小学《人工智能编程》课程教案
第13讲 偷懒的好办法
1.教学内容分析
本节内容首先情境带入，引出循环语句的知识内容；随后，以Python编程软件为辅助，讲解基本For循环和扩展for循环语句；之后，开展实践任务，以分糖果为例，熟悉循环语句的使用方法；然后，思维拓展，讲解程序的描述方式及流程图表示方法等知识，最后，能力提升，通过Python编程设计解决棋盘麦粒问题。
2.学习者分析
1.学生具有一定的Python编程语言基础；
2.学生对循环语句有一定的基础认识；
3.学生具备一定的逻辑推理能力，知识迁移能力，对人工智能的技术有较强的学习兴趣。
3.学习目标确定
1.知识与技能：
①掌握基本 for 循环的结构，正确运用 for 循环的缩进格式；
②掌握扩展 for 循环的结构，正确运用 for 循环中的 else 语句；
③学生能够了解流程图的表示方法。
2.过程与方法：
①通过学习for循环结构，体会Python编程的循环语句的应用；
②通过项目的编程练习，培养学生设计能力和举一反三的能力。
3.情感态度与价值观：
①养成自主学习、自主探究的能力；
②培养发现问题、解决问题的探究能力；
③通过对项目的讨论、分析、制作等活动，培养严密的逻辑思维能力。
4.教学重点难点
教学重点：1.理解循环语句的逻辑；
        2.掌握扩展for循环的编程设计；
教学难点：1.结合range()函数的用法，合理使用 for 循环结构动手编程；
        2.灵活运用软件完成项目的制作。
5.教学流程图
情境导入
原理讲解
   
项目制作
思维拓展
展示小结
    能力提升
6.教学活动
环节一：（情境导入）5min
教学活动1
1.教师讲授情境故事，设置悬念，吸引学生兴趣；（教师播放PPT）
教师：“小楷平时比较粗心，上交作文时经常忘记写名字，于是老师惩罚他将自己的名字打印100遍。小楷会偷懒，他利用计算机录入一次名字，然后通过复制和粘贴文本的方式完成了100遍名字的录入，减少了工作量。阿兰学习了编程，他对小楷说：“计算机最擅长做重复性的工作，可以帮我们节约出很多时间。我用几个语句编程就可以很快完成100次名字的复制任务。同学们，你们能够通过编程的方法替小楷完成任务吗？设计类似重复性操作功能需要学习哪些编程知识？”
学生聆听情境故事，积极回应老师，思考如何快速复制名字；
教师：“好的，同学们，我们一起去学习一下利用Python编程快速复制名字吧！今天我们的学习将分成三个模块，第一个模块，认识循环语句和for循环；第二个模块，一起完成分糖果的实践任务；第三个模块，思维拓展，学习程序化描述及流程图表示法等知识。”
学生聆听教师讲授。
活动意图说明：
通过情境故事吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣，导入本节课的内容----偷懒的好办法
环节二：（原理讲解）20min
教学活动2
1.教师讲解循环语句知识内容；
教师：“顾名思义，循环语句就是允许重复执行一个语句或语句组多次。 Python语言中，循环语句的执行逻辑如图所示。根据循环执行的次数，循环可以分为确定次数循环和非确定次数循环。确定次数的循环指循环体对循环次数有明确的指定，一般称为遍历循环。非确定次数循环指程序不确定循环体可能执行的次数，是一种需要根据判断条件执行循环体的无限循环。Python 提供了for循环和while循环，还允许进行复杂的嵌套循环。”
学生聆听教师讲解循环语句知识内容；
2.教师讲解基本 for 循环知识内容，并进行相关演示；
教师：“Python通过for循环实现遍历循环，可以遍历一个序列结构。 for 循环的基本语法格式如图：上述格式中，循环变量用于存放从序列结构中读取出来的元素，待遍历的序列结构可以是字符串、列表、元组、字典、集合、文件等。适用于可遍历的序列可以是任何有顺序的数据结构串。in是运算符，依次读取序列中的元素。语句块指的是具有相同缩进格式的多行代码。语句块由于和循环结构联用，又被称为循环体。如图所示。遍历循环就是从遍历结构中逐一提取元素，放在循环变量中，对于所提取的每个元素执行一次循环体语句块。可以这样来理解：遍历就是不重复，不遗漏，逐个走遍。遍历结构可以是字符串、列表、文件、组合数据类型等，也可以是rang()函数。