第16课 比较交换找最值（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“比较交换找最值”核心知识点，以“水果之王争霸赛”情境导入，通过信封实操找重量、绘制算法流程图、Python编程实现（列表+while循环），构建“操作—流程—代码”学习支架，衔接前期数据认知与后续排序算法学习。 此资料特色在于情境化与项目式结合，以争霸赛为主线，通过小组合作信封操作、流程图补充、程序修改（如找最小值），培育信息意识（数据价值感知）、计算思维（算法抽象与迁移）和数字化创新（编程实践）。为教师提供阶梯式任务与配套资源，助力突破重难点，让学生在“做中学”中提升用算法解决问题的能力。

第16课 《比较交换找最值》教学设计 一、教学设计理念 本教学设计以《义务教育信息科技课程标准》为指导，立足核心素养培育，聚焦信息意识、计算思维、数字化创新与实践、信息社会责任四大维度。采用情境化教学与项目式学习相结合的方式，以“水果之王争霸赛”为真实情境主线，将抽象的算法思想、Python列表与循环知识转化为具象的动手操作和实践探究活动。遵循小学五年级学生的认知规律，从“做中学”“思中学”“创中学”出发，让学生在体验比较交换找最值的过程中，理解算法的本质，培养用计算思维解决实际问题的能力，同时引导学生感受信息技术与生活的联系，提升数字化实践创新意识。 二、教学内容分析 本课是信息科技课程中“数据与算法”模块的重要内容，隶属于“把数据排列有序”单元，是学生接触算法基础的关键课例。教学内容围绕“比较交换找最值”展开，从具象的实物操作（信封找水果重量）过渡到抽象的算法流程描述，再到Python编程实现（列表+while循环），形成“操作—流程—代码”的层层递进结构。核心内容包括：比较交换找最大值的实操方法、算法流程图的绘制、Python列表的基础使用、while循环的简单应用，以及从找最大值迁移到找最小值的算法拓展。本课既是对前期数据认知的深化，也是后续学习排序算法、复杂循环结构的基础，在数据处理与算法学习中起到承上启下的作用。 三、教学对象分析 本课的教学对象为小学五年级学生，该阶段学生具备以下特点： 1. 认知特点：已具备基本的数的大小比较能力，能理解简单的逻辑判断，对具象化、游戏化的学习情境兴趣浓厚，但抽象思维和逻辑推理能力仍处于发展阶段，对“算法”“循环”等抽象概念的理解需要具象支撑。 2. 信息基础：已掌握计算机基本操作，接触过简单的Python语法（如变量、打印语句），但对列表、循环等结构化编程知识较为陌生，缺乏用编程解决实际问题的经验。 四、教学目标 （一）信息意识 1. 能在“水果之王争霸赛”的情境中，意识到数据比较和最值查找在生活中的实际价值，主动尝试用数据解决问题。 2. 了解列表是存储系列数据的有效方式，能主动运用列表组织和表示生活中的简单数据。 （二）数字化创新与实践 1. 能通过操作信封、记录卡片的方式，完成找水果最大重量的实操任务，掌握比较交换找最值的基本方法。 2. 能在海龟编辑器中运行并修改找最大值的Python程序，尝试将算法思想转化为数字化编程实践，实现从“手动找最值”到“编程找最值”的转化。 3. 结合所学知识，尝试修改程序实现找最小值的功能，培养数字化创新实践能力。 （三）计算思维 1. 能将“找水果最大重量”的实操过程抽象为算法流程图，理解“记录—比较—更新—循环”的算法核心逻辑，培养问题抽象能力。 2. 理解Python列表的索引规则和len()函数的作用，掌握while循环的基本逻辑，能运用循环和条件判断的思维解决“逐个比较数据”的问题。 3. 能实现从找最大值到找最小值的算法迁移，培养逻辑推理和问题迁移能力。 （四）信息社会责任 1. 在小组合作探究中，遵守活动规则，学会与同伴分工协作、交流分享，培养团队合作意识。 2. 感受算法在生活和信息技术中的广泛应用，体会信息技术的工具性和实用性，树立用信息技术解决实际问题的正确意识。 五、教学重难点 （一）教学重点 1. 掌握比较交换找最大值的基本方法和算法流程。 2. 理解Python列表的基础使用（索引、len()函数）和while循环的基本逻辑。 3. 能将比较交换找最值的算法思想转化为简单的Python程序。 （二）教学难点 1. 理解算法流程图中“循环判断”和“条件更新”的逻辑，将具象操作抽象为算法流程。 