第4课 算法应用在身边（教学设计）信息科技人教版五年级全一册

该小学信息科技教学设计聚焦算法在生活中的应用，涵盖搜索引擎、最短路径、推荐算法和图像识别四大核心内容。通过“神秘智能城市探险”情境导入，以“关键词寻宝”“送动物回家”等游戏任务串联，搭建从生活场景体验到算法流程拆解的学习支架。 特色在于情境化与游戏化深度融合，用“蜜蜂采蜜”类比搜索引擎信息采集等具象化策略，助力学生理解抽象算法流程，培养计算思维。数字化实践活动如图像识别程序体验提升数字化创新能力，结合购物推荐案例渗透隐私保护，强化信息社会责任。既帮助学生建立“算法无处不在”的认知，也为教师提供趣味且可操作的教学方案。

第4课《算法应用在身边》教学设计 一、教学设计理念 以《义务教育信息科技课程标准（2022 年版）》为指导，坚持 “素养导向” 的教学理念，将 “算法应用” 与生活场景深度融合。通过 “神秘智能城市探险” 的情境化设计，打破传统知识讲授模式，让学生在游戏体验、任务探究中感知算法价值，培养信息意识；借助多维度实践活动，引导学生运用数字化工具解决问题，发展数字化创新与实践能力；通过拆解算法工作流程（如搜索引擎、图像识别步骤），帮助学生建立初步的计算思维；结合实际案例渗透信息社会责任，确保教学符合五年级学生认知规律，实现 “做中学、用中学、创中学”。 二、教学内容分析 本课是人教版信息科技五年级第 4 课，属于 “数据与编码” 主题下的 “算法初步” 内容，是学生从 “认识算法” 到 “感知算法应用” 的关键过渡。教学内容围绕 “神秘智能城市” 的四大核心区域展开： 1. 搜索引擎森林：通过 “关键词寻宝” 游戏，理解搜索引擎算法的 “信息采集、索引与检索、Web 接口” 三步流程，类比 “蜜蜂采蜜、钥匙开锁、快递员送货” 帮助学生具象化认知； 1. 交通出行枢纽：借助 “送动物回家” 路径选择任务，体验最短路径算法，结合百度地图实例，掌握 “更新最短时间→探索下一站” 的算法逻辑； 1. 在线购物商城：通过 “为动物选食物” 推荐活动，理解购物推荐算法基于 “消费习惯（购买 / 浏览记录）” 的个性化服务，以及价格计算功能； 1. 图像识别秘境：通过 “年龄识别” 程序体验，拆解图像识别算法 “输入→预处理→特征提取→分类→输出” 五步流程。 此外，拓展 “艺术创作、体育运动、医疗诊断” 中的算法应用，帮助学生构建 “算法无处不在” 的认知，为后续深入学习算法逻辑奠定基础。 三、教学对象分析 教学对象为小学五年级学生，具备以下特点： 1. 认知基础：已初步了解 “算法是解决问题的步骤”，能使用浏览器、基础数字化工具，对 “搜索、导航、购物、人脸识别” 等生活场景有直接体验，但未意识到背后的算法逻辑； 1. 思维特点：以具象思维为主，抽象思维处于发展阶段，对游戏化、情境化任务兴趣浓厚，能通过类比、案例理解简单流程，但难以自主拆解复杂算法； 1. 学习需求：渴望通过实践操作验证知识，希望将课堂内容与生活关联，需要教师通过直观案例、趣味活动降低抽象概念的理解难度。 四、教学目标 （一）信息意识 1. 能识别生活中（搜索、导航、购物、图像识别）的算法应用场景，说出算法在提升效率中的作用； 1. 能根据任务需求（如找信息、选路线），主动使用数字化工具（搜索网页、导航软件），感知算法的实用性。 （二）数字化创新与实践 1. 能熟练操作 “关键词寻宝”“送动物回家”“选食物推荐” 等数字化游戏，完成指定任务（如输入关键词、选择最优路线）； 1. 能使用 “图像识别年龄” 程序，尝试用不同图像测试识别结果，初步体验数字化工具的创新应用。 （三）计算思维 1. 能拆解搜索引擎、图像识别算法的基本流程（如说出搜索引擎 “采集→检索→输出” 步骤），建立 “问题解决需分步骤” 的思维； 1. 能分析 “送动物回家” 中 “最快、最短、最安全” 路线的差异，理解算法 “根据目标优化结果” 的核心逻辑。 （四）信息社会责任意识 1. 