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)期秋季課題算法的應(yīng)用教科書書名：小學(xué)信息科技五年級(jí)上冊(cè)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)象分析教學(xué)內(nèi)容分析：本課主要內(nèi)容為“使用算法結(jié)果解決問題”、“靈活運(yùn)用算法指導(dǎo)生活”和“應(yīng)用算法思維優(yōu)化生活”，重點(diǎn)學(xué)習(xí)的大概念是“算法是通過明確的、可執(zhí)行的操作步驟描述的問題求解方案?！北菊n的重點(diǎn)是將基礎(chǔ)算法應(yīng)用于更多的領(lǐng)域，優(yōu)化算法思維在生活中的應(yīng)用，涉及的基礎(chǔ)算法應(yīng)用主要為“最短距離算法”的應(yīng)用，而最短距離算法的基本思想在本單元“問題的分解”、“問題的抽象”“模型的建立”、“算法的設(shè)計(jì)”、“算法的驗(yàn)證”這幾課內(nèi)容中都有涉及。本課內(nèi)容與五上第一單元“算法與算法表示”、第二單元“算法的控制結(jié)構(gòu)”密切相關(guān)，并以“最短距離算法”為基礎(chǔ)，逐步解決生活中常見的其他問題，作為本單元的最后一課，是對(duì)本冊(cè)教材的回顧，與第一課“身邊的算法”相互呼應(yīng)，同時(shí)為六年級(jí)上第一單元《算法的實(shí)現(xiàn)》和第二單元《算法的效率》的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。本課基于“算法”這一邏輯主線，響應(yīng)課程標(biāo)準(zhǔn)中“理解算法是通過明確的、可執(zhí)行的操作步驟描述的問題求解方案”的內(nèi)容要求和使學(xué)生了解算法求解簡(jiǎn)單問題的基本方式，培養(yǎng)學(xué)生初步運(yùn)用算法思維的習(xí)慣，并通過實(shí)踐形成設(shè)計(jì)與分析簡(jiǎn)單算法的能力的目標(biāo)要求，聚焦基礎(chǔ)算法應(yīng)用于生活中并優(yōu)化算法思維，介紹基礎(chǔ)算法的迭代應(yīng)用，通過體驗(yàn)分治算法，認(rèn)識(shí)到算法思維在生活中的應(yīng)用。學(xué)習(xí)對(duì)象分析：學(xué)習(xí)對(duì)象是五年級(jí)學(xué)生，經(jīng)過第一單元《算法與算法表示》和第二單元《算法的控制結(jié)構(gòu)》的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)算法有一定的了解，認(rèn)識(shí)了順序和分支兩個(gè)基本控制結(jié)構(gòu)的概念與特點(diǎn)，會(huì)用自然語言和流程圖描述多個(gè)簡(jiǎn)單問題解決的算法，并且能將問題進(jìn)行分解、抽象、建模，并設(shè)計(jì)算法。五年級(jí)的學(xué)生能對(duì)生活中的事情進(jìn)行簡(jiǎn)單的抽象、概括和分析，并能在簡(jiǎn)單問題解決過程中有意識(shí)地把問題劃分為多個(gè)可解決的小問題，但解密其背后的算法及算法對(duì)生活帶來的各種便利對(duì)學(xué)生來說難度較大。在課堂學(xué)習(xí)中，需要結(jié)合真實(shí)情境、小組合作、實(shí)踐探究等多種方式引導(dǎo)學(xué)生將知識(shí)有效鏈接，從而深入理解算法的應(yīng)用及對(duì)算法思維對(duì)生活的指導(dǎo)意義。教學(xué)目標(biāo)分析（含核心素養(yǎng)導(dǎo)向）1.通過修改機(jī)器人送貨“最短距離算法”中的部分變量，能遷移迭代應(yīng)用算法。2.通過分析紙張排序案例，體驗(yàn)分治算法，能簡(jiǎn)單描述算法思維在生活中的應(yīng)用。教學(xué)重點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)：知曉算法思維在生活中的應(yīng)用。

教學(xué)難點(diǎn)：遷移應(yīng)用算法。教學(xué)過程一、知識(shí)回顧，夯實(shí)基礎(chǔ)師：同學(xué)們，請(qǐng)你仔細(xì)觀察PPT，和老師一起回憶前幾節(jié)課的內(nèi)容?！驹O(shè)計(jì)意圖】這一環(huán)節(jié)回顧本單元前幾節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)，通過復(fù)習(xí)前幾節(jié)課所設(shè)計(jì)的機(jī)器人送貨“最短距離算法”讓學(xué)生再次熟悉此類算法，為后續(xù)順利學(xué)習(xí)做鋪墊。