range() 函数是Python的常用内置函数，用于生成一系列连续整数，多用于for 循环中。接下来做一个编程练习，利用for 循环进行数值循环计算，解答高斯求和数学题。德国着名数学家高斯幼年时代聪明过人，他上学时，老师曾出了一道题让全班同学计算： 1＋ 2＋ 3＋ 4＋…＋ 99＋ 100。老师出完题后，其他同学都在埋头计算，小高斯却很快算出答案等于5050，这就是广为人知的高斯求和法。我们可以利用基本的for 循环结构，进行数值循环计算，实现从1到100的累加，验证高斯求和结果的正确性。编程代码参考如图：在python编辑器中运行的结果为：计算 1+2+...+100 的结果为：5050，然后，再做一个编程练习，利用for 循环进行数值循环计算，计算斐波那契数列。斐波那契数列（Fibonacci sequence），又称黄金分隔数列，据说是数学家斐波那契（Leonardoda Fibonacci）以兔子繁殖为例子而引入，故又称为“兔子数列”。它指的是这样一个数列： 1、 1、 2、 3、 5、 8、 13、 21、 34、……。斐波那契数列看起来杂乱，其实有其规律，可以按以下递推的方法进行定义： F(1)=1， F(2)=1, F(n)=F(n - 1)+F(n - 2)（ n≥ 3， n ∈ N*），即从第3个数起每个数项是前两项的和。神奇的是，分别用这些斐波那契数作为边长画正方形，然后以正方形的边长为直径画一个四分之一圆，就会得到漂亮的螺旋线（斐波纳契弧线）。斐波纳契弧线接近黄金分隔
比率，应用在生活中给人们带来美的享受。如图所示。根据斐波那契数的生成规律，我们可以利用基本的for 循环结构，编程输出更多的斐波那契数。编程代码及结果如图：请同学们在python编辑器中运行以上代码，观察输出结果，并思考一下上述代码是否可以再做优化。”
学生聆听教师讲解基本 for 循环知识内容，教师播放PPT，进行相关操作演示；
3. 教师讲解扩展for循环知识内容，并进行操作演示；
教师：“Python遍历循环还允许使用一种带else语句的扩展for循环模式，语法格式如图：在这种扩展模式中，当for循环正常执行之后，程序会继续执行else 语句中的语句块。 else 语句只在循环正常执行并结束之后才执行，可以在<语句块2 >中使用判断循环执行情况的语句。即在for … else扩展结构中， for中的语句与以往没有区别，else 中的语句会在循环正常执行完，以便区分后续会介绍的一些强行中断for循环的编程方法。接下来做一个用for 循环求质数的编程练习，质数又称素数，是指在大于1的自然数中，除了1和它本身以外不再有其他因数的自然数。合数则是指在大于1的整数中除了能被1和本身整除外，还能被其他数（0除外）整除的数。任何一个合数都可以分解为几个质数的积。
利用带else语句的扩展for循环结构，我们可以设计搜索出1到100间所有质数的程序。编程思路如下：1.区间设定为1~100的所有自然数；2.通过外层循环，遍历范围内的数字，逐一提取进行判断3.通过内层循环，进行取余计算，判断是否为质数编程代码及结果如图：#以下代码输出2~100的质（素）数：”
学生聆听教师讲解扩展for循环知识内容，教师播放PPT，进行相关操作演示；
活动意图说明
配合PPT和Python编程语言进行讲解，让学生从亲身经验中体会for循环结构及使用方法。
环节三：（项目制作）25min
教学活动3
教师带领学生借助软件完成分糖果的编程设计；
教师：“儿童节到了，小楷同学带了一大袋糖果前来参加班级Party。有同学协助分糖果，如果3颗分一组，最后会剩下2颗；如果5颗分一组，最后会剩下3颗；如果7颗分一组，最后也会剩下2颗。那么，这些糖果一共有多少颗？小楷同学正在学Python，他马上想到了可以利用for循环和range函数来编程计算。
