第18课 冒泡排序齐体验(1)（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冒泡排序算法，通过“过山车排队”生活化情境导入，引导学生从体重排序需求出发，经历真人模拟、软件操作到编写“排队说明书”的过程，搭建从具象体验到抽象梳理的学习支架。 以核心素养为导向，采用情境教学与体验探究法，结合计算机模拟软件和身高卡片实践，培养学生计算思维与数字化创新能力，资源丰富且步骤清晰，助力学生理解算法逻辑，也为教师提供易实施的教学方案。

第18课 《冒泡排序齐体验（1）》 教学设计 一、教学设计理念（新课标） 本教学设计依据《义务教育信息科技课程标准》要求，立足五年级学生认知特点，以核心素养为导向，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。通过生活化的“过山车排队”情境创设，让学生在体验、探究、实践中理解冒泡排序算法的核心思想，摒弃抽象的代码讲解，以具象的游戏和操作感知算法的本质，培养学生用算法思维解决实际问题的能力，同时让学生体会信息科技与生活的紧密联系，感受技术解决问题的价值。 二、教学内容分析 本课是人教版信息科技五年级第五单元“把数据排序整齐”的核心内容，围绕冒泡排序展开教学，是小学阶段算法启蒙的重要一课。教学内容摒弃了复杂的编程实现，以“过山车排队”为载体，分为三个层层递进的环节：玩转冒泡算法（亲身体验排序过程）、过山车说明书（梳理排序步骤）、计算机来帮忙（感受算法的自动化价值）。内容从具象体验到抽象梳理，再到技术应用，符合学生“从具体到抽象”的认知规律，既让学生掌握冒泡排序的基本步骤，又能理解算法在计算机解决问题中的作用，为后续算法学习和计算思维培养奠定基础。 三、教学对象分析 本课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：已具备基本的逻辑思维和比较、排序的生活经验，能理解“从轻到重、从矮到高”等排序规则，但对“算法”这一抽象概念缺乏认知，难以理解抽象的排序原理。 2. 能力特点：能熟练操作计算机基础软件，喜欢参与游戏化、体验式的课堂活动，动手实践和小组合作能力较强，但归纳总结和抽象概括能力仍需培养。 3. 生活经验：有排队、比较体重/身高等生活经历，能快速代入“过山车排队”的教学情境，为算法的具象化体验提供了生活基础。 四、教学目标 结合信息科技核心素养，设定以下教学目标： 1. 信息意识：能感知算法在生活和信息科技中的应用价值，意识到排序问题可以通过标准化的步骤来解决，主动尝试用算法思维看待生活中的排序问题。 2. 数字化创新与实践：能通过计算机课件完成冒泡排序的模拟操作，梳理并编写“过山车排队说明书”，能小组合作利用冒泡排序原理完成身高卡片的排序实践，提升数字化操作和动手实践能力。 3. 计算思维：理解冒泡排序“相邻比较、交换位置、重复操作、排除已排”的核心思想，能描述冒泡排序的基本步骤，培养分步解决问题、抽象概括的计算思维。 4. 信息社会责任意识：体会算法在生活中的实用性，理解规则在排序和信息处理中的重要性，培养遵守规则、合作解决问题的意识，感受信息科技为生活带来的便利。 五、教学重难点 （一）教学重点 1. 理解冒泡排序“相邻比较、交换位置，一轮排序确定一个最大数”的核心原理。 2. 能清晰描述冒泡排序的执行步骤，完成“过山车排队说明书”的编写。 （二）教学难点 1. 理解冒泡排序中“重复操作并排除已排好元素”的逻辑，体会算法的简洁性和规律性。 2. 能将冒泡排序的具象体验转化为抽象的算法思维，理解算法在计算机解决问题中的作用。 六、教学策略 1. 情境教学法：创设“快乐游乐园过山车排队”的生活化情境，让学生以“游乐园管理员”的身份参与教学活动，激发学习兴趣，让抽象算法变得具象。 2. 体验探究法：通过模拟排队游戏、计算机课件操作，让学生亲身体验冒泡排序的全过程，在体验中自主探究排序规律，变“被动接受”为“主动发现”。 3. 小组合作法：在卡片排序实践环节采用小组合作，让学生在分工、协作中完成任务，培养合作能力和表达能力。 4. 分层递进法：教学环节从“具象体验（玩转算法）→抽象梳理（编写说明书）→技术应用（计算机帮忙）”层层递进，符合学生认知规律，突破教学重难点。 5. 归纳总结法：在学生体验和实践后，引导学生归纳冒泡排序的步骤和算法的作用，培养抽象概括能力。 七、教学资源准备 1. 