《生命游戲有規(guī)則》教案-2025-2026學(xué)年人教版（2024）小學(xué)信息科技五年級（全一冊）教學(xué)目標(biāo)（基于信息科技核心素養(yǎng)）信息意識學(xué)生能夠感知“生命游戲”算法在人工智能領(lǐng)域中的獨特應(yīng)用，認識到其作為模擬生命演化、復(fù)雜系統(tǒng)變化的工具，在科學(xué)研究、城市規(guī)劃等多領(lǐng)域的潛在價值。面對“生命游戲”呈現(xiàn)的現(xiàn)象和規(guī)律，主動思考背后的算法邏輯，對人工智能算法的多樣性保持好奇心和探索欲。計算思維學(xué)生通過分析“生命游戲”的規(guī)則，學(xué)會將復(fù)雜的生命演化現(xiàn)象拆解為個體細胞狀態(tài)變化的簡單規(guī)則，理解分解問題的思維方法。能夠從“生命游戲”的運行過程中，抽象概括出細胞狀態(tài)變化的規(guī)律，如根據(jù)鄰居細胞數(shù)量決定生死的模式，進而運用模式識別和邏輯推理，預(yù)測不同初始狀態(tài)下細胞群體的演化趨勢。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新積極利用教材、編程軟件及網(wǎng)絡(luò)資源，自主探索“生命游戲”算法的實現(xiàn)方式，嘗試使用Scratch、Python等工具編寫簡單的“生命游戲”程序。在小組合作中，發(fā)揮創(chuàng)意對“生命游戲”規(guī)則進行改編和拓展，設(shè)計具有個性化的生命演化場景，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和數(shù)字化實踐能力。信息社會責(zé)任了解“生命游戲”算法等人工智能算法在應(yīng)用中可能帶來的倫理問題，如模擬生物演化可能引發(fā)的生態(tài)影響思考，樹立正確的科技應(yīng)用價值觀。能夠負責(zé)任地使用和傳播“生命游戲”相關(guān)知識與成果，在探索和分享過程中尊重原創(chuàng)，遵守信息道德規(guī)范。教學(xué)重難點教學(xué)重點“生命游戲”的基本規(guī)則，包括細胞的生存、死亡、誕生規(guī)則，如存活細胞鄰居數(shù)量為2或3時保持存活，數(shù)量不足2或超過3時死亡，空白格周圍有3個存活細胞時誕生新細胞。理解“生命游戲”規(guī)則背后的算法邏輯，以及通過規(guī)則實現(xiàn)細胞群體動態(tài)演化的過程。運用編程工具或模擬軟件實現(xiàn)“生命游戲”，觀察和分析不同初始狀態(tài)下的演化結(jié)果。教學(xué)難點理解“生命游戲”中個體規(guī)則如何導(dǎo)致群體涌現(xiàn)出復(fù)雜的宏觀現(xiàn)象，建立微觀規(guī)則與宏觀演化之間的聯(lián)系。引導(dǎo)學(xué)生將“生命游戲”的算法思維遷移應(yīng)用到解決其他實際問題中，如模擬城市人口流動、資源分配等場景。教學(xué)過程情境導(dǎo)入（激發(fā)學(xué)習(xí)興趣）教師活動：展示教材中“生命游戲”的動態(tài)演示圖片或視頻片段，畫面中細胞群體不斷變化，呈現(xiàn)出如“滑翔機”“振蕩器”等有趣的圖案和動態(tài)效果。提問學(xué)生：“同學(xué)們，大家看這些不斷變化的圖案，它們看起來像不像有生命一樣在生長、移動？你們想不想知道這些神奇的變化是怎么產(chǎn)生的？”分享一個生活中的類似現(xiàn)象案例：“在自然界中，魚群的游動、鳥群的遷徙，它們整體看起來非常有序，但其實每一只魚、每一只鳥只是遵循著簡單的規(guī)則行動。就像我們今天要學(xué)習(xí)的‘生命游戲’，也是通過簡單的規(guī)則，創(chuàng)造出復(fù)雜而有趣的變化。”學(xué)生活動：認真觀察圖片和視頻，被“生命游戲”的奇妙現(xiàn)象吸引，積極回應(yīng)老師的問題，表達對“生命游戲”變化原理的好奇，如猜測可能是電腦程序控制、有特定規(guī)律等。設(shè)計意圖：通過展示生動的視覺素材和類比生活現(xiàn)象，創(chuàng)設(shè)充滿趣味性和啟發(fā)性的教學(xué)情境，快速抓住學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生對“生命游戲”的好奇心和探索欲望，自然引出本節(jié)課主題。