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1、行程长度压缩算法（RLE）枚举思想的拓展与应用上海市格致中学 季金杰学科：信息科技 授课时间：2019年6月5日13时教时：1课时 授课班级：上海市格致中学高一（2）班一、单元教学设计概述、学科基本要求解析与教材分析“算法与程序设计”课程模块是发展学生“计算思维”学科核心素养的重要渠道和内容载体。普通高中信息技术课程标准（2017年版）将“计算思维”界定为帮助学生“学会运用计算思维识别与分析问题，抽象、建模与设计系统性解决方案”，这就要求学生在掌握算法基本结构的基础上，进一步学习基本的算法实例，充分理解算法思想并在具体的问题情境中迁移、应用，从而达到融会贯通、解决实际问题的学习水平。根据上海市
2、高中信息科技学科教学基本要求，“算法与程序设计”课程模块主要由“算法结构”与“算法实例”两部分组成。“基本算法实例”单元涵盖“解析算法”、“枚举算法”、“排序”、“查找”等四种基本算法。对于上述四种基本算法均要求学生描述算法的基本思想和适用情况；描述算法的实现方法；根据实际问题分析关键步骤，设计和优化算法。从“学习水平”维度而言，“解析算法”、“枚举算法”均为D级（综合），“排序”、“查找”为B级（理解）。因此，在“算法实例”单元的整体设计中，对于学习水平要求较高的“解析算法”、“枚举算法”两节课，教师遵循“充分运用典型案例，揭示算法基本思想；巧妙设置问题情境，分析算法关键步骤；拓展算法应用场
3、景，提升问题解决能力”的教学逻辑（三步递进式教学法）。本节课是“枚举算法实例”的第3课时，着重在完成枚举算法基本思想与实现方式的基础上，进一步对枚举思想进行拓展和应用，检验学生对基本算法的掌握情况，发展学生运用计算机解决问题的过程与方法，抽象特征，建立结构模型，合理组织数据，解决实际问题的“计算思维”。 华东师大版高中信息科技（第二册）教材中“2.2枚举算法”以例题、实践体验、算法优化三个层面，介绍了用枚举算法解决问题的基本思想，三段内容设计有梯度，但也存在一定的同质性，普遍关注用枚举法求问题的结果（值），对于枚举思想的进一步拓展与应用未作进一步展开。因此，本节课是对教材内容的延续，通过问题分
4、析、步骤解析、算法设计、算法实现、数据验证等教学环节，带领学生透视经典图像压缩算法行程长度压缩算法（RLE），以此作为对“枚举算法”一节的巩固与收尾。二、学情分析 本节课的教学对象为上海市格致中学高一年级理科班学生。他们有着良好的课堂行为习惯，能积极参与和投入教学活动，且大都具备较为扎实的学习基础和切合自身的学习方法，具有深入问题情境，开展合理思考与分析的基本素养。同时，该班学生普遍多思善问、敏而好学，能够及时提出自己的疑惑和见解，这些积极的思维品质有利于学生综合所学知识，拓展、应用于实际问题的解决之中。通过前一阶段的学习，学生已先后掌握了算法中顺序结构、分支结构、循环结构的执行过程与基本特征
5、，学会了解析算法、枚举算法的基本思想和适用情况，能够使用流程图描述枚举算法的基本实现方法，能够在Visual Basic编程环境下合理使用for语句、do while语句、if语句进行算法验证。在本单元“枚举算法”前两课时的学习中，学生已围绕“鸡兔同笼”、“大盒、小盒包装问题”、“购买文具”等枚举算法的经典例题或习题开展了专题学习，这为学生进一步探索枚举思想的拓展与迁移奠定了坚实的学习基础。三、教学目标l 知识与技能1、理解行程压缩算法的基本思想。2、应用枚举思想，建立行程压缩算法的结构模型。3、能运用Visual Basic6.0，实现行程压缩算法的基本功能。l 过程与方法1、通过教师引导和