教师资源：教学课件（PPT）、冒泡排序模拟操作软件（index.html）、过山车排队任务单、身高卡片教具。 2. 学生资源：计算机（安装浏览器，可打开模拟操作软件）、任务单、小组合作身高卡片、练习本。 3. 教学环境：多媒体计算机教室，保证学生一人一机，网络通畅，能正常打开教学软件。 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） 今天是‘快乐游乐园’的开放日，有6个好朋友准备一起去玩过山车！ 但是这个游乐园的过山车有规定：必须按照体重从轻到重排队上车，最轻的坐第一排，最重的坐最后一排 但他们现在乱七八糟地站着，不知道怎么排，你有什么好方法可以帮助他们按照体重从轻到重排好队伍吗？（邀请同学分享） 这个时候游乐园管理员说：我们来‘玩一个‘排队游戏’，每次让相邻的两个人比较体重，就能慢慢排好 过渡：这个游戏到底要怎么玩呢？一起来体验体验吧！ 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 以游乐园过山车为情境，引出按体重排队的任务，激发学生学习兴趣，自然导入排序算法。 新课讲授（30分钟） 一、玩转冒泡算法 我们的排队规则很简单：每次让相邻的两个人比较体重，如果前面的同学比后面的同学中，就交换它们的位置，依次类推 现在有三位同学：学生 1（65kg）、学生 2（90kg）、学生 3（35kg）。我们来帮他们排排队。 先看前两位同学，学生 1 是 65kg，学生 2 是 90kg。“65>90 吗？”（邀请学生回答，并分析是否需要换位置） 是的，65没有比90 重，所以不用交换，他们的位置保持不变。 接下来，我们看学生 2 和学生 3。学生 2 是 90kg，学生 3 是 35kg。90>35 吗？”（邀请学生回答，并分析是否需要换位置） 太棒了！因为学生 2 更轻重，所以我们要交换他们的位置。现在队伍变成了：学生 1（65kg）、学生 3（35kg）、学生 2（90kg）。 第一轮结束了，但我们还要检查一遍。现在看学生 1 和学生 3，学生 1 是 65kg，学生 3 是 35kg。“65 > 35 吗？”（邀请学生回答，并分析是否需要换位置） 所以我们再交换一次。现在队伍就排好啦：学生 3（35kg）、学生 1（65kg）、学生 2（90kg）这就是我们这个排队游戏的规则 过渡：在了解了规则之后，我们一起通过程序，来帮助6个朋友排好队伍吧！ 在 “过山车排队游戏” 中，你的身份是游乐园管理员，需要通过排队算法，将 6 位朋友按体重从轻到重排成一队，让大家安全乘坐过山车。并将你的过程填写到任务单中。 请同学们打开1、学生文件 -- 1、玩转排队算法【程序体验】 -- index.html 程序开始体验吧！（学生实践） 时间到，哪个同学来说说自己探究的结果？（邀请学生分享并根据学生的分享一步一步播放正确答案） 其实这个排队算法也叫冒泡排序 过渡：到底什么是冒泡排序呢？我们一起深入了解一下！ 所谓的冒泡排序其实指的是在待排序的一组数中，将相邻的两个数进行比较，若前面的数比后面的数大就交换两数，否则不交换；如此下去，直至最终完成排序。 那么在这个排序算法中，有三个关键的点 第一，依次比较。相邻两位数进行比较，若左侧数字大于右侧则交换位置。一轮完成后，最右侧即为最大数。 就像我们刚才帮助6个朋友排队一样，经过第一轮排序，最终的90kg朋友就被排在了最后面； 第二，重复操作。固定已排好的最后一位数，对剩余数字重复比较与交换操作，逐步减少次数。 比如经过第一轮的对比，我们在进行比较的时候，就不需要对体重为90kg朋友进行比较了，因为它的体重已经是6个人当中最重的一个； 最后就是持续比较。不断进行比较与交换，直到队伍中没有任何两位数字需要交换位置为止。 过渡：刚才我们已经知道了冒泡排序的 “官方规则”，现在我们就回到游乐园过山车的排队现场，用我们刚才玩过的游戏，把这个算法 “翻译” 成我们自己的话。 还记得我们帮朋友们排队的过程吗？（邀请同学分享并简单点评） 我们从左到右，一个一个挨着比较相邻两个人的体重，如果前面的人比后面的重，就让他们交换位置。 一轮下来，最重的那个人就像水里的大石头一样，“沉” 到了队伍的最后面。 这个从左到右依次比较、交换的过程，其实就是冒泡排序的第一步：相邻比较与交换。 那第一轮结束后，最后面的那个人是不是已经排好位置，不用再动了？