案例:交通问题中的算法描述与探究

《交通问题中的算法描述与探究》

（资料来源：沈文艳，海市洋泾中学）

项目名称：交通问题中的算法描述与探究 项目简介：

1．设计意图

要求学生能从熟知的现象中发现问题，或是对从熟知的现象中所衍生出来的问题，运用知识（可以是已学的旧知识，也可以是通过自主学习习得的新知识）做一个合理的解释（描述）或解决。 2．项目要求

⏹ 围绕项目主题——“交通”，根据兴趣与能力选择或自拟一个具体的研究主题（子项

目）。

⏹ 采用合作学习、实践体验、自主探究等多种形式对所确立的项目进行研究。 ⏹ 认真记录各阶段中研究的过程及方法，并客观、公正地评价自我和他人。 ⏹ 将研究成果以PPT 演示文稿、Word 文档或网页等形式表达呈现，（有能力的可以编

制程序验证算法）并进行组间展示与交流。 ⏹ 在后阶段改进或优化研究成果（算法或程序），反思研究过程，填写总结反思报告 。 3．项目目标

⏹ 知识目标：

１、能辨识生活中常见的信息技术，理解信息技术在生活中的实际应用。

２、熟练掌握网络搜索引擎的使用方法，懂得如何对信息进行甄别、分类、归纳、分

析和总结，了解并体验信息处理的过程。

３、能以算法思想分析、描述和解决实际问题，并能灵活运用算法基本结构及流程图

描述算法。

⏹ 能力目标：

１、能正确理解项目的要求及达成目标，能分析关键环节并制订研究方案。 ２、提高观察力、判断力、分析思考能力和创新能力。

３、学会根据需要挑选适合的信息技术工具处理信息、演示、表述自己的研究过程及

成果，学会在相互交流中实现自我完善和提高。

４、学会根据评价标准约束自己，并以其为导向及时修正、调整自己的实施方案，学

会自我反思。

⏹ 情感目标：

１、寻找、发现、培养自己的兴趣点，以兴趣带动学习，发展能力。

２、懂得欣赏别人的优点，能够正确、客观地评价自我和学习伙伴。形成协同学习、

合作交流的习惯和意识。

３、认识信息技术在日常生活中所起的重要作用，激发学习热情。 4．评价方法

利用上海市过程性评价学习平台，对整个项目进行过程性评价。在项目实施过程中综合运用了范例展示、电子档案袋、调查法、学习记录法、量规评价等评价方法，采用了自评、互评、组间互评和师评的评价方式对学生进行综合性评定。 5．课时：7课时

项目实施过程（简介）：

（一）教师准备：

1．在过程评价平台中建立项目，设定阶段名称及评价量规，为每个学生设立平台帐号和密码。上传相关文档（项目研究案例及学生电子档案）以便学生进入平台浏览、上传和下载。 2．教师利用ftp 在过程性评价平台中为每个学生构建一个电子档案袋，便于学生对个人资源进行管理以及各组内开展研究时资源共享。在项目开展过程中和结束后，教师可以对每个学生的电子档案袋随时查看和评价。

（二）第一阶段：理解项目，确定主题 (1课时+课外) （自评+互评） １、认识并理解项目的主要意图，了解项目的目标及要求。 ２、观看教师示例，了解项目的研究方法及成果的呈现方式。 ３、教师提供研究选题。

４、组建学习小组，共同商讨并确立子项目及研究方案。

５、组员分工，认领任务，填写“开题报告”和“组员分工表”并上传平台。 6、每个学生登陆平台进行本阶段自评和互评。

（三）第二阶段：收集信息，制作作品（3课时+课外）（自评+互评） １、收集、筛选信息并汇总，填写“网络信息收集记录表”、“ 其他资源收集记录表”和“调查访谈记录表”并上传平台。

２、整理、分析信息，探究问题实质，提炼算法。 ３、选择恰当的信息技术工具反映并呈现研究成果。填写“算法研究记录表”后上传平台。 4、每个学生登陆平台进行本阶段自评和互评。 （四）第三阶段：成果展示，组间交流（2课时）（组间互评+小组师评） １、各组根据教师制订的“组间互评量表”，了解展示交流的评价方式，梳理展示内容。 ２、成果展示与交流，每位学生现场填写“作品展示各组情况记录表”组内汇总。组长登陆平台，对其他小组进行组间互评。

