执行和验证算法（教案）2025-2026学年五年级上册信息科技苏科版

该小学信息科技教学设计聚焦算法“设计-执行-验证”完整流程，以“校园智慧寻宝”情景导入，通过曹冲称象、田忌赛马案例搭建认知支架，引导学生设计校园寻宝算法并手动验证，为后续数字化执行铺垫。 资料特色在于情景化任务驱动，结合校园地图与Scratch编程，让学生经历从手动画路线验证到编程模拟执行的过程，体现计算思维与数字化学习创新。通过小组合作优化算法，增强学生协作能力与成就感，教师可依托清晰流程突破重难点，提升教学效率。

苏科版五上第4课《执行和验证算法》 1、 教学目标 1. 核心素养学段目标 信息意识：结合 “校园智慧寻宝” 场景，认识算法在解决实际问题中的必要性，理解执行与验证算法对 “任务成功” 的关键作用。 计算思维：通过设计、执行、验证 “寻宝算法”，提升拆解问题、逻辑推理及优化方案的能力。 数字化学习与创新：利用图形化编程工具模拟 “校园寻宝” 过程，体验算法从 “纸面设计” 到 “数字化执行” 的转化。 信息社会责任：联系校园交通、秩序管理等场景，体会算法对维护公共秩序的作用，培养负责任的技术应用态度。 2. 知识与技能 明确算法 “设计 - 执行 - 验证” 的完整流程，理解 “验证” 是修正算法错误的核心环节。 能独立设计简单的 “寻宝算法”，并使用图形化编程软件（如 Scratch）执行算法。 3. 过程与方法 通过 “情景分析 - 小组协作 - 实践操作 - 复盘优化” 的流程，深度体验算法执行与验证的全过程。 借助 “校园智慧寻宝” 任务，学会用 “画图标注”“编程模拟” 等方式验证算法有效性。 4. 情感态度与价值观 激发对算法与生活结合的探索兴趣，培养 “发现问题 - 用算法解决” 的创新意识。 通过小组合作完成寻宝任务，增强团队协作能力，体会 “优化算法” 带来的成就感。 2、 学情分析 知识基础：学生已初步了解 “算法是步骤的集合”，但对 “如何验证算法是否可行”“如何用工具执行算法” 缺乏认知。 技能水平：能完成计算机基础操作（打开软件、保存文件），部分学生接触过图形化编程，但对 “将算法转化为编程积木” 的逻辑衔接不熟练。 兴趣与动机：对 “游戏化任务”（如寻宝、竞赛）兴趣浓厚，且熟悉校园环境，容易代入 “校园智慧寻宝” 的情景，降低学习门槛。 3、 课时安排与教学重难点 课时安排：2 课时（第 1 课时：算法的设计与手动验证；第 2 课时：数字化执行与算法优化） 教学重点：结合 “校园寻宝” 情景，掌握算法 “设计 - 执行 - 验证” 的完整流程，理解 “验证” 的目的是排查算法漏洞。 教学难点：将 “纸面寻宝算法” 转化为图形化编程指令，解决 “编程步骤与算法逻辑不匹配” 的问题。 4、 教学过程 核心问题：如何设计、执行并验证 “校园智慧寻宝挑战赛” 的算法，确保顺利找到宝藏？ （一）导入新课：情景唤醒，聚焦核心问题（5 分钟） 教师活动： 展示学校 “校园智慧寻宝挑战赛” 的官方通知（含任务要求：路线、障碍、时间限制），播放校园场景短视频（标注起点、终点、施工区）。 提问：“要在挑战赛中获胜，我们首先要解决什么问题？” 引导学生聚焦核心问题 ——“如何设计靠谱的寻宝算法”。 学生活动：观看通知与视频，小组轻声讨论 “寻宝需要做哪些准备”，初步感知 “算法” 与 “任务成功” 的关联。 设计意图：用真实校园活动唤醒兴趣，将 “抽象算法” 转化为 “具体任务”，自然引出核心问题。 （二）讲授新课：子问题拆解，任务驱动探究（35 分钟） 子问题 1：古代人解决难题时，是如何通过 “执行与验证” 确保算法有效的？（理解算法执行与验证的意义） 对应活动：“古代智慧与寻宝启示” 分析会 教师活动： 呈现 “曹冲称象”“田忌赛马” 图文故事（简化版），提问引导： 曹冲设计的 “称象算法” 步骤是什么？他如何验证 “石头重量 = 大象重量”？ 田忌调整 “赛马顺序” 后，如何验证 “新算法能赢”？ 小结：“古代人通过‘执行步骤 + 验证结果’，确保算法能解决问题 —— 这和我们寻宝需要‘执行路线 + 验证是否找到宝藏’是一样的。” 学生活动： 分组阅读故事，用表格梳理 “算法步骤”“执行过程”“验证方式”； 曹冲称象  1. 赶象上船画记号；2. 装石头到记号；3. 称石头 按步骤操作，记录石头重量、石头重量与大象重量对比 田忌赛马  1. 下等马对上等马；2. 上等马对中等马；3. 中等马对下等马 、按顺序赛马，记录胜负 、 三局两胜，判断是否赢比赛 小组代表分享，提炼 “执行 = 按步骤做”“验证 = 查结果对不对” 的核心认知。 设计意图：用经典案例搭建 “算法执行与验证” 的认知框架，为后续寻宝任务铺垫。 子问题 2：针对 “校园寻宝” 任务，如何设计初步算法，并用画图方式验证它是否能避开障碍、找到宝藏？