資源簡介

《體驗算法控制》教學設計
一、教學內容分析
《體驗算法控制》選自浙江教育出版社《小學信息科技》五年級上冊第9課，是第二單元《算法的控制結構》的第四課。教材包括三塊內容：算法的建構、算法的設計和算法的驗證。本課安排了用算法解決問題的三個進階過程作為學習載體，即“分析問題、設計算法、驗證算法"三項內容。結合買票問題嘗試分析其中的關鍵信息，讓學生體驗提取關鍵信息分解問題的方法；利用關鍵信息尋找關鍵節點實現算法設計，旨在讓學生體驗問題分解對算法控制結構的影響；通過驗證算法突出流程圖描述與Python代碼描述的一一對應關系。
二、學習對象分析
本課學習對象為五年級的學生，通過前階段的學習，學生了解算法的基本概念，掌握自然語言及流程圖描述問題的方法，能借助數字化工具或在線平臺繪制流程圖，了解程序結構中的順序結構與分支結構。同時，他們樂于表達，具備一定的邏輯思維能力，可以初步分析問題。但由于缺乏用計算機實現算法的經驗，將生活中的購票問題轉化為自然語言描述的算法、流程圖表示的算法及python設計的算法與驗證會帶來一定的挑戰性。
三、教學目標
1.通過分析生活實例，初步體驗關鍵信息對問題分解的作用。
2.通過解決生活中比較復雜的問題，體驗綜合運用多種控制結構設計算法的過程。
教學重點：綜合運用多種控制結構設計算法。
教學難點：用關鍵信息分解問題。
四、方法策略
本課以購買車票為真實教學情境，主要采用任務驅動教學法，輔以小組合作探究，以及學生的自主學習逐步展開。以“用計算機解決問題的一般過程”為線索，引導學生分析問題、設計算法、驗證算法。通過確定“劃分年齡對應不同購票方式”為關鍵問題，切割、分解、細化、完善整個流程圖，抽象出順序、分支結構，并蘊含分支嵌套概念，從而形成問題分解的思維，滲透“分而治之”的思想。
五、教學流程
（一）辯論交流，構建情境
教學內容與活動 設計意圖
1.開展辯論，交流互動 開展“兒童購票優惠根據什么條件界定更合適？——‘身高VS年齡’”主題辯論，構建兒童火車購票情境，導入實際社會熱點問題，激發學習興趣。 請學生討論并發言。 2.觀看視頻，歸納觀點 播放鐵路新規視頻，了解兒童購票的三種條件不同購法。 師：現在學生營養好，很多人雖然年齡小但身高躥得很快，這也是很多人認為按照身高來收取高鐵票價并不是很合適的原因，大家都覺得用年齡來界定比較科學。 3.梳理舊知，引入新課 回顧第二單元前三課學習的順序結構、單分支、雙分支結構，請同學們看以下3張圖片，拋出問題：閘機檢票、人臉支付、指紋開門這些應用中蘊含哪些算法結構？（順序、分支）學生回顧知識回答問題。 師：很多老年人并不清楚購票規定，同學們可以設計一個算法，幫助他人，實現在計算機程序中輸入兒童的年齡，自動判斷該兒童購火車票時符合什么票價嗎？ 從社會熱點問題入手，關注兒童鐵路購票2023新規，通過辯論的形式，打開學生的話匣子，迅速集中注意力，進入課堂構建的情境中，激發學習興趣。 通過視頻觀看，了解兒童鐵路購票2023新規，在觀看中獲取關鍵信息，明確3種票價的區分依據為年齡。 回顧順序、分支等算法控制結構，為分析問題、抽象建模、設計算法做鋪墊。 3種應用蘊含分支結構“如果……那么……否則……”，引導學生在應用中對應控制結構。 在構建的情境中，請學生設計程序幫助老人購票，激發學生的社會責任感。
（二）任務驅動，分析問題
教學內容與活動 設計意圖
