第三章信息的编程加工和智能化加工.doc

第三章 信息的编程加工和智能化加工一、目标分析 本章教学目标要求学生了解信息加工的一般过程和信息加工方式的变化，理解利用计算机加工信息的三种基本形态，体验通过编程加工信息和利用智能化信息加工工具加工信息，理解计算机加工信息的工作过程、基本思想和原理。 第一节要求学生从总体上了解信息加工的基本知识，理解手工加工与计算机信息加工方式的异同，把握信息加工三种形态及其各自的适应范围。第二节要求学生通过体验一个完整的程序设计过程，知道利用计算机解决问题的步骤。了解计算机加工信息的内在机制。第三节要求学生在使用过部分智能信息处理工具软件后，体验其基本工作过程，客观地认识人工智能技术，了解其实际应用价值，培养正确的科学技术应用观。二、内容分析 本章篇幅不长，但涵盖了信息加工的二种形态，涉及的知识较多，目的是让学生体验信息加工的过程，提高信息技术环境下信息加工的认识，学会合理地选择利用计算机加工信息的不同方式，从而更好地解决问题。 第一节重点是让学生从已有经验中总结信息加工的一般过程，难点是对三种计算机信息加工形态的理解，主要是分清三种形态的层次关系和区别所在。这是对后续章节的概括，为后面的学习做铺垫。第二节重点是让学生通过体验实现计算机加工信息的整个过程，知道利用计算机解决问题的步骤和基本思想方法，了解计算机信息加工的内在机制。难点在于，让学生理解用算法描述实际问题，理解人的思维在计算机工作中发挥的作用。信息的编程加工是人性化加工与智能化加工的基础，也是计算机解决其他所有问题的基础，其教学目标的达成有利于学生认识的提高，揭开计算机加工信息神秘的面纱，从而激发学生探究欲望和学习兴趣。也为后续选修模块算法与程序设计奠定基础。第三节重点是智能信息处理工具软件的使用，难点是通过本节课的学习，如何提升学生对人工智能的认识，并且发展他们的辩证思维，激发探索科学技术的兴趣。三、教学建议 本章知识点较多、较抽象，不同层次的学生对本章的学习易产生分化，理解能力也存在着很大的差异，有些知识需要一定的基础才能领会和理解。在教学中，教师要精心设计实践，注意学生的认知基础，在有限的课时内让学生掌握较抽象的知识，在实践活动的选择上要注意把握难度的适中和活动的针对性与有效性。 第一节信息加工概述 教材中以加工校运会比赛成绩为例，从中分析并总结出信息加工的一般过程，以及利用计算机加工信息的优势。大部分学生可能没有运动会成绩公告组的经验，教学中教师也可以选择其他实践，例如，考试成绩的加工，学生相对来说比较熟悉，也可以在后面的表格信息加工中仍然以此为例，相互融合，加深学生对知识的理解。 对于计算机信息加工三种形态的理解，可以引导学生从计算机信息加工的自动化程度的高低来理解：直接编程来加工、用通过编程而成的软件来加工、更加自主地智能化加工。可以把较难理解的知识以学生易懂的语言去引导，由浅入深、深入浅出，还可以结合信息技术的人性化、大众化发展趋势来理解。 第二节信息的编程加工 本节内容较简炼，主要是体验信息的编程加工过程：分析问题设计算法编写程序调试运行，通过体验了解计算机加工信息的内在机制。教材中的实例是使用冒泡排序算法解决运动会名次排列问题，是经过精心选取的，具有一定的典型意义，在教学中，教师可先演示现成的“成绩排序”软件，启发学生思考：这些功能是如何实现的？然后层层引出结论：计算机之所以能解决问题是按人们事先给定的步骤工作的，解决问题，首先要把解决问题的步骤一步步设计好，（由此引出算法的概念）然后选择一种合适的语言来把设计好的算法编写成程序。这样学生自然就知识了算法的重要性，知道语言只是工具，从而理解计算机加工信息的内在机制。 但是，要注意的是，书中例题涉及到一种重要的具有典型意义的算法，并需要通过双重循环去实现，而学生又完全没有算法与编程基础，另一方面涉及到变量中数据交换以及数组问题，再结合界面设计就稍显复杂，因此难度还是挺大的。在教学中，教师要充分考虑本校学生的基础水平，可以灵活地安排和调整教学内容。设置一些具有典型意义的相对简单一些的小程序让学生来实践。也可以设置三个相关的能体现三种结构的小程序让学生去实践和领会，使学生认识到计算机解决问题也可以象人一样，可以判断、可以反复，从而挖掘技术的思想和方法，体验计算机编程的内在魅力，消除学生对计算机技术的恐惧，激发学生学习的兴趣，也为选修奠定基础。