資源簡介

中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺
第24課 多人過河巧安排 教學(xué)設(shè)計(jì)
課題 多人過河巧安排 單元 第七單元 學(xué)科 信息科技 年級 五年級
教材分析 【學(xué)情分析】在前面單元中，學(xué)生學(xué)習(xí)了一些常見的算法，對分析問題、算法描述和用程序?qū)崿F(xiàn)算法有了一定的了解。本單元旨在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)更多的算法，但基于學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)、課時等原因，這里只列舉兩種常見的算法—規(guī)劃算法和網(wǎng)頁排名算法。首先，規(guī)劃思想是人們思考問題、解決問題的一種重要方式，體現(xiàn)了人類的智慧。基于規(guī)劃思想的規(guī)劃算法廣泛存在于社會生活中。例如，工業(yè)制造、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、航空航天以及藥品研發(fā)、藝術(shù)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域，都可以利用計(jì)算機(jī)解決一些人解決起來較困難的規(guī)劃問題。規(guī)劃算法通常用于確定一系列動作或決策，以從給定的一組初始狀態(tài)到達(dá)目標(biāo)狀態(tài)。一般涉及對系統(tǒng)行為的預(yù)測和控制，以優(yōu)化某種性能指標(biāo)，如時間、成本、效率或質(zhì)量等。動態(tài)規(guī)劃通過將原問題分解為若干個小問題，在逐步解決小問題的過程中解決原問題，這一過程中可以避免重復(fù)計(jì)算，從而提高算法效率，適用于具有重疊子問題和最優(yōu)子結(jié)構(gòu)的問題。智能規(guī)劃利用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能化的生產(chǎn)、運(yùn)轉(zhuǎn)過程，它涉及很多算法，如遺傳算法、模糊理論和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。這些算法可以自動控制各類信息系統(tǒng)完成各種任務(wù)，提升工作效率和質(zhì)量。路徑規(guī)劃算法用于確定從起點(diǎn)到終點(diǎn)的最佳路徑，常用于智能汽車、智能機(jī)器人以及物流配送等。計(jì)算思維主要分為四個基本步驟：分解、模式識別、抽象和算法。分解就是將復(fù)雜的、龐大的問題分解成若干小問題，并分別通過問題抽象、算法設(shè)計(jì)等逐個解決，這其中就包含了規(guī)劃算法思想。網(wǎng)頁排名是指搜索引擎根據(jù)一系列因素對網(wǎng)頁的重要性和相關(guān)性進(jìn)行評估，并將這些網(wǎng)頁按照一定的順序排列出來。網(wǎng)頁排名算法是用于評估網(wǎng)頁并決定其在搜索引擎或其他應(yīng)用軟件中呈現(xiàn)順序的規(guī)則和方法。本單元從實(shí)際問題情境出發(fā)，在引導(dǎo)學(xué)生分解問題、簡化問題的基礎(chǔ)上，感受用相關(guān)算法解決問題的過程，培養(yǎng)解決問題的意識和能力。【內(nèi)容結(jié)構(gòu)】
學(xué)習(xí)目標(biāo) 1. 信息意識：在問題求解過程中，有意識地尋求恰當(dāng)?shù)乃惴ń鉀Q問題，嘗試?yán)盟惴ń鉀Q現(xiàn)實(shí)生活中的問題。2. 計(jì)算思維：在一定的活動情境中，能夠?qū)唵蔚膯栴}進(jìn)行抽象、分解、建模，制訂相應(yīng)的解決方案。3. 數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：按照任務(wù)需求，運(yùn)用信息科技獲取、加工、管理學(xué)習(xí)資源，開展數(shù)字化探究和創(chuàng)新活動。4. 信息社會責(zé)任：知道實(shí)際應(yīng)用中的算法一般都存在某些局限，增強(qiáng)在信息社會中的責(zé)任擔(dān)當(dāng)和正確應(yīng)對能力。
重點(diǎn) 把大問題分解為小問題的方法；通過發(fā)現(xiàn)解決小問題的方案來解決大問題。
難點(diǎn) 通過發(fā)現(xiàn)解決小問題的方案來解決大問題。
