第第頁人教版（2024）五年級全一冊信息科技第30課生命游戲的算法教案教學設計基本信息主題30.生命游戲的算法學科信息科技老師年級五年級教學內容分析《生命游戲有規(guī)則》是針對小學五年級學生設計的一堂信息科技學科課程。本課程以康威的“生命游戲”（Conway'sGameofLife）為核心，通過這一經(jīng)典的細胞自動機模型，引導學生探索生命現(xiàn)象的模擬、算法規(guī)則的理解以及計算機程序的實現(xiàn)。生命游戲以其簡潔的規(guī)則和豐富的動態(tài)變化，為學生提供了一個既有趣又富有挑戰(zhàn)性的學習平臺，有助于培養(yǎng)學生的信息意識、計算思維、數(shù)字化學習與創(chuàng)新能力以及信息社會責任。學情分析五年級的學生已經(jīng)具備了一定的計算機基礎知識和操作技能，能夠熟練使用鼠標和鍵盤進行簡單的計算機操作。同時，他們也開始對編程和算法產生濃厚的興趣，渴望通過計算機解決實際問題。然而，他們的邏輯思維能力和抽象思維能力尚在發(fā)展之中，對于復雜的算法和編程概念理解起來可能存在一定的困難。因此，本課將采用直觀演示、動手操作、合作學習等多種教學策略，以降低學習難度，提高學生的學習興趣和參與度。學習目標信息意識：培養(yǎng)對信息社會中數(shù)字模擬現(xiàn)象的認識，理解生命游戲作為信息表達方式的獨特價值。計算思維：通過生命游戲的探索，發(fā)展邏輯思維、算法思維和問題解決能力，學會識別和應用簡單的算法規(guī)則。數(shù)字化學習與創(chuàng)新：利用計算機工具（如圖形化編程軟件）模擬生命游戲，進行創(chuàng)造性的編程嘗試，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。信息社會責任：通過討論生命游戲與現(xiàn)實世界的聯(lián)系，思考數(shù)字技術的倫理和社會責任，形成健康的數(shù)字生活態(tài)度。教學重點1．生命游戲中的算法規(guī)則。2．簡單規(guī)則也可能產生較復雜的模式。教學難點生命游戲的進化規(guī)則。教學準備具備Python環(huán)境的信息科技實驗室、任務單、多媒體課件等。教學實施過程情境導入認識生命游戲教師活動學生活動設計意圖【教師活動1】出示課件，展示精致的圖形結構，介紹生命游戲的由來，提出問題：生命游戲的游戲規(guī)則是什么？【學生活動1】觀看視頻了解生命游戲的過程，猜測并思考生命游戲的規(guī)則?！驹O計意圖】快速激發(fā)學生對生命游戲的興趣，并把興趣轉化為學習的動力。教學活動一生命游戲中的算法規(guī)則教師活動學生活動設計意圖1．初始狀態(tài)【教師活動2】引導學生認識并命名生命游戲中小方塊的狀態(tài)。2．算法規(guī)則【教師活動3】出示生命游戲的算法規(guī)則1：一個點亮的燈泡周圍有2個或3個點亮的燈泡，就會繼續(xù)點亮；它周圍有少于2個或多于3個點亮的燈泡，就會熄滅。通過實例講解中心位置在規(guī)則1之下的變化過程。布置學習活動一?！窘處熁顒?】組織展示學生學習活動一成果，并進行講解。【教師活動5】出示生命游戲的算法規(guī)則2：一個熄滅的燈泡周圍剛好有3個點亮的燈泡，才會被點亮。否則，它周圍有少于3個或多于3個點亮的燈泡，就會保持熄滅狀態(tài)。通過實例講解中心位置在規(guī)則2之下的變化過程。布置學習活動二?！窘處熁顒?】組織展示學生學習活動二，并進行講解?！窘處熁顒?】布置學習活動三，繪制生命游戲算法規(guī)則的決策樹?！緦W生活動2】為小方塊的兩種狀態(tài)起一組合適的名字?！緦W生活動3】了解算法規(guī)則1，完成任務單中的學生學習活動一，掌握算法規(guī)則1之下方塊狀態(tài)的變化。【學生活動4】展示學習活動一成果?！緦W生活動5】了解算法規(guī)則2，完成任務單中的學生學習活動二，掌握算法規(guī)則2之下方塊狀態(tài)的變化?！緦W生活動6】展示學習活動二成果。【學生活動7】根據(jù)生命游戲算法規(guī)則1與規(guī)則2，補充完整決策樹?！驹O計意圖】小方塊的初始狀態(tài)以及算法規(guī)則是生命游戲的基礎，學生通過自己為其命名突出游戲的特點，同時通過教師實例與任務單中的學習活動加深對于規(guī)則的認識并掌握，最終通過本單元學習的決策樹知識，繪制屬于生命游戲的算法決策樹，會之后的生命游戲進化活動打下基礎。教學活動二體驗生命游戲進化規(guī)則教師活動學生活動設計意圖【教師活動8】引導學生觀察4個初始構型，演示左上角構型在規(guī)則之下，第一輪進化的過程，布置學習活動四。例如，左上角的構型有三個點亮的燈泡，作用規(guī)則1后，一個繼續(xù)點亮、兩個變成熄滅狀態(tài)。作用規(guī)則2后，中間一個被點亮。圖中的橙色和藍色用來臨時表示進化的過程，橙色方格表示該位置即將由點亮變?yōu)橄?，藍色表示該位置即將由熄滅變成點亮。【教師活動9】分享展示學習活動四的構型進化狀態(tài)，布置學習活動五?！窘處熁顒?0】分享展示學習活動五，并提問：構型會一直進化嗎？【教師小結1】簡單的算法規(guī)則也可以有復雜的變化，根據(jù)算法規(guī)則分析得出決策樹，是解決問題的好方法?！緦W生活動8】參考教師講解，完成學習活動四，繪制出剩余三個構型在第一輪進化后的狀態(tài)?！緦W生活動9】完成學習活動五，認識到生命游戲的復雜性以及構型的穩(wěn)定?！緦W生活動10】觀察思考并回答，構型穩(wěn)定的輪數(shù)，認識到生命游戲在進化到一定程度后，會保持穩(wěn)定態(tài)?！驹O計意圖】生命游戲的算法看似簡單，但卻能產生十分復雜的圖案。通過學習活動，可以使得學生在不斷地繪制進化構型中，經(jīng)歷仔細觀察、獨立思考，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，體驗作用規(guī)則后構型產生的變化，最終得到簡單規(guī)則也會有復雜變化以及構型會在三輪進化后達到穩(wěn)定這一結論，體驗完整的問題探究過程，以達到信息素養(yǎng)的培育。應用提升試玩“生命游戲”程序教師活動學生活動設計意圖【教師活動11】發(fā)放“生命游戲”Python程序，并說明游玩規(guī)則?！緦W生活動11】運行“生命游戲”程序，在游玩中體會游戲的算法及其進化規(guī)則?！驹O計意圖】“生命游戲”的Python程序，給出了一些可以產生有趣輸出的初始構型。在活動中帶領學生做一些簡單的實驗探究，讓他們熟悉算法規(guī)則的作用過程，進一步領會“簡單規(guī)則也可能產生看起來