第28课 认识决策树算法（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决策树算法核心知识，通过“小智一家野餐决策”情境导入，引导学生从生活问题出发，经小组合作初步体验决策过程，结合视频讲解决策树结构（根节点、子节点、叶子节点），再用数字化工具绘制决策树，梳理从问题到决策的逻辑转化。 该资料特色在于情境化与数字化深度融合，以野餐决策为主线，运用小组合作探究法和生成式AI工具（如豆包生成决策树），培养信息意识（感知生活应用场景）、计算思维（抽象逻辑结构）和数字化创新能力（绘制决策树），实例丰富如“出行方式决策树”绘制，提升学生逻辑思维与问题解决能力，为教师提供可操作的生活化教学方案。

第28课 《认识决策树算法》教学设计 一、教学设计理念（新课标） 依据义务教育信息技术课程标准，强调以培养学生核心素养为导向，通过真实情境和实践活动，让学生理解算法概念，提升计算思维，增强数字化学习与创新能力，使学生能在信息社会中合理利用信息技术解决问题。 二、教学内容分析 本节课围绕决策树算法展开，涵盖初步体验决策过程、绘制决策树、了解应用场景等内容。决策树算法是人工智能基础算法，通过生活实例引导学生认识其原理和应用，为后续深入学习人工智能知识奠定基础。 三、教学对象分析 教学对象为小学五年级学生，他们对信息技术有一定兴趣和基础操作能力，但抽象思维能力尚在发展中。对于贴近生活的实例容易理解和接受，对新鲜有趣的事物充满好奇心，不过在理解复杂算法原理时可能存在困难。 四、教学目标 ① 信息意识 1. 能感知决策树算法在生活中的应用场景，敏锐捕捉算法相关信息。 2. 理解决策树算法对生活和学习的影响，提升对信息技术的关注度。 ② 数字化创新与实践 1. 尝试利用决策树算法思路，为生活问题设计简单解决方案。 2. 借助数字化工具，初步绘制决策树，体验算法实践过程。 ③ 计算思维 1. 理解决策树算法的基本概念和结构，掌握从问题到决策过程的逻辑转化。 2. 学会分析决策树中条件和结果的关系，提升逻辑思维和问题解决能力。 ④ 信息责任意识 1. 认识到合理使用算法的重要性，树立正确的算法应用价值观。 2. 了解算法应用中的潜在风险，增强信息安全和隐私保护意识。 五、教学重难点 ① 教学重点 1. 深入理解决策树算法的概念和构建过程。 2. 掌握在实际生活场景中应用决策树算法进行决策的方法。 ② 教学难点 1. 抽象出决策树算法的逻辑结构，理解复杂条件判断。 2. 灵活运用决策树算法解决实际问题，培养计算思维。 六、教学策略 采用情境教学法，创设野餐决策等贴近生活的情境，引发学生兴趣和思考；运用小组合作探究法，让学生在合作中交流想法、共同绘制决策树，培养团队协作和自主探究能力；结合讲授法，清晰讲解算法关键概念和原理，确保学生准确理解。 七、教学资源准备 多媒体教学课件、相关案例资料、活动探究单 。 八、教学步骤 教学环节 教 师 讲 解 学 生 活 动 设 计 意 图 情景导入 （5分钟） 1、教师讲解：周末，小智一家决定去游玩，但在商讨时却出现了一些不愉快的声音，一起来看看到底发生什么事情吧！小智妹妹说：她要带草莓蛋糕和风筝去野餐但是这个时候小智爸爸提出了反对的意见，他说 天气预报说下雨，可能放不了风筝还没等小智爸爸说完，小智妈妈就说出了自己担忧的事情： 而且小智对花生过敏，在公园小卖部的买零食可能不安全小智在听完他们的对话后，开始变得沮丧，说道：那我们周末还能去野餐吗？同学们，小智一家遇到了哪些矛盾？（邀请同学回答）--【天气、食物、疾病】 2、过渡：我们一起尝试帮助小智解决这些问题！让小智顺利去野餐吧！ 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 4、师生互动 创设小智一下外出游玩，但是不知道该如何做出选择为情景，引出今天的主题：决策树 新课讲授（30分钟） 1、 初步体验决策过程 1、教师讲解：经过分析，我们发现小智一家面临的主要问题有：天气、食物和健康等方面！我们该如何解决这些问题? 2、2、过渡：下面我们以小组为单位，针对上述出现的情况在活动探究单上列举可能出现的情况，并说出本小组的解决方案 1、教师讲解：时间到，那么哪个小组的同学愿意上台展示本小组的解决方案呢？