第二册 第2单元 编程内容说明
1.设计意图
在信息时代，以数据处理和自动化技术为代表的计算方式在改变人们行为方式的同时，也在影响人的心理认知过程。
通过第2单元“用算法高效寻找问题答案”的学习:
(1)学生对运用计算机解决问题的基本步骤、基本方法和基本思想有初步的了解。
(2)知道计算机编程解决问题的基本规范，了解计算机在问题处理上的优缺点.
(3)逐步培养运用合理算法形成解决方案的能力和意识。
(4)促进学生的计算思维水平得以提高，从而能够更好的适应社会发展要求。
2.教学要求
（1）从生活实例出发，了解生活算法与计算机算法的异同，知道计算机算法的基本特征和表述方式，能够了解如何识读流程图表达的算法思路，学会运用流程图表示简单算法。
（2）了解计算机解决问题的一般过程，学会合理选择问题的解决方案，能够对现实问题进行简单分析，能够认识简单算法的程序代码，掌握简单算法实现涉及的基本编程基础知识。
（3）初步了解枚举、迭代、冒泡排序、递归、分治等算法的基本思想、适用条件和基本特点，能够根据实际问题需求选择相应算法。
（4）通过分析比较，体验算法效率的差异及算法的正确性、可读性和健壮性，初步了解算法分析的基本方法和过程。（供选学拓展）
（5）能够通过实际案例分析，体验算法的改进，知道算法设计存在的不足和优势，有意识的将算法思想迁移到实际生活和学习问题的解决。（供选学拓展）
3.教学建议
该单元重在通过具体案例的体验、分析，了解相关算法的基本思想和特点，实现学生计算思维的养成，这是面向全体学生的基本要求。
教材相关程序所涉及的代码，是为了满足算法描述，学生能够识读、初步体验即可。
对于大部分学生来说，只需要了解程序涉及的关键语句，不建议对编程语言的语法进行过多的拓展和挖掘。
学科特长生或编程基础较好的地区，可以自行决定是否要求学生达到能够独立编写代码解决问题的水平。
微项目1：探讨生活中的算法之美
1.用算法提高效率
结合生活体验，分析具体问题（任务）的解决过程，体验生活算法的基本流程。
通过体验，认识生活算法的作用。讨论、思考某些生活算法的关键环节和改进方法。
【生活算法体验】
可以炒菜或泡茶为例，也可以有无红绿灯的“十字路口通行效率”为例。
与学生共同分析，实际问题的解决也需要选择合理的方法，遵循一定的规律。
【知识了解】
算法，就是解决问题的方法和步骤。
【学习指导】
①通过探究生活中的算法，有助于学生理解算法的意义和价值，降低知识理解的难度。
②通过分析不同的生活案例，归纳出：
问题的解决都需要遵循一定的方法和步骤，并且可以根据实际情况进行必要的调整。
如泡茶中的“洗茶具”和“烧水”两个环节合理配置可以节约时间，从而提高效率。
本节内容主要侧重于统筹安排问题，便于学生理解。大家可以在授课前查询一部分相关案例，作为储备或拓展。
③ 通过经验积累或科学推理归纳得到的一些算法（规律或法则），可以有效的提高问题解决的效率或质量，如37%法则（最优停止问题）。
很多生活中看起来无序或随机的问题，我们仍然可以通过研究发现其中的某些解决规律，从而能够有效的提升工作、学习效率。
通过案例引导学生主动思考，生活中还有哪些算法有助于提高生活、学习质量，并尝试对已有问题解决方案进行归纳总结优化（算法优化）。
【讨论】
选择一个生活化的实例，进行分析，提高对算法的认知。如，课桌上的书籍如何摆放，更方便取放？请说出你的做法和理由。
2.探究算法的应用
【学习目标】
通过案例分析，进一步感受算法如何提高工作或学习效率，能够理解计算机算法来源于人的设计思路，不同程度上借鉴了生活算法和人的思维方式。
【学习范例】
“图书的分类存放”
在个人书籍如何摆放的基础上，引入图书馆书籍摆放和检索问题。
如果说个人书籍数量有限，摆放规则的效率提升不够显著的话，图书馆大量书籍的摆放，则必须考虑效率问题。
通过个人书籍摆放拓展到大量书籍的管理问题，引导学生思考书籍进行分类存放、管理的问题。