当然要把握好“度”，点到即止。 第三节信息的智能化加工 本节内容学生的兴趣可能比较浓厚，在教学中教师可以引导学生阅读“人机大战”材料，启发他们从中发现问题，提示人工智能的本质。也可以以其他智能化应用来开篇，创设生动、有趣、活沷的课堂情境。 “利用人工智能技术加工信息”实践性较强，引导学生操作并感受信息处理工具的智能效果，如模式识别领域中的将语音、手写汉字或图像文字等转换成计算机中的汉字符号；语言翻译，与网络机器人对话等。让学生通过实践体验信息智能工具的应用，体验高科技给人们学习和生活带来的便利，当然在实践中，也要注意引导学生客观认识技术的本质，比如：在机器翻译中，可以以书中的实践为例，体会翻译软件的机械性，一方面可以进一步认识到人工智能的本质还是人给予的，机器只是按人给定的步骤工作的。在通过与机器人对话的过程中发现机器人对话的特点，从而认识到人工智能并不是万能的，避免陷入技术崇拜的误区。附教学设计：一、教学目标1知识与技能目标 理解算法的概念，引导学生了解有关程序设计的基本知识；让学生了解计算机加工信息的内在机制以及算法的含义。2过程和方法目标 让学生了解计算机解决问题的一般过程，了解用高级语言编程工具解决问题的基本方法，感悟计算机程序设计的思想，了解计算机程序设计的基本流程。3情感与价值观目标 激发学生对信息技术的求知欲，提高其学习兴趣，形成积极主动学习信息技术的态度。二、教学内容分析1课程标准内容信息的编程加工教学设计 初步掌握用计算机编程加工信息的工作过程和基本特征；2教材作用与地位 教科版信息技术基础第三章第二节“信息的编程加工”通过操作和剖析已经编好的计算机程序，在解决实际问题中分析并了解其工作过程，这种通过问题分析形成算法、再利用计算机程序解决问题的思路和做法，对学生帮助很大。同时这一节内容的学习，对于选修中的“算法与程序设计”模块也起到一个很好的铺垫作用。三、教学重点和难点 1算法设计的理解。 2尝试编程的主要过程。四、教学过程1引入师： 在自然数中有很多数都是有规律的，比如 1991 这个数，从左向右读与从右向左读是完全一样的，这样的数我们称之为“回文数”。过了 1991 年，又过 11 年，我们又碰到了第二个“回文数”2002。试问，再过多少年，我们才能再碰到一个“回文数”的年份？生：110 年。师：请大家思考：两位的“回文数”有几个？三位的“回文数”又有几个？生：分别有 9 个和 90 个。师：很好。除了刚才讨论的回文数，还有一类数也很有特色：首先它是一个三位数；其次，它的各位数字的立方和就是这个数本身，这类数，有个好听的名称：水仙花数。请大家思考并写出所有的水仙花数。生：（思考）师：下面请一位同学把自己的结论说出来和大家交流交流。生：写不出， 3 个未知数，但是只有一个方程，所以计算不出来。师：那就请你说出方程。生：师：我们来共同讨论如何求出这个方程的解？生 1：我们可以用数学中的穷举法和排除法，也就是首先取数字 100，那么对应的 a，b，c 分别为 1、0、0，判断这个方程是否成立；然后再取数字 101，再进行判断如此反复，一直判断到数字 999。师：确实是个很好的方法，但是我们要进行多少次的验证才能够得出所有的水仙花数？生：900 次。师：如果一个数字验证需要 1 分钟，那 900 次就要 15 个小时？生：（抢答）可以让计算机去验证啊。师：对，我们可以利用计算机的优势：高速度和大容量来帮我们快速解决问题。下面我们来看一个事先编写好的小程序：（打开并运行）界面（如图 1）很简单，也很明白，在提示语的下方有一“运行”按钮，直接单击“运行”按钮，出现如图 2 所示界面。该界面上显示出所有的水仙花数，很显然，计算机快速处理数据的能力大大缩短了我们解决问题的时间，瞬间就得出了结果。虽然计算机能快速地求出问题的解，但它却没有思维、不知道如何解决问题，所以我们必须告诉它解决问题的过程和方法。在程序设计中我们称之为算法。实际上，日常生活中也处处存在着算法的应用。设计意图：课本上使用的是“冒泡排序”的示例，考虑到学生目前的知识基础对于这个示例还不能透彻的理解，所以，我采用了学生较为熟悉的数字示例，同时“水仙花数”这个动听的名称也激发了学生的学习兴趣。教学过程中，通过学生对“水仙花数”的分析和讨论，引导学生说出计算的规律，从而引出可以通过编程解决问题。2.