2. 理解while循环中循环变量的作用和循环终止条件，能结合列表实现“逐个比较数据”的循环逻辑。 3. 实现从找最大值到找最小值的算法迁移，灵活修改程序解决同类问题。 六、教学策略 1. 情境激趣策略：以“水果之王争霸赛”贯穿全课，设计信封找重量、程序闯关、修改程序评“最轻水果”等情境任务，激发学生学习兴趣。 2. 分层递进策略：遵循“具象操作→流程抽象→代码实现→拓展迁移”的认知层次，从手动操作到流程图绘制，再到Python编程，层层突破重难点。 3. 小组合作策略：将学生分成4人小组，开展信封操作、流程图补充、程序探究等合作任务，培养团队协作能力。 4. 任务驱动策略：设计阶梯式任务（基础任务：找最大重量实操；进阶任务：绘制流程图、掌握列表和循环；拓展任务：修改程序找最小值），让学生在完成任务的过程中主动探究知识。 5. 精讲多练策略：针对列表、循环等抽象知识，教师精讲核心概念和语法，预留大量时间让学生动手操作、运行程序、修改代码，做到“讲练结合”。 七、教学资源准备 “水果争霸赛”html程序、绘制流程图doc、“列表大闯关”html程序、“最大值算法”py程序 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） 金秋十月，学校一年一度的“水果之王”争霸赛开始了！今年比赛格外特别—不是比谁长得好看，也不是比谁更好吃，而是比谁的“体重”最重 五个水果家族的“小代表”来到现场，分别是：苹果家族的“红将军”、橘子家族的“橙王子”、葡萄家族的“紫精灵”、菠萝家族的“刺头大王”、西瓜家族的“绿巨人” 它们都觉得自己是“水果之王”，谁也不服谁！于是，裁判老师想了个公平的办法 过渡：到底是什么公平的办法呢？接下来我们一起去看看！ 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 4、师生互动 以 “水果之王争霸赛” 为情境，激发学生兴趣，引出 “找最大重量” 的核心任务 新课讲授 （30分钟） 一、找出水果的最大重量 最大重量判定规则如下： 下面有五个信封，每个信封都藏着一张写着数字的‘体重卡’，代表这个水果的重量。但是规则很严格！ 第一，不能同时打开两个信封查看“体重卡”里面的数字； 第二，看完“体重卡”的数字后，必须把信封回复原样，才能继续打开另一个信封 最后，可借助空白的卡片记录查找过程中水果的最大重量 过渡：但是我们这里有五种水果，空白的卡片只能记录一个水果的重量，你有什么好方法使得这张空白的卡片上面的数字就是某个水果最大的重量嘛？（邀请同学分析） 比如我们打开第一个信封，发现里面的数字是：23.678kg。那么此时我们的空白卡片上记录的数字是多少？（邀请学生回答） 没错，应该记录的数字是23.678kg 在看完第一个信封的数字后，原封放回原位，打开第二个信封，发现第二个信封的数字是33.538kg，这个时候空白卡片要记录的数字是哪一个数字呢？说说你的想法（邀请同学回答） 这位同学的思路非常清晰，我们需要将空白卡片的数字更新为比原来重量还要大的数字，也就是要将23.678kg更新为33.538kg。 那假设我们打开的第二个信封，里面的体重卡记录的数字是10.234kg，空白卡片的数字还需要更新嘛？为什么？（邀请同学回答） 过渡：相信通过刚才的简单讲解，同学们都明白了这个规则，那么下面我们一起以小组为单位，找出这五个水果中，最大的重量是多少吧！ 以小组为单位，利用“水果争霸赛”程序找出五大水果家族的最大重量，并记录到活动探究单上。 请同学们打开1、学生文件 -- 1、水果争霸赛【程序体验】--index .html 程序开始体验吧！（学生体验） 时间到，哪个小组的同学来分享自己本组的探究结果？（邀请小组同学上台分享并简单点评） 老师来分享自己的探究结果，在一开始的时候，打开信封1，体重卡显示的数字：95g;所以记录到空白卡片的数字是：95g； 接着打开信封2;体重卡显示的数字:75g;这个时候我们是否更换空白卡的数字？（邀请同学回答）不需要更换，所以空白卡片的数字还是95g； 然后打开信封3;体重卡显示的数字:50g;这个时候我们是否更换空白卡的数字？（邀请同学回答）也是不需要更换，所以空白卡片的数字还是95g； 继续打开信封4;这个时候体重卡显示的数字:115g;空白卡的数字是否需要更换呢？