思考：仅仅对图书进行单纯的分类，无法实现对某本图书的唯一确定，不利于书籍的追踪记录，也无法做到库存量的有效计算，所以：
（1）书籍不仅仅有分类号，还应该有顺序号；
（2）如果仅有顺序号，书籍的后续追加购置则会导致同类书籍不在一处存放，就会加重管理人员对收回书籍的整理工作量。
【知识了解】
建议教师适当查询图书分类、TCP三次握手的相关知识作为储备。
【学习指导】
① 目前的图书分类标准中，图书编号包含了分类号和顺序号。
分类号是按文献的学科知识属性揭示和组织文献，依据一定的分类工具（分类法），采用字母或（和）数字作为类目的标识符号。'中国图书分类法'是在科学分类的基础上，结合图书的特性所编制的分类法。它将学科分五大类，22个大类。
顺序号，则为书籍的馆藏编号，是图书馆根据自己该类书籍的实际数量和可扩展性确定的编号顺序。
② TCP中的三次握手用于说明，信息技术领域的很多算法来源于生活。具体的三次握手的运作机制，不需要学生知道。只需要学生了解，通过借鉴生活中验证身份的方式，网络传输过程中的协议可以保证传输数据的可靠性即可。
★基础难度题
根据自己的经验，将下面手工洗衣服的步骤排序。
①加入洗涤剂搅匀，衣物浸泡十分钟
②清水冲洗
③特别脏的位置，反复搓洗
④悬挂晾晒
⑤清水浸泡衣物几分钟
答案：⑤①③②④
★★拓展难度题
一个农夫带着一只狼，一只羊和一颗白菜过河，从西岸到东岸。船太小，他每次过河只能携带一样东西，船只有农夫能撑。狼会吃羊，羊会吃白菜，所以不能让狼和羊（或者羊和白菜）单独在河的一边，但狼不吃白菜。请问农夫采取什么方案，才能将所有东西安全运过河？
答案：农夫先把羊运过河；第二次再把菜运过河，此时又把羊带回；第三次放下羊，同时把狼运过河；第四次把羊运过河。
（可以引导学生思考另外一种顺序。）
★★拓展难度题
同学们会面对一个共同的问题:有时有太多的事情要做。
如下表，你可能面临好几门课的作业的最后期限，你如何合理安排以确保每门课的作业都能如期完成？
如果根本不可能全部按期完成，如何安排使得迟交的作业数目最少？
学科 | 语文 | 数学 | 英语 | 历史 | 物理 | 化学 |
期限/小时 | 5 | 2 | 4 | 2 | 2 | 1 |
所需时间/小时 | 2 | 1 | 1 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
答案：1.完成化学、物理、历史、语文
2.完成化学、物理、数学、语文
3.完成化学、历史、数学、语文
4.完成物理、历史、数学、语文
如遇到类似更复杂的问题，可以考虑采用霍奇森算法：
第一步，把这些作业按到期日的顺序从左到右排列，从最早到期的到最晚到期的。
第二步，假设从左到右一项一项做这些作业的话，计算出从开始到完成某一项作业时所花的时间，依次做此计算直到完成了所列表中的全部作业而没有一项作业会超期，停止；或你算出某项作业将会超期，继续第三步。
第三步，考虑第一项将会超期的作业以及它左边的所有作业，从中取出花费时间最长的那项作业，并把它从表中去掉。
第四步，回到第二步，并重复第二到四步，直到做完。
本算法仅供教师参考，没有必要讲授。
科学探究：算法的特征及描述方式
算法的特征：
1.有穷性，计算机解决问题必须在有限的时间和空间内结束，无限循环会导致计算机资源耗尽而出错或崩溃；
2.确定性，每个步骤必须是确定的，不能模糊不清或存在歧义，一个算法相同的输入必须有相同的输出；
3.输入、输出，零个输入是指程序使用内置的数据进行运算，不需要输入数据（如计算1900年是否是闰年，可以在运行程序时要求用户输入1900称为有输入，也可以直接在程序中进行1900年的判断给出结论，不需要用户输入数据，称为无输入）；
4.可行性，算法的指令是计算机能够通过有限运算完成的。此处学生仅需要了解算法的基本特征，理解算法设计需要遵循一些规范，否则不能得到正确结果即可，不必要求一步到位。通过后续算法的学习，学生可以逐步体验从而进一步理解四个特征的内涵。