知道购物推荐算法基于个人数据，初步树立 “保护个人浏览、购买记录” 的隐私意识； 1. 了解算法在医疗诊断中的应用（如辅助疾病识别），感受技术对社会的积极影响，培养对信息科技的正向认知。 五、教学重难点 （一）教学重点 1. 识别生活中的算法应用场景（搜索、导航、购物、图像识别）； 1. 理解四大核心场景中算法的基本工作流程（如搜索引擎三步法、图像识别五步法）； 1. 能通过数字化游戏完成算法应用体验任务。 （二）教学难点 1. 抽象出算法的 “步骤化” 逻辑（如最短路径算法 “更新时间→探索下一站” 的循环思维）； 1. 理解算法 “根据需求优化结果” 的本质（如推荐算法基于习惯、路径算法基于目标）。 六、教学策略 1. 情境化教学策略：以 “神秘智能城市探险” 为主线，将四大知识点转化为 “探险任务”，激发学生学习兴趣； 1. 游戏化探究策略：设计 “关键词寻宝”“送动物回家” 等互动游戏，让学生在操作中感知算法，降低抽象难度； 1. 类比具象化策略：用 “蜜蜂采蜜（信息采集）”“钥匙开锁（索引检索）” 等生活类比，帮助学生理解算法流程； 1. 案例迁移策略：从 “动物选食物” 迁移到 “淘宝推荐”，从 “送动物回家” 迁移到 “百度导航”，让学生建立 “生活→算法” 的关联； 1. 小组合作策略：部分任务（如路径讨论、推荐结果分析）以 4 人小组为单位完成，培养协作能力。 七、教学资源准备 1. 硬件资源：多媒体教室（投影仪、音响）、学生计算机（每人 1 台，确保联网）； 1. 软件资源：提前在学生计算机中存放 4 个实践文件（路径：学生文件→1. 搜索引擎森林【游戏体验】→index.html；2. 送动物回家【游戏体验】→index.html；3. 森林购物商城【游戏体验】→index.html；4. 图像识别年龄【游戏体验】→图像识别年龄.exe）； 1. 教学素材：PPT 课件（含 “神秘智能城市” 情境图、算法流程动画、百度地图实例截图）、“探险任务单”（每人 1 份，含任务要求、流程填空）、动物 / 食物卡片（小组讨论用）。 八、教学步骤（1 课时，40 分钟） 教学环节 教 师 讲 解 学 生 活 动 设 计 意 图 情景导入 （5分钟） 同学们，今天我们将化身“算法探险队员”，一起进入一座充满未来科技感的“神秘智能城市”！ 在这座城市里，处处隐藏着看不见的“智能密码”—它们其实就是各种有趣的算法。只有找到这些密码， 我们才能解锁城市中各种神奇的功能我们的探险任务非常明确：探索五个核心区域，搜集所有的密码碎片。每得到一个碎片，我们就离最终解锁整座城市的智慧更近一步！ 你们准备好接受挑战了吗？让我们一起出发，解开算法背后的秘密，成为这座智能城市真正的小小主人吧💡 过渡：下面让我们一起去探索第一个领域：搜索引擎森林 1、 认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 以 “神秘智能城市” 探险为情境，激发学生兴趣，让学生带着好奇心开启算法学习之旅，明确探索任务与目标。 新课讲授（30分钟） 一、搜索引擎森林 本页注意事项： 1、图片插入了超链接链接都教师文件夹的 1、搜索引擎森林文件夹的index.html文件 本页逐字稿： 第一站我们来到了搜索引擎森林，在这座森林里隐藏着许多杂乱无章的信息，需要我们通过关键字筛选出正确的信息才能获得宝藏。 那么如何完成这个任务呢？下面让我们一起进入“搜索引擎森林”开始探索吧！（点击图片进入网页，简单讲解网页的使用以及如何提取关键字） 下面请同学们按照老师讲解的方式，去搜索引擎探索森林探索，并记录你的关键字和对应的得分，等会老师请同学来分享（学生开始实践） 时间到，哪个同学愿意分享自己探索的结果呢？（邀请同学分享自己最高分的关键字，并说说他是如何提取出来的） 听了上面几个同学的分享，发现他们获取信息的能力简直超级厉害的！其实在搜索搜索引擎森立隐藏着一个神奇的算法，就是搜索引擎算法 过渡：到底什么是搜索引擎算法呢？