３、收集、汇总师生意见与建议，制订改进措施，组长填写“展示交流情况汇总表”并上传平台。

（五）第四阶段：项目改进与反思(1课时或课外) （师评） １、根据改进措施，优化算法并上传平台。

２、每个学生反思研究过程，填写总结反思报告并上传平台。

3、教师以各组上传的最终作品和各阶段填写的各类表格为主要依据、结合每个学生的电子档案袋及总结反思报告，对每个学生给予评价。 （六）平台综合评价 平台以一定的比例，综合学生的自评、互评和教师的师评，最终为每位学生评定项目总分。

附各阶段评价资料：

第一阶段

范例展示

[子项目名称] 电子警察是怎样工作的？ [子项目内容]

电子警察作为交通管理、抓拍违章、取得证据的一种手段，近几年已在全国各城市间广泛使用，同时也取到了较好的效果。应用电子警察不仅可以抓拍闯红灯的违章，还可以抓拍到其它各类违章，如汽车超速行驶、违章变道、压黄线、逆向行驶、违章停车等，此外还能对路口车流量进行统计和路口信号灯的调配。电子警察究竟是什么样子的呢？它又是怎样工作的呢？

电子警察的结构可以划分为两个部分，一是外部硬件设备，二是后期处理软件。其中外部硬件设备按其功能又可以分为：前端感应系统、拍摄系统和传输系统。而后期处理软件主要负责将拍摄后的图像进行登记、编号、公告再传输到中心计算机数据库，以备各种处理、调用。

[问题提出] 电子警察是如何抓拍闯红灯违章行为的？

[问题分析]

压电轴传感器也可作为闯红灯照相机的触发器。在交叉路口的红灯线前安装两个传感器，传感器与红灯线的最小距离一般为2米（如下图）。两条传感器的间距为1米或小于1米，照相机控制器与红绿灯控制器相连，以便只在红灯时完成动作。 用两条传感器确定停车线前的车速，如果红灯亮并且车速大于预置值，就会自动拍下第一张照片。第一张照片证明红灯已亮，而且车辆在红灯亮时未超越停车线，并可证明车速及已亮红灯的时间。第二张照片根据车速在这以后固定的时间内拍出，一般来说为1至2秒。第二张照片证明事实上车辆越过了停车线进入交叉路口并闯了红灯。

停车线

压电传感器与停车线距离示意图

[关键环节]

设压电传感器A 与B 的间距为S1，压电传感器B 与停车线的间距为S2。当汽车经过压电板A 时，启动计时器记录时间t1; 当汽车经过压电板B 时，启动计时器记录时间t2。则汽车的实际行驶速度即可计算出来：S1/（t2-t1）。当汽车实际速度超过预置速度时，拍摄系统拍下第一张照作为红灯已亮的证明。那么，如果在随后固定的时间内，汽车没有在停车线内停车，即被视为闯红灯违章，系统会再次拍照。那么这个预置速度是多少？应该如何计算呢？假设，当汽车经过压电传感器时的速度为V ，加速度为a 。那么，欲使汽车在2秒钟内停止在停车线内，即终止速度为0，根据加速度与位移公式 S=1/2at及速度与加速度公式V=at可以得到汽车的预置速度V =S2 (m/s)。 [算法结构] 顺序结构、选择结构

[使用的变量] S1：压电传感器A 与B 的间距

S2：压电传感器B 与停车线的间距 t1：车经过压电板A 时的时间 t2: 车经过压电板B 时的时间 V: 汽车经压电板的实际速度 VY: 汽车不违章的最大速度

[用自然语言描述算法]

2

[用流程图描述算法]

组员分工表

第二阶段

网络信息收集记录表

其他资源收集记录表

调查访谈记录表

算法研究记录表

第三阶段

组间互评量表

（注：A ：10分 B：8分 C：6分 D：3分）

作品展示各组情况记录表

记录人 ： 组号：

展示交流情况汇总表

第四阶段

注：各阶段的自评、互评、组间互评的评价量表均在平台中体现，在此略。