小学信息技术三年级下册“侦测与判断”编程实践教学设计

小学信息技术三年级下册“侦测与判断”编程实践教学设计一、教学内容分析  本节课内容隶属于《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》“逻辑与算法”模块，是学生从序列式命令执行过渡到条件式智能交互的关键节点，在整个计算思维培养链条中具有承上启下的枢纽作用。在知识技能图谱上，它要求学生从“识记”碰到颜色......，到“理解”如果...那么...判断结构的执行逻辑，最终“应用”侦测与判断的组合解决“避障导航”这一真实问题。过程方法上，本节课天然地蕴含着“问题分解—算法设计—测试调试”的工程化思维路径，课堂活动应设计成“观察障碍现象（输入）—设计判断逻辑（处理）—实现规避行为（输出）”的探究循环，引导学生像工程师一样思考。素养价值层面，知识载体背后指向的是计算思维中“条件判断”这一核心概念的建立，以及利用技术创造性地解决问题的能力（信息意识），同时在合作调试程序的过程中培育数字化学习与创新的初步体验。  学情研判方面，三年级学生已初步掌握Scratch角色移动、外观变换等基础操作，对编程抱有浓厚兴趣，但抽象的逻辑思维能力尚在发展中。其认知障碍可能集中体现为：将“侦测”视为一个孤立事件，难以与“判断”和“执行”建立流程化关联；在复杂情境中设计多重条件判断时容易产生逻辑混乱。教学调适应以“可视化、游戏化、阶梯化”为原则：利用动画演示让“侦测”过程可视化；创设“欢欢寻宝”故事情境，将抽象逻辑转化为具体任务；设计“单障碍—多障碍—移动障碍”的梯度挑战，并准备“思维可视化卡片”和“流程图脚手架”等工具，为不同思维速度的学生提供分类支持。课堂中，将通过“你说我猜”（学生口述逻辑，教师操作验证）和“快照分享”（截取程序bug画面集体诊断）等形成性评价手段，动态把握并引导学生的思维进程。二、教学目标  知识目标：学生能准确陈述碰到颜色侦测积木和如果…那么…判断积木的功能，理解二者组合能实现“感知环境并作出反应”的智能效果；能结合具体情境，口头描述一个简单避障程序的基本逻辑流程。  能力目标：学生能够独立或通过小组协作，在Scratch中搭建包含侦测与判断结构的脚本，成功实现角色在预设的彩色障碍迷宫中的自动避障导航；初步体验“设计运行调试”的编程实践过程。  情感态度与价值观目标：在调试程序遇到困难时，能表现出耐心与坚持；在小组合作中，愿意倾听同伴的思路，尝试共同寻找解决方案，体验合作攻克难关的乐趣。  科学（学科）思维目标：初步建立“感知—判断—行动”的计算思维模型；通过将复杂的避障任务分解为“是否碰到颜色？”这一关键判断，并据此决定行动方向，发展抽象与分解的问题解决能力。  评价与元认知目标：能够依据“角色能否成功避开所有障碍”这一明确标准，对自己或他人的程序作品进行基本的功能性评价；能在教师引导下，通过对比预期与实际运行效果的差异，简单反思程序设计中可能存在的问题。三、教学重点与难点  教学重点：如果…那么…判断结构与碰到颜色侦测积木的结合应用。此为重点，因为它是实现程序智能交互的语法基石，是后续学习更复杂条件判断（如如果…那么…否则…）、循环判断的基础，直接对应课标中“通过实例说明条件判断在解决问题中的作用”的要求，也是计算思维从线性执行迈向分支决策的关键一跃。  教学难点：将现实避障问题抽象为“如果‘碰到颜色A’那么‘向反方向移动’”的逻辑判断流程。难点成因在于，学生需完成从具象空间障碍（一张红色色块）到抽象逻辑条件（“碰到红色”）的思维转换，并精准匹配对应的反向动作。这要求克服直觉的、整体的思维方式，进行精确的、步骤化的逻辑建构。突破方向是提供“思维脚手架”，如使用流程图将“看到红色怎么办？”的思考过程可视化。四、教学准备清单1.教师准备1.1媒体与教具：交互式白板课件，内含“欢欢迷路”情境动画、碰到颜色积木功能动态图解、三层级挑战任务卡；Scratch范例程序“欢欢的智能导航仪”（含正确与典型错误版本）。1.2学习材料：分层学习任务单（A基础版：提供部分流程图；B挑战版：仅提供目标描述）；“逻辑小医生”诊断卡（用于同伴互评）。2.