同時，將抽象的算法概念與生活實際聯(lián)系起來，幫助學(xué)生初步感知規(guī)則與復(fù)雜現(xiàn)象之間的關(guān)系，為后續(xù)學(xué)習(xí)做好鋪墊。知識講解（教材內(nèi)容呈現(xiàn)與互動）1.“生命游戲”背景介紹教師活動：翻開教材相關(guān)章節(jié)，結(jié)合文字和配圖，向?qū)W生介紹“生命游戲”的起源?！啊螒颉怯鴶?shù)學(xué)家約翰?何頓?康威在1970年發(fā)明的細胞自動機。它雖然名字叫游戲，但卻是一種用于研究復(fù)雜系統(tǒng)和生命現(xiàn)象的數(shù)學(xué)模型。在這個‘游戲’里，沒有玩家直接操控，而是通過設(shè)定簡單的規(guī)則，讓細胞群體自己‘玩?！?，產(chǎn)生各種奇妙的變化?！闭故窘滩闹嘘P(guān)于“生命游戲”在科學(xué)研究、計算機科學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用的拓展資料，如用于模擬生態(tài)系統(tǒng)演化、研究計算機算法等，拓寬學(xué)生視野，讓學(xué)生認識到“生命游戲”的重要價值。1.“生命游戲”基本規(guī)則講解教師活動：利用PPT繪制簡單的網(wǎng)格，每個網(wǎng)格代表一個細胞，用不同顏色區(qū)分存活細胞和死亡細胞（空白）。詳細講解規(guī)則：“在‘生命游戲’的世界里，每個細胞都有兩種狀態(tài)，存活和死亡。它們的狀態(tài)變化遵循三條規(guī)則。第一條，對于一個存活的細胞，如果它周圍（這里的周圍指的是上下左右以及四個對角的相鄰細胞，一共8個鄰居）存活細胞的數(shù)量是2個或者3個，那么這個細胞在下一個時間步（可以理解為下一個瞬間）會繼續(xù)存活；第二條，如果存活細胞的鄰居數(shù)量小于2個，或者大于3個，這個細胞就會因為‘孤獨’或者‘擁擠’而死亡；第三條，對于空白的格子，如果它周圍剛好有3個存活細胞，那么這個格子就會誕生一個新的細胞。”邊講解邊在網(wǎng)格中進行示例操作，如設(shè)定一個初始狀態(tài)，逐步演示細胞狀態(tài)如何根據(jù)規(guī)則變化。同時提問學(xué)生：“大家來看看，按照規(guī)則，這個細胞下一步會是什么狀態(tài)？這個空白格會誕生新細胞嗎？”引導(dǎo)學(xué)生思考和理解規(guī)則。學(xué)生活動：認真聆聽教師講解，觀察PPT上的圖示和操作演示，理解“生命游戲”的背景和基本規(guī)則。積極回答教師提問，參與到對細胞狀態(tài)變化的預(yù)測和判斷中，加深對規(guī)則的理解和記憶。設(shè)計意圖：通過對教材內(nèi)容的系統(tǒng)講解，結(jié)合直觀的圖示和操作演示，讓學(xué)生全面了解“生命游戲”的背景知識和核心規(guī)則。教師適時的提問和互動，能夠調(diào)動學(xué)生的思維積極性，促使學(xué)生主動思考，避免被動接受知識，幫助學(xué)生更清晰準確地掌握規(guī)則內(nèi)容，為后續(xù)的實踐探究和算法理解打下堅實基礎(chǔ)。案例分析（深化知識理解）教師活動：選取教材中經(jīng)典的“生命游戲”初始狀態(tài)案例，如“滑翔機”“振蕩器”的初始細胞排列。引導(dǎo)學(xué)生一起分析：“同學(xué)們，我們來看這個‘滑翔機’的初始狀態(tài)，大家根據(jù)剛剛學(xué)習(xí)的規(guī)則，推測一下它下一步會怎么變化？再下一步呢？”組織學(xué)生進行小組討論，讓學(xué)生在小組內(nèi)交流自己的想法和推理過程。展示“生命游戲”在不同初始狀態(tài)下的演化結(jié)果動圖或視頻，如隨機分布的細胞經(jīng)過若干步演化后出現(xiàn)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，或者形成不斷變化的復(fù)雜圖案。提問學(xué)生：“為什么同樣遵循規(guī)則，不同的初始狀態(tài)會產(chǎn)生這么多樣的結(jié)果？