第13课 算法的设计 教学设计 2025-2026学年五年级上册信息技术浙教版

教学设计

课程基本信息学科 信息科技年级五年级学期秋季课题算法的设计教科书书名：义务教育教科书信息科技五年级上出版社：浙江教育出版社出版日期：2023年07月教学内容与学习对象分析本单元是用算法解决问题，主要聚焦计算思维，通过问题分析、抽象、建模、算法设计、算法验证等环节逐个剖析，为后续综合应用算法解决问题作铺垫。本课是其中的第四课，前三课围绕对“为送货机器人寻找最短路径”这个驱动任务进行问题分析、抽象与建模，本课将进行算法的设计，采用任务式教学方法，基于本单元主题任务引导学生在回顾问题的分解、抽象和建模的基础上，深入了解算法设计的一般过程。因此安排了“确定输入与输出”“设计计算过程”“算法的描述”三个内容。在学习过程中，学生可以自主选择采用规模分解或步骤分解的计算过程，体验并观察不同算法解决同一问题的过程，知道算法不唯一。这样学生不仅可以了解利用算法求解简单问题的基本方式，也能培养学生初步运用算法思维的习惯，在实践过程中形成设计与分析简单算法的能力。最后学生采用自然语言或流程图对算法进行描述，学会最短距离问题的算法设计，知道设计算法的一般流程。本课的学习对象为五年级学生，经过三上第三单元中“分解问题步骤”的学习，学生能在简单问题解决过程中有意识把问题划分为多个可解决的小问题，初步接触了问题的分解以及解决问题的步骤。通过五上前两个单元的学习，学生已有用自然语言与流程图描述算法的经验，也了解了顺序结构与分支结构。这个阶段的学生，他的抽象、概括、推理能力逐步提升。教学目标分析1.通过最短距离算法的设计，能够说出设计算法的一般过程。2.通过对最短距离问题不同算法的设计，体验同一个问题可以使用多种算法来解决的过程。教学重点：知道设计算法的一般流程。