展示步驟，任務驅動 （1）展示用計算機解決問題的一般過程。 （2）布置【任務一】六人一組，通過小組討論，分析購票算法中的關鍵問題： （3）小組進行合作探究，填寫學習單。 分析問題，尋找關鍵 （1）各小組派學生代表匯報他們尋找到的購票算法的關鍵問題（年齡）以及解決關鍵問題的算法思路。 （2）教師展示對比各小組任務單上的流程圖，先判斷年齡<6、先判斷年齡>=14,引導學生感受解決具體問題的算法具有差異性——并不只有一種正確格式，鼓勵學生大膽嘗試，認同每個人的思維模式不同，算法是由不同“程序員”的獨立思維決定的。 通過小組合作、討論交流，以及問題串的引導，使學生在完成任務一的過程中逐步分析出關鍵信息——年齡的劃分，并用前兩節課學習過的分支結構，用局部的流程圖準確描述出劃分的年齡與對應的購票結果，完成局部算法，不知不覺中完成問題的拆分，為后續設計算法做鋪墊。 通過交流分享，看到不同組同學設計的不同流程圖，體會用計算機解決問題時，靈活組合各種算法控制結構可以形成各種各樣的算法。
（三）深度挖掘，設計算法
教學內容與活動 設計意圖
靈活轉化，描述算法 ——自然語言vs流程圖 根據書本P36頁展示的5步購票算法，展開第4步：“確定車票類型”，把復雜的問題根據關鍵信息拆分成幾個小問題，對應書中的流程圖，攻破算法。 拼圖搭建，完整算法 布置【任務二】打開iodraw軟件繪制的流程圖碎片文件，參考P37書本最下方的合并流程圖，獨立搭建完整的兒童購火車票流程圖。 （2）展示不同的流程圖，進行分享交流。 提煉新知，分支嵌套 拋出問題，請同學們思考回答： 教師總結，揭示分支嵌套的應用規律： 可以以不同的判斷條件來設計相同規則的算法。 展示完整的5步購買火車票步驟，步步對應流程圖，明確第4步確定車票類型是關鍵步驟，發現已經用流程圖細化出解決方案，降低畏難情緒。 采用自主閱讀書本的方式，搭建流程圖中分支的嵌套，在iodraw軟件中提前準備好流程圖步驟碎片，節省搭建時間，聚焦流程圖的合并。 通過問題串的設計，引導學生逐步思考出隨著分支的延申，可以逐步把年齡階段分為<6周歲的、滿足>6周歲同時<14周歲、以及滿足>6周歲同時<14周歲的條件下>=14周歲的，嵌套時不需要重復聲明條件。有了這種劃分分支的經驗，有利于學生更加深刻地理解其中蘊含的分支嵌套的概念。
（四）運行調試，驗證算法
教學內容與活動 設計意圖
條條對應，拆分語句 布置【任務三】請同學們閱讀書本P38頁的完整代碼，對代碼進行拆分，將指令填寫到對應的流程圖位置旁。 梳理結構，統一縮進 （1）布置【任務四】打開用Thonny軟件編寫的“購票范例.py”文件，小組內進行討論交流，找出運行出錯的原因，調試修改程序。 （2）小組派代表運行調試好的程序，向全班同學匯報組內總結出的報錯原因。 （3）教師總結：眾所周知，Python語法要求在一份運行代碼中的所有if/else的語句要統一縮進量，如果縮進量不統一（TAB鍵和四個空格混用，即使Tab鍵的長度和四個空格一樣長，兩者一起用依然還是會報錯），則程序便會報錯。 編寫程序，驗證算法 請同學們新建一個空白文件，手動輸入程序，成功運行后，驗證算法。 通過找代碼，歸類到對應的流程圖旁，助力學生理解每條語句的執行命令是什么，為后續自己編寫程序做鋪墊。 設置小組任務，齊心協力尋找報錯原因，修改調試程序，探索python語言中if…else…嵌套格式的書寫規則，感受分支嵌套的規律之美。 在確定算法結構、編程語句、書寫規則后，獲得完整書寫程序并成功運行的滿足體驗。
（五）遷移應用，總結提升
教學內容與活動 設計意圖