学生准备2.1前置经验：已复习Scratch中角色移动（上下左右方向键控制）、舞台背景绘制。2.2环境准备：机房电脑预装Scratch3.0，网络畅通。座位按4人异质小组布置，便于协作。五、教学过程第一、导入环节1.情境创设与问题驱动：1.1播放微动画：“我们的老朋友欢欢这次要独自穿越一片彩色积木迷宫去寻找宝藏。看，它现在遇到麻烦了——”（动画展示欢欢直线前进，径直撞上红色积木，原地卡住）。同学们，欢欢迷路了，你们能帮它“看”到障碍物并做出判断吗？1.2核心问题提出：怎样才能让欢欢变得“聪明”，能自己感知到前方的障碍并自动绕开呢？今天我们就来为欢欢装上“数字眼睛”和“智慧大脑”。1.3学习路径明晰：我们将分三步走：第一，认识能让欢欢“看见”颜色的神奇积木；第二，学会让欢欢根据“看见”的结果做决定；第三，亲手搭建程序，护送欢欢成功穿越迷宫。第二、新授环节任务一：发现“数字眼睛”——初识侦测积木教师活动：首先，暂停在欢欢撞墙的画面。引导观察：“大家想想，欢欢缺了什么能力才撞上的？”（等待学生回答“看不见”）。引出概念：在编程世界里，我们可以用侦测积木赋予角色“感知”能力。打开Scratch，拖出碰到颜色积木，将其颜色选取器点击到红色障碍上。“看，这个积木就像欢欢的一根小触角，专门用来探测：‘我有没有碰到这种颜色？’”。然后，通过拖拽该积木到脚本区并点击，让欢欢说：“碰到红色了！”，直观演示其“布尔值”（真/假）的输出特性。“我们来测试一下，现在让欢欢移动，当它碰到红色时，会说什么？”学生活动：观察教师演示，理解碰到颜色积木的作用是进行条件检测。模仿操作：在自已的Scratch中拖出该积木，并尝试用颜色选取器点选舞台上的不同颜色。测试让角色移动并触发“说话”事件，感受积木在“碰到”与“未碰到”时的不同状态。即时评价标准：1.能否正确使用颜色选取器指向目标颜色。2.能否通过测试，口头描述出“当角色碰到指定颜色时，积木报告‘成立’（真）”。形成知识、思维、方法清单：★碰到颜色积木：这是一个侦测类积木，功能是检测角色是否碰到了某种特定颜色。它像一个传感器，返回的是一个“是/否”（真/假）的判断结果。教学提示：此处不必引入“布尔值”术语，用“成立/不成立”或“是/否”学生更容易理解。★颜色选取器的使用：点击积木上的颜色方块，再点击舞台上的目标颜色，即可完成精准的颜色采样。易错点：学生可能忘记采样，直接使用默认颜色，导致侦测失效。▲实时测试意识：编程中，对单个积木功能进行快速测试验证，是重要的调试习惯。鼓励学生“试一试，立刻看结果”。任务二：构建“智慧大脑”——理解判断结构教师活动：承接上文：“欢欢现在能‘看见’红色了，但光看见还不够，它还需要一个‘大脑’来决定接下来怎么做。”引出如果…那么…积木。将碰到颜色积木像拼图一样嵌入如果后面的空缺处。“这个组合的意思就是：如果（条件：碰到红色）那么（执行：……”停顿，让学生填空。根据学生回答，在那么里填入移动10步（即后退）。完整运行程序，展示欢欢碰到红色后自动后退。“瞧，这就是一个完整的‘感知判断行动’过程！”设问深化：“如果我想让欢欢碰到红色后不是后退，而是左转90度再走，该怎么办呢？谁来当小老师，调整一下这个‘大脑’的指令？”学生活动：观察教师组合积木的过程，理解如果…那么…是一个“决策框架”，它根据条件是否成立来决定是否执行内部指令。动手搭建“碰到红色则后退”的脚本并运行测试。尝试修改那么部分的指令，实现不同的避障动作（如转弯、播放音效等），体验判断结构的灵活性。即时评价标准：1.能否将碰到颜色积木正确嵌入如果后的六边形凹槽内。2.能否在修改指令后，清晰地解释自己设计的避障逻辑。形成知识、思维、方法清单：★如果…那么…判断结构：这是程序实现分支逻辑的核心结构。其执行流程是：先计算如果后面的条件（如‘碰到红色’），如果条件成立（为真），则执行那么里面的所有指令；如果条件不成立，则跳过那么里面的指令，继续执行后面的脚本。认知关键：帮助学生建立“先判断，后选择执行”的流程观念。★积木的嵌套与拼接：Scratch通过形状匹配（六边形嵌入六边形凹槽）来实现逻辑嵌套，这是模块化编程的直观体现。操作提示：强调拖拽拼接时的“磁性吸附”感觉，确保拼接牢固。▲算法的多样性：同一问题（避障）可以有多种算法解决方案（后退、左转、右转）。