算法的自然语言描述，建议选择前面的生活化案例由学生进行表述。使用自然语言描述，注意表述要尽可能清晰简洁。算法的伪代码描述，可以使用教材案例仅限于学生了解。
使用“求三个数中的最大数”案例，作为自然语言和流程图描述的对比。
技术探索：用流程图描述算法
通过实践，了解流程图符号的基本含义和流程图描述算法的优势，能够识读流程图。
本节只要求学生能识读简单流程图以了解流程图的特点、功能，或者填写流程图中的主要环节，不要求学生独立绘制完成算法流程图，也不要求用其设计算法。
对于基础较好的学生，可以尝试完成较简单的流程图绘制。
对于教材中提到的“辗转相除”算法具体内容，仅供有兴趣的同学自己查询资料学习。
对于多数同学，只需要知道这种方法可以求解两个数的最大公约数即可。
本节的核心在于，针对具体问题，学生能够知道可以将自然语言表述的算法，通过流程图更清晰的表达出来，能够根据自然语言描述完成缺漏的流程图内容。
学习评测：按2种不同层次水平评测，一星难度供正常水平的学生使用，二星难度供兴趣小组的学生或编程爱好者使用。
★一星难度
1.作为公司决策者，你现在有两个客户订单项目需要安排生产。一个是为期4天的项目，一个是为期1天的项目。两个项目无法同时进行生产，你将先安排哪个项目？
A 为期4天的项目 B 为期1天的项目
2.一个算法必须在有限的时间和空间内完成，这属于算法的（ ）特征。
A 确定性 B 输入输出 C 可行性D 有穷性
3.小红感冒了，需要服药休息，参考下表计算她至少需要多长时间（）。
项目 | 所需时间 |
找杯子倒开水 | 1分钟 |
等开水变温 | 6分钟 |
找感冒药 | 1分钟 |
量体温 | 5分钟 |
A 11分钟 B 8分钟 C 12分钟 D 7分钟
4. 阅读下列流程图，当输入数值依次为3，11，8时，该流程图算法输出结果是： ______________________
5.下列流程图是出租车计价器的部分算法（里程单位：公里），如行驶里程数是6.5公里，则输出n的结果是_______________
参考答案：１.B ２.D ３.D 4.11 5.15
★★二星难度
1.小明同学准备去春游，他有一个负重为3千克的背包，需要决定该携带下列哪些物品。其中每件物品都有相应的价值，价值越大意味着越重要。
①水 重量1.5千克 价值10
②书 重量0.5千克 价值3
③食物重量1.0千克价值9
④夹克重量1.0千克价值5
⑤相机重量0.5千克价值6
请问携带哪些物品时，价值最高( )
A ①②③ B ②③④⑤ C ①②④ D ①③⑤
2.一个农夫带着一只狼、一只羊和一棵白菜，身处河的南岸。他要把这些东西全部运到北岸。他只有一条小船，船只能容下他和一件物品，另外只有农夫才能撑船。如果农夫在场，则狼不能吃羊，羊不能吃白菜，否则狼会吃羊，羊会吃白菜，而狼不吃白菜。
现用0表示农夫或者某物品在河的南岸，1表示在河的北岸。且下列选项中每组数字依次代表农夫、狼、羊和白菜（如1100，表示农夫和狼在北岸，羊和白菜在南岸）。
下列选项中数字表示的情形安全的是（ ）。
A 1010 B 0110 C 0011 D 1001
3.牧童骑在牛背上赶牛过河，共有甲、乙、丙3头牛，甲牛过河需1分钟，乙牛过河需2分钟，丙牛过河需5分钟。每次只能骑一头牛，赶一头牛过河。
要将这3头牛都赶到对岸，牧童至少需要 分钟，简要说明你总结的规律是 。
4. 如果输入m的值为10，程序按照以下流程图运行后，输出s的结果是 。
5.以下为完成1+3+5+7+……+99的求和运算流程图，s为最后的求和结果。图中缺少部分应该填写的是_______________
参考答案：１.D ２.A ３.8 以最快的来回走，用速度快的牛赶速度慢的 4. 55 5. s=s+n n=n+2
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