第24课 多人过河巧安排 （教学设计）信息科技人教版五年级全一册

第24课《多人过河巧安排》教学设计 一、教学设计理念 本课以义务教育信息科技课程标准（2022 年版）为指导，立足五年级学生认知特点，以 “星际探险” 真实情境贯穿全程，聚焦计算思维培养，引导学生在问题解决中理解分治思想与循环结构。坚持 “学生主体、教师主导”，通过探究、操作、合作、迭代，让学生经历 “发现问题 — 分析规则 — 设计算法 — 实践验证 — 总结迁移” 的完整过程，实现从生活问题到算法思维的转化，培育信息意识、数字化实践能力与信息社会责任。 二、教学内容分析 本课为人教版信息科技五年级第七单元《了解更多的算法》第 24 课，属于 “算法与程序设计” 核心内容。以 “宇航员过河” 经典问题为载体，拆解为巧渡星际河、批量大迁移、课堂大总结、拯救外星物四个环节，从 2 人过河到 10 人批量迁移，再到狼羊草拓展，层层递进。核心知识为分治思想（大问题拆小问题）、循环结构（重复执行相同步骤）、流程图（算法可视化），是连接生活问题与计算思维的关键课，为后续程序编写奠定基础。 三、教学对象分析 1. 知识基础：已掌握简单算法、流程图基本符号，有初步数字化操作能力。 2. 思维特点：具象思维为主，逻辑思维逐步发展，喜欢游戏化、情境化学习。 3. 能力水平：乐于动手操作、小组合作，但对 “抽象算法”“分治” 等概念理解困难，需借助直观工具与分步引导。 4. 学习需求：渴望挑战、成就感强，适合用任务驱动、闯关式教学。 四、教学目标 （一）信息意识 1. 能识别过河问题中的规则、限制、目标，提炼关键信息。 2. 能判断问题中的危险条件与约束，形成规范操作意识。 （二）计算思维 1. 理解分治思想，能将多人过河拆分为单人过河的重复问题。 2. 能用流程图描述算法，理解循环结构在批量任务中的作用。 3. 能分析问题约束，设计安全、高效的过河步骤。 （三）数字化创新与实践 1. 能使用互动程序完成 2 人、10 人过河操作，记录步骤。 2. 能在线绘制流程图，保存并展示自己的算法设计。 3. 能尝试解决狼羊草拓展问题，迁移算法思维。 （四）信息社会责任 1. 遵守操作规则，养成严谨、有序的算法设计习惯。 2. 在团队协作中主动沟通、互助，提升责任与合作意识。 五、教学重难点 · 重点：理解分治思想、循环结构；能用流程图表示过河算法。 · 难点：将批量过河问题拆解为可重复的小问题；理解循环逻辑并迁移应用。 六、教学策略 1. 情境教学法：星际探险主线贯穿，提升代入感与兴趣。 2. 任务驱动法：4 个递进任务，层层突破重难点。 3. 直观演示法：互动程序、流程图可视化，降低抽象难度。 4. 分层教学法：基础任务全员完成，拓展任务供学有余力学生挑战。 七、教学资源准备 多媒体教室、学生电脑、巧渡星际河互动程序、流程图绘制工具、PPT 课件、活动探究单 八、教学步骤（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） 你是“星际探险队”的队长。你们队伍中有10名宇航员，现在你接到了一个任务： 需要10名宇航员分别带着“能量石”从旧仓库转移到星际河河对岸的新仓库。 正当宇航员们准备带着能量石过河时，星际河上的桥突然断了！幸好，有两个机器人助手驾驶着穿梭艇赶来了。 穿梭艇每次只能载1个宇航员、一个或者2个机器人助手。 过渡：如何借助这个穿梭艇，将10名宇航员送到河对岸呢？ 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 以星际探险队任务创设趣味情境，激发学生兴趣，引出过河问题。 新课讲授（30分钟） 一、巧渡星际河 我们先来分析本次任务的一些已知条件。 首先我们最主要的目标就是让宇航员带着能量石过到河对岸的新仓库； 但连接旧仓库和新仓库的桥断了，好在有两个机器人带着穿梭艇从新仓库过来集合 这辆穿梭艇一次只能坐一个宇航员、一个或两个机器人助手，而我们的宇航员和机器人助手都能够单独驾驶穿梭艇。 