（掌握算法设计与手动验证方法） 对应活动：“校园寻宝算法” 设计与画图验证 教师活动： 分发 “校园简化地图”（标注起点：教学楼广场、终点：图书馆、障碍：操场施工区、关键地标：食堂、花坛、篮球场），明确设计要求： 写出算法步骤（如 “1. 从起点向东走到花坛；2. 从花坛向北走到食堂……”）； 用彩笔在地图上画出路线，标注 “步骤序号”； 验证：检查路线是否避开障碍、是否能到终点、是否重复。 巡视指导，针对 “步骤模糊”（如只写 “走到图书馆”）的小组，提问：“从花坛到图书馆有两条路，该选哪条？步骤要写清楚！” 学生活动： 小组合作设计算法，一人写步骤，一人画路线，一人负责验证； 完成后，相邻小组交换地图，互相检查 “路线是否合理”“验证是否到位”，用 “√（可行）”“×（需修改，原因：______）” 评价。 设计意图：通过 “写步骤 + 画路线” 的手动操作，让学生亲历 “设计 - 验证” 过程，突破 “算法设计” 的难点，同时利用校园地图降低陌生感。 子问题 3：除了寻宝，生活中还有哪些算法在 “维护秩序”？它们的执行者是谁？（体会算法的社会价值） 对应活动：“秩序守护者” 算法分析会 教师活动： 播放 “校园门口交通早高峰” 短视频（含交通信号灯、交警指挥、学生排队过马路），提问： 交通信号灯的 “变色算法” 是什么？（如 “红灯 30 秒→绿灯 20 秒→黄灯 5 秒”）； 这个算法的执行者是谁？（信号灯、交警、过马路的人）； 如果信号灯算法错乱（如红灯一直亮），会发生什么？ 拓展提问：“校园里的‘上下课铃声算法’‘食堂排队打饭算法’，执行者是谁？如何验证它们能维护秩序？” 学生活动： 小组讨论，列举 “交通信号灯”“上下课铃声”“排队打饭” 等场景的算法、执行者及验证方式； 分享总结：“算法不仅能帮我们寻宝，还能让社会 / 校园更有秩序 —— 我们执行算法，就是在维护秩序。” 设计意图：从 “寻宝” 延伸到生活场景，落实 “信息社会责任” 目标，让学生理解算法的实际意义。 子问题 4：如何用图形化编程软件（如 Scratch）将 “寻宝算法” 转化为程序，模拟执行并验证它是否可行？（掌握算法的数字化执行方法） 对应活动：“寻宝算法” 数字化模拟执行 教师活动： 打开 Scratch，展示 “校园寻宝” 编程模板（已导入校园地图背景、“寻宝小人” 角色），讲解核心编程积木与算法步骤的对应关系： 算法步骤 “向东走 5 步”→编程积木 “面向 90 度方向，移动 5 步”； 算法步骤 “避开施工区”→编程积木 “如果碰到‘施工区’角色，就后退 3 步”； 示范 1-2 个步骤的编程，强调 “每加一个积木，就点击运行，验证是否符合算法步骤”； 布置任务：“将你们小组的寻宝算法，转化为 Scratch 程序，运行 3 次，验证是否能让‘小人’找到图书馆。” 学生活动： 小组分工：一人对照算法步骤念指令，一人拖放编程积木，一人负责运行验证； 遇到问题（如 “小人走到施工区”），小组讨论修改算法（如 “调整方向”）或编程积木（如 “增加‘碰到施工区就转向’积木”）； 完成后，小组展示程序运行过程，说明 “编程如何对应算法”“验证时修改了什么”。 设计意图：突破 “数字化执行” 的教学难点，让学生体验 “算法→编程→执行→验证” 的数字化流程，提升数字化创新能力。 子问题 5：经过 “手动验证” 和 “数字化执行”，如何优化我们的寻宝算法，让它更高效（如更省时）？（提升算法优化意识） 对应活动：“寻宝算法” 优化与分享会 教师活动： 提问引导：“刚才有的小组程序运行用了 2 分 30 秒，有的用了 2 分 50 秒 —— 如何修改算法，让时间更短？”（提示：“路线是否可以更短？步骤是否可以更少？”）； 组织 “优化 PK”：各小组修改算法（如 “删除重复路线”“选择更近的地标”），重新编程运行，记录优化前后的时间； 学生活动： 小组讨论优化方案，修改算法与程序，再次验证； 全班分享 “优化点”（如 “原来从花坛绕食堂，现在从花坛直接到图书馆，省了 2 步”），评选 “最高效寻宝算法小组”。 设计意图：从 “能完成” 到 “能做好”，培养学生的优化思维，深化对 “算法需要不断验证 - 修改” 的认知。 （三）课堂小结：情景回归，梳理核心收获（5 分钟） 教师活动： 回归 “校园智慧寻宝挑战赛” 情景：“今天我们从‘备战挑战赛’出发，学会了哪些本领？” 引导学生用 “问题链” 梳理：“要解决寻宝问题，我们先______（理解执行与验证的意义）→再______（设计算法并画图验证）→然后______（用编程数字化执行）→最后______（优化算法）”； 拓展：“除了寻宝，以后遇到‘整理书包’‘安排周末作业’等问题，也可以用‘设计算法 - 执行 - 验证’的方法解决哦！” 学生活动：集体回顾本节课流程，分享 “最有成就感的环节”（如 “编程让小人找到宝藏”“优化后算法更省时”），记录核心收获。 学科网（北京）股份有限公司 $