下面我们一起深入得探究吧！ 我们先通过一个视频来了解一下搜索引擎的工作原理。（点击播放视频） 视频看完了，我们可以看到搜索引擎工作主要包含了三部分： 第一部分就是信息采集，就好像小蜜蜂采蜜，主动去收集蜂蜜并将蜂蜜带会蜂巢。搜索引擎会定期搜索互联网上的网页信息，并将信息返回到服务器上。 第二部分就是索引与检索。就好像钥匙开锁。用户在输入框输入的关键字就是钥匙，筛选出高质量内容网页就是一把锁。 最后局势Web接口，相当于是一个快递员。把我们想要的网页送到我们面前。 在搜引擎森林冒险的时候，发现了森林里有许许多多的动物都迷路找不到家了 过渡：下面我们一起进入第二关，送这些迷路的动物们回家吧 二、交通运行枢纽 本页注意事项： 1、图片插入了超链接链接都教师文件夹的 2、送动物们回家【游戏体验】的index.html文件，简单讲解使用过程 本页逐字稿： 在森立地图上显示了动物们的位置和他们的家，请你选择合适的路径送他们回家吧！我们先来看看怎么送动物们回家吧（点击图片跳转到链接简单讲解） 那现在同学们的任务目标就是选择不同的路径把动物送回家，并说说每个路径的优势。这个送动物们回家的网页在学生文件 -- 2、送动物们回家【游戏体验】 -- index.html可以打开进入。 下面同学们开始把动物们送回家吧！（学生实践） 时间到，有没有那个同学来说说自己选择送那个动物回家？你选择了怎样的路线，为什么选择这个路线呢？（邀请学生分享） 在听了上面同学的分享后，发现其实不管是那条路径，都包含着最优的思想，要么是路线最短，要么是时间最短，要么是最安全，其实这些都蕴含着最短路径的算法 过渡：到底什么是最短路径算法呢？我们一起去看看！ 其实最短路径算法实现的时候，只需要两个关键步骤，到底是哪两个？我们通过视频来了解一下吧！（点击播放视频） 视频看完了，哪个同学来说说第一步需要干什么？（邀请同学回答） 你的归纳能力非常棒！在第一步，我们需要更新到达每个城市的最短时间。 在找到每个城市最短的时间后，第二步需要做什么？（邀请学生回答） 你的逻辑非常清晰！我们在更新完到达每个城市的最短时间后，在这个城市的基础上，继续探索下一个城市，直到探索到自己的目的地为止。 就好像我们使用的导航软件一样，顶部会出现推荐路径，比如：少步行、时间段、少换乘等选项。这些选项都是针对不同维度使用的最短路径算法。 过渡：把迷路的动物送会家后，发现他们没有食物可以吃了，那么下面我们一起进入第三关，去到森林购物商店帮助动物们买一些食物吧！ 二、在线购物商城 本页注意事项： 1、图片插入了超链接链接都教师文件夹的 3、森林购物商城【游戏体验】的index.html文件，简单讲解使用过程 本页逐字稿： 我们现在来到了森林的百货商店，一起帮助迷路的动物们选择合适的食物吧！下面请同学们打开学生文件的--3、森林购物商城【游戏体验】--index.html文件，为迷路的动物选择要购买的时候，并说说在使用过程中你发现商店存在什么现象（学生体验） 时间到哪个同学来说说当你点击了购买按钮时，这个森林购物商城存在什么现象?（邀请学生回答） 对！你观察的非常仔细。当我们点击了购买按钮的时候，旁边会给你推荐这个动物类似的其他吃的食物 这是我们在购物的过程当中都会出现的一个现象，那其实这个现象呢，就是涉及到了在线购物的一个推荐算法。 过渡：那这个推荐算法它是如何实现的？接下来我们一起来了解一下吧 本页注意事项： 有条件的话，可以进行投屏，就是用你的手机淘宝去搜某一个指定的物品，然后点进去具体的详情去看一些基本的记录，加入购物车等等，让这个手机淘宝记住你的一些爱好，然后再重新退出来刷新首页。然后我们就可以看到在首页呢，已经出现了你刚刚看的那个商品，所以这个就是大致的推荐算法 本页逐字稿 其实购物的推荐算法呢，很好理解，就是这些网站的设计者呢，他们会利用这个算法帮助我们更方便的购物。它会根据我们的一些购买历史，浏览记录，还有一些评价进行一些个性化的推荐，甚至还可以帮助我们计算出最优的价格，帮助配置最优的实惠方案。