（邀请小组同学上台汇报）--在听了这个小组的解决方案后，老师觉得他们小组考虑的非常周到，在这里老师也有不同的解决方案，一起来看看吧--首先天气状况，我选择要解决的是晴天，所以选择去的场所是：家附近的室外场所--如果去公园的话，我会让小智一家带上：切好的西瓜、葡萄、蛋挞--等等因为公园野餐比较晒或者有蚊子，所以我会建议小智一家带上：防晒霜、遮阳伞、驱蚊喷雾--最终得出的结论就是：如果是晴天，可以去家附近适合野餐的公园，带上切好的西瓜、葡萄、蛋挞和防晒霜、遮阳伞、驱蚊喷雾等物品。其实在这种情况下，我们已经帮助小智一家针对外出游玩遇到不同的问题进行决策，为了更加方便理解，我们可以讲这些情况用决策树来表示。 2、过渡：那么到底什么是决策树？又该如何表示这些情况？我们一起去探究吧！ 1、教师讲解：决策树，顾名思义，它就是像树枝分叉一样，通过一系列的判断条件，帮我们一步步得出最终决定或结果的工具 。 它最基本的特征就是每个分支可存在多个答案，可以沿着分支继续添加更多的分支，形成不同层次的分类。我们通过一个视频来了解到底什么是决策树吧！【播放视频】看完视频后，你对决策树有什么了解呢？（邀请学生回答）既然决策树是可以帮助我们得到结果，那么我们能否有决策树帮助小智解决外出游玩的问题呢？ 2、过渡：下面我们一起来绘制”外出游玩决策树吧！” 二、初步绘制决策树 1、教师讲解：在绘制决策树前，我们先来了解决策树几个重要的组成名称。我们结合大树来推理出来。（点击鼠标出现“决策树”）首先对于大树来说，最重要的一部分是什么？（树根）因此树根就对应了决策树的根节点。其次，大树一般都有很多的枝干部分，枝干就对应决策树的子节点。但是大树是不是只有一个枝干？（不是）大树有很多个枝干，所以决策树也可以拥有很多个子节点。最后，长在枝干最末端的是叶子。就对应了决策树的叶子节点。并且通过观察发现，大树的叶子还会不会长出新的枝干？（不会）因此决策树的叶子节点也不会再长出新的节点。一颗大树肯定不止一片叶子，所以决策树的叶子节点是不是只有一个？（不是，有多个） 我们在了解了决策树的三个组成节点后，只需要往每个节点填充内容就可以了。 2、过渡：每个节点应该填写什么内容呢？我们继续往下探索！ 1、教师讲解：在绘制决策树之前，我们要先找出“最具影响因素”作为根节点。 对于小智家遇到的：天气、食物和健康三个方面的问题，你觉得哪个因素最影响出游计划？(邀请学生回答)--天气所以在绘制时，我们就将“天气”作为决策树的根节点。你们能想到的天气状况都有哪些呢？（邀请学生回答）我们可以把不同的天气状况都划分成不同的边，并且在旁边标注具体的天气状况，比如：晴天、下雨天。 不同的天气状况就决定了小智家可以去室外公园或者室内科学馆在解决了首要的天气问题后，下面我们来探讨第二个问题食物，所以我们可以将食物作为下一个子节点。那么针对老师上面两个场所，你能想到的可以带哪些食物呢？同学们可以从是否方便携带、方便清洗等方面去考虑，老师给2分钟的时间和你同桌一起讨论一下！（同桌讨论）时间到！哪个同学已经商讨出来了呢？（邀请学生回答）这位同学考虑的非常周到、细心！老师也在这里针对不同的场所列举了不同的食物，给同学们做个参考最后，我们来帮助小智解决最后一个问题：健康状况。因此我们将健康状况作为叶子节点。那么结合前面的天气、场所和食物三个因素，你们觉得可能需要携带哪些物品呢？下面一起打开“游玩决策树.exe”程序，补充完成决策树的叶子节点吧！（学生动手实践） 时间到，这是老师绘制的决策树叶子节点，可以作为参考。从这课决策树上，小智就能够很清楚的知道每个问题的解决方案，更加高效得解决的这些问题。我们一起来总结这个绘制的过程：首先对于根节点，一般选择最具影响的因素。比如外出游玩，天气就成了最大的影响因素紧接着就是子节点，分别代表了不同的问题。最后就是叶子节点，到达叶子节点后也就意味着这件事情得到了解决。 2、过渡：然而决策树不仅可以用在外出游玩上，还有其他很多的应用，我们一起去看看都可以应该在哪些方面吧！ 三、决策树算法应用场景 1、教师讲解：在游玩决策树帮助下，结合最近的天气状况，我们一家决定去室内的博物馆参观！但他们应该选择什么出行方式最合适呢？同学们能否绘制一棵关于“出行方式”的决策树帮助小智一家解决出行问题？ 下面请打开“出行决策树”文件夹下的index.html文件，开始使用决策树帮小智一家解决出行问题吧！（学生动手实践） 时间到，有没有同学愿意分享自己绘制的出行决策树呢？（邀请学生展示，如果没有自愿就随机抽取）在看了刚刚前面几个同学绘制的出行决策树，我们发现他们画得太惊艳了！掌声送给他们！ 2、过渡：那么到底这棵决策树如何使用呢？一起来看看老师绘制的决策树吧！ 1、教师讲解：这个是老师绘制的决策树，作为借鉴。