鼓励算法思维的开放性和创造性。任务三：打通任督二脉——实现持续侦测与判断教师活动：提出新挑战：“刚才我们的程序只能判断一次。可欢欢要在迷宫里一直走，需要时时刻刻都保持‘警惕’。”提问引导：“谁能想到，用什么积木可以让一段指令反复执行呢？”回顾旧知，引出重复执行积木。演示将如果碰到红色那么后退这整个判断结构，放入重复执行的“嘴巴”里。“现在，欢欢就有了‘永不疲倦的眼睛和大脑’！”运行程序，展示欢欢在简单迷宫里的自动避障。点睛之语：“重复执行让判断‘活’了起来，形成了持续的感知决策循环。这才是真正意义上的自动导航。”学生活动：回顾并应用重复执行积木。将任务二中构建的判断结构整体拖入重复执行积木内，形成完整的自动避障循环。运行程序，观察角色在遇到障碍时的连续反应，体验程序自动化运行的魅力。即时评价标准：1.能否将完整的判断结构（而非单个积木）嵌入重复执行中。2.程序运行后，角色是否能对连续遇到的障碍做出持续、正确的反应。形成知识、思维、方法清单：★循环中的判断：将判断结构置于重复执行循环内，是实现持续交互和自动化的关键模式。这是本节课知识点的综合应用与升华。★程序结构的层次：引导学生观察脚本的层次：最外层是重复执行（循环控制），内层是如果…那么…（分支判断），最里层是碰到颜色（条件检测）和移动指令（具体动作）。建立结构化编程的初步感知。▲“事件循环”概念萌芽：此处可初步渗透，许多智能系统（如游戏、机器人）的核心就是一个不断运行“感知判断行动”循环的程序。任务四：实战升级——挑战多层颜色迷宫教师活动：发布“迷宫升级”任务：舞台上现在有红、蓝两种颜色的障碍墙。展示学习任务单上的A、B版挑战。A版（基础）：提供部分流程图，提示需用两个如果判断并列处理红、蓝两色。B版（挑战）：仅给出目标，要求学生独立设计逻辑。巡回指导，重点关注学生是否理清“多个条件独立判断”的逻辑，对遇到困难的小组，分发“逻辑小医生”卡片，引导其逐步诊断：“你的程序是没‘看见’蓝色，还是‘看见’后没做出正确动作？”学生活动：根据自身情况选择A版或B版任务单，动手实践。尝试在重复执行内并列放置两个（或多个）如果碰到颜色A那么…、如果碰到颜色B那么…的判断结构，实现对多种颜色障碍的分别应对。小组内互相检查程序逻辑，利用“逻辑小医生”卡进行简单调试。即时评价标准：1.能否为不同的障碍颜色设置独立的判断分支。2.在多个判断分支并存时，程序运行是否流畅、无逻辑冲突（如同时触发两个反向指令）。3.在小组协作中，能否就程序bug进行有效的沟通。形成知识、思维、方法清单：★多重条件判断的并列：处理多个独立条件时，可以使用多个如果…那么…积木并列放置在同一个重复执行内。程序会按从上到下的顺序依次检查每个条件。▲调试策略——隔离法：当程序出现复杂bug时，可以暂时注释掉部分分支，先确保单个分支工作正常，再逐一添加，这是一种有效的工程化调试方法。▲差异化学习路径：通过提供不同脚手架（流程图/纯文字描述），尊重了学生的认知差异，让每个学生都能在“最近发展区”内获得成功体验。第三、当堂巩固训练  基础层（全员参与）：优化“欢欢出行”程序，要求欢欢在成功避开所有障碍到达终点后，能说一句“寻宝成功！”，并停止所有脚本。这考察对停止全部脚本积木的迁移应用。  综合层（小组协作）：设计一个“迷宫设计师”活动。相邻小组交换舞台背景（即迷宫地图），测试对方的欢欢能否在自己的迷宫中成功导航。这引入了“新情境测试”，要求学生理解程序逻辑的普适性，并学习如何从测试者角度提供反馈（如：“我的迷宫这里有个窄道，你的欢欢会卡住”）。  挑战层（个人选做）：思考题：如果障碍物不是静止的，而是另一个移动的角色（比如一个不断来回走的“巡逻兵”），我们目前的“碰到颜色”侦测还管用吗？你有什么新想法？引导学生思考侦测的多样性（如碰到角色）。  反馈机制：随机选取23个基础层作品进行全班展示，由作者简述如何添加成功提示。选取一个在综合层测试中出现典型问题（如只防红色不防蓝色）的程序，发起“集体会诊”：“大家看看，这位‘小医生’的诊断报告应该怎么写？”通过同伴互评和教师讲评，聚焦逻辑漏洞，深化对判断结构完整性的理解。