那么我们可以来这个看一个视频（点击播放视频） 播放视频讲解逐字稿： 比如我现在进入到手机淘宝，在搜索栏这里搜索。扫地机器人，然后我们进去之后，浏览一些相关的简单介绍，让这个手机淘宝记住我们的爱好。 完了之后，我们退出这个详情页，在首页这里刷新，我们就可以看到，在首页的第一个位置就已经出现了我们刚刚搜索的扫地机器人，这就是我们在购物的时候，使用了推荐算法给我们推荐的数据 过渡：在帮助迷路的动物们购买完食物后，发现收银台安装了一个扫描器，在扫描完我们的人脸之后，店员就说我们已经付完款，可以离开商店了。这又是用到了什么算法呢？（邀请同学回答） 那下面我们进入到第四关，了解这个刷脸支付到底使用了什么算法吧！ 四、图像识别秘境 其实我们刚刚使用人脸支付的功能使用的就是图像识别技术的一种类，那么它是如何采集我们信息的呢？一起通过视频来了解一下吧（点击播放视频） 视频中提到图像识别的过程主要包括了5个步骤 第一步是图像识别，谁能告诉大家这一步是做什么的？（邀请学生回答） 回答的非常准确，说明你刚才认真看了这个视频，所以图像输入就是将识别的图像输入到我们的电脑里面 第二步是图像预处理这个词有点专业，有谁理解他是做什么的吗？（邀请学生回答） 完全正确，你能准确说出关键信息，说明你对内容理解的很到位。其实，图像预处理呢，就是消除图像中无关的信息。 那第三步是进行图像特征提取，这一步比较关键，它是要把图像变成什么（邀请学生回答） 回答的非常清楚，你抓住了数据这个核心词很好，也就是说，图像特征提取呢，是将图像转化成数据，提取特定的数据。 第四步进行图像分类，谁来解释一下这一步需要做什么？（邀请学生回答） 总结的很全面，说明你不仅看了，还思考了每一步的作用。那图像分类呢，主要是进行种类预测，用提取的特征和数据进行匹配。 最后一步就是进行结果输出，这个很简单，其实就是将识别的结果输出。 那图像识别技术呢，不仅仅可以用在我们的人脸识别，我们还可以通过这个技术去猜测人的年龄特征以及他的一些心情等等。 接下来我们通过一个程序来简单的体验一下图像识别在识别人的心情年龄上面的一个应用吧（学生体验游戏） 过渡：到这里，恭喜同学们通过了森林冒险游戏，认识了搜索引擎算法、最短路径算法、推荐算法和图像识别算法。其实算法在我们的生活中还有很多的应用，我们可以简单了解他的其他领域 五、算法其他应用 首先在艺术创作领域，借助算法拓展可能性。数字艺术软件通过算法分析图像特征并生成多样艺术效果，显著降低创作门槛，让每个人都能体验创作的乐趣与惊喜。 其次在体育运动领域，智能手表和手机等移动设备通过内置传感器获取运动数据，并借助算法进行分析，帮助人们监测运动时间与强度，从而提升锻炼质量、增添运动乐趣。 最后在医疗诊断领域，算法通过辅助疾病诊断和医学影像分析，提升诊断准确性与治疗方案有效性。它还可加速药物研发中的模拟与筛选过程，为人类健康提供更高效的保障。 过渡：那么我们今天的学习之旅也接近尾声啦，一起来复习今天学习的内容吧！ 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 4、程序体验 1、认真聆听 2、仔细思考 3、观看视频 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 4、动手体验 1、 认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 4、观看视频 1、 认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 4、动手体验 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 4、动手体验 5、观看视频 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 通过 “搜索引擎森林” 游戏，让学生在实践中理解搜索引擎算法，掌握用关键词筛选信息的方法，完成探究任务。 