6、小组讨论，形成化抽象问题情境为具体解决步骤的思维方法。2、通过对问题分析、步骤分解、算法设计、算法实现、程序调试等环节的实践与体验，领悟利用计算机解决问题的过程与方法。l 情感态度价值观1、通过数据验证和程序调试，初步形成严谨细致、讲求实证的态度与习惯。2、通过对枚举思想的应用与拓展，初步形成对经典算法的探究乐趣与学科兴趣。四、教学重点1、通过对行程压缩过程的步骤分解，引导学生用计算机可处理的方式界定问题、抽象特征、建立结构模型。五、教学难点1、在问题分析的基础上，通过对枚举思想的迁移，实现对问题情境的抽象和算法设计。六、教学方法讨论法，任务驱动法，项目教学法七、教育技术装备与教学环境设计1、
7、多媒体教室1间：配备40套适合学生小组讨论、可灵活旋转的桌椅；大屏幕；教室覆盖无线网络。2、学生用笔记本电脑10台（学生每4人1组，共10组，每组1台）预装Windows操作系统、Visual Basic 6.0，用于开展算法验证。3、学生用平板电脑8台（学生每4人1组，有两个小组为5 人1组，共8组，每组1台）装载移动端课堂互动平台。4、教师用笔记本电脑1台。八、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图及备注1、导入从一幅学生拍摄的数码照片导入，引导学生思考：在不改变图像内容的前提下，用怎样的方法可减小一张未经压缩的图像的数据量？（屏幕上显示一幅具有一定色彩重复特征的图像）小组讨论后，请学生
8、代表介绍本小组讨论得出的方法或基本思想。以学生在第一册教材中学过的信息（图像）压缩为引子，导入“行程长度压缩算法”。2、例证归纳学生的主要观点，运用学生提出的基本思想，演示对图像中的某一行进行压缩。比较压缩前后，图像数据量的大小变化情况。以案例为引导，印证学生提出的方法的可行性与有效性。3、概念归纳归纳学生的讨论结果，从而引出“行程长度压缩算法”的概念。领会“行程长度压缩算法”的基本思想和压缩后的表示形式。从学生提出的压缩方法联系到“行程长度压缩算法”的基本概念。4、步骤分解以对一行图像的色彩表示符进行行程压缩为例，分解计算机处理行程压缩的步骤。观看动画演示，理解计算机处理行程压缩的基本过程。
9、将抽象的问题情境，分解为具体的解决步骤。5、建立结构模型框架从枚举算法的流程图框架出发，引导学生建立行程压缩算法的结构模型。根据计算机处理行程压缩的基本步骤，应用枚举思想，建立结构模型。将分解的步骤凝练成结构化的流程图框架。6、小组活动算法设计复习len()和mid()两个函数的作用和用法，引导学生在学习任务单上开展算法设计，完善流程图。小组讨论，补充流程图中空缺的部分。从基本的流程图框架，逐步思考与推敲，形成完整的算法设计。7、小组活动算法实现、数据验证教师为学生提供部分起铺垫作用的程序代码和一组测试数据。学生上机续写程序，进行算法验证，在任务单上记录程序运行结果，对比程序运行结果与标准压缩
10、结果之间是否存在差异。通过编写程序，验证算法设计。8、教师小结汇总各小组的任务完成情况，引导学生思考程序运行结果与标准压缩结果不一致的原因。观察程序运行结果与标准压缩结果之间的差异，分析原因，思考可行的完善方案。找出程序运行结果与标准压缩结果不一致的原因。9、小组活动程序调试引导各小组进一步调试程序。各小组上机调试程序，使程序运行结果能与标准压缩结果一致。强化程序设计过程的规范。10、归纳总结归纳小结小组活动的开展情况；总结教学环节设计背后蕴含的解决问题的基本逻辑回顾、梳理本节课的学习内容，进一步提升对计算机解决问题的过程与方法的认识。对本节课所体现的计算思维的教学导向进行小结。11、作业与后续思考作业与思考：如何运用枚举思想，设计“行程压缩算法”压缩结果的解压缩程序？完成课后作业通过对行程压缩算法的分析与实现，组织学生课后思考“解压缩”的实现方法。