（邀请同学回答）没错，因为115比95还要大，所以空白卡片的数字就更新成了115g； 最后打开打开信封5;体重卡显示的数字:145g;空白卡的数字是否需要更换呢？（邀请同学回答）没错，因为145比115还要大，所以最后空白卡片的数字是:145g； 所以最上面五个信封的数字进行比较，我们已经找出了水果的最大重量是多少？（邀请同学回答） 过渡：这是我们用人类的思维进行分析，那么如何将这个过程描述成计算机也能够理解呢？ 二、描述找出的具体流程 第一步：第一步：准备一张空白卡片，称为A卡，用来记录查找过程中水果的最大重量，并在卡上记录0。 第二步：打开第一个信封，查看体重卡上的数并记录在A卡上。 第三步：打开第二个信封，查看体重卡上的数并与A卡上的数比较，若比A卡上的数大，则把A卡上的数更新成这个数，否则不更新 第四步：用同样的方法，依次打开第三个、第四个、第五个信封，查看体重卡上的数，并与A卡上的数比较，决定是否更新A卡上的数。 第五步：最后，A卡上的数就是五大水果家族中，重量最大的体重值。 通过观察对比我们可以发现，从第三步开始就是类似的操作，查看体重卡的数字并决定是否更新，对于这种不断重复的操作，我们可以使用什么结构来表示呢？（邀请同学回答） 没错！看来这个同学对循环结构理解得非常透彻，对于需要不断重复的操作，我们可以用循环结构来表示 过渡：那么下面我们根据分析的过程，将该过程整理成流程图吧！ 根据过程描述分析，将找出五大水果家族最大体重值的流程图补充完成 下面请同学们打开1、学生文件--2、绘制流程图【画流程图】--绘制流程图.doc文件，开始将这个流程图补充完整吧！（学生实践） 时间到，哪个同学来分享自己绘制的流程图呢？（邀请同学回答并简单点评） 所以第二个菱形框填写的判断条件应该是？（信封中的数大于A卡的数？） 如果是的话，应该进行什么操作？（更新A卡上的数） 如果这个时候不仅要记录最大水果的重量，还要记录最大重量的水果所在的信封编号，应该如何完善流程图呢？（邀请同学回答） 我们可以用一张新卡片记录最大重量的水果所在的信封编号 过渡：那么流程图又需要在哪里补充条件呢？ 想要在记录水果重量的同时记录该水果的信封编号，我们只需要“在更新A卡上的数”这个流程后面增加什么内容？（邀请同学回答） 没错，想要记录最重水果的编号，只需要增加“更新B卡信封编号”这个流程即可。 过渡：既然我们已经将整个过程描述成了计算机可以理解的流程图，那么下面我们一起用程序来验证我们的算法吧！ 三、验证找出最大值的算法 我们发现，一开始信封就写好了五大水果家族的体重，在程序中如何用代码一次性记录五大水果家族的体重呢？(邀请同学说说自己的想法) 有同学说到可以使用变量，没错，变量也是可以用来存储数据，但是我们今天会认识一个比变量更加强大的数据类型，它就是列表 简单来说，它是变量的加强版，可以用来存储一系列的数据；既然是变量的加强版，所以在语法上还是有些许区别 列表使用方括号[]来把数据放入其中，每个数据之间用英文逗号“，”分隔 如：box = [24,91,42,108,35]，哪个同学来说说你从这段代码里知道了什么信息？比如名字，数据内容，长度等等（邀请同学回答） 这段代码表示的是创建一个包含5个数的列表，且列表的名称为box，具体的数据分别是24,91,42,108,35. 那么问题来了，一个方括号包含了这么多数据，我想要取出具体的数据用，该如何表达呢？比如我想取出24，谁来说说自己的看法？（邀请同学回答） 刚才听了几个同学的答案，都非常有想法，这里有个坑，就是列表数据的表示和引用从0开始，而不是从1开始。 如box[0]表示列表的第1个数24，box[1]表示第二个数91。所以我要是想取108 的话，应该如何表示呢？（box[3]） 此外，我们还可以使用len()函数可以获取列表中的数据个数，比如a = len(box)最终输出的结果就是5.表示这个列表的长度就是5 过渡：了解了这么多，一起通过闯关游戏来检验你们对列表的掌握程度吧！ 打开“列表大闯关”程序，通过几道练习题来检验自己对列表知识的掌握程度 请同学们打开1、学生文件 -- 3、列表大闯关【闯关游戏】--index.html 程序开始体验吧！