高一上册信息技术 数据的计算-解决问题的基本方式 逐字稿-3,332字
师:今天我们要学习的内容是数据的计算解决问题的基本方式。首先,请同学们阅读书本上 1 - 1 的材料,了解人类计算工具的发展历程。我们日常生活中经常要用到计算,现在同学们回顾一下,日常生活中用到的计算方式有哪些?
生:心算、笔算、口算。
师:这种方式我们统称为什么?
生:人工计算。
师:计算机水平越来越高,我们完全可以用计算机进行计算。同学们说说计算机有什么优点?
生:快、准。
师:在计算机计算领域里也有区分。比如我们可以利用别人已经编好的软件直接使用,这种叫大众软件计算。还有一种,如果现有的软件不能满足需求,而我们又会编程,就可以自己编软件,这叫编程计算。
讲过这两种方式,下面来看这样一个问题。在《孙子算经》里记载:“今有雉兔同笼,上有三十五头,下有九十四足,问雉兔各几何?”请大家思考解决这个问题的方式有哪些?先不考虑最优解,思考可能的方式。
(同学们热烈讨论)
师:经过讨论,我们大概得出解决这个问题的方法有假设法、抬脚法、方程法,还有列表法。这几种解决鸡兔同笼问题的方法,我们把它叫做什么?
生:算法。
师:对,算法其实就是解决问题的具体步骤和方法。下面我们来看这四种解决问题方法的具体实施。第一个是抬脚法,具体办法是让兔子和鸡同时抬起两只脚,这样笼子里的脚就减少了头数乘以 2 只。由于鸡只有两只脚,所以笼子里剩下的就是兔子的两只脚,再除以 2 就是兔子的数量。公式就是兔子的只数 =(总的脚数 - 总的头数×鸡的脚数)÷(兔的脚数 - 鸡的脚数)。通过人工计算,我们可以得出兔子有 12 只,鸡有 23 只。
接下来是假设法,思路是假设 35 头全部都是兔子,那么腿数就应该是 35×4 = 140。比 94 多的腿数,是因为把两条腿的鸡看成了四条腿的兔子,所以多的腿数除以 2 就是鸡的数量。通过公式计算,同样可以得出鸡是 23 只,兔子是 12 只。
方程法很多同学都会,用数学里学过的知识,也可以用人工计算的方式求出未知数的值。
最后是列表法,刚刚有同学说可以枚举兔子和鸡的只数,然后算出每一种情况下的脚数,最后把满足条件的选出来。这样需要枚举多少次呢?
生:34 次。
师:也就是说要计算 34 次,那有没有什么工具能代替手工计算,既不会出错又能快速完成呢?
生:可以用 Excel 解决鸡兔同笼问题。
师:对,同学们看老师列的表,里面有兔的只数、鸡的只数、兔的总脚数、鸡的总脚数,还有共有的脚数。老师给大家演示一下已经做好的 Excel 表格,总共有 34 种情况,全部枚举出来了。对于第一种情况,兔子是 1 只,鸡是 34 只。这里兔脚数我们用单元格名称乘以 4 的公式方法求出,鸡脚数也用公式方法求出,总的脚数同样用公式求出。对于接下来的 33 种情况,是不是都要用刚才的方法算一遍呢?
生:不是。
师:对,我们有更便捷的方法。同学们知道 Excel 里面有什么工具吗?
生:填充柄工具。
师:对,把这一行选中,鼠标放在右下方,会变成十字型的加号,这就是填充柄工具,鼠标双击它就可以自动帮我们完成计算。这种方法比人工计算怎么样?
生:快、准。
这就是用 Excel 解决鸡兔同笼问题,Excel 软件是软件公司已经编好的软件,我们用它直接计算,称为大众软件计算。现在我们把问题深化一下,数据变多了,比如变成 35 头 118 只脚,72 头 168 只脚,200 头 620 只脚,甚至变为 n 组数据。这种情况下,用刚才的人工计算和表格计算还合适吗?
生:不合适。
师:我们有没有办法设计一个模块化的东西,它是解决问题的一般方法,只要把数据输进去,就能算出所有结果?
生:可以自己编软件,用编程的方法。
师:对,老师已经编好了一个软件,同学们可以试一下,看能不能快速算出这些结果。(老师打开软件演示)我们看到,只要把每组数据输进去,它就能快速算出结果。下面老师给大家看一下编这个程序的代码。