他的想法是：先从0开始，到100为止，生成一个序列，依次判断序列中的数是不是同时满足被3除余2，被5除余3，被7除余2这三个条件。如果满足，就是要的数，把这个数打印出来，如图所示。程序如图所示，他的编程逻辑是：（1）使用range函数，生成0~100的序列。（2）使用for循环遍历序列，当数列中的元素同时满足被3除余2，被5除余3，被7除余2，就打印出来。（3）取余运算的运算符是%。小明同学也在学Python，他看了小楷的程序就说，你这里循环了100次，计算速度会慢。我们减少循环数来提高计算效率。你看，除以7余2，那么数字一定在2， 2+7，2+7+7……之中，所以我们这样来编程，循环量会少了许多：程序如图所示，小楷和小明同学的程序运行结果都是23。小楷说这个结果不对，我带来了一大袋糖果，远远不止这个数。同学们也来参与计算吧：（1）小楷和小明编程的方法正确吗？谁的思路更好呢？（2）小楷说计算出来的糖果数目少了，问题在哪里呢？（3）动手完成编程，计算出合理的糖果数。”
教师操作Python编程语言，并讲解根据具体操作步骤完成分糖果的编程设计，并进行操作演示；
学生聆听教师讲解利用Python完成分糖果的编程设计的过程和方法；
教师讲解完成后，教师可留给学生5min时间让学生自己操作学习；
活动意图说明
屏幕共享，教师演示操作，培养学生动手操作能力，让学生直观学习编程设计过程，掌握逻辑结构。
环节四：（思维拓展）10min
教学活动4
1.教师讲解程序的描述方式的相关内容；
教师：“程序的描述方式主要有自然语言、流程图、伪代码等。自然语言描述是指使用人类语言直接描述程序，其特定是灵活自然，但是容易出现二义性。程序流程图使用特定图形、流程线和文字说明来描述程序的基本操作和控制流程，是程序分析和过程描述的基本方式，适用于规模较小的程序。伪代码是介于自然语言与编程语言之间的一种程序描述语言，独立于具体的编程语言，在保存程序结构的情况下描述程序逻辑。”
学生认真聆听教师讲解程序的描述方式的相关内容；
2.教师讲解流程图表示法；
教师：“流程图体现了抽象的计算思维，是描述算法和程序执行过程的好方法。将一个事件发生的整个过程抽象成为各个步骤，利用特定的图形符号加上说明，简明地描述各步骤之间的关系。流程图是最常见的算法图形化表达，它使用美国国家标准化协会(ANSI)规定的一组几何图形描述算法，在图形上使用简明的文字和符号表示各种不同性质的操作，用流程线指示算法的执行方向。常见的流程图符号如图所示。图13-10中各流程图符号具体含义如下：
1.起止框：表示算法的开始或结束；
2.判断框：表示对一个给定的条件进行判断。它有一个入口，两个出口，分别对应条件成立与否，算法的不同执行方向；
3.输入输出框：表示算法的输入、输出操作；
4.处理框：表示一般的处理操作，如计算、赋值等；
5.注释框：非算法部分，用于帮助理解算法；
6.流程线：用流程线连接各框图，表示算法的执行顺序；
7.连接点：连接点总是成对出现，同一对连接点标注相同的数字或文字，用于将画在不同地方的流程线连接起来，从而避免流程线的交叉或过长，使流程图清晰。”
学生认真聆听教师讲解流程图表示法的相关内容；
活动意图说明
增强学生对程序描述的认识及流程图表示，更好利用Python语言进行编程设计。
环节五：（展示小结）5min
教学活动5
1.学生发言，展示作品，进行逻辑代码讲解；
2.教师对学生作品进行评价；
教师：“同学们，在看了大家的作品后，老师觉得大家都完成的非常好，老师给同学们一个大大的赞。”
1.总结本节课的知识内容，巩固本节课的知识点，铺垫下一节课。
教学活动6
1.教师讲解棋盘麦粒问题；
教师：“在印度有一个古老的传说：舍罕王打算奖赏国际象棋的发明人——宰相西萨 · 班 · 达依尔。国王问他想要什么，他对国王说：“陛下，请您在这张棋盘的第1个小格里，赏给我1粒麦子，在第2个小格里给2粒，第3小格给4粒，以后每一小格都比前一小格加一倍。请您把这样摆满棋盘上所有的64格的麦粒，都赏给您的仆人吧！”国王觉得这要求太容易满足了，就命令给他这些麦粒。当人们把一袋一袋的麦子搬来开始计数时，国王才现：就是把全印度的麦粒全拿来，也满足不了那位宰相的要求。这就是著名的棋盘麦粒问题。那么，宰相要求得到的麦粒到底有多少呢？
什么编程课比较好学生聆听教师讲解棋盘麦粒问题；
2.根据所学知识，利用Python编程设计解决棋盘麦粒问题；
教师：“请编程计算一下吧。要求画出解决棋盘麦粒问题的流程图，并完成Python代码的编写。”
活动意图说明
通过项目式学习的体验效果，让学生可以更直接的体验Python编程的应用，提高学生的参与感。
7.板书设计

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。