教學(xué)設(shè)計(jì)

課程基本信息學(xué)科小學(xué)信息科技年級(jí)五年級(jí)學(xué)期秋季課題第十二課模型的建立教科書書名：義務(wù)教育教科書信息科技五年級(jí)上出版社：浙江教育出版社出版日期：2023年07月教學(xué)內(nèi)容與學(xué)習(xí)對(duì)象分析《模型的建立》教學(xué)內(nèi)容主要包括“生活中的模型”“建立模型”和“利用模型”，重點(diǎn)學(xué)習(xí)的大概念是“解決問題的一般步驟，包括抽象、分解、建模和制定解決方案”。本課圍繞單元項(xiàng)目主線“規(guī)劃送貨機(jī)器人最短路線”，建立和利用算法模型。第一環(huán)節(jié)，通過探索“一筆畫的規(guī)律”和“生活中的模型”，初步形成對(duì)模型的認(rèn)知。第二環(huán)節(jié)，結(jié)合上節(jié)課完成的抽象簡(jiǎn)化圖，合作探究算法模型，先建立“直接路線距離計(jì)算模型”，再建立“較短距離比較模型”，初步掌握建立模型的基本方法。第三環(huán)節(jié)，先建立“規(guī)模分解后路線距離計(jì)算模型”，再思考“較短距離比較模型”可否重復(fù)使用的問題，理解模型可以重復(fù)利用。本課的學(xué)習(xí)對(duì)象是五年級(jí)學(xué)生，經(jīng)過五年級(jí)上冊(cè)前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)算法的概念、算法的描述方法以及算法的結(jié)構(gòu)有知識(shí)基礎(chǔ)，并且對(duì)算法的抽象和分解有了一定了解。學(xué)生能讀懂“送貨機(jī)器人最短路線”的抽象路線圖，并能基于數(shù)據(jù)抽象，獲取路線圖上的相關(guān)數(shù)據(jù)。生活經(jīng)驗(yàn)方面，學(xué)生接觸過實(shí)物模型，也了解數(shù)學(xué)模型。但是對(duì)算法模型不熟悉，將人的思考轉(zhuǎn)化為機(jī)器的算法思考能力偏弱。教學(xué)目標(biāo)分析通過一筆畫游戲和數(shù)學(xué)模型案例，認(rèn)識(shí)模型并了解模型的基本作用。通過建立“直接路線距離計(jì)算模型”和“較短距離比較模型”，初步學(xué)會(huì)建立算法模型的方法，體驗(yàn)建立模型的過程。通過建立“規(guī)模分解后路線距離計(jì)算模型”和“較短距離比較模型”，進(jìn)一步體驗(yàn)建立模型與重復(fù)利用模型的過程。教學(xué)重點(diǎn)：認(rèn)識(shí)模型并了解模型的基本作用。

教學(xué)難點(diǎn)：初步學(xué)會(huì)建立模型的方法，體驗(yàn)建立模型的過程。教學(xué)過程回顧：再歷抽象，回顧舊知師：上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了《問題的抽象》，同學(xué)們還記得抽象的方法嗎？根據(jù)目標(biāo)，保留必要細(xì)節(jié)，提取關(guān)鍵特征。用這樣的方法，我們將校園實(shí)景圖抽象成為簡(jiǎn)化圖，進(jìn)一步抽象為點(diǎn)線結(jié)合的簡(jiǎn)化圖，最后進(jìn)行了抽象數(shù)據(jù)的標(biāo)注。抽象是解決問題的第一步，今天我們要學(xué)習(xí)“建立模型”，幫助送貨機(jī)器人順利送貨。【設(shè)計(jì)意圖】對(duì)上節(jié)課知識(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí)鞏固，點(diǎn)線結(jié)合的抽象簡(jiǎn)化圖、規(guī)則抽象和數(shù)據(jù)抽象。提出本節(jié)要解決的問題：為送貨機(jī)器人規(guī)劃最優(yōu)路線。明確本課學(xué)習(xí)要求，為建模做好鋪墊。探索：一筆畫游戲和生活中的模型師：首先，請(qǐng)同學(xué)們拿出紙和筆，試一試這兩個(gè)圖形是否能用一筆畫完成。同學(xué)們發(fā)現(xiàn)第一張圖能用一筆畫完成，第二張圖不能完成。這是什么原因呢？讓我們來聽一聽視頻的介紹。（播放資源包中一筆畫視頻）師：奇點(diǎn)個(gè)數(shù)是0個(gè)或2個(gè)的圖形可以通過一筆畫繪制，你能利用這個(gè)規(guī)律快速判斷這四個(gè)圖像構(gòu)成一筆畫嗎？來看看答案，你答對(duì)了嗎？在用算法解決問題的過程中，利用數(shù)學(xué)模型將規(guī)律相同的問題用同一個(gè)方法來解決，比如：面積公式。【設(shè)計(jì)意圖】通過體驗(yàn)熟知的“一筆畫”游戲，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，并在游戲過程中得出“一筆畫”規(guī)律。通過重復(fù)使用規(guī)律，初步感受模型建立過程與重要作用，并在該情境中引出本課課題。建構(gòu)：多維體驗(yàn)，建立模型活動(dòng)1.建立直接路線距離計(jì)算列表師：通過剛才的游戲，大家對(duì)模型有了初步的了解。