3.1体验计算机解决问题的过程教学设计-2025-2026学年粤教版高中信息技术必修一

该高中信息技术教学设计以“智慧果园”真实情境为驱动，系统梳理计算机解决问题的基本流程（分析问题→设计算法→编写程序→调试运行）及“三关筛选”算法思维，通过快递分拣类比、可视化筛选对比等方式，构建具体问题与抽象流程的逻辑联系。 其亮点在于融合真实农业场景与分层支架设计，如“三关筛选”任务单填写、参数调节实验等活动，培养计算思维与数字化学习能力，多元评价（过程性+结果性）助力教师精准把握学情，学生高效巩固流程应用与算法迁移能力。

　　 课堂教学设计表 课题 （章节名称） 3.1体验计算机解决问题的过程 ——“计”高一筹：解锁果园“数”字丰收 学科 信息技术 授课年级 高一 学期 2025年秋 预计单元 课时数 1 本案为其中第1课时 课型 新授课 选用教材 粤教版高中《信息技术》必修一《数据与计算》 ，2019年出版 参考资料 1.《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》 2.教科版《信息技术》必修1：第3章第1节 3.人教版《信息技术》必修1：第3单元 4.《"十四五"全国农业农村科技发展规划》 学情分析 1.年龄特征 （1）认知特点：抽象思维能力初步形成，能理解算法概念但需具体实例支撑 （2）心理特征：重视同伴认同，渴望展现自我，对技术应用有天然亲近感 （3）注意力特征：持续约20-25分钟，需要多环节转换保持专注 2.知识能力基础 （1）已有基础：具备基本数学概念（面积、周长）、熟悉计算机基本操作、理解“如果...那么...”逻辑关系 （2）主要差距：编程基础差异显著（少数有基础，多数零基础）、算法概念首次系统接触、对计算机工作原理了解有限 3.个性特点 （1）偏好：实践操作、视觉化学习、小组协作、即时反馈 （2）障碍：容易产生畏难情绪，注意力易分散，满足浅层操作 （3）兴趣点：生活化应用场景、游戏化挑战、创造性空间、成果展示 教学目标分析 1.信息意识： （1）在“智慧果园丰收”真实情境中，学生能够主动意识到人工处理海量数据的局限性，准确描述数据规模与处理方式选择之间的关系 （2）面对苹果计数任务，学生能敏锐判断计算机处理的优势所在，明确说出至少3个计算机适合处理此类任务的特征 2.计算思维： （1）通过小组合作探究，学生能够运用“分析问题-设计算法-编写程序-调试运行”的完整流程解决苹果计数问题 （2）在算法设计环节，90%以上小组能够思考并合理填写包含"颜色-面积-形状"三关筛选的任务单 （3）学生能够将苹果计数算法迁移到其他物体识别场景（如识别橙子、足球等），并说明需要调整的关键参数 3.数字化学习与创新： （1）在教师启发下，75%以上学生能够在识别苹果不精准时想到尝试调整算法参数（如颜色阈值、面积范围） （2）学生能够以小组为单位，提出至少1个优化现有算法的创新想法，并在班级分享交流 4.信息社会责任： （1）通过“AI助农”案例讨论，学生能够清晰阐述技术发展对农业生产和社会进步的积极影响 （2）在小组合作中，学生能够自觉遵守信息道德规范，尊重他人创意，负责任地使用技术工具 教学重点、难点分析 1.重点： （1）计算机解决问题的基本流程：分析问题→设计算法→编写程序→调试运行 重要性：这是计算思维的核心框架，贯穿信息技术课程始终 （2）苹果识别算法设计中的"三关筛选"思维：颜色筛选→面积筛选→形状筛选的递进判断逻辑 重要性：体现问题分解、特征提取、条件判断等计算思维核心要素 2.难点： （1）从具体问题到抽象算法的转换 具体表现：学生难以将"识别苹果"这一具体任务转化为计算机可执行的步骤 产生原因：抽象思维能力尚在发展，首次接触系统化算法设计 突破方法： 搭建脚手架，生活化类比引导（快递分拣：先分地区→再分大小→最后分类型）； 可视化分解演示，展示每关筛选前后的对比图 （2）算法参数的理解与调整 具体表现：对颜色阈值、面积范围、圆形度等参数的意义理解困难 产生原因：缺乏图像处理基础知识，参数调整的因果关系不直观 突破方法：错误案例分析，展示参数设置不当导致的识别失败案例，引导学生分析原因并提出改进方案 教学内容分析 1.内容地位作用： （1）在本课程中的定位： ①承上启下的关键节点：位于信息技术必修模块《数据与计算》中段，既承接前期的计算机基础知识和Python语法基础，又为后续的算法复杂度、数据结构等内容奠基 ②计算思维的首次系统实践：学生第一次完整经历"分析问题→设计算法→编写程序→调试运行"的完整计算思维过程 ③理论向实践的转化桥梁：将抽象的算法概念转化为解决实际问题的具体能力 （2）在核心素养培养中的价值： ①信息意识：通过真实数据量对比，建立根据问题特征选择解决方案的意识 ②计算思维：通过"三关筛选法"培养问题分解、模式识别、抽象建模的能力 ③数字化学习：在编程调试过程中培养数字化工具应用和问题解决能力 2.