浙教版信息科技五年级上册第二单元算法的控制结构大单元整体教学设计.docx

第二单元算法的控制结构【单元整体构想】一、单元内容简介算法的控制结构是算法学习的重要内容，也是计算思维培养的重要载体，更是落实“身边的算法”内容模块的重要抓手。在第一单元关于算法的概念地特征学习的基础上，本单元将学习算法控制结构的基本类型。为了降低学习的难度，契合逻辑主线，体现内容模块的螺旋上升，本单元学习的重点主要聚集在顺序和分支这两个基本控制结构上，将循环结构放在五年级下册“过程与控制”模块中进行学习。算法的控制结构在算法学习过程中起着承上启下的作用。本单元的学习旨在让学生了解利用算法求解简单问题的基本方式，初步培养运用算法思维的习惯。通过本单元的学习，学生能够理解并运用算法的基本控制结构，能用计算机解决生活中常见的简单问题。本单元创设“完成一次旅行”为单元整体情境，将旅行过程安排以及购票过程作为算法控制结构的研究案例，将顺序结构、分支结构的概念及流程图分解在每一课的教学之中，同时将算法的验证、算法的效率由易到难渗透于单元教学过程。从本单元开始将引入编程工具,用程序代码来验证算法。基于对算法原理的认知，本套教材没有引入图形化编程平台。二、单元设计的望远镜思维学生在三、四年级时学习的关于生活中解决问题的步骤与优化方法，认识到的解决问题的一般过程，都是本单元学习的认知基础。五年级上册第一单元关于算法的概念、算法的特征以及算法的表示方法等，更是本单元学习的思维基础。本单元借助综合情境，结合生活中的实例，帮助学生寻找生活中算法的基本控制结构，分析简单算法的执行过程与结果，通过流程图、Python代码等验证算法的效率与正确性，为后续用算法解决问题，研究算法的实现、效率与影响等做好认知铺垫，为六年级用Pythorl实现与验证算法打下能力维度的基础，更为“过程与控制”模块的学习奠定有效的算法思维基础。三、单元设计的放大镜思维本单元继续围绕算法，融合数据、信息处理等多条逻辑主线螺旋上升，重点落实“同一个问题可以采用多种算法来解决,而不同的算法可能具有不同的效率”“解决问题的一般步骤包括抽象、分解、建模和制订解决方案”等大概念。本单元共有4节课，内容编排由易到难，从顺序结构入手，逐步过渡到不同控制结构的组合运用，体现算法逻辑的精妙。第6课介绍了顺序结构，学习根据流程图数出算法的执行频数，体会算法的效率。为了降低难度，教材将分支结构分为两课进行介绍，第7课主要介绍单分支结构，第8课主要介绍双分支结构。单元内容的编排，也考虑了算法的验证方法渗透，从单分支结构开始，让学生尝试运用Python编程环境，体验验证算法，从修改“参数值”到修改“判断条件”逐渐深入，指向能读懂教材提供的程序代码。第9课则是对前几课学习内容的巩固与应用，从顺序结构流程图，一步一步扩展到分支结构、双分支结构，其中隐含了分支嵌套的概念。单元各课内容如下表所示。课序课题主要内容第6课顺序结构认识顺序结构、用流程图表示顺序结构、数出算法的执行步数。第7课分支结构认识分支结构、用流程图表示分支结构、验证分支结构。第8课双分支结构认识双分支结构、用流程图表示双分支结构、验证双分支结构。第9课体验算法控制用算法解决问题的一般步骤：分析问题、设计算法、验证算法。【单元目标设计】素养目标通过本单元的学习，能用流程图等方式描述算法的顺序、分支等基本控制结构,能正确描述问题求解的算法；能根据学习案例分析解决同一个问题的不同算法时间效率的高低，能利用流程图、程序代码对设计的算法进行验证，对算法的价值和局限有一定的认识。逻辑主结单元涉及的核心大概念单元目标描述算法数据1 .算法是一组明确定义且可执行的操 作，用于描述解决问题的方法及步骤。2 .算法可以用文字、图示、代码等方式 进行描述。3 .解决问题的一般步骤包括抽象、分 解、建模和制订解决方案。数据存在多种形式，通过一定的规则可 以对数据进行组织和呈现。1 .知道算法控制结构的 基本类型。2 .能够分析问题，提炼 解决问题的方法。3 . 了解算法基本结构的 灵活组合可以解决各种 各样的问题。本单元还涉及的其他相关大概念:1 .物理世界中的事物可表达为数据。