算法设计师：其实算法在日常生活中也无处不在。我们小学时曾学过一篇课文，里面提到过著名数学家华罗庚“烧水泡茶”的问题。对于这个问题，他是怎么解决的？生：第一步：烧水；第二步：烧水过程中，洗刷茶具；第三步：水烧开后沏茶。师：从这个例子大家可以看到，算法的设计分两个内容：一是寻找一种方法；二是描述一下实现这个方法的步骤。刚才这位同学很好地用语言描述了“烧水泡茶”的算法。那么在求水仙花数的过程中，我们应该寻找什么方法？请同学们思考并用自己的语言描述实现这个方法的步骤。其中要包括：从何处着手、解题步骤以及结果处理。生 1：首先确定水仙花数的范围：是一个三位数，也就是从 100 到 999；判断表达式是否成立，如果成立就是水仙花数；如果不成立就不是水仙花数。生 2：还要把所有的水仙花数显示出来。师：生 2 补充得很好，如果我们只进行判断，而没把符合条件的数字列出来，那么这个算法就不算完整了。还有没有需要补充的？或者说有没有需要细化的？生：（思考）师：（提示）生 1 说的等式中 a，b，c 的值是从哪里来的？生：是从一个三位数中分离出来的百位、十位、个位上的数值。师：对于一个三位数，计算机是不知道怎么分离出各位上的数字的，所以还得说明如何分离。请思考如何分离出一个三位数的各位上的数？（提示）以数字 123 为例，如何分出 1、2、3？生：123 除以 10 的余数，就是个位上的数。123 除以 100 的商就是百位上的数师：细化后的算法已经很明朗了，下面再请一位同学帮我们把刚才说的内容重新梳理一遍。生：让计算机从 100 到 999 依次进行百位、十位和个位数字的分离，然后对表达式的成立与否进行判断，如果成立就显示出这个数。师：既然是让计算机完成这项任务，我们直接对其发出口头命令，计算机懂不懂，能不能直接去执行你的命令？生：不能。师：所以我们必须把它转换成计算机能够执行的语言，也就是我们平常所说的：通过编程实现。师：说到程序，大家脑海里立即浮现出一行行代码，其实不然：用户界面是一个应用程序最重要的部分，界面是应用程序呈现给用户的外观，也是实现人机交互的接口。刚才演示的界面中因为有了提示语，所以我们才知道怎么操作这个程序；因为有了按钮，所以单击程序才会运行。而 VB 语言，提供的可视化设计工具，可以直接使用窗体和控件设计程序的界面，大大地提高了程序设计的效率。设计意图：教师通过华罗庚“烧水泡茶”的示例，让学生明白算法的概念。引导学生说出求“水仙花数”的算法，通过学生的分析、说明、总结，培养学生的自主学习的能力。教师从中起到引导的作用，强调学与教的合理分配。3.编程实现师：请大家启动 VB，观察 VB 界面，尝试利用窗口左侧的工具箱里的控件设计刚才的界面。生：（根据投影幕上显示的界面自行操作）师：巡视并给予适当指导（3 分钟）。师：总结：刚才大家操作得不错，都能找到相应的控件，并将其添加到界面上。但是只有这个界面，是不是就可以帮我们求出所有的水仙花数了呢？生：不是，程序还没写呢。师：刚才我们在对象窗口中设计好了界面，那代码应该在哪里写？请大家在视图菜单中寻求答案。生：代码窗口。师：下面我们就把用 VB 语言描述的算法写到代码窗口中，并且调试，看看能不能正常运行？Private Sub Command1_Click()Dim i As IntegerDim a As IntegerDim b As IntegerDim c As Integer专心 爱心 用心 3Label1.Caption = For i = 100 To 999a = Int(i / 100)b = Int(i / 10) - a * 10c = i Mod 10If a * a * a + b * b * b + c * c * c = i Then 【教学反思】由于学生有高考的压力，对本章的学习还是比较积极的，师生问答的时候，学生都能积极的回答。存在的问题：学生回答完之后没有给学生以反馈，也没有将学生的回答中比较重要的点再复述一遍，可能就会使后面的同学没有听到回答，而不知所以。今后需要提高的有几点，首先声音要大，要使全班学生都能听清楚。其次，要合理安排学习内容，不能过多，也不能过少；对学生的学习能力有个大概的估计，不要觉得他们可能会了就不讲，实际上他们更有可能是什么都不会。最后，讲解加练习相结合，使学生当堂学习到东西及时巩固。