讓我們趕緊為“送貨機(jī)器人的最短路線”建立模型。請(qǐng)同學(xué)們觀察點(diǎn)線抽象圖，思考：機(jī)器人送貨路線有哪些？并完成任務(wù)記錄單。同學(xué)們，你們找到最短路線是哪一條了嗎？計(jì)算機(jī)也是通過這樣的方式找到最短路線的嗎？同學(xué)們可以跟同伴一起玩一玩“摘蘋果”的小游戲，看看這些小朋友是怎么玩游戲的。（視頻）再來聽一聽小朋友的游戲感受。猜一猜：計(jì)算機(jī)通過算法求解最短路徑，會(huì)用哪種方法？的確，用遍歷的方法找到的最小數(shù)更加準(zhǔn)確，計(jì)算機(jī)用的就是這種方法?！驹O(shè)計(jì)意圖】利用已有知識(shí)對(duì)抽象內(nèi)容再次復(fù)習(xí)，保持項(xiàng)目主題統(tǒng)一，使項(xiàng)目?jī)?nèi)容更連貫。通過表格填寫將人尋找最短路線的方式具象化，并留下疑問，促進(jìn)學(xué)生思考，為之后機(jī)器人尋找最短路線進(jìn)行鋪墊?；顒?dòng)2.建立較短距離比較模型師：請(qǐng)同學(xué)們回到任務(wù)單上，試著找出較短距離Smin的值，補(bǔ)充完整“較短距離比較模型”。對(duì)照任務(wù)單，首先要給Smin賦初值，即Smin=S1，賦值的方向?yàn)榈忍?hào)右邊賦值給等號(hào)左邊。按照遍歷的方法，比較Smin和S2，S2<Smin成立，則Smin=S2。比較Smin和S3，S3<Smin成立，則Smin=S3,不成立則Smin值不變。最后比較Smin和S4，S4<Smin成立，則Smin=S4,不成立則Smin值不變。仔細(xì)觀察剛才的比較語句，不難發(fā)現(xiàn)S2、S3、S4和Smin的比較和Smin的取值語句基本相同，可以進(jìn)行簡(jiǎn)要表示：令Smin=S1；如果S2<Smin，則Smin=S2。這就是較短距離比較模型?！驹O(shè)計(jì)意圖】這一環(huán)節(jié)通過“摘蘋果”游戲?qū)⑷祟愃伎歼^程與計(jì)算機(jī)思考過程進(jìn)行呈現(xiàn)，并將計(jì)算機(jī)找最小值的過程作為模型建立。從而幫助學(xué)生理解較短距離比較模型。同時(shí)通過板書呈現(xiàn)，幫助動(dòng)作較慢的學(xué)生跟上學(xué)習(xí)進(jìn)度，并進(jìn)行本課的重點(diǎn)展示?；顒?dòng)3.建立規(guī)模分解后路線距離計(jì)算列表，借助模型求解最短距離師：同學(xué)們，你們還記得《問題的分解》一課中講到對(duì)于相對(duì)復(fù)雜的問題，可以用分解的方式，將大問題分解成一個(gè)個(gè)可操作的小問題。接下來，我們?nèi)耘f以“送貨機(jī)器人的最短路線”規(guī)劃為例，建立規(guī)模分解后路線距離計(jì)算列表。請(qǐng)看PPT，拿出任務(wù)單，快速完成任務(wù)3。師：通過比較S1路線和S2路線，得出倉(cāng)庫(kù)到連廊的最短距離為S1；通過比較S3路線和S4路線，得出連廊到信息科技教室的最短距離為S4。左右兩邊的最短距離相加即為整條路線的最短距離。師：同學(xué)們，開動(dòng)腦筋，思考一下。規(guī)模分解后，倉(cāng)庫(kù)到連廊的較短距離比較模型和直接路線的比較模型一樣嗎？試著在任務(wù)單上寫一寫。連廊到信息科技教室的較短距離比較模型和直接路線的比較模型一樣嗎？試著在任務(wù)單上寫一寫。的確，較短距離比較模型是可以反復(fù)利用的，為了避免兩個(gè)最小值混淆，我們還可以設(shè)置多個(gè)變量進(jìn)行區(qū)分。如倉(cāng)庫(kù)到連廊的較短距離為Smin1，連廊到信息科技教室的較短距離為Smin2，而最后得到的較短距離總和為Smin，即Smin=Smin1+Smin2。請(qǐng)你在任務(wù)單上補(bǔ)充完整?！驹O(shè)計(jì)意圖】結(jié)合本單元知識(shí)，利用問題分解的方式對(duì)本單元知識(shí)進(jìn)行回顧復(fù)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生通過問題分解，減小問題規(guī)模。通過表格呈現(xiàn)為建立較短距離模型做好鋪墊。通過知識(shí)遷移嘗試建立距離計(jì)算模型，并提升建模難度，加入Smin=Smin1+Smin2的語句，進(jìn)一步鞏固模型的建立過程。四、小結(jié)：知識(shí)整理，評(píng)估小結(jié)師：同學(xué)們，今天我們學(xué)習(xí)了《模型的建立》，在用算法解決問題的的過程中，利用模型可以將規(guī)律相同的問題用同一個(gè)方法解決。在今天的課堂中，我們先通過直接路線距離計(jì)算列表，成功建立了“較短距離比較模型”。在對(duì)規(guī)模分解后的路線距離計(jì)算列表分析后，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)“較短距離比較模型”能運(yùn)用到規(guī)模分解后的路線距離計(jì)算中，可見，模型是可以解決規(guī)律相同的問題的。師：書本52