這些結(jié)果中有沒有什么規(guī)律可循？”引導(dǎo)學(xué)生觀察和思考微觀規(guī)則與宏觀現(xiàn)象之間的聯(lián)系。學(xué)生活動：以小組為單位，對案例進行討論分析，根據(jù)規(guī)則對細胞狀態(tài)變化進行推理和預(yù)測，嘗試畫出或描述后續(xù)的演化過程。小組代表發(fā)言，分享小組討論的結(jié)果和推理思路。認真觀察不同初始狀態(tài)下的演化結(jié)果，思考老師提出的問題，積極發(fā)表自己的見解，如發(fā)現(xiàn)一些穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的形成與細胞數(shù)量和分布的關(guān)系等。設(shè)計意圖：通過對教材中典型案例的分析討論，讓學(xué)生在實踐推理中進一步熟悉“生命游戲”規(guī)則，培養(yǎng)學(xué)生運用規(guī)則解決問題的能力。小組討論的形式促進學(xué)生之間的思維碰撞和合作學(xué)習(xí)，有助于學(xué)生從多個角度理解規(guī)則的應(yīng)用。對不同初始狀態(tài)演化結(jié)果的觀察和思考，引導(dǎo)學(xué)生深入探究微觀規(guī)則如何引發(fā)宏觀復(fù)雜現(xiàn)象，突破教學(xué)難點，提升學(xué)生的計算思維和分析問題的能力。實踐操作（體驗算法實現(xiàn)）教師活動：布置實踐任務(wù)：“同學(xué)們，現(xiàn)在大家已經(jīng)了解了‘生命游戲’的規(guī)則和一些有趣的案例，接下來請大家使用教材推薦的編程軟件（如Scratch或Python編程環(huán)境，具體根據(jù)教材內(nèi)容），嘗試實現(xiàn)一個簡單的‘生命游戲’。大家可以先設(shè)定一個自己喜歡的初始細胞狀態(tài)，然后觀察它們的演化過程?！睘閷W(xué)生提供一份實踐操作指南，指南中包含編程軟件的基本操作步驟、“生命游戲”程序編寫的關(guān)鍵代碼片段（根據(jù)所選軟件）、可能遇到的問題及解決方法。例如，在Scratch中如何創(chuàng)建角色代表細胞，如何編寫腳本實現(xiàn)細胞狀態(tài)變化規(guī)則；在Python中如何定義細胞數(shù)組，如何編寫循環(huán)語句實現(xiàn)時間步的推進。在學(xué)生實踐過程中，教師巡視各小組，觀察學(xué)生的編程過程和遇到的問題，及時給予指導(dǎo)和幫助。對于編程基礎(chǔ)較弱的學(xué)生，引導(dǎo)其從簡單的初始狀態(tài)入手，逐步理解代碼邏輯；對于有創(chuàng)意的學(xué)生，鼓勵他們嘗試對規(guī)則進行修改和拓展，如改變鄰居細胞的計算范圍等。學(xué)生活動：學(xué)生認真閱讀實踐任務(wù)和操作指南，選擇自己熟悉或感興趣的編程軟件，開始嘗試編寫“生命游戲”程序。在編程過程中，小組成員之間相互交流、協(xié)作，共同解決遇到的問題，如代碼報錯、細胞狀態(tài)變化不符合預(yù)期等。積極嘗試不同的初始狀態(tài)，觀察和記錄細胞群體的演化過程，感受算法的神奇效果。設(shè)計意圖：實踐操作環(huán)節(jié)讓學(xué)生將理論知識轉(zhuǎn)化為實際行動，通過編程實現(xiàn)“生命游戲”，深入理解算法的具體實現(xiàn)過程，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力、團隊合作能力以及解決實際問題的能力。實踐操作指南為學(xué)生提供了清晰的操作指引和技術(shù)支持，降低了編程難度，使學(xué)生能夠順利完成任務(wù)。教師的巡視指導(dǎo)能夠及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生的問題并給予針對性幫助，同時鼓勵學(xué)生創(chuàng)新，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和探索精神，進一步深化學(xué)生對“生命游戲”算法的理解和應(yīng)用。