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《用穷举法设计程序》教学设计

一、教材分析与教法：

首先，我校选择《算法与程序设计》这本教材，对相当一部分学生来说，还是比较难和比较枯燥的。因此，我在教学中，一直尽量使用趣味性程序等手段，贴近学生生活，将课堂的气氛调动得活跃起来，并可培养学生对这门课的兴趣。

穷举法是算法中比较常见，日常运用很多的一种。在课本和学业水平考试中都作为一个重要的部分出现。经典问题有水仙花数、搬砖问题、鸡兔同笼等。课本在介绍穷举法时用的例子是一个相对复杂的演讲比赛分组的问题。我个人认为，这样的一个引入部分不适合我们的学生，一是学生不是很感兴趣，二是比较复杂。

其次，在课本第三章，我的教学方法借鉴了数学课的教法：从简单问题详细剖析，推出一般情况，得到结论（算法理论），再从理论推展开区，再解决其他问题。

根据我校学生的特点，我选择了一个反暴力破解的例子引入，要反暴力破截，就必须了解它的原理。首先让学生自己来尝试暴力破解一个密码。这样，学生马上就能体会到什么叫穷举。从简单破解2位数，到学生无法简单破解5位数的密码，自然引出这样单一的重复的过程可以由计算机来解决。了解了暴力破解的原理，我们也就了解了穷举法的原理、特点。

了解原理后，我使用两个例题让学生练习，以便理解、运用穷举法。1、水仙花数。属于趣味数学，这个话题很能引起学生的兴趣（该问题类似鸡兔同笼）。2、“搬砖”问题。

通过这两个问题，由简单到复杂，学生便可基本掌握穷举法的应用。

二、教学目标

1．知识与技能

⑴理解用穷举法设计程序的基本思路。

⑵分析建立正确的数学模型，归纳穷举法穷举技巧（变量的设置、穷举方案的确定）。

2．过程与方法

⑴经历用穷举法求解问题的基本过程。

⑵在学习过程中，发现穷举法的规律，并把它运用实际问题的解决中去。

3．情感态度与价值观

⑴通过学习穷举法，体会“信息技术是双刃剑”的含义，树立正确使用信息技术的道德观，并形成反思的意识。

⑵引导学生关注穷举法在社会生活中的应用，激发学生学习的热情。

三、教学重点与难点

教学重点：⑴建立正确的数学模型，确定穷举方案。

⑵根据命题确定变量的取值范围。

⑶正确表达“符合条件”的判断。

教学难点：⑴恰当安排穷举的方式，使得算法的效率更高。

⑵如何评价各种穷举策略的优劣。

四、课时安排：1课时。

五、教学过程：（见下页）

环节

教师活动

学生活动

设计意图

激趣

导入

播放《终结者2》影片片断：主人公用解码器破解密码的场面：

在电影中我们经常看到这样的镜头，这似乎距离我们很遥远。其实，在我们的生活中，你是否有过密码被盗的经历呢？

观看影片，积极思考，在看片的过程中体会穷举法的基本思路。

学生口答：QQ密码被盗，银行卡密码被盗等

通过学生喜欢的影片将学生引入到课堂学习的环境中来，激发学生的学习兴趣。

新知

导授

一、穷举法的概念

下面请大家打开桌面上的2位数破解密码的程序：程序界面如下图：

请学生运行该程序，破解密码。（每排为一组，看谁破解的快）

请破解出密码的学生介绍经验：一个一个的去尝试。

教师总结：（投影）这种将求解对象一一列举出来，然后逐一加以分析、处理，并验证结果是否满足给定的条件，穷举完所有对象，问题将最终得以解决的方法，称为穷举法。

任务布置一：如果密码是5位数，我们还能用刚才的方法破解吗？

教师总结：用人工计算工作量大，很耗时，可由计算机完成。

分析问题：密码范围是10000—99999。

算法实现：设a为设定的5位数密码，I为输入的破解密码。穷举过程如下：

I取初值10000

测试i是否等于a，若是，则

输出密码正确，若不是，将I加1，反复执行（2），直到密码正确后退出。

教师引导学生进行代码实现：

从10000—99999穷举可用循环实现

判断a是否等于I可用if语句实现。

小组讨论破解方法与技巧，分工破解

介绍破解经验与技巧

小组讨论：学生根据刚才的经验，思考是在10000—99999之间尝试，很耗时

学生运行桌面上的5位数密码破解程序，体验计算机破解密码

小组间通过竞争和协作使得每个学生都积极思考，参与问题解决

引导学生利用计算机来解决问题

让学生亲身体验，消除对密码破解程序神秘感

规律

总结

利用穷举法解决问题的基本思路：依据题目的已知条件，确定答案的大致范围，在此范围内对所有可能的情况，逐一验证，直到全部情况验证完，若某种情况经验符合条件则输出结果，否则继续查找，直到全部情况查询完毕为止。

学生通过讨论，尝试归纳总结

训练学生的逻辑思维习惯，培养学生总结规律的能力。

合作

探究

任务布置二：

36块砖，36人搬。男搬4，女搬3，两个小孩抬一块砖。要求一次全搬完。问需男、女、小孩各若干？

教师引导学生进行问题分