2 .编码和解码是数据存储和传输过程中不可或缺的步骤。【单元评价设计】本单元的评价可以基于以下两个维度：能否从真实的生活问题中抽象出基本的算法控制结构，能否对生活中的算法进行验证与评价。一、最终评价任务设计某旅游景区购买门票的标准如下：门票价格：20元/人次，1.2米（含）以下或6周岁（含）以下儿童免费,1.2米以上1.5米以下儿童门票10元/人次。问题：某儿童身高1.21米，如果他要进入这个景区，要不要买票呢？实践：请用流程图表示利用自动售票机实现购票的流程。二、评价量规设计指标内容素养指向.水平描述问题分解与分析阐述能准确获取关键信息，将问题分解为小问题；能根据算法描述需要，分析关键信息。A.能独立思考、分类讨论，分解出身高、年龄、票价三个关键信息。B.能跟同伴合作进行分类讨论，分解出年龄、身高、票价的其中两个关键信息。C.能在教师的帮助下进行分类讨论，分解出身高、年龄、票价的其中一个关键信息。算法的流程图能根据自动售票流程,选择顺序、分支基本控制结构表示算法；能应用分支结构，细化判断条件，优化算法。A.能用分支结构分解问题，把关键信息转换为变量，并设计成表达式，用流程图表示算法。B.能根据流程分解问题，按步骤用顺序结构描述算法，用流程图表示算法。C.能用自然语言分解问题。【单元过程设计】一、单元问题设计问题一：在日常生活中，有哪些事情是必须按照一定的顺序去完成的？设计意图：算法的控制结构广泛存在于日常生活中，借助生活中常见的场景,梳理算法控制结构，一方面希望引发学生关注并回忆生活中的事物，拉近与学习的距离；另一方面希望通过类似的驱动性问题引发学生对身边事物的关注，发现身边的算法控制结构，提升计算思维能力。学生回答的引导方向：本问题指向的是算法控制结构的认知，引导学生认识到某些生活案例（如种子的生长过程、排队买票等）需要按照一定顺序才能完成，而且这些顺序是不能交换的。也可以从熟悉的生活场景中（如泡茶、冲咖啡、烧水、起床等）发现按顺序完成的特点，并与四年级数学中的统筹思想挂钩，从而感受顺序结构的特征，真正实现从生活中来到生活中去的学习历程，提升学生的算法思维水平。问题二：为什么有些停车场可以做到无人管理？设计意图：本问题一方面指向学生对信息科技应用的关注，人工智能、物联网、卫星控制等都是计算机算法的灵活应用的思考；另一方面也是单元主题情境铺垫的需要，本单元讨论的是“完成一次旅行”的算法，其中蕴含了很多复杂的问题，学生学习中需要根据解决问题的关键信息将这些问题分解为一系列小问题进行思考。通过停车场无人收费这样一个驱动性问题，发现其中的算法控制结构,以真实任务驱动深度学习。学生回答引导方向：本问题指向的是算法的控制结构。无人管理这个情境指向的是“自动计费”这一功能。教师需要引导学生分析自动计费过程中的算法控制结构，包含顺序结构、分支结构、循环结构，正因为控制结构的灵活运用，让自动计费得以实现。二、单元学习策略本单元学习需要根据学生的生活体验，结合单元主题情境组织合适的项目化学习活动，将单元中的两个驱动性问题细化成可操作的项目化学习关键性问题。理解算法是本单元学习的重要路径，抓住关键信息分析问题是本单元学习的主要手段，因此学习过程中需要将真实案例进行优化与结构化处理。因算法验证的需要，本单元开始需要在计算机中安装编程软件，本套教材采用的是Python,教师也可以根据教学需要选择其他程序设计语言，如C+、C、Java.C#等。教材中使用的程序代码案例，建议教师提前在计算机中进行测试。课题第6课顺序结构1.通过分析生活实例，理解顺序结构的概念与特点。教学目标2.通过简单问题解决步骤的描述，学会用流程图表示顺序结构。3.通过数出算法的执行步数，感受算法的执行效率。教学重点知道顺序结构的概念和特点，会用流程图表示顺序结构。教学难点理解顺序结构的概念和特点。“皿一土一L流程图框图板贴或者框图拖拽互动动画。环境与素材_一2.网购车票、泡茶等流程操作视频。教学过程一、探索在解决某个问题时，往往需要把解决问题的过程分解成若干步骤，再按照一定的次序一步一步地完成。购票乘车需要哪些步骤呢？很多问题的解决过程，需按次序一步一步地完成。