探索討論，各抒己見活動(dòng)1：思考和討論師：通過前幾節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們了解用算法解決問題的一般步驟，同時(shí)也知道了機(jī)器人送貨是利用了最短距離算法，現(xiàn)在請(qǐng)你思考，生活中還有哪些問題能用最短距離算法解決呢？我們一起來聽聽同學(xué)們的想法？預(yù)設(shè)1：我們平時(shí)的出行就是用了最短距離算法。預(yù)設(shè)2：快遞員送貨選擇最短的路程。預(yù)設(shè)3：交通部門規(guī)劃的地鐵線路。預(yù)設(shè)4：我們旅游出行會(huì)選擇最短的路線。師：其實(shí)，我們的日常出行、旅游路線的選擇、物流的配送、交通部門對(duì)路線的規(guī)劃都是用到了最短距離算法。今天我們一起來探秘算法的應(yīng)用。【設(shè)計(jì)意圖】這一環(huán)節(jié)教師采用“問題導(dǎo)向教學(xué)法”，設(shè)計(jì)學(xué)生在思考和討論問題的過程中完成任務(wù)并鞏固所學(xué)知識(shí)點(diǎn)。通過本單元的情境“機(jī)器人送貨問題”助力學(xué)生知識(shí)遷移，打開學(xué)生學(xué)習(xí)的思路并揭示本課學(xué)習(xí)主題。三、建構(gòu)新知，點(diǎn)亮思維活動(dòng)2.使用算法結(jié)果解決問題師:同學(xué)們呢，這是機(jī)器人送貨最短距離的算法，你能從這三張圖中找到機(jī)器人送貨的最短距離是多少，并說出機(jī)器人的送貨路線嗎？師：我們發(fā)現(xiàn)輸出的結(jié)果是300，意味著機(jī)器人送貨的最短距離是300米，我們就能確定機(jī)器人送貨的最短路線為：倉(cāng)庫到教學(xué)樓，再?gòu)慕虒W(xué)樓到連廊，最后從連廊到信息科技教室。通過已驗(yàn)證的算法，并輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)就能幫助我們解決生活中的問題?！驹O(shè)計(jì)意圖】這一環(huán)節(jié)是前一節(jié)課計(jì)算機(jī)程序的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，通過執(zhí)行已驗(yàn)證的“最短距離算法”程序執(zhí)行，得出結(jié)果，并引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已驗(yàn)證的算法解決生活問題，提高學(xué)生運(yùn)用算法解決問題的能力?；顒?dòng)3：靈活運(yùn)用算法解決生活問題師：機(jī)器人送貨是最短距離算法的應(yīng)用，其實(shí)最短距離算法經(jīng)過一定的改變就可以解決同一類型不同的問題，就比最低費(fèi)用問題。從余姚出發(fā)去上海，有多條高速路徑可供選擇，你知道走哪條高速路徑所花費(fèi)的費(fèi)用最少嗎？師：同學(xué)們，要解決從余姚到上海路橋最低費(fèi)用問題，首先要將這個(gè)大問題，分解為若干個(gè)小問題，在第10課《問題的分解》這一課中，我們學(xué)習(xí)了不同的問題分解方式，讓我們一起來聽聽這兩位同學(xué)的想法。預(yù)設(shè)1：從余姚到上海有兩條路線，我先把每條路線的費(fèi)用都算出來，再進(jìn)行比較，然后確定最低費(fèi)用的路線。預(yù)設(shè)2：我覺得直接比較余姚的嘉善的費(fèi)用就可以，因?yàn)榧紊频缴虾５馁M(fèi)用是固定的。師：第一位同學(xué)用了規(guī)模分解的方式，以必經(jīng)點(diǎn)嘉善為分解點(diǎn)，分別研究每一塊的最低費(fèi)用，而第二種方法則是行動(dòng)分解，找出所有可能的路線，計(jì)算每一條路線的費(fèi)用，然后比較各路線的費(fèi)用高低。這兩種方法都將大問題分解成了小問題。師：?jiǎn)栴}分解之后，我們就要對(duì)問題進(jìn)行抽象與建模，下面請(qǐng)各小組拿出任務(wù)記錄單，仔細(xì)觀察和分析“余杭到上海過橋費(fèi)用”抽象圖，并快速完成任務(wù)一。表1規(guī)模分解后費(fèi)用計(jì)算列表高速路線費(fèi)用①/元費(fèi)用②/元總費(fèi)用Sfy1Sfy2Sfy3師：下面請(qǐng)兩個(gè)小組來分享一下他們的想法。師：在這兩個(gè)小組中回答中，他們都將Sfy1路線表示余姚—嘉紹大橋—嘉善，費(fèi)用為50+30=80元；Sfy2路線表示余姚—杭州灣跨海大橋—嘉善，費(fèi)用為30+85元=115元；Sfy3路線則表示嘉善—上海，只有一段，所以它的費(fèi)用是30元。較低費(fèi)用比較模型又是怎樣的呢，請(qǐng)你快速完成任務(wù)二，并說說自己的想法。預(yù)設(shè):我先假設(shè)Sfy1路線為較低費(fèi)用，并用Sfymin1表示，如果Sfy2路線的費(fèi)用小于Sfymin1,就把Sfy2的費(fèi)用賦給Sfymin1。