成果展示與評價（促進交流與反思）教師活動：組織學(xué)生進行成果展示，每個學(xué)生或小組（根據(jù)實際情況）上臺展示自己編寫的“生命游戲”程序，演示不同初始狀態(tài)下細胞的演化過程，講解自己在編程過程中遇到的問題以及解決方法，分享自己對“生命游戲”規(guī)則和算法的新認識。在學(xué)生展示后，引導(dǎo)其他學(xué)生進行評價。提問：“大家覺得這個作品的優(yōu)點在哪里？有沒有可以改進的地方？從他的演示中，大家又發(fā)現(xiàn)了哪些有趣的規(guī)律？”鼓勵學(xué)生從程序的準確性、創(chuàng)新性、代碼規(guī)范性等方面進行評價，同時引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)他人作品中的優(yōu)點和經(jīng)驗。教師對學(xué)生的成果進行總結(jié)評價，肯定學(xué)生在實踐過程中的努力和創(chuàng)意，表揚表現(xiàn)突出的學(xué)生和小組，如“XX小組不僅成功實現(xiàn)了‘生命游戲’，還對規(guī)則進行了創(chuàng)新，設(shè)計出了獨特的細胞演化模式，非常值得大家學(xué)習(xí)?！贬槍W(xué)生作品中存在的普遍問題，提出改進建議，如部分程序代碼效率不高、界面不夠美觀等。學(xué)生活動：自信地展示自己的編程成果，認真講解操作過程和心得體會。認真傾聽其他同學(xué)的展示和評價，積極提問和發(fā)表自己的看法，學(xué)習(xí)他人的優(yōu)秀經(jīng)驗，思考如何改進自己的作品。虛心接受老師的評價和建議，記錄下需要改進的地方，為進一步完善作品做好準備。設(shè)計意圖：成果展示與評價環(huán)節(jié)為學(xué)生提供了展示自我和相互學(xué)習(xí)的平臺，能夠增強學(xué)生的自信心和表達能力。通過學(xué)生之間的相互評價和教師的總結(jié)評價，學(xué)生能夠從多個角度審視自己和他人的作品，發(fā)現(xiàn)優(yōu)點和不足，促進學(xué)生之間的交流與學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和反思能力。同時，引導(dǎo)學(xué)生從他人作品中發(fā)現(xiàn)新規(guī)律、新創(chuàng)意，有助于拓展學(xué)生的思維，進一步提升學(xué)生的數(shù)字化學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新意識，深化對“生命游戲”算法的理解和應(yīng)用。課堂小結(jié)教師活動：引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，提問：“同學(xué)們，今天我們一起探索了‘生命游戲有規(guī)則’，誰能說一說‘生命游戲’的基本規(guī)則有哪些？”邀請學(xué)生回答后，進行總結(jié)：“‘生命游戲’中，存活細胞根據(jù)鄰居數(shù)量決定生死，空白格在特定條件下誕生新細胞，這三條簡單的規(guī)則構(gòu)成了‘生命游戲’的基礎(chǔ)?！崩^續(xù)提問：“通過實踐操作，大家對‘生命游戲’背后的算法有了哪些新的認識？它和我們之前學(xué)過的算法有什么不同？”讓學(xué)生回憶并回答，然后補充強調(diào)：“‘生命游戲’算法通過個體細胞遵循簡單規(guī)則，實現(xiàn)了群體復(fù)雜的動態(tài)演化，這種從微觀到宏觀的變化體現(xiàn)了算法的獨特魅力?！笨偨Y(jié)本節(jié)課學(xué)生在實踐操作和成果展示中的表現(xiàn)，表揚學(xué)生在編程創(chuàng)新、團隊合作等方面的優(yōu)秀表現(xiàn)，同時再次指出存在的不足和需要改進的地方。布置課后作業(yè)：“請大家課后繼續(xù)探索‘生命游戲’，嘗試改變規(guī)則或初始狀態(tài)，觀察新的演化結(jié)果；也可以思考‘生命游戲’的算法思維能否應(yīng)用到生活中的其他場景，比如模擬交通流量變化，下節(jié)課我們一起分享交流?！睂W(xué)生活動：積極參與教師的回顧提問，認真思考并回答問題，鞏固所學(xué)知識。聆聽教師對課堂表現(xiàn)的總結(jié)，反思自