应用蒙特卡罗方法下围棋（计算所有下法图）蒙特卡罗树搜索算法(搜索图）其他领域的应用（中子裂变图）教学目标 教学策略教学特色教学过程教学背景设计意图回顾所学，启发学生分析此方法的优势和不足，加深对蒙特卡罗方法的理解。总结归纳，建构新知总结归纳，建构新知基本思路优势与不足蒙特卡罗方法是一种随机模拟计算方法，利用随机抽样的值来估计真实值。借助计算机技术，简单快速解决了很多不确定的问题。如市场风险评估、核试验模拟等随机性问题，伪随机数，存在误差。教学目标 教学策略教学特色教学过程教学背景设计意图课后作业，拓展新知课后作业，拓展新知2.选作：Alphgo获胜的另一个策略：使用大数据训练的深度神经网络获胜模型，感兴趣的同学可以搜索相关资料。第一题首尾呼应，给出了探究1程序实现。第二题拓展视野。1.尝试运行程序，用蒙特卡罗方法来计算不规则图形的面积。教学目标 教学策略教学特色教学过程教学背景设计意图1.根据课堂教学中学生回答问题的情况，观察学生情感及参与情况，并及时反馈。2.根据学生调试程序展示程序的效果，观察学生思维及成果，教师及学生评价。3.根据学生探究任务单的完成情况，进行结果评价。采用过程性评价与诊断性评价结合的方式，全面评价学生。教学评价教学评价教学目标 教学策略教学过程教学特色教学背景设计特点经典实例思维培养游戏、动画0 0学生活动类比人解决问题的过程，学生经历了抽象问题，建立模型，设计算法，分析程序关键语句，验证结果的完整过程，实现计算思维的培养。本节课术语较多，通过教师设计的课前游戏和课上动画，有效帮助学生形成对随机撒点、抽样数据的认识。聚焦教学重难点。选取求这一高一学生能够实现的蒙特卡罗方法经典问题。拓展学生的思维视角，利用非确定性算法解决问题。THANKS感 谢 倾 听！