師：是的，在比較兩條路線的費(fèi)用時(shí)，可以先把數(shù)字較小的確定為較低費(fèi)用，并用變量表示，再將另外一條路線的費(fèi)用與其進(jìn)行比較，再把較低值賦給變量。完成了模型的建構(gòu)就可以設(shè)計(jì)算法了，你能用自然語言描述從余姚到上海的最低路橋費(fèi)用嗎？讓我們來聽聽同學(xué)的想法。預(yù)設(shè)：首先，明確每一段路橋的費(fèi)用，然后分別計(jì)算上海到嘉善的最低費(fèi)用，再計(jì)算嘉善到上海的最低費(fèi)用，然后合并兩段路線的最低費(fèi)用，最后輸出最終的最低費(fèi)用。師：是的，這就是從余杭到上海最低路橋費(fèi)用的自然語言算法?，F(xiàn)在，請(qǐng)你根據(jù)自然語言算法完成任務(wù)單記錄單中的活動(dòng)三流程圖算法。師：從抽象圖中我們可以看出從余姚到上海的最低費(fèi)用為110元，我們可以嘗試帶入不同的數(shù)據(jù)來驗(yàn)證第三小組的算法。比如輸入fy1為50元，fy2為30元，fy3為35元，fy4為80元，fy5為30元，Sfy1的費(fèi)用為50+30=80元，Sfy2的費(fèi)用為35+80=115元，把Sfy180元作為較低費(fèi)用賦給Sfy1min，Sfy2115元比Sfy1min80元大，余姚到嘉善的最低費(fèi)用為80元，接著計(jì)算嘉善到上海的最低費(fèi)用，將fy530元作為最低費(fèi)用，賦給Sfymin2，最后計(jì)算余姚到上海的最低費(fèi)用80+30=110元，最后得出的最低費(fèi)用為110元。因此我們第三小組的流程圖算法是正確的，除了用數(shù)據(jù)驗(yàn)證算法外，我們也可以采用程序驗(yàn)證算法，老師將此算法編寫成了計(jì)算機(jī)程序，我們一起體驗(yàn)并驗(yàn)證此算法。最后我們根據(jù)110元，得出最低費(fèi)用路線為余姚到嘉紹大橋，再?gòu)募谓B大橋到嘉善，最后從嘉善到上海，解決了生活中的實(shí)際問題?！驹O(shè)計(jì)意圖】這一環(huán)節(jié)是本單元整體知識(shí)回顧與應(yīng)用，本節(jié)采用探究法和實(shí)驗(yàn)法，通過“從余杭到上海最低費(fèi)用路線“這一案例將課堂與生活中的實(shí)際問題相聯(lián)系，使學(xué)生經(jīng)歷問題分解、抽象與建模、算法的設(shè)計(jì)、算法的驗(yàn)證這一完整的環(huán)節(jié)，讓學(xué)生遷移和迭代應(yīng)用最短距離算法，用知識(shí)來解釋和解決生活中的問題，最終用學(xué)習(xí)成果指導(dǎo)生活。（四）應(yīng)用算法思維優(yōu)化生活師：最低費(fèi)用算法和最短距離算法有很多相似點(diǎn)，最短距離算法，改變了輸入輸出和部分變量，就變成了最低費(fèi)用算法，當(dāng)然我們的最短距離算法也能應(yīng)用于解決最短時(shí)間問題、最少換乘問題等。而且他們都用了同一種算法思維，那就是先分解后合并，先將問題拆分成類似的小問題進(jìn)行處理，再將小問題的解合并為大問題的解。利用這種算法能優(yōu)化很多解決問題的方案，比如，將一堆共100頁無序的文稿整理成按順序排列？我們一起來聽聽同學(xué)們優(yōu)化這個(gè)問題的方法。預(yù)設(shè)：我們先將100頁成5堆，1-20頁一堆，21-40一堆，41-60一堆，61-80一堆，81-100一堆，再對(duì)每一堆進(jìn)行排序，最后將這五堆文稿合并成一堆，就完成了文稿的排序。師：同學(xué)們，這就是用先分解和合并思維的應(yīng)用，讓我們?cè)賮砺犅犘〔┦渴窃趺凑f的。師：先分解和合并的算法思維在生活中很常見，你能說出1-2個(gè)嗎？ 預(yù)設(shè)1：解數(shù)學(xué)難題時(shí)，我習(xí)慣把問題拆解成一個(gè)個(gè)小的問題，進(jìn)行分步計(jì)算，最后分步計(jì)算的結(jié)果就構(gòu)成了數(shù)學(xué)題的解。預(yù)設(shè)2：老師，背誦一篇長(zhǎng)課文時(shí)，我也喜歡把它拆分成好幾部分，這樣的方式節(jié)省了很多背誦的時(shí)間。師：在學(xué)習(xí)中，這兩種解決問題的方法都是先分解后合并算法的應(yīng)用，我們從中也能發(fā)現(xiàn)此算法大大提升了我們的學(xué)習(xí)效率。【設(shè)計(jì)意圖】這一環(huán)節(jié)采用問題導(dǎo)向式教學(xué)法，通過問題激發(fā)學(xué)生的思考力，同時(shí)借助案例教學(xué)，讓學(xué)生知道分治算法思維在生活中的運(yùn)用，感受到利用分治算法思維能優(yōu)化生活并大大提升了解決生活問題的效率，提升學(xué)生思維的深度和廣度。四、課堂小結(jié)，鞏固深化師