浙教版（2023）六年级上册第9课 算法的评价方法精品教学设计

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第9课 算法的评价方法
学科
信息科技
年级
六年级
教材分析
本课承接前一课的学习内容，也就是学生在知道了算法的多样性后，需要考虑算法的“好”与“差”的问题，能够在设计算法时选择恰当的算法。教师可以一开始就提出如何评价算法“好”与“差”的问题让学生进行讨论；然后，提出算法效率概念。考虑到学情，教材主要讨论运行时间这个维度。
教学目标
通过给算法加计数变量等操作，比较语句的执行次数，深入理解算法的时间复杂度，形成算法效率的意识。
通过“数”算法中循环的执行次数，认识到解决同一个问题的不同算法可能存在时间效率上的差别，初步掌握算法效率评价的方法。
学情分析
学生通过前阶段的学习，了解掌握了算法与算法的表示，理解算法的三种控制解构，并初步掌握运用算法解决生活中实际问题的基本步骤，为学习算法的实现做好准备。
教学重点、难点
教学重点：初步掌握算法效率评价的方法。
教学难点：多种算法的效率比较。
教学准备
网络教室，电子教材，流程图软件，“猜数字”游戏的二分查找程序
教学实施过程
情境导入
教师活动
学生活动
设计意图
1.视频导入，引出问题，组织讨论
观看视频，试一试，找出最优路线选择(电子教材操
作)抛出问题：解决问题的算法有多种，如何评判不同算法的优劣?
2.引出主题，提出目标针对某个问题，可以设计多个算法来解决，但不同算法的效率是有差异的。算法有“好”与“差”之分，在一定条件下，当然要选择“好”的算法。提出本节课目标：学习算法的评价方法，比较多种算法的效率。
学生观看视频，动手操作，思考讨论算法优劣的判断。
设置联系生活实际的问题，引发学生真实情境下的思考。
教学活动一
算法评价的方法
教师活动
学生活动
设计意图
播放视频，引导学生思考“好”的算法的评判标准是什么?
引导学生小结：可以通过正确性、有效性、执行效率来评判一个算法的好坏。
教师小结：“好”的算法，除了符合“正确性、有效性”等标准外，还需要有较高的算法运行效率，即算法运行所消耗的时间较短。一般情况下，算法运行需要的时间与待求问题的规模有关，如通过循环的方式求100个人的总分与求1000个人的总分，循环体执行的次数是不一样的，执行时间显然有差别。估算该算法的运行时间，可以在问题规模相同的情况下，将算法中循环语句的执行次数作为度量标准。
展示代码，抛出问题：观察程序代码，思考在1~100内查找数字37的程序执行次数。
抛出问题：“猜数字"游戏如何判断算法的效率?
动手实践：修改猜数字程序，增加一个变量ci来统计while语句的执行次数，并显示数值。
7.教师巡视指导，指导学生操作时遇到的问题。
8.展示部分学生代码及运行结果，相互评价。
9.播放视频：引导学生了解学习“时间复杂度”和“空间
复杂度”的概念及如何用复杂度评价算法。
学生观看视频，讨论思考评判标准并进行小结。
实践操作，修改代码进行验证，思考运行次数与效率的关系
视频学习复杂度新知
引导学生通过观察分析，总结提炼出规则要素，提升信息意识。
实践探究，在验证过程中体会，提升数字化学习能力和计算思维。
教学活动二
算法评价体验
教师活动
学生活动
设计意图
播放视频引导学生了解并阅读顺序查找法和二分查找法两种算法查找数字的运行次数，并比较效率。
动手实践，小组合作，阅读算法，计算循环次数，评估效率，并在电子教材中填写。
教师巡视指导，小组相互帮助，投屏展示小组成果，引导学生介绍体验过程，形成探讨。
拓展探究：在1~1000范围内查找数字37，利用二分查找法，循环执行的次数是多少？
思考并讨论，比较不同算法效率。合作实践，评估算法
对比中学习，提升学生计算思维。实践探究，在做中学
练习
在1~100范围内，分别采用顺序查找和二分查找算法查找目标数1、50和100，估算循环的执行次数。
参考答案：
目标数
查找算法
循环执行次数
1
顺序
1
二分
6
50
顺序
50
二分
1
100
顺序
100
二分
7
评价标准：
从理论分析和代码运行两个方面对循环执行次数进行评分，主要关注学生的思维方法和代码运行调试能力等方面。当然，可鼓励学生通过添加模块，利用代码测试程序的运行时间。
参考资料：
利用Pythn代码测试程序的运行时间：
imprt time
start = time.perf_cunter()
run_fun()
end = time.perf_cunter()
print(str(end-start))
其中，run_fun()函数就是要测试的程序代码，可以用待测试的程序代码代替。
教学反思
教师在创设情境与任务时要考虑学生的认知状况，建议选择学生在生活、学习中比较熟悉的问题且学生对解决该问题的算法有一定的认知基础，这有利于学生展开对算法效率的讨论。
本课建议采用项目化学习方式，如围绕“算法的时间复杂度与哪些要素有关”这个驱动性问题，引导学生展开持续性的学习。
本课中教师应引导学生建立效率意识。