在算法中用来解决这类问题的控制结构，可以称为顺序结构。1 .认识顺序结构顺序结构是算法的一种基本控制结构，根据问题的解决步骤依次执行。如计算数学算式32+45÷(3+2X3)的值，需要遵循四则混合运算的顺序“从左往右；先括号内，后括号外；先乘除，后加减”依次计算。如果要完成一次旅行，可以分为以下几步：(1)(2)(3)(4)准备行李。乘车前往。目的地游玩。乘车返程。这四步需要一步一步地进行，顺序不能颠倒。【想一想】泡茶的过程可以分为哪些步骤？怎样安排这些步骤更加合理?2 .用流程图表示顺序结构用流程图表示顺序结构，能把解决问题的方法及其步骤清晰地呈现出来。网购车票的过程可以分为哪些步骤？计算机是怎样处理这个过程的？3 .数出算法的执行步数输入数据的规模不同，算法的某些操作步骤被执行的次数就不同，执行的时间也会随之发生变化。根据“网购车票”流程图，可以数出该算法共有6步。【想一想】上述“网购车票”的流程是一个基本的流程。如果还要进一步细分“网购车票”的步骤，你认为可以分为哪些步骤？三、练习生活中经常用到“扫码支付”，那么在进行“扫码支付”时需要执行哪些步骤？请画出流程图。参考答案：C开,）/'输入二维码信息:匹配信息/显示支付金领确认金额/输出支付信息（结束）课后反思/评价标准课题第7课分支结构她441通过分析生活中的实例，理解分支结构的概念与特点。教学目标2.通过生活问题解决步骤的描述，学会用流程图表示分支。教学重点理解分支结构的概念和特点，学会用流程图表示分支结构。教学难点理解分支结构判断条件的选择。b位-主一L流程图演示平台或者流程图板贴。环境与素材2.完整的Python调参代码。教学过程一、探索生活中很多时候需要做出选择或判断：如果下雨，出门需要雨伞；如果遇到红灯，就要停止通行；如果轮到班级值日，就要提早到校；出行时购买车票,需要按规定选择票型。你还能举出类似的生活例子吗？二、建构分支结构是一种基本的算法结构，其特点是依据条件选择执行路径。1 .认识分支结构根据一定的条件做出判断，再选择相应路径的结构，称为分支结构。分支结构在执行时依据条件选择执行路径。可以用“如果那么”这样的语言来表述分支结构，如“如果遇到红灯，那么停止通行”。分支结构中的判断条件可以根据需要进行设定。算法执行时，根据条件计算的结果选择不同的路径，如果条件为真，那么执行相应的指令，否则不执行任何指令。2 .用流程图表示分支结构分支结构中一般都有特定的条件，当条件成立时执行一定的事件，设计算法时需要认真思考判断条件。在流程图中，判断框中的内容表示分支结构的判断条件。算法执行时，将根据条件是否成立来选择执行的路径。例如,根据购票规则，输入年龄判断是否需要买票，流程图如下：叫*性*时. 做M行"申件”【想一想】上述分支结构中的“判断条件”是怎样确定的？3 .验证分支结构可以用计算机程序来验证解决问题时的判断条件是否准确,通过运行程序查看是否可以输出预期结果。nianling=int（input（"请输入您的年龄：”）ifnianling<6:Print（"免票”）【想一想】读一读上述程序，若输入的“nianling”的值是“5”，会输出什么结果？三、练习根据购票规则，尝试修改本课所提供的“是否免票”算法，实现：输入的年龄是“6”时，输出“购买车票”。参考答案：代码表示：nianling=int（input，请输入您的年龄："）ifnianling6:Printe购买车票”）课后反思/评价标准课题第8课双分支结构教学目标1.通过分析生活中的实例，理解双分支结构的概念与特点。2 .通过生活问题解决步骤的描述，学会用流程图表示双分支结构。3 .通过修改判断条件，进一步感受条件变化对运行结果的影响，进一步体验用程序验证算法的方法。教学重点理解双分支结构的概念和特点，学会用流程图表示双分支结构。教学难点合理设置判断条件。1.分支结构流程图相关板贴。环境与素材2.流程图符号。3. Python调试验证用的完整代码。教学过程一、讨论生活中的一些问题需要通过判断才能做出选择：开展体育运动时，如果下雨，就在室内活动，否则就可以在室外活动；车辆出停车场时，如果已经交费,就打开道闸，否则就不打开道闸；儿童乘坐火车时，如果超过6周岁，就要买票，否则可以免票。