（学生实践，老师简单进行总结） 过渡：在找出五大水果家族最大重量的游戏中，我们已经解决的第一个问题，下面来看看第二个问题 打开信封查看里面的体重卡时，我们需要通过对比来更新空白卡A卡上面的数字，并且不断重复，直到所有的信封都被打开为止，这个操作步骤我们可以使用什么结构来表示呢？（邀请同学回答）我们可以利用前面学习的while循环。其目的是实现算法的循环结构，一般语法是while 判断条件 语句组 并且根据这个语法格式我们可以知道当循环次数不确定时，可根据条件判断当条件成立时，执行条件后的语句；当条件不成立时，结束循环。 过渡：我们在了解了这两种语法之后，一起来验证五大水果家族最大重量的算法吧！ 利用海龟编辑器打开“最大值算法”程序，体验找出最大值的算法，并完成活动探究单的内容 请同学们打开1、学生文件 -- 4、最大值算法【程序体验】-- 最大值算法.py 程序开始体验吧！（学生体验） 时间到，哪个同学来说说程序中，定义的列表名称是？（邀请同学回答并简单点评-box） 代码cc=len(box ) 表示的含义是什么呢？（邀请同学回答并简单点评-使用len函数获取box列表的长度，并将长度赋值到变量cc中） if box [i] > a: a = box [i] 这段代码的作用是？ （邀请同学回答并简单点评-如果当前值（box[i]）比a存储的值还要大，就将a的值更新最当前值（box[i]），以确保a存储的值一直是最大的） 拓展：尝试更新列表中的数字，使得输出的最大值是42，你有什么办法呢？（邀请同学回答并简单点评-box=[15, 75, 15, 95, 60] ） 因此这个算法的基本含义就是在while循环中，使用条件语句if来比较，当前数box [i]的值是否大于最大数a。如果是，将α的值更新为当前数box [i]的值。通过循环操作逐个查找，找出列表中的最大数并更新到a中。控制变量i，从1变化到等于cc的值（数据个数）时，结束循环。循环结束后，输出变量a的值，就是这个列表中的最大数。 过渡：通过今天的水果大王争霸赛，我们已经知道如何找到最大值，下面我们以及回顾整个过程吧！ 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、程序体验 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 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、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 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、积极回答 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、积极回答 明确查找规则，让学生理解 “逐个查看、记录比较” 的操作逻辑 通过空白卡片演示，让学生直观理解 “记录当前最大值” 的核心思想 明确小组任务，引导学生利用程序实践找最大值的方法 用具体数字示例，清晰展示 “逐个比较、更新最大值” 的过程。 将操作步骤条理化，帮助学生梳理找最大值的完整流程 引导学生用流程图梳理流程，培养逻辑表达与可视化思维。 提出记录信封编号的问题，启发学生思考如何完善算法 展示完善后的流程图，让学生理解如何记录最大值的位置信息 引入 Python 列表，将实物信封抽象为数据结构，衔接编程实现 通过闯关游戏，巩固列表索引、运算及创建语法，检验学生知识掌握情况。 将 “逐个打开信封” 抽象为 while 循环，帮助学生理解循环结构的实现逻辑 通过 Python 代码，让学生体验找最大值的算法，衔接理论与编程实践 解析代码含义，帮助学生理解列表、循环与条件判断在算法中的作用 课堂总结 （3分钟） 第一，我们了解了最大值算法的基本思想，寻找最值的算法主要采用了记录、比较、交换以及循环判断等操作，这也是对数据进行比较运算的基本方法。 第二，我们学习了Python中新的数据结构：列表。 1、在Python中，列表是一种常见的数据序列，用于存储一系列数据 2、列表使用方括号[]来把数据放入其中，每个数据之间用英文逗号“，”分隔。 3、列表数据的表示和引用从0开始，而不是从1开始。 最后我们还复习了前面的while循环。