用形象类比，把搜索引擎算法的信息采集、索引检索、Web 接口分别比作蜜蜂采蜜、钥匙开锁、快递员，帮助学生轻松理解其工作原理 借助 “森林迷宫大挑战” 游戏，引导学生思考为小动物选回家路径，进而理解最短路径算法，提升解决问题的能力。 结合导航实例，分步骤讲解最短路径算法，让学生清晰知晓其计算逻辑，明白该算法在生活导航中的应用。 通过 “森林购物商城” 游戏，让学生为动物选食物，从而理解购物推荐算法，感受算法在个性化推荐方面的作用。 结合购物网站实例，说明购物推荐算法依据个人消费习惯推荐商品，让学生了解算法如何便利购物、优化优惠方案。 讲解图像识别技术的流程，包括图像输入、预处理、特征提取、分类和结果输出，同时给出体验程序位置，让学生进一步感受该技术。 拓展算法在艺术创作、体育运动、医疗诊断等领域的应用，让学生认识到算法在不同领域的广泛价值与重要性。 学生实践 （5分钟） 1、 体验四个程序，并完成活动探究 单 1、 体验程序 2、完成活动探究单 通过程序体验锻炼同学的计算思维能力 课堂总结 （3分钟） 首先，我们在第一关搜索引擎森林里面探索到的搜索引擎算法，主要包含了信息采集、索引与检索、web接口三个步骤。 其次，我们在送迷路的动物们回家时，接触到了最短路径算法，它主要是包含了更新到达城市的最短时间，以及在最短时间的城市继续探索下一个城市这两个最主要的步骤 在帮迷路的动物们购买食物时，我们接触到了购物的时候会有的一个推荐算法。它主要就是根据用户的个人消费习惯推荐商品。 最后呢，在进行支付的时候，我们又认识了一个图像识别算法，主要包含了图像输入、图像预处理、图像特征提取、图像分类以及结果输出这五个步骤。 过渡：那么，下面我们通过几道练习题来巩固一下今天学习的知识吧 1、答案：B 解析：搜索引擎工作原理第一步为信息采集，即定期搜索互联网网页信息并返回服务器，A 为第二步，C 为第三步，D 是用户操作环节，非算法步骤。 2、答案：D 解析：推荐算法可提供个性化推荐、计算最优价格、配置优惠方案，“自动付款” 需结合图像识别（如人脸支付），非推荐算法功能。 3、答案：B 解析：图像预处理的作用是 “消除图像中无关的信息”，A 是第一步目的，C 是图像特征提取目的，D 是结果输出目的。 4、答案：D 解析：D 选项 “监测运动强度” 是算法在体育运动中的应用，A、B、C 均为 PPT 中算法在艺术创作领域的应用内容。 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 总结课堂所学的搜索引擎、最短路径、购物推荐、图像识别算法，帮助学生梳理知识，巩固对身边算法应用的理解。 九、教学板书 第4课 算法应用在身边 ——神秘智能城市探险 一、探险地图（四大区域） 1. 搜索引擎森林：信息采集→索引与检索→Web接口（蜜蜂采蜜、钥匙开锁、快递员） 2. 交通出行枢纽：最短路径算法（更新最短时间→探索下一站） 3. 在线购物商城：推荐算法（基于消费习惯）+ 价格计算 4. 图像识别秘境：输入→预处理→特征提取→分类→输出 二、算法关键词：步骤化、选最优、帮生活 十、教学反思 1. 成功之处：情境化、游戏化设计有效激发了学生兴趣，“蜜蜂采蜜” 等类比帮助学生快速理解抽象算法；实践任务覆盖所有知识点，学生能独立完成操作，信息意识和数字化实践能力得到提升。 1. 不足与改进：部分学生对 “最短路径算法的循环逻辑” 理解不深，下次可增加 “手动计算简单路线（如 3 个点之间的最短时间）” 的小活动；隐私教育部分时间较紧，可结合 “购物推荐” 案例多设计 1 个 “如何关闭不必要的推荐” 的实操步骤，强化信息社会责任。 1. 后续衔接：下节课可基于 “学生分享的生活算法案例”，进一步引导学生尝试设计简单算法（如 “整理书包的步骤”），为 “算法设计” 内容做铺垫。 学科网（北京）股份有限公司 $