有了这棵决策树，在去博物馆时，如果遇到距离适中、天气晴朗、预算高的情况，小智选择的出行方式是？（邀请学生回答）--自驾。这是决策树算法在交通出行上的应用：帮助人们根据不同的判断条件选择合适的出行方式。此外决策树还可以应用在商品推荐上 2、过渡：到底是如何实现的呢？我们一起一探究竟！ 1、教师讲解：小智妈妈提出疑惑:在去博物馆选择自驾的情况下，可以采购哪些零食呢？不要忘记小智对花生过敏！ 通过视频我们已经看到了豆包的绘制过程，那么一起结合豆包生成的决策树，看看小智家都可以携带哪些食品吧！通过这个例子，我们可以看出决策数在商品推荐的应用场景：帮助人们根据不同的判断条件推荐不同的商品。所以最终小智的妈妈决定采购：葡萄、面包、饼干、独立包装的开心果 但在外出游玩时可能会遇到一些磕磕碰碰之类的，需要准备一些药物。 2、过渡：决策树能否帮我们做出正确的决策呢？一起来看看小智爸爸是如何运用决策树做出决策的吧！ 1、教师讲解：小智爸爸提出的问题是：如果小智不小心误食含有花生的食品，该提前准备哪些常见的过敏药呢？ 我们也是借助豆包，看看豆包是如何生成的！通过视频我们已经看到了豆包的绘制过程，那么一起结合豆包生成的决策树，看看小智家都可以携带哪些过敏药物吧！ 通过这个例子，我们可以看出决策数在医疗诊断的应用场景：根据症状提供合适的药物或结合检查 结果，辅助判断可能的疾病。所以最终小智的爸爸决定选择适合口服的苯海拉明过敏药 2、过渡：到这里，小智家已经解决了出游遇到的问题，一起来看看他们的最终方案吧！了哪些内容吧 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 4、小组合作 1、 认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 4、小组汇报 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 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、动手实践 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、观看视频 1、 认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 4、观看视频 通过小组合作完成任务单的形式先初步感受决策的过程 通过汇报帮助学生理清楚思路，并引出决策树 通过视频了解决策树的基本组成和概念，便于后面绘制决策树 通过结合生活中的书讲解决策树的基本组成，便于同学们理解。 教师引导学生如何填写决策树的各个节点的内容，为后续绘制决策树奠定基础 通过网页绘制决策树，让同学们有机会动手实践，增加学生的学习兴趣 绘制完成后还需要引导学生如何根据决策树进行决策，锻炼学生的计算思维能力 使用豆包生成决策树，结合生成式人工智能的技术解决问题 使用豆包生成决策树，结合生成式人工智能的技术解决问题 学生实践 （5分钟） 1、完成活动探究单 2、绘制“出行方式决策树” （该环节包含在新课讲授中） 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；通过小组合作，提升同学们的团队合作意识 课堂总结 （3分钟） 小智说：首先在“出游决策树”帮助下他家确定了最终的出游地点：博物馆； 而小智的妈妈在商品决策树的帮助下，确定采购葡萄、面包、饼干、独立包装的开心果等零食最后是小智的爸爸，在“过敏药物决策树”帮助下决定携带口服的苯海拉明过敏药。所以决策树通过类似于人类决策的方法来解决问题，进行预测和决策！ 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 锻炼学生的语言表达能力和课堂总结能力 课后拓展 （2分钟） 请你根据小智家人的描述，使用豆包生成“生日生成决策树”吧！关键字：帮我构建XXX决策树，具体要求是XXXX 1、学生练习 结合生成式人工智能生成决策树，锻炼学生使用人工智能的能力。 九、教学板书 第28课 认识决策树算法 1. 决策树结构 2. 绘制步骤 3. 应用场景 十、教学反思 通过生活情境和实践活动，学生对决策树算法有了初步认识和体验。小组合作中，学生积极交流，但部分小组在绘制复杂决策树时存在逻辑混乱问题，后续教学需加强对复杂问题逻辑梳理的指导。同时，在拓展应用环节，可引入更多前沿案例，拓宽学生视野，进一步提升学生对算法应用的理解和创新实践能力。 学科网（北京）股份有限公司 $