問題解決，遷移應用 （1）出示真實情境，某城市公交車票價2元，乘客可以刷卡乘車。刷卡時，若公交卡余額不足2元，提示“請投幣”；若余額大于或等于 2元但小于10元，提示“余額即將不足”；若余額大于或等于10元，提示“歡迎乘車”。 （2）請同學們設計一個公交車刷卡播報算法，在計算機中編寫代碼并運行，對設計的算法進行驗證。 課堂評價，總結提升 請同學們對照學習單上的評價表完成自評。 （2）課堂小結：用計算機解決問題時，靈活組合各種算法控制結構可以形成各種各樣的算法；遇到難以一步解決的項目，可以將問題細化為可以讓計算機解決的小問題，逐步實現。 實踐操作，遷移技能，暢享利用所學的算法控制，編寫計算機程序解決生活問題，獲得成功的體驗，增強信息化意識與信心，提升計算思維。 完成課堂評價，了解自身掌握情況，督促及時調整學習狀態。 總結課堂，強化算法控制的體驗，培養學生“分而治之”、靈活設計的思想。
板書設計：
9.體驗算法控制
（一）辯論交流，構建情境
（二）任務驅動，分析問題
（三）深度挖掘，設計算法
（四）運行調試，驗證算法
（五）遷移應用，總結提升(共15張PPT)
/第9課 《體驗算法控制》
五上信息技術
辯論“年齡”ｖｓ＂身高＂
年
齡
身高
兒童購票優惠根據什么條件界定更合適？
兒童火車購票２３年新規
……
開 始
……
……
結 束
否
是
是
否
回顧算法控制結構
順序結構
單分支結構
雙分支結構
閘機檢票、人臉支付、指紋開門這些應用中蘊含哪些算法結構？
信息的獲取
回顧算法控制結構
很多老年人并不清楚購票規定，同學們可以設計一個算法，幫助他人，實現在計算機程序中輸入兒童的年齡，自動判斷該兒童購火車票時符合什么票價嗎？
活動情景
用計算機解決問題的一般過程：
任務驅動，分析問題
任務驅動，分析問題
深度挖掘，設計算法
流程圖
自然語言
拼圖搭建，完整算法
提煉新知，分支嵌套
條條對應，拆分語句
梳理結構，統一縮進
某城市公交車票價2元，乘客可以刷卡乘車。刷卡時，若公交卡余額不足2元，提示“請投幣”；若余額大于或等于 2元但小于10元，提示“余額即將不足”；若余額大于或等于10元，提示“歡迎乘車”。
請同學們設計一個公交車刷卡播報算法，在計算機中編寫代碼并運行，對設計的算法進行驗證。
問題解決，遷移應用
課堂評價《體驗算法控制》任務單
班級： 姓名：
【任務一】六人一組，通過小組討論，分析購票算法中的關鍵問題。
流程圖繪制區域：
【任務二】打開ioDraw軟件繪制的“流程圖碎片.iodraw”文件，參考P37書本最下方的合并流程圖，獨立搭建完整的兒童購火車票流程圖。
【任務三】請同學們閱讀書本P38頁的完整代碼，對代碼進行拆分，將指令填寫到對應的流程圖位置旁。
【任務四】打開用Thonny軟件編寫的“購票范例.py”文件，小組內進行討論交流，找出運行出錯的原因，調試修改程序。
購票范例.py
程序報錯原因：
修改后的代碼：
【課堂評價】給自己的表現打顆星吧。
評價指標 自評
1 我能分析購票算法中的關鍵問題，并確定算法結構。 ☆☆☆
2 我能正確用流程圖描述關鍵信息的算法。 ☆☆☆
3 我根據碎片文件，獨立搭建了完整的兒童購火車票流程圖。 ☆☆☆
4 我可以流利閱讀python代碼，對代碼進行拆分，并歸類到流程圖相應的位置旁。 ☆☆☆
5 我可以找出程序報錯原因，搭建整齊的分支嵌套結構。 ☆☆☆
6 我可以準確編寫程序，并遷移應用，用計算機解決同類型問題。 ☆☆☆
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