（邀请同学分享并简单点评） 对，我们就可以把他排除掉，然后再从头开始，对前面剩下的人再比一轮，让第二重的人排到倒数第二的位置。 我们就这样不断排除已经排好的人，重复比较和交换的操作，直到队伍里再也没有人需要交换位置为止。 这个过程，就是冒泡排序的第二步：排除已排序，重复操作。 过渡：现在，这两个关键步骤我们都清楚了。接下来，我们一起根据刚才分析的思路，把这个步骤变成说明书吧！ 现在，我们把这个排队过程写成一份 “过山车排队说明书”让别人一看就懂、一学就会 接下来，就请大家打开刚才找到的 index.html 文件，把左边凌乱的步骤拖动到 “我的说明书” 里 按照正确的顺序排好，然后点击 “编写完成・检查顺序” 按钮，看看我们的说明书是不是合格吧！（学生体验） 时间到，哪个同学来说说你编写的过山车说明书是怎样的？（邀请同学回答并一遍播放对应的动画） 我们已经学会了用 “过山车排队说明书” 帮 6 个朋友排好队。现在，我们来思考一个更有挑战的问题：如果游乐园里一下子来了100 个朋友，都想坐过山车，我们还能用刚才的方法，一个一个地去比、去换吗？（邀请同学回答） 我们今天要升级的思路 —让计算机来帮忙排队。计算机最擅长做重复的事情，而且又快又准。我们只需要把刚才的 “排队说明书” 告诉计算机，它就能瞬间帮我们把 100 个人排得整整齐齐。 过渡：下面我们一起来体验用计算机帮忙解决排队问题吧！ 三、计算机来帮忙 下面我们一起来体验冒泡排序算法的运行过程，并思考：算法在计算机解决问题时起到什么作用? 请同学们打开1、学生文件 -- 3、计算机来帮忙 -- index.html 程序开始体验并完成思考题吧！（学生实践） 时间到，哪个同学来说说：思考：算法在计算机解决问题时起到什么作用？（邀请同学分享并简单点评） 我们可以结合前面过山车排队的例子去理解算法在解决问题时起到的作用 第一：算法提供了明确的求解步骤。可以将复杂问题分解为一系列简单、可执行的步骤，从而确保计算机能够按照预定的要求和顺序进行处理 而我们刚才分析的“过山车排队说明书”，就是把复杂的排队问题，拆成了 “相邻比较、交换、重复” 这几步，让计算机和管理员都知道该怎么做，不会乱 第二：算法是实现自动化和智能化的基础，通过算法控制，计算机可以自动地执行任务、处理大量的数据、依据判断条件进行决策等，提高了解决问题的智能化水平 比如手动给 100 个人排队又累又慢，但把算法告诉计算机，它就能自动比、自动换，全程不用人盯着，这就是自动化和智能化 第三：算法可以提高问题求解的质量和效率，针对同一问题，不同的算法可能产生不同的解决方案。通过比较和分析不同算法的性能和结果，可以选择最优的算法来解决问题 就好像不同的排队方法（算法），速度和效果不一样。我们可以选最快、最准的那一种，让排队又快又好。 所以同学们，我们玩的过山车排队游戏，其实就是算法在现实中的缩影。它不仅告诉计算机 “怎么做”，还让问题解决得更高效、更智能。 过渡：我们今天的游乐园过山车体验之旅也即将接近尾声啦~一起来总结都学习了哪些内容吧！ 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 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 4、程序体验 通过 3 人排队示例，直观展示相邻比较交换的操作，让学生初步理解冒泡排序的核心思想。。 明确 6 人排队任务，结合程序体验，引导学生从手动操作过渡到理解算法，为后续学习铺垫 用表格记录每一轮排序过程，清晰呈现 “冒泡” 现象，帮助学生总结排序规律和步骤 提炼冒泡排序的核心步骤，将排队游戏抽象为算法，完成从具象到抽象的知识转化。 拆解排序为 “相邻比较” 和 “排除已排序” 两步，帮助学生梳理算法逻辑，形成清晰认知 通过拖拽步骤编写说明书，让学生主动构建算法流程，加深对排序步骤的理解和记忆 提出 100 人排队问题，引发对算法效率的思考，自然过渡到用计算机实现排序的教学 提供算法可视化工具，让学生体验计算机执行冒泡排序的过程，感受算法的自动化 总结算法的作用，升华知识，让学生理解算法是计算机解决问题的核心与基础 课堂总结 （3分钟） 我们学会了‘排队规则’，每次比较相邻的两个人，重的就被‘挤’到后面。 知道了算法就是给计算机的‘规则’，让计算机能够根据算法自动解决问题 还发现生活中其实也藏着很多算法。