教学难点：知道设计算法的一般流程。教学过程一、回顾：复习旧知，引出新知师：通过前面课程的学习，在为“送货机器人寻找最短路线”这个问题中，我们通过分析问题，经过抽象，顺利建立了模型，你们还记得是哪两种模型吗？第一种是距离计算模型，就是路线的总距离=各分段距离之和；第二种是较短距离比较模型，可以表示为：令Smin=S1;如果S2<Smin,则Smin=S2。在问题的解决过程中，模型是可以重复使用的。现在我们想用计算机来解决寻找“最短距离”这个问题，下一步就需要利用这些模型来进行算法的设计。今天我们就一起来学习第13课《算法的设计》。【设计意图】回顾最短距离的计算模型，分析最短距离问题的特征，顺势引出“算法的设计”。二、探索：算法的设计师：算法的设计需要我们做些什么呢？请同学们结合书本自主学习，划一划，圈一圈，找出算法设计的一般步骤。算法设计一般要经历确定输入与输出、设计计算过程和描述算法等步骤。【设计意图】在自主学习本课书本内容后进行讨论交流，为进一步了解算法设计的一般流程做铺垫。建构：设计求解最短距离的算法师：通过刚才的学习，同学们已经了解了算法设计的一般步骤。今天我们要为“送货机器人寻找最短路线”设计算法，它也需要经历确定输入与输出、设计计算过程和描述算法这样的步骤。那么该如何设计出具体的求解最短距离的算法呢？任务一：确定输入与输出师：首先我们要确定算法的输入与输出。请同学们想一想，在“最短距离”算法设计中，想要让计算机帮我们求出“最短距离”，需要输入什么、需要输出什么？请拿出学习任务单，完成学习任务一。任务一：在“最短距离”算法设计中，输入与输出分别是什么？确定输入与输出输入：输出：师：同学们，你们确定输入与输出了吗？我们一般可以通过问题的已知内容来确定输入，根据问题的具体目的来确定输出。在“最短距离”算法设计中，我们的目的是找出最短距离，所以输出的是最短距离Smin，已知的是七小段路线的距离，所以输入的是L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7这七小段的距离。【设计意图】通过与计算机“换位思考”，明确可以通过问题的已知内容来确定输入，根据问题的具体目的来确定输出。任务二：设计计算过程师：在明确了算法的输入与输出之后，接下去就是设计计算过程了。算法的计算过程是算法设计的核心，包括基本算法的选择、数据间的数学关系以及需要使用的控制结构。在最短距离算法设计中，应该怎样计算才能找出最短距离的值呢？拿出学习任务单，完成学习任务二.任务二：在“最短距离”算法设计中，应该怎样计算才能找出最短距离的值呢？设计计算过程算法的选择规模分解（）行动分解（）数据间的数学关系需要使用的控制结构师：同学们，你完成了吗？让我们一起来看看吧。有同学是这样想的，可以对问题进行规模分解，也就是分段计算，先计算仓库到连廊的最短距离Smin1,再计算连廊到信息科技教室的最短距离Smin2，最后合并得到仓库到信息科技教室的最短距离Smin。在这个计算过程中，我们先使用距离计算模型，算出S1和S2的距离，再通过较短距离比较模型，比较得出Smin1，然后继续使用距离计算模型，算出S3和S4的距离，再通过较短距离比较模型，比较得出Smin2，最后合并计算得出最终的最短距离Smin。这里需要用到顺序结构和分支结构。的确，在“最短距离”问题中，如果把问题分解为两个规模较小的子问题，这两个子问题相互独立且与原问题的性质相同，我们可以先求出子问题的最短距离，再合并得到所有路线的最短距离。也有同学是这样想的，可以在不进行规模分解的情况下，也能直接求出最短距离。也就是可以整段计算，先使用距离计算模型，算出S1、S2、S3、S4的各自距离，再通过重复使用较短距离比较模型得出所有路线的最短距离Smin。这里需要用到顺序结构和分支结构。的确，先找到所有可能的路线，然后通过一一比较也能得到仓库到信息科技教室的最短距离。同学们，无论是分段计算，还是整段计算，都用到了距离计算模型和较短距离比较模型，并且最终都能找出仓库到信息科技教室的最短距离。看来同一个问题可以用不同的算法来解决，解决问题的算法并不唯一。【设计意图】在设计计算过程环节，可以呈现学生不同的方案，给予学生更多自主发挥的空间。在这个过程中，了解设计算法的一般流程，通过探究不同算法解决同一个问题的过程，知道算法的设计方法不唯一。任务三：算法的描述师：我们根据输入输出和计算过程，可以确定算法的具体步骤，并用自然语言或者流程图完整地描述算法。你能描述“最短距离”问题的算法吗？请同学们打开“移一移”PPT文件，根据左图所示的自然语言描述，拖动相应语句到右侧流程图空白处。师：同学们，在整个算法描述中，我们首先确定了输入和输出，然后利用距离计算模型来进行距离的计算，利用较短距离比较模型比较出较短距离，整个算法从上至下完成，使用到了顺序结构，在比较模型中，我们使用了分支结构。如果从整体考虑路线，在不进行规模分解的情况下，又该如何描述算法呢？请你选择自然语言或者流程图完整的描述算法。打开学习任务单，完成学习任务三。任务三：如果从整体考虑路线，在不进行规模分解的情况下，又该如何描述算法呢？请你选择自然语言或者流程图完整的描述算法。算法的描述自然语言描述算法流程图描述算法步骤1：输入L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7。步骤2：师：同学们，你是如何描述的？恭喜同学们完成了整个求“最短距离”问题的算法设计。看来大家都是隐藏的算法设计高手啊！【设计意图】在算法描述环节，先通过“移一移”，明确自然语言描述算法，同时将自然语言描述转换成流程图描述。接着按照完成的示例，尝试着自主完成自然语言或者流程图描述算法。在这个过程中，夯实算法，进一步了解解决同一个问题可以使用不同的算法，感受不同算法解决同一个问题的区别。四、小结：知识整理，评价小结师：今天我们一起学习了《算法的设计》，算法设计一般要经历确定输入与输出、设计计算过程和描述算法等步骤。在今天的课堂中，我们先根据问题的初始条件和目标要求，明确了“最短距离”算法的输入和输出；接着大家通过考虑算法的选择、数据间的数学关系，以及所需要使用的控制结构等，设计了求“最短距离”的计算过程；最后同学们把设计出来的算法用自然语言或流程图的形式进行了描述。在这个过程中，同学们发现解决问题的算法并不是唯一的，大家能根据实际遇到的问题去考