过渡：如果一下子将10个宇航员都运输过去，可能有些复杂，我们先来分析，将一个宇航员运输到星际河对面的新仓库情景吧！ 我们先来思考第一个问题：在第一次出发到新仓库，应该先运输谁？为什么？（邀请同学回答） 如果我们先运输宇航员或者一个机器人助手到对面行不行？不行，这样子船没有办法回到旧仓库运输下一个宇航员，所以我们第一步应该先运输助手A和助手B；确保穿梭艇能从新仓库开回来； 那么我们来看看第一步的运输过程（一边播放动画，一边简单运输讲解） 现在我们旧仓库这边只有一个宇航员了，我们需要让穿梭艇从新仓库开回去，需要几个助手？为什么？（邀请同学回答） 没错，我们只需要一个助手就行，确保后续有空余的位置运输，如果两个都回去的话，又回到了最开始的状态。 那么我们来看看第二步的运输过程吧！（一边播放动画，一边简单运输讲解） 过渡：现在旧仓库这边已经有一个宇航员和一个助手，下一步我们又应该怎么运输呢？ 现在旧仓库这边只有宇航员和助手A，要如何运输？（邀请学生回答） 这个时候我们需要将宇航员运输到新仓库，一起来看看第三步的运输过程吧！（一边演示一边讲解） 现在宇航员成功到达新仓库，下一步如何运输？（邀请学生回答） 让助手B开穿梭艇回去，为运输下一个宇航员做准备。一起来看看第四步的运输过程吧！（一边演示一边讲解） 到这里，我们的宇航员已经成功从旧仓库到达新仓库。 过渡：我们一起来总结运输一个宇航员的过程吧！ 首先第一步我们要先运输谁？（运输两个机器人助手）否则如果单独运输的话，穿梭艇没有办法开回来，这是最关键的一步； 接着我们让其中一个助手把穿梭艇开回去 到第三步，岸边有了宇航员和一个机器人助手，接下来我们运输谁？（邀请学生回答-我们需要将宇航员运输到新仓库） 最后为了运输后续的宇航员，我们还需要助手B把穿梭艇开回到对面去。 过渡：相信同学们经过这个分析，已经学会了运输一个宇航员，那么如果是两个宇航员或者更多宇航员，我们又要如何运输呢？ 使用体验程序尝试运输两个宇航员，并将结果记录到活动探究单上 请同学们打开1、学生文件 -- 1、双人巧渡星际河 -- index.html 程序开始体验吧！并在活动探究单中记录你的过程吧！（学生实践） 时间到，哪个同学来演示你的探究结果？（邀请学生上台分享，并展示它的活动探究单） 这位同学的思路非常的有条理，一下子就把两个宇航员运输到星际河的新仓库去了。 那老师这里也做了个简单的记录过程，同学们可以简单得作为参考（展示表格内容，简单讲解） 过渡：两个宇航员的运输对于同学们来说简直不在话下，有没有信来挑战运输10个宇航员！完成终极任务！ 点击“增加宇航员”按钮增加宇航员到10个，并将10个宇航员通过穿梭艇运输到新仓库所在的区域。 请同学们1、学生文件 -- 2、多人巧渡星际河【程序体验】 -- index.html 程序开始体验吧！（学生实践） 总结：通过实践，你发现了什么规律，或者有什么感悟？（邀请学生回答） 没错，我们发现运输10个宇航员跟运输一个宇航员的过程其实是一样的，就是将运输一个宇航员的过程不断重复操作 结合前面学习的知识，涉及到重读操作的话，我们可以使用什么结构表示？（邀请学生回答-循环结构） 过渡：那么下面，我们一起来尝试，把这个过程用流程图表示吧！ 二、能量大迁移 我们先来尝试分析一个宇航员过星际河的案例！ 在最开始的时候，旧仓库岸边有几个需要过河的宇航员？（邀请学生回答--1位） 所以在开始的时候，我们需要设置待过河的人数为1，如果不设置这个人数会怎么样？（邀请同学回答） 如果在最开始没有设置待过河的人数，就无法知道运输几个人，导致不知何时才算完成任务。 在明确的具体的运输人数后，下一步我们应该进行什么操作？直接运输还是先判断？（邀请同学回答） 先判断待过河人数，根据人数决定是否要继续运输。 