比如上体育课老师要求按照身高从矮到高排队 希望大家都有所收获！ 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 从排队规则、算法本质、生活应用三方面梳理知识，帮助学生构建算法认知，实现知识迁移。。 拓展提升 （3分钟） 游乐园的过山车要按身高从高到矮排队，才能保证安全。请你和小组同学一起，用冒泡排序的方法完成下面的任务： 1、按照小组同学的学号或座位顺序，把写有大家身高数据的卡片排成一排。 2、依据冒泡排序算法，把这些身高卡片从高到矮排好队。 3、两人一组，一人摆放卡片，一人认真记录每一轮排序后，身高卡片的位置变化，直到所有同学按从高到矮排好队。 下面请同学们按照冒泡排序，把卡片中的身高按照从高到矮的顺序排好并填写在卡片中把！ 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 4、程序体验 通过小组合作完成降序排序任务，巩固冒泡排序操作，培养协作与实践能力 九、教学板书 冒泡排序齐体验 ① 核心规则：相邻比较，前重后轻→交换位置 ② 排序步骤 1、从左到右，相邻比较 2、一轮结束，最大数归位（最右侧） 3、排除已排，重复操作 3、无交换时，排序完成 ③ 算法的作用：明确步骤 2. 实现自动化 3. 提高效率 ④ 生活中的算法：体育课排队、快递分拣、超市扫码 十、教学反思 （一）亮点 1. 本节课以“过山车排队”生活化情境为主线，将抽象的算法转化为具象的游戏和操作，符合五年级学生的认知特点，有效激发了学生的学习兴趣，让学生在“玩中学、做中学”。 2. 采用“真人模拟+软件操作+卡片实践”的多重体验方式，层层递进，让学生从具象体验到抽象梳理，逐步理解冒泡排序的核心原理，突破了教学重难点。 3. 注重核心素养的培养，将信息意识、计算思维、数字化创新与实践、信息社会责任融入各个教学环节，不仅让学生掌握了知识，更培养了学生的能力和思维。 （二）不足 1. 部分学生在“重复操作并排除已排元素”的环节仍存在理解困难，在卡片排序实践中，出现重复比较已排元素的情况，说明对算法的逻辑性理解还不够深入。 2. 小组合作环节，部分小组存在分工不明确的问题，个别学生参与度不高，动手操作的机会较少。 3. 对算法的拓展不足，仅讲解了冒泡排序，未简单介绍其他排序方法，不利于学生形成“算法多样性”的认知。 （三）改进措施 1. 针对“排除已排元素”的难点，可在软件操作中增加“已排元素标色”的功能，让学生直观看到已排元素，同时在真人模拟时，用不同颜色的卡片区分已排和未排元素，强化逻辑认知。 2. 小组合作前，明确分工（如操作员、记录员、发言人），并制定小组评价标准，鼓励全员参与，教师巡视时及时引导参与度不高的学生。 3. 课堂结尾可简单介绍“选择排序”等其他简单排序方法，让学生知道“解决同一个问题有不同的算法”，培养算法优化的意识。 十一、学生评价 本课采用过程性评价+成果性评价相结合的方式，从核心素养的四个维度对学生进行全面评价，评价主体包括教师、学生自评、小组互评，评价结果以星级（★★★★★）呈现，纳入学生课堂表现档案。 （一）信息意识（★★★★★） 1. 能主动参与过山车排队的情境，感知算法的应用价值（★★）； 2. 能结合生活实际，举例说出算法在生活中的应用（★★★）。 （二）数字化创新与实践（★★★★★） 1. 能独立完成计算机课件的冒泡排序模拟操作，准确填写任务单（★★）； 2. 能完成“过山车排队说明书”的编写，步骤准确（★★）； 3. 能小组合作完成身高卡片排序实践，操作规范、记录完整（★★★）。 （三）计算思维（★★★★★） 1. 能描述冒泡排序“相邻比较、交换位置”的基本规则（★★）； 2. 能清晰说出冒泡排序的完整执行步骤（★★）； 3. 能理解算法在计算机解决问题中的三大作用，具备初步的分步解决问题的思维（★★★）。 （四）信息社会责任意识（★★★★★） 1. 课堂中能遵守游戏和操作规则，积极参与小组合作（★★）； 2. 能体会信息科技的价值，树立用技术解决生活问题的意识（★★）； 3. 实践环节能主动配合组员，完成分工任务，具有合作精神（★★★）。 （五）综合评价 1. 三星及以下：需加强基础操作和原理理解，课后针对性辅导； 2. 四星：掌握本节课核心知识和技能，能基本应用冒泡排序原理； 3. 五星：熟练掌握冒泡排序原理，能灵活应用，具备初步的算法思维，课堂参与度高。 学科网（北京）股份有限公司 $