第四、课堂小结  知识整合与元认知反思：引导学生不以罗列积木名称的方式，而以画“思维小人”的方式总结：“今天，我们给欢欢装上了什么（数字眼睛：碰到颜色）？配上了什么（智慧大脑：如果…那么…）？最后又加了什么让它不知疲倦（持续工作：重复执行）？”请学生用一句话概括让角色变“聪明”的秘诀（感知、判断、循环行动）。布置分层作业：1.必做：完成学习任务单上的“程序填空”，巩固核心结构。2.选做（二选一）：(1)创作一个“夜行避障小游戏”，角色需用手电筒（颜色侦测）在黑暗中避开障碍物。(2)预习并尝试使用如果…那么…否则…积木，思考它和今天用的如果…那么…有何不同。六、作业设计基础性作业（必做）：完善课堂上的“欢欢出行”程序，确保其能稳定穿越一个至少包含三种颜色障碍的迷宫，并将最终的程序文件保存并提交。同时，在作业本上画出该程序的简单流程图（可用方框和箭头表示）。拓展性作业（鼓励完成）：情境应用——“智能扫地机器人模拟”。设计一个角色模拟扫地机器人，在矩形房间内移动，要求当它“侦测”到墙壁（特定颜色）时，能自动转向，实现在房间内来回清扫的效果。尝试加入清扫动画（如角色切换造型）。探究性/创造性作业（选做）：跨学科挑战——“植物向阳生长模拟”。查阅资料，了解植物的向光性。在Scratch中模拟这一过程：设计一个“幼苗”角色，舞台一侧有代表光源的亮色区域。编程让幼苗能够“侦测”光线强度的差异（可通过侦测不同深浅的颜色来模拟），并做出向光源方向弯曲生长的动画。此作业融合科学知识，强调开放探究。七、本节知识清单及拓展★1.碰到颜色积木（侦测类）：这是角色的“数字视觉传感器”。其核心功能是检测角色（通常是其造型的轮廓）是否接触到了某种指定的颜色。使用时务必通过颜色选取器精确采样目标色。返回的是一个逻辑值（真/假），本身不产生动作。★2.如果…那么…积木（控制类）：程序分支结构的实现者。工作逻辑是：“如果”后面的条件成立（为真），就执行“那么”里面的所有指令；如果不成立，就跳过“那么”里面的指令，直接执行这个判断结构之后的脚本。这是实现程序智能决策的基础。★3.条件判断：指程序根据特定条件是否成立来选择执行不同路径的过程。本节课的条件即“是否碰到某颜色”。理解“条件”的二元性（是/否）是理解所有判断逻辑的钥匙。★4.侦测与判断的组合：将碰到颜色（侦测结果）嵌入如果…那么…（判断框架），就构成了“感知决策”单元。这是本节课最核心的知识关联点，实现了从环境信息输入到行为控制输出的闭环。★5.重复执行与循环结构：让一段脚本（特别是包含判断的脚本）反复运行。将“侦测+判断”的组合放入重复执行，程序就具备了持续感知和反应的能力，这是实现自动化、交互式项目的关键。▲6.程序调试（Debugging）：当程序运行结果不符合预期时，需要进行调试。基本方法包括：①检查积木拼接是否正确、牢固；②检查颜色采样是否准确；③利用“说”或“思考”积木在关键点输出信息，帮助判断程序执行到哪一步、条件是否成立（此为本节课隐性方法）。▲7.并列式多重判断：在重复执行内连续放置多个如果…那么…结构，可以处理多个独立的条件。程序会按顺序依次检查每一个条件。注意，这些条件是互不排斥的，一个周期内可能多个条件先后成立。▲8.算法与问题分解：解决“自动避障”这个大问题，可以分解为三个子问题：①如何感知障碍？（侦测颜色）②如何做决定？（如果碰到则…）③如何持续工作？（重复执行）。这种分解思维是计算思维的核心。▲9.事件驱动与循环驱动：本节课程序的核心驱动模式是“循环驱动”（靠重复执行不断刷新），它不同于之前学过的事件驱动（如“当绿旗被点击”、“当按下空格键”）。理解不同驱动模式的应用场景是编程能力提升的一环。★10.计算思维在本课的体现：具体表现为：抽象（将具体障碍抽象为颜色条件）；分解（将避障任务分解为侦测、判断、行动、循环）；算法设计（设计“如果碰到某色则反向移动”的规则）；评估（测试程序并修正bug）。八、教学反思  （一）教学目标达成度分析：从当堂巩固训练作品提交情况看，约85%的学生能独立完成基础层任务，实现了“侦测+判断+循环”的组合应用，表明知识技能目标基本达成。在小组互测环节，学生能用“这里没判断蓝色”、“碰到后后退力度不够又弹回去”等语言描述问题，展现出初步的