内容选取： （1）选取依据： 基础性原则：聚焦计算机解决问题的通用流程，避免过深的专业技术细节 典型性原则：选择图像识别这一AI典型应用，体现时代特征 可操作性原则：确保实验环境要求适度，代码复杂度符合高一学生认知水平 （2）确定的教学内容： ①核心概念： 计算机解决问题的四个步骤：分析问题→设计算法→编写程序→调试运行 算法设计的基本方法：特征提取、条件判断、流程控制 参数调节的意义：理解算法中关键参数对结果的影响 ②技术载体： 问题情境：智慧果园苹果自动计数 算法模型："颜色-面积-形状"三关筛选法 实现工具：Python + OpenCV基础图像处理，网页实现 ③能力培养： 算法设计能力：从具体问题抽象出可执行算法的能力 程序调试能力：观察-分析-调整的迭代优化能力 迁移应用能力：将解决模式应用到相似问题的能力 ④内容取舍说明： 保留：人工解决问题的方法、计算机解决问题的一般过程 舍弃：从A市到B市耗时最少旅行路线案例 简化：底层图像处理原理、颜色空间的数学原理、高级机器学习算法 教学环境、教学媒体选择 设备环境：录播教室 软件平台：Powerpoint、希沃白板 教学资源：导入视频、可视化苹果识别网页、任务单 教学方法 1. 情境任务驱动法 应用环节：课堂导入、任务单活动 实施方式：创设"智慧果园丰收急需统计"的真实情境，以"10万苹果1小时计数"为驱动任务 设计意图：激发学习动机，建立知识与现实生活的联系 2. 可视化演示法 应用环节：三关筛选原理讲解 实施方式：实时展示每关筛选的效果对比图 设计意图：化抽象为具体，突破教学难点 3. 小组合作学习法 应用环节：任务单完成、算法优化讨论 实施方式：异质分组，明确角色分工 设计意图：培养团队协作、交流表达能力 4. 案例对比分析法 应用环节：人工vs计算机效率对比 实施方式：对比人工与计算机处理问题的表现 设计意图：强化计算机解决问题的优势认知 教学流程和教学活动的设计思路 教学过程 教学环节及 所用时间 教师活动 学生活动 设计意图 情境导入 1. 播放智慧果园丰收视频 2. 提出核心挑战："10万苹果1小时计数" 3. 介绍AI助农背景，联系国家"人工智能+"行动 1. 观看视频，进入情境 2. 思考挑战的可行性 3. 产生认知冲突和探究兴趣 创设真实问题情境，激发学习动机，建立知识与现实生活的联系，渗透思政元素 任务一：人工计数挑战 1. 分发导学单 2. 组织小组计数比赛 3. 引导讨论人工计数的困境 4. 展示人工vs计算机效率对比图 1. 小组合作，尝试不同计数方法 2. 记录所用时间和结果 3. 分享计数经验和困难 4. 填写导学单任务一 通过亲身体验感受人工处理大数据的局限性，为引入计算机解决方案做铺垫 任务二：计算机的"智慧之眼" 分析问题环节： 1. 引导学生明确问题需求 设计算法环节： 1. 讲解"三关检测法"原理 2. 用生活化比喻解释每关意义 3. 提供算法设计模板支架 编写程序环节： 1. 演示核心代码 2. 讲解关键参数作用 3. 指导学生运行程序 调试运行环节： 1. 展示网页版识别工具 2. 引导参数调节实验 3. 组织结果对比分析 分析问题环节： 1. 明确问题边界条件 2. 理解输入输出关系 设计算法环节： 1. 小组讨论设计筛选条件 2. 理解颜色、面积、形状筛选原理 3. 完成导学单任务二 编写程序环节： 1. 观察代码运行效果 2. 理解三关筛选的代码实现 调试运行环节： 1. 上传图片测试识别效果 2. 调节参数观察变化 3. 记录优化过程 完整呈现计算机解决问题的四个步骤，重点突破算法设计难点，通过可视化手段降低理解难度，培养计算思维 任务三：计算机解决问题的"秘诀" 1. 指导学生绘制解决流程 2. 组织分享"最重要的一步" 3. 总结计算机解决问题的通用流程 1. 小组合作绘制流程图 2. 讨论并圈出最重要步骤 3. 阐述选择理由 4. 展示并交流各组成果 强化计算机解决问题的系统思维，培养流程意识和关键节点识别能力 小组讨论与收获 1. 组织小组讨论三个核心问题 2. 引导算法优化创新思考 3. 记录各组的创新想法 4. 选择优秀方案展示 1. 讨论人工与计算机的优劣 2. 总结算法设计的关键 3. 提出算法改进创新想法 4. 分享小组收获与感悟 促进知识内化，培养批判性思维和创新意识，锻炼表达交流能力 技术赋能总结升华 1. 展示AI在农业等领域的应用案例 2. 强调"科技向善"的价值理念 3. 总结计算思维的核心价值 4. 布置迁移应用思考题 1. 了解技术的社会应用 2. 参与技术伦理讨论 3. 反思技术的社会责任 4. 思考算法的迁移应用 实现从技术学习到价值认同的升华，培养信息社会责任意识，激发创新动力 板书设计（画出纲领式/框架图式/图解式/综合式板书） 教学评价设计 一、评价理念 促进发展的多元评价：采用过程性评价与结果性评价相结合，关注核心素养达成，突出评价的诊断、激励和发展功能。 二、评价维度与具体设计 1. 过程性评价（占比60%） 2. 结果性评价（占比40%） 学科网（北京）股份有限公司 $