它的含义是实现算法的循环结构。语法格式是while 判断条件: 语句组 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 梳理算法思想、列表与循环知识，帮助学生构建完整知识体系。 拓展提升 （3分钟） 在前面的水果争霸比赛中，主办方决定再评选出五大水果家族中，体重最轻的水果体重，应该如何操作？ 尝试修改最大值算法.py程序吧 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 提出找最小值任务，引导学生迁移算法，培养举一反三的能力。 九、教学板书 第16课 比较交换找最值 一、核心方法：比较交换找最值 记录（A卡初始0）→比较→更新→循环 二、编程基础 1. 列表 · 语法：box = [24,91,42,108,35] · 索引：从0开始（box[0]=24） · 长度：len(box) → 获取数据个数 2. While循环 · 语法：while 判断条件: 语句组 · 作用：实现重复的比较操作 十、教学反思 （一）亮点 1. 情境化设计贴合学生认知，以“水果之王争霸赛”为主线，将抽象的算法和编程知识融入具象的游戏和操作中，有效激发了学生的学习兴趣，让学生在“做中学”中理解核心知识。 2. 遵循“具象—抽象—代码”的分层教学思路，从信封实操到流程图绘制，再到Python编程，层层递进，符合小学五年级学生的认知规律，有效突破了“算法抽象”和“循环逻辑”的教学难点。 3. 注重核心素养的全面培育，通过小组合作培养团队协作能力，通过流程抽象培养计算思维，通过程序修改培养数字化创新实践能力，实现了知识与能力的双重提升。 （二）不足 1. 部分学生对while循环中循环变量的更新和终止条件理解不够透彻，在自主修改程序时容易出现循环死锁的问题，后续需增加简单循环的基础练习。 2. 小组合作中，个别小组存在分工不均的现象，部分学生参与度不高，后续需设计更细致的小组分工任务，明确每个成员的职责。 3. 课堂拓展时间有限，部分学生未能充分完成“找最小值”的程序修改，后续可布置课后拓展任务，让学生继续探究。 （三）改进措施 1. 课前增加5分钟的Python循环基础小练习，通过简单的数字循环让学生理解循环变量和终止条件的作用。 2. 设计小组分工卡，明确“操作员”“记录员”“发言人”“答疑员”的职责，确保每位学生都能参与到探究活动中。 3. 布置课后拓展任务：用比较交换找最值的算法，编写程序找出自己小组同学的身高最大值和最小值，下节课分享交流。 十一、学生评价 本课采用过程性评价与结果性评价相结合的方式，聚焦学生的课堂参与和核心素养发展，评价主体包括教师、小组同伴和学生自己，具体评价内容和方式如下： （一）过程性评价（60分） 1. 小组合作表现（20分） 由小组同伴互评，评价标准：①遵守小组活动规则，积极参与操作和讨论；②能与同伴分工协作，完成自己的职责；③能主动分享自己的想法，倾听同伴的意见。 2. 课堂实操表现（20分） 由教师评价，评价标准：①能按照规则完成信封找最大重量的实操，记录完整；②能准确补充算法流程图，理解循环和条件判断逻辑；③能独立完成“列表大闯关”练习，掌握列表基础知识。 3. 程序探究表现（20分） 由教师评价，评价标准：①能成功运行“最大值算法.py”程序，理解代码各部分作用；②能主动尝试修改程序，解决程序中的简单问题；③能积极思考拓展问题，尝试实现找最小值的程序修改。 （二）结果性评价（40分） 1. 活动探究单完成情况（20分） 由教师评价，评价标准：①准确记录信封操作的每一步结果；②能清晰标注算法流程图的各个环节；③能正确填写Python代码各部分的作用，理解核心逻辑。 2. 课堂拓展任务完成情况（20分） 由教师评价，评价标准：①能独立修改程序实现找最小值的功能，程序运行成功；②能清晰说出找最小值与找最大值的算法差异；③能结合所学知识，用自己的语言描述比较交换找最值的算法思路。 （三）评价等级 根据总分将学生评价分为A（90-100分）、B（80-89分）、C（70-79分）、D（60-69分）、E（60分以下）五个等级，对A等级学生给予“算法小能手”称号，对进步明显的学生给予“进步小明星”称号，评价结果记入学生信息科技学习档案。 学科网（北京）股份有限公司 $