教學(xué)過程
教學(xué)環(huán)節(jié) 教師活動 學(xué)生活動 設(shè)計(jì)意圖
激趣導(dǎo)入 【故事導(dǎo)入——”太空探險”】一群勇敢的太空探險家，他們的宇宙飛船在太空中遭遇了嚴(yán)重故障，飛船失去了動力，氧氣供應(yīng)也即將耗盡，并且還面臨著附近小行星帶的威脅......【提問】請同學(xué)們思考，如果自己是這些太空探險家，要如何解決這些危機(jī)，讓飛船和全體人員安全返回地球。【建構(gòu)】讓飛船安全返回地球是一個巨大的難題，但是我們把它拆解成解決動力問題、氧氣問題和避開小行星帶問題等多個小問題后，分別找到對應(yīng)的解決辦法，就有可能實(shí)現(xiàn)安全返航。這就是通過解決小問題的方案來解決大問題。 思考、注意 吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引發(fā)學(xué)生思考。
學(xué)習(xí)活動 【學(xué)習(xí)活動1】一、規(guī)劃探險隊(duì)過河的方法一支由 10 個成年人組成的探險隊(duì)要過河，但河寬水深，沒法游過去，附近也沒有橋。這時，他們看到 2 個少年劃著 1 條小船過來，就請求幫助。但這條船太小，每次只能承載 1 個成年人或者 2 個少年。【想一想】如果 2 個少年與探險隊(duì)成員都能單獨(dú)劃船過河，這支探險隊(duì)如何過河？通過閱讀問題要求，發(fā)現(xiàn)隱含的條件是：這 10 個成年人只能一個一個地過河。這樣，10 個人過河的問題就變成了解決 1 個成年人過河的問題。下面分析 1 個成年人過河的算法。1. 2 個少年劃船到對岸。2. 少年 A 劃船回來，少年 B 留在對岸。3. 1 個成年人劃船到對岸。4. 少年 B 劃船回來。按上述方法操作后，1 個成年人就到達(dá)了河對岸。分析發(fā)現(xiàn)，可以用重復(fù)多次的方法來解決探險隊(duì)過河的問題。【小提示】1. 只有讓 2 個少年到對岸，才能繼續(xù)。2. 必須讓 1 個少年回到原岸接成年人，否則將回到初始狀態(tài)。3. 只有讓 1 個成年人劃船到對岸，才能繼續(xù)。4. 對岸的少年回到原岸，2 個少年匯合，就可以運(yùn)送 1 個成年人到對岸。【學(xué)習(xí)活動2】二、用流程圖描述過河的過程只需把 1 個成年人過河的步驟，循環(huán) 10 次，就可以把 10 個成年人送到對岸，2 個少年也可以劃船離開了。用流程圖來描述 如圖所示：【知識鏈接】1. 把大問題分解成小問題。有時每個小問題的解決方法是一樣的，這里 10 個成年人過河問題轉(zhuǎn)化成 1 個成年人過河問題，每個人的過河方式相同。2. 規(guī)劃的思想，就是引導(dǎo)問題解決朝著規(guī)劃好的小問題方向發(fā)展。這樣就可以通過逐個解決小問題來解決整個大問題。3. 根據(jù)需求，小問題可以再繼續(xù)分解，當(dāng)問題分解到足夠小時，解決的難度就會大大降低。4. 如果問題分解過程中找到解決問題的規(guī)律，就可以依據(jù)規(guī)律采用合適的方法來解決問題。【學(xué)習(xí)活動3】三、實(shí)踐探究【思考-討論】如果是 20 個成年人過河或者更多人過河，如何修改算法？【進(jìn)一步思考】日常生活學(xué)習(xí)中，還有哪些類似的問題？ 聽講、思考、討論 教師通過講授課程內(nèi)容，向?qū)W生傳授知識。學(xué)生通過聽講和觀察，學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識。另外，通過提問等方式引發(fā)學(xué)生思考，培養(yǎng)其思考和分析問題的能力。
課堂小結(jié) 知識回顧 對課堂知識進(jìn)行總結(jié)和梳理，幫助學(xué)生更好地理解和掌握所學(xué)內(nèi)容。
拓展-提升 有一位獵人帶著一只羊、一頭狼和一筐白菜過河。河邊有一條小船，但船太小，每次獵人只能載狼、羊和白菜三者中的一個過河。獵人不在旁邊時，狼會吃羊，羊會吃白菜。請問獵人怎樣才能把狼、羊、白菜都安全運(yùn)過河？ 鞏固、拓展 通過拓展，幫助學(xué)生鞏固、延伸所學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)化對所學(xué)知識的掌握。
21世紀(jì)教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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