所以下一步我们要进行判断，判断待过河的人数是否大于0 如果待过河人数大于0，说明什么？（邀请同学回答） 说明还有人没有过河，所以我们需要将这名宇航员运输到新仓库。 我们这里有一名宇航员，是否满足待过河人数大于0？这个条件？（满足）所以接下来我们开始运输。 最开始我们让谁开穿梭艇到达新仓库？（邀请学生回答-机器人助手A、B） 两个机器人助手到达了新仓库后下一步操作是什么？（让其中一个机器人助手开穿梭艇返回旧仓库） 所以这里我们让助手A开开穿梭艇返回，助手B留在新仓库。 助手A把穿梭艇开回到旧仓库后，我们就可以运输谁？（宇航员A） 所以流程图的下一步就是让宇航员A开穿梭艇到新仓库。 这时穿梭艇被开到了新仓库这边，我们还需要将穿梭艇开会到旧仓库，应该派谁去呢？（邀请学生回答） 没错，我们应该派机器人助手B把穿梭艇开回到旧仓库，方面后续运输更多的宇航员。 这个时候我们的宇航员已经成功到达了新仓库，所以我们的待过河人数应该如何变化？（邀请学生回答） 将待过河人数减1。接着我们继续回到最开始的条件判断部分。判断待过河的人数是否大于0. 在将宇航员A运输到新仓库后，我们的带过河人数变成了0，满足“待过河的人数大于0”这个条件吗？（不满足） 所以到这里，运输一个宇航员的流程图就结束了。 过渡：在梳理清楚了运输一个宇航员的流程图后，你能够梳理运输10个宇航员的流程图呢？一起来动手尝试吧！ 根据理解完成运输10个宇航员的流程图梳理，并将结果保存成图片的形式 请同学们打开1、学生文件 -- 2、多人巧渡星际河【画流程图】 -- index.html 程序开始补充流程图吧！（学生实践） 时间到，哪个同学来分享自己绘制的流程图？（邀请同学分享） 我们可以一起来看看完整的流程图（一遍点击播放动画一边简单讲解） 其实跟我们运输第一个宇航员的流程图类似，只不过就是将待过河的人数设置成了10。 那如果是20个宇航员要去到星际河对岸边，应该修改哪里？（邀请同学回答） 没错，我们只需要将待过河人数=10修改成待过河人数=20即可 如果我们要解决100个宇航员渡过星际河的问题，我们要怎么解决呢？ 过渡：其实有个万能思维，能一招解决所有类似问题 — 这就是分治思想！到底什么是分治思想，我们一起来揭晓吧！ 分治思想其实就是把一个复杂的大问题，拆成很多个一模一样的小问题，解决了一个小问题，重复做就能解决整个大问题 比如在刚才的宇航员巧渡星际河的例子中，我们的大问题就是将10名携带能量石的宇航员送到星际河对面的新仓库 而我们先将这个问题拆分成的小问题是什么？那个同学来说说？（邀请同学回答） 回答的非常准确，我们拆分的小问题就是先解决将名携带能量石的宇航员送到星际河对面的新仓库。 所以他们的核心逻辑就是只要会「送 1 个宇航员」的方法，重复 10 次，就搞定了 10 个人的大问题，不用每次都重新想新办法。 这就是分治思想。一般包含了三步： 第一步就是分解：将原问题分解为若干个规模较小、相互独立、与原问题形式相同的子问题 第二步就是解决：若子问题规模足够小则直接解决，否则递归解决 最后就是合并，将子问题的解合并为原问题的解 过渡：到这里，我们也成功完成了任务，一起来总结我们在完成任务的过程中都学习到了哪些内容吧！ 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 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 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 明确任务目标与规则，梳理已知条件，为后续解题搭建思考框架。 拆解初始运输步骤，引导学生思考船返程的关键，培养逻辑推理能力。 细化宇航员运输流程，引导学生理解循环逻辑，突破解题难点。 呈现完整运输循环，帮助学生掌握单个宇航员过河的标准化流程。 