课题：

枚举算法

教

学

设

计

【教学目标】

1. 通过密码安全案例分析，理解枚举算法"逐项验证"的核心思想，掌握运用循环结构和条件判断实现枚举算法的程序设计方法。

2. 通过破解简单密码的编程实践，建立"算法效率与数据规模关联性"的直观认知。

3. 体会密码安全性与密钥复杂度、算法选择的关系。

【教学准备】

1. 教学课件

2. 编程猫

【教学过程】

一、导入（5分钟）

主要活动：通过生活中的实例，如破解密码锁，引入枚举算法的概念。

设计意图：激发学生的学习兴趣，让学生直观理解枚举算法的基本思想。

师：“如果你们忘记了一个4位纯数字密码锁的正确密码，你们会怎么办？”

引导学生思考并讨论可能的解决方法。

引入枚举算法：“其实，有一种方法可以保证我们最终能找到正确的密码，那就是逐一尝试所有可能的组合。这种方法在算法中被称为枚举算法。”

二、讲解（15分钟）

主要活动：详细讲解枚举算法的原理和解题步骤。

设计意图：让学生深入理解枚举算法的核心思想和应用方法。

师：

定义枚举算法：也称为穷举法或完全归纳法，是一种通过一一列举问题所涉及的所有可能情况，然后对这些情况进行逐一分析，从而找出问题的所有可能解或证明问题无解的算法。

强调枚举算法的适用性：适用于那些可能情况数目有限且易于一一列出的问题。

解题步骤：

明确问题：清楚地理解问题的要求和所给条件，确定需要枚举的对象和范围。

逐一列举：根据问题的要求，不遗漏、不重复地列出所有可能的情况或解。

分析判断：对每一种列举出的情况进行仔细的分析和判断，看它是否符合问题的要求或条件。

得出结论：根据分析判断的结果，得出所有可能的解或证明问题无解。

三、实例分析（15分钟）

主要活动：以破解密码锁为例，演示枚举算法的应用。

设计意图：通过具体实例，让学生直观感受枚举算法的执行过程。

提出问题：一个长度为4位的纯数字密码锁，每一位都由0~9中的一个数字组成。

分析：四位密码共有10000种可能的组合。

枚举法应用：从0000开始尝试，直到9999，逐一检验每种组合。

图形化编程实现：

使用图形化编程软件（如Scratch或Blockly），现场编写并运行枚举算法破解密码锁的程序。

引导学生观察程序运行过程，理解枚举算法是如何逐一尝试所有可能组合的。

学生讨论：

引导学生分析枚举算法在破解密码锁实例中的优缺点。

师：“枚举算法在破解密码锁时有什么优势？又有什么不足？”

引导学生思考并讨论，教师进行总结。

四、互动环节（10分钟）

主要活动：小组讨论、分享环节和编程实践。

设计意图：通过互动环节，加深学生对枚举算法的理解和应用能力。

小组讨论：

题目：“枚举算法在哪些领域有应用？”

分组：将学生分成若干小组，每组4-5人。

讨论：各组围绕题目进行讨论，记录讨论结果。

分享环节：

请小组代表分享讨论结果，教师进行总结。

强调枚举算法在密码破解、组合优化、游戏开发等领域的应用。

动手实践：

提供一个简单的问题（如找出100以内的所有素数），让学生尝试使用枚举算法编写程序解决。

巡视指导，帮助学生解决问题。

五、总结与作业（5分钟）

主要活动：总结本节课的内容，布置作业。

设计意图：巩固所学知识，拓展学生的思维。

回顾本节课的内容，强调枚举算法的原理、应用以及与其他概念的关系。

师：“通过这节课的学习，你们对枚举算法有什么新的认识？”

六、课后作业：

思考枚举算法在解决其他问题中的应用，并尝试编写一个简单的枚举算法程序。

预习下一节课的内容，为学习递推算法做好准备。

教

学

行

为

教学行为分析

课堂组织与纪律维持 ：教师通过精心设计的教学环节，如导入、讲解、实例分析、互动环节等，使整个课堂教学节奏紧凑、过渡自然，能有效维持良好的课堂纪律，确保教学过程有序进行。例如在导入环节以生活实例激发学生兴趣，在讲解环节详细剖析概念与步骤，让学生始终保持专注，处于健康有益的学习氛围中。

表达与感染力 ：口头表达清晰准确，对枚举算法的定义、原理、步骤等讲解言简意赅，便于学生理解。如在讲解枚举算法解题步骤时，分点明确阐述，逻辑清晰。同时，教学过程中充满热情，通过富有感染力的语言引导学生思考，如提问 “如果你们忘记了一个 4 位纯数字密码锁的正确密码，你们会怎么办？” 激发学生参与讨论，还运用激励性评价，如在学生实践时给予肯定与鼓励，激发学生学习动机。

教学引导与支持 ：在互动环节，教师通过小组讨论、分享、动手实践等多种方式，引导学生深入思考枚举算法的应用与实践。巡视指导学生编程实践，及时解决学生遇到的问题，为学生提供有力支持，帮助他们更好地理解和掌握枚举算法。

课堂

生成

学生参与度 ：学生能认真倾听教师讲课，积极参与课堂讨论。如在导入环节对密码锁问题踊跃发言，在小组讨论中围绕枚举算法应用热烈讨论，记录讨论结果并积极分享，表现出较高的学习积极性和主动性。

学习投入度 ：在实例分析环节，学生专注观察教师演示枚举算法破解密码锁的程序运行过程，深入了解算法执行细节。在动手实践环节，学生全身心投入到编写程序找出 100 以内素数的任务中，通过实践进一步加深对枚举算法的理解，体现深度学习。

知识掌握情况 ：通过课堂学习，学生理解枚举算法的核心思想，掌握运用循环结构和条件判断实现枚举算法的方法。能分析枚举算法在破解密码锁实例中的优缺点，并将其应用到其他问题解决中，如课后作业思考其在其他问题中的应用并编写程序，有效掌握本节课学习内容，激发继续学习意愿。

教学

效果

契合新课标理念与核心素养培养 ：该教学设计符合新课标理念，注重培养学生的核心素养。如通过密码安全案例分析，培养学生的计算思维和信息意识；在编程实践中，提升学生解决问题的能力和创新能力。同时，通过小组讨论等合作学习方式，增强学生的团队协作能力，促进学生深度学习。

教学策略与借鉴价值 ：教学策略多样且具有启发性，如以生活实例导入、详细讲解、实例演示、互动实践等，能充分调动学生多种感官参与学习，提高教学效果。这种教学设计对其他教师开展教育教学具有借鉴价值，为信息科技教学提供了良好范例，可帮助其他教师更好地设计教学活动，提升教学质量。