还有哪些事物可以用“如果那么否则”这样的说法来描述？二、建构算法的分支控制结构有多种形式，如单分支、双分支等。1 .认识双分支结构双分支结构也是根据一定的条件做出判断，再选择相应路径的过程。即如果满足条件，则执行满足条件的操作，否则执行不满足条件的操作。这种形式的选择语句相当于自然语言里的关联词“如果那么否则二如下图所示，在高速公路行车，如果要去服务区，那么可以靠右行驶，否则就靠左直行；乘坐火车时，如果儿童年龄不满6周岁，那么可以免票，否则就要购买车票。2 .用流程图表示双分支结构双分支结构可以让算法根据条件做出更多的选择。运用算法的分支结构可以让计算机根据预先设定的判断条件自动做出选择，从而使计算机变“聪明二例如，在购买火车票时计算机根据“年龄是否小于6周岁”这个条件自动判断是否需要购买车票，该算法可以用如下流程图表示：“是否M票的票-沈程梅3 .验证双分支结构通过运行分支计算机程序进行验证，算法是否可以根据设定的条件，准确做出判断并给出相应的结果。IIianling=int(input(“请输入您的年龄：”)ifnianling<6:PrintC免票”)else:Print("请买票D【想一想】在分支结构中，设计的判断条件不同，算法执行后会得到不一样的输出结果。如果把上述“判断是否需要购票”程序中的判断条件"nianling<6"修改为"nianling>=6",运行程序后输出的结果是否符合火车票购票规则？三、练习某景区规定身高不足120Cin的游客可以免票进入，请用流程图表示该景区判断是否需要购票的算法。参考答案：课后反思/评价标准课题第9课体验算法控制1 .通过分析生活实例，初步体验关键信息对问题分解的作用。教学目标2.通过解决生活中比较复杂的问题，体验综合运用多种控制结构设计算法的过程。教学重点综合运用多种控制结构设计算法。教学难点用关键信息分解问题。环境与素材Python调试代码。教学过程一、讨论火车站进站时凭身份证检票、办公楼宇通过刷指纹进出大门、购物支持刷脸支付、登录学习平台需要验证身份这些应用的背后蕴含着怎样的算法结构？二、建构用算法解决问题首先需要从问题中提取关键信息，进而分析问题、设计算法、验证算法。计算机根据人们设定的算法自动执行并输出结果。1 .分析问题根据问题中的关键信息来分析需要解决的问题。比如购买火车票的问题,根据乘车人的年龄特征来区分是否需要购买车票；如果需要购买车票，还可以根据“是否满14周岁”这个特征来区分购买全价票还是优惠票。【想一想】在购买火车票的过程中有哪些关键信息？这些关键信息和购票的结果有什么关联？如果要用计算机来实现“购票”的过程，就需要设计合适的算法。2 .设计算法设计算法时，通常把一些复杂的问题根据关键信息分成几个小问题，再将每个小问题的解决过程用流程图表示，最后完成整个算法的设计。比如，购买火车票的问题可以使用如下顺序结构：步骤L选择起点、终点。步骤2：选择时间、车次。步骤3：输入乘车人信息。步骤4：确定车票类型。步骤5：支付票支付票额并出票。“确定车票类型”这个步骤可以使用分支结构，用如下流程图来表示。也可以把上面的流程图合并在一个流程图中。*3 .验证算法根据算法流程图，在计算机中编写代码并运行，对设计的算法进行验证。如“确定车票类型”这个算法，可以编写以下程序代码进行验证。nianling=int(input("请输入您的年龄：”)ifnianling<6:PrintC免票”)else:ifnianling<14:Print("优惠票)else:PrintC全价票")【想一想】用分支结构解读“确定车票类型”的算法中，编写的程序代码是否与算法流程图一一对应？三、练习根据本课的算法流程图，尝试画出先判断“14周岁及以上”这一条件的算法流程图。参考答案：nianling=int(input("请输入您的年龄：”)ifnianling>=14:PrintC全价票”)else:ifnianling>=6:Print("优惠票)else:PrintC免票.)课后反思/评价标准