提供双人过河交互程序，让学生动手实践，验证流程，深化理解 用表格梳理双人过河步骤，直观呈现状态变化，培养学生归纳能力。 拓展至 10 人过河任务，引导学生迁移方法，挑战复杂问题，提升思维 以单个宇航员为例，梳理循环流程，渗透算法思想，为批量迁移奠基。 提供流程图绘制工具，让学生自主梳理 10 人流程，落实算法可视化目标。 引导学生修改初始人数参数，理解循环结构的通用性，拓展问题规模。 讲解分治思想，将复杂大问题拆解为重复小问题，渗透算法核心思维。 课堂总结 （3分钟） 首先我们本节课最主要的思想就是分治思想。把一个复杂的大难题，切成一个个可执行的小任务，逐个击破。 其次，我们发现在利用小问题解决大问题的时候可以使用循环结构。重复执行某些指令，拒绝无效的重复 最后就是为了让整个逻辑更加清晰，我们可以利用流程图，把行动步骤清晰地规划出来，逻辑一目了然。 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 梳理本课核心知识点，巩固分治、循环、流程图，形成完整知识体系。 拓展提升 （3分钟） 恭喜你们完成了能量石转移任务！就在准备返航时，收到外星生物学家的紧急呼叫，请求协助将重要生物样本转移至安全区。 有哪些中套的生物样本呢？分别有外星狼（它的攻击性很强，需要严格管控）、外星羊（它处于弱势地位，不能和外星狼待在一起）、以及外星草。 我们的目标就是队长将外星狼、外星羊、外星草运过安全区。 但是同样也遇到了限制：穿梭艇很小，队长每次只能载外星狼、外星羊、外星草三者中的一个过河。 而且我们还需要注意，无人看管时，狼会攻击羊，羊会啃食草！ 你有什么方法能够把外星狼、外星羊、外星草运过安全区呢？ 我们的目标很简单：作为队长，需要将外星狼、外星样、外星草运输到安全区，穿梭艇很小，队长每次只能载外星狼、外星羊、外星草三者中的一个过河。 请同学们打开1、学生文件 -- 4、一起拯救外星物【拓展提升】--index.html 程序，开始运输吧！ 在开始运输前，温馨提示一下：无人看管时，狼会攻击羊，羊会啃食草！ 【答案：带外星羊到对岸-空手回-带外星狼到对岸-带外星羊返回-带外星草到对岸-空手回-带外星羊到对岸-任务结束】 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 创设经典狼羊白菜过河情境，激发探究兴趣，引出约束条件下的过河问题 提供交互程序，让学生动手实践，在试错中探索约束问题的最优解。 九、教学板书 多人过河巧安排 一、规则 限载：1 宇航员 / 1-2 机器人 二、核心思想 1. 分治：大问题 → 小问题（1 人过河） 2. 循环：重复执行小任务 三、算法工具 流程图：开始→赋值→判断→操作→结束 四、拓展：狼羊草过河 先运羊→返回运狼 / 草→带回羊→运草 / 狼→最后运羊 十、教学反思 1. 成功之处：情境连贯、任务递进，学生参与度高；互动程序降低抽象难度，分治思想落地效果好。 2. 不足：部分学生对流程图循环逻辑理解慢；拓展任务时间偏紧。 3. 改进：增加流程图分步拆解动画；预留更多小组讨论时间；分层任务更明确。 十一、学生评价 （一）过程性评价 1. 参与度：积极操作、主动发言、小组合作。 2. 探究能力：能独立完成 2 人 / 10 人过河，记录步骤。 3. 思维水平：能理解分治与循环，正确绘制流程图。 （二）结果性评价 1. 基础达标：完成 10 人过河操作 + 流程图。 2. 拓展提升：成功解决狼羊草过河问题。 （三）评价量表 评价维度 优秀 良好 需努力 信息提取 准确识别所有规则与约束 识别大部分规则 识别规则困难 计算思维 理解分治 + 循环，流程图正确 理解分治，流程图基本正确 概念模糊，流程图错误 数字化实践 熟练操作程序，快速完成任务 能完成操作，速度一般 操作不熟练，需帮助 合作与责任 主动协作，遵守规则 参与协作，遵守规则 较少参与，规则意识弱 学科网（北京）股份有限公司 $