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(xué)設(shè)計基本信息主題30.生命游戲的算法學(xué)科信息科技老師年級五年級教學(xué)內(nèi)容分析《生命游戲有規(guī)則》是針對小學(xué)五年級學(xué)生設(shè)計的一堂信息科技學(xué)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(xì)胞自動機(jī)模型，引導(dǎo)學(xué)生探索生命現(xiàn)象的模擬、算法規(guī)則的理解以及計算機(jī)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(xué)生提供了一個既有趣又富有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)平臺，有助于培養(yǎng)學(xué)生的信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力以及信息社會責(zé)任。學(xué)情分析五年級的學(xué)生已經(jīng)具備了一定的計算機(jī)基礎(chǔ)知識和操作技能，能夠熟練使用鼠標(biāo)和鍵盤進(jìn)行簡單的計算機(jī)操作。同時，他們也開始對編程和算法產(chǎn)生濃厚的興趣，渴望通過計算機(jī)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(fù)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(xué)習(xí)等多種教學(xué)策略，以降低學(xué)習(xí)難度，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度。學(xué)習(xí)目標(biāo)信息意識：培養(yǎng)對信息社會中數(shù)字模擬現(xiàn)象的認(rèn)識，理解生命游戲作為信息表達(dá)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(xué)會識別和應(yīng)用簡單的算法規(guī)則。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：利用計算機(jī)工具（如圖形化編程軟件）模擬生命游戲，進(jìn)行創(chuàng)造性的編程嘗試，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。信息社會責(zé)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(shù)的倫理和社會責(zé)任，形成健康的數(shù)字生活態(tài)度。教學(xué)重點1．生命游戲中的算法規(guī)則。2．簡單規(guī)則也可能產(chǎn)生較復(fù)雜的模式。教學(xué)難點生命游戲的進(jìn)化規(guī)則。教學(xué)準(zhǔn)備具備Python環(huán)境的信息科技實驗室、任務(wù)單、多媒體課件等。教學(xué)實施過程情境導(dǎo)入認(rèn)識生命游戲教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖【教師活動1】出示課件，展示精致的圖形結(jié)構(gòu)，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(xué)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(shè)計意圖】快速激發(fā)學(xué)生對生命游戲的興趣，并把興趣轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)的動力。教學(xué)活動一生命游戲中的算法規(guī)則教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖1．初始狀態(tài)【教師活動2】引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)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(xué)習(xí)活動一?！窘處熁顒?】組織展示學(xué)生學(xué)習(xí)活動一成果，并進(jìn)行講解?！窘處熁顒?】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(xué)習(xí)活動二?！窘處熁顒?】組織展示學(xué)生學(xué)習(xí)活動二，并進(jìn)行講解?！窘處熁顒?】布置學(xué)習(xí)活動三，繪制生命游戲算法規(guī)則的決策樹?！緦W(xué)生活動2】為小方塊的兩種狀態(tài)起一組合適的名字?！緦W(xué)生活動3】了解算法規(guī)則1，完成任務(wù)單中的學(xué)生學(xué)習(xí)活動一，掌握算法規(guī)則1之下方塊狀態(tài)的變化?！緦W(xué)生活動4】展示學(xué)習(xí)活動一成果。【學(xué)生活動5】了解算法規(guī)則2，完成任務(wù)單中的學(xué)生學(xué)習(xí)活動二，掌握算法規(guī)則2之下方塊狀態(tài)的變化?！緦W(xué)生活動6】展示學(xué)習(xí)活動二成果?！緦W(xué)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。【設(shè)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(chǔ)，學(xué)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(wù)單中的學(xué)習(xí)活動加深對于規(guī)則的認(rèn)識并掌握，最終通過本單元學(xué)習(xí)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(jìn)化活動打下基礎(chǔ)。教學(xué)活動二體驗生命游戲進(jìn)化規(guī)則教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖【教師活動8】引導(dǎo)學(xué)生觀察4個初始構(gòu)型，演示左上角構(gòu)型在規(guī)則之下，第一輪進(jìn)化的過程，布置學(xué)習(xí)活動四。例如，左上角的構(gòu)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(lán)色用來臨時表示進(jìn)化的過程，橙色方格表示該位置即將由點亮變?yōu)橄?，藍(lán)色表示該位置即將由熄滅變成點亮?！窘處熁顒?】分享展示學(xué)習(xí)活動四的構(gòu)型進(jìn)化狀態(tài)，布置學(xué)習(xí)活動五?！窘處熁顒?0】分享展示學(xué)習(xí)活動五，并提問：構(gòu)型會一直進(jìn)化嗎？【教師小結(jié)1】簡單的算法規(guī)則也可以有復(fù)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(xué)生活動8】參考教師講解，完成學(xué)習(xí)活動四，繪制出剩余三個構(gòu)型在第一輪進(jìn)化后的狀態(tài)?！緦W(xué)生活動9】完成學(xué)習(xí)活動五，認(rèn)識到生命游戲的復(fù)雜性以及構(gòu)型的穩(wěn)定。【學(xué)生活動10】觀察思考并回答，構(gòu)型穩(wěn)定的輪數(shù)，認(rèn)識到生命游戲在進(jìn)化到一定程度后，會保持穩(wěn)定態(tài)?！驹O(shè)計意圖】生命游戲的算法看似簡單，但卻能產(chǎn)生十分復(fù)雜的圖案。通過學(xué)習(xí)活動，可以使得學(xué)生在不斷地繪制進(jìn)化構(gòu)型中，經(jīng)歷仔細(xì)觀察、獨立思考，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，體驗作用規(guī)則后構(gòu)型產(chǎn)生的變化，最終得到簡單規(guī)則也會有復(fù)雜變化以及構(gòu)型會在三輪進(jìn)化后達(dá)到穩(wěn)定這一結(jié)論，體驗完整的問題探究過程，以達(dá)到信息素養(yǎng)的培育。應(yīng)用提升試玩“生命游戲”程序教師活動學(xué)生活動設(shè)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(xué)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(jìn)化規(guī)則?！驹O(shè)計意圖】“生命游戲”的Python程序，給出了一些可以產(chǎn)生有趣輸出的初始構(gòu)型。在活動中帶領(lǐng)學(xué)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(jìn)一步領(lǐng)會“簡單規(guī)則也可能產(chǎn)生看起來