身边的算法
身边的算法
- 算法是计算思维的核心要素之一，也是人工智能得以普遍应用的三大支柱(数据、算法和算力)之一。本模块以身边的算法为载体， 使学生了解利用算法求解简单问题的基本方式，培养学生初步运用算法思维的习惯，并通过实践形成设计与分析简单算法的能力。
通过本模块的学习，学生能熟悉一些常用的算法描述风格与方式，理解算法执行的流程;能利用自然语言、流程图等方式，描述求解简单问题的算法，并对算法的正确性与执行效率进行讨论和辨析。
本模块包括 “算法的描述” “算法的执行” “算法的效率” 三部分 内容。
1. 内容要求
(1)借助学习与生活中的实例，体验身边的算法，理解算法是通过明确的、可执行的操作步骤描述的问题求解方案，能用自然语言、 流程图等方式描述算法。
(2)结合生活中的实例，了解算法的顺序、分支和循环三种基本控制结构，能分析简单算法的执行过程与结果。
(3)通过真实案例，知道算法步骤的执行次数与问题的规模有关，观察并体验采用不同算法解决同一问题时在时间效率上的差别。
(4)针对简单问题，尝试设计求解算法，并通过程序进行验证。
(5)以信息社会日常活动中蕴含的算法为例，讨论在线生活中算法的价值与局限 (包括算法对知识产权保护的作用等)，及算法对生活的指导意义。
2. 学业要求
- 能用符号和编码表示问题求解所关心的对象，采用自然语言、流程图等方式，运用三种基本控制结构及其组合，正确进行问题求解的算法描述。基于给定的算法，能针对不同的输入数据规模，分别“数出”算法中某些步骤执行的次数。在此基础上，能进一步判断解决同一问题的不同算法在时间效率上的高低。能基于对算法的理解，设置和调整参数，观察相应程序的执行。基于对算法价值和局限性的认识，初步具有知识产权保护和应用安全意识。
3. 教学提示
在本模块教学中，学生的认知发展处于从具象思维到抽象思维的过渡时期。教学实践应该把握这一阶段的特点，注重具象内容和抽象内容的关系与平衡。
(1)从学生的生活体验或《九章算术》等典籍中的适当问题出发，将算法学习的要点贯穿问题求解的过程，让学生在不同算法的具体讨论中养成算法思维，避免空洞地讲授抽象概念。
- 例如，猜数字游戏、物品分类、信息加密、韩信点兵、鸡兔同笼、投票选举、莫尔斯电码的翻译等，都是学生熟悉的内容。从讨论这些问题开始引入算法，学生便会形成自然的认知关联。也可以从智能家居、智能玩具等背景中提取算法问题作为教学实例。
(2)本模块要求学生体验计算机程序，鼓励学生从多个方面熟悉程序，不要求每个算法问题都由学生编程实现，阅读理解、修改运行等也都是有意义的体验。可采用类似科学课程中观察实验的教学方法，这也是培养数字化学习与创新的一种实践。
- 例如，对于“一笔面” “最短路径” “个性化推荐” 等比较复杂的算法，教师可以在和学生一起讨论算法思想的基础上，展示由教师或第三方实现的程序代码，让学生设置和调整参数、观察讨论，最后执行验证。