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小学五年级信息科技身边的算法基于大单元下真实情境教学提高学科核心素养的实践探究
——以“体验运用不同算法解决同一问题”为例
摘要:信息科技课程标准倡导真实情境下探究学习,以真实的问题为契机来驱动教学。本文设计围绕“身边的算法”中“第四单元发挥算法的优势”大单元概念,以项目式学习为核心,引导学生以“体验运用不同算法解决同一问题”,教学设计以面——线——点的逻辑主线开展,不仅仅关注单一的知识点教学,而是转变到大单元设计教学,运用多种信息技术工具丰富课堂,让信息科技课堂充满科技的滋味,提升学科核心素养。
关键词:信息科技;大单元教学;真实情境;学科核心素养
一、新旧课程标准对比
《义务教育信息科技课程标准(2022年版)》(以下简称“新课标”)的颁布标志着义务教育阶段信息科技课程正式成为国家课程,通过对比了过去与现在的课程标准,过去叫信息技术,强调多为工具的操作与使用,比如word、Excel、ppt、游戏……,现在义务教育新课标的颁布叫信息科技,强调的是身边的算法、过程与控制、人工智能……,义务教育阶段课程标准把计算思维:成为培养学生核心素养之一,本文主要研究身边的算法中发挥算法优势单元,结合现阶段课程标准的课程内容要求与核心素养能力的培养要求,以大单元为背景创设真实情境,学生在情境中发现问题——提出问题——解决问题的探究过程,培养学生的创新思维与解决问题的能力。
二、大单元设计紧扣新课标与核心素养案例分享
(一)大单元设计说明
《体验运用不同算法解决同一问题》是小学信息科技五年级上册第三单元《算法的执行》的重要内容。学生在掌握算法描述和执行的基础上,通过本课进一步深化算法思维。课程旨在让学生体验不同算法的多样性和灵活性,学会将复杂问题分解为简单子问题,逐步解决并优化解决路径。这不仅提升了学生的解决问题能力,还帮助他们初步掌握算法设计,为后续信息科技学习奠定基础。
(二)单元整体学习思路
(三)单元目标
1.了解好的算法,除了符合“正确性、有效性”等标准外,还需要有较高的算法运行效率。
2.通过真实案例,知道算法步骤的执行次数与问题的规模有关,估算循环执行的次数,通过修改程序统计循环语句的执行次数。
3.观察并体验采用不同算法解决同一问题时在时间效率上的差别。
(四)单元整体学习策略
本单元采用任务驱动、合作学习、探究式、案例教学等多种方法,结合实践与理论,实现教学目标。注重教学评一体化,通过口头提问、小组讨论、展示等方式实时评价学习情况。课后通过问卷调查检测目标达成度,确保教学效果。
(五)课时具体教学设计案例分享——以《体验运用不同算法解决同一问题》为例
1.学习内容分析
本内容聚焦算法多样性与效率差异。通过实例,学生认识到同一问题可用多种算法解决,且效率不同。重点在于理解算法的关键步骤与执行次数对效率的影响。通过对比分析,学生学会评估算法优劣,理解优化性能的重要性。实践活动加深理解,培养选择高效算法的能力。
2.学情分析
学生的认知发展正处于从具象思维到抽象思维的过渡时期。学生已经知道同一问题可以存在多种算法,但对算法评价的方法并不清楚。预测在本课的学习中,对于估算循环执行的次数,问题不大,但是在修改程序验证循环的执行次数时,学生会遇到困难。
(三)学习目标
1.学生理解算法效率的重要性,明确高效算法是正确性、有效性外的必要条件。(信息意识)
2.学生掌握算法执行次数与问题规模的关系,学会估算循环执行次数。(计算思维)
3.学生通过实践体验不同算法的时间效率差异,学会性能比较与分析。能依据算法的效率提出解决问题的算法。(计算思维)
4.学生培养优化算法性能意识,学会在实际问题中选择高效算法。(数字化学习与创新)
(四)教学环境及资源准备
1.教学环境:多媒体计算机、互联网、电子网络教室
2.资源准备:UMU平台、学生手册、多媒体学习资料
(五)教学过程
1.导入
(1)播放音乐,让学生联想听到音乐你想到什么?
师:今天我们将开启一场美食之旅探索广西的独特风味。
播放视频
设计意图:这个教学环节的意图是通过选择去热门螺蛳粉店的路线,激发学生对问题解决策略的兴趣,同时引导他们理解面对同一问题存在多种算法效率也不一样。
活动一:“探店”螺狮粉
师出示:螺狮粉排行榜,提出要去排行第一的螺狮粉店打卡。你们知道怎么去吗?
问:导航出示了几条路线?你选择哪一条路线?说说理由。
小结:解决同一问题,有不同的算法,它们的效率是也不一样。
设计意图:这个教学环节的意图是通过选择去热门螺蛳粉店的路线,激发学生对问题解决策略的兴趣,同时引导他们理解面对同一问题存在多种算法效率也不一样。
活动二:“寻价”老友粉
数字人介绍南宁老友粉:最近南宁推出了一款豪华老友粉,你们来猜一猜它的价格?价位在1—100之间。
问:你是用什么方法来猜的?
学生玩猜数字游戏
我们来演绎一下这两种算法?
课件出示用顺序查找算法查找目标数37的过程。
问:这个过程执行了多少步?
课件出示二分查找算法查找目标数37的过程。
小结:二分查找法每一次将查找范围减少一半,二分查找法的效率比顺序查找法更高。
学生自主探究:用程序验证在1—100范围内查找1、50、100的执行次数。
小结:在一些特殊情况下,顺序法也有可能比二分法效率更高,所以说适合的方法才是解决问题的好方法。
设计意图:本活动旨在通过有趣的猜价格游戏,使学生在轻松愉快的氛围中学习算法知识,提升逻辑思维能力和问题解决能力。结合南宁地方特色美食老友粉,增加活动的趣味性,激发学生的学习兴趣。
活动三:“计味”广西粉
师:每一碗广西粉都给大家带来不同的口味体验,它们的销量都在全国遥遥领先,我们现在来“计味”一下广西粉的销量,你们想先算哪个?既然我们今天在柳州,就先统计螺蛳粉吧。
请同学们打开学习手册第四页,将不同地区的数据规模填写在表中,并谈谈你的发现。
小结:解决同一问题,数据规模越大,执行次数就越多。
拓展活动:个性化推广西粉
给外地的朋友推荐一款广西粉伴手礼,并说说你为什么选择它?比如:给不能吃辣的人群推荐清淡的牛腩粉、卷筒粉……
学生在UMU平台上选择推荐的米粉,并说出推荐理由。
设计意图:学生通过不同的口味推荐,达到一个目的,推荐广西粉伴手礼,实现运用不同算法解决同一问题。
结论
随着新信息科技课程标准的实施,我国中小学信息科技教学在不断的改革,更注重学科的核心素养与学生综合能力的培养,因此,基于真实情境下的大单元教学,运用信息技术与工具解决实际问题,能更好的突破教学重难点,同时能很好的培养学生的创新思维和学科核心素养。
参考文献
[1]《义务教育信息科技课程标准(2022年版)》(以下简称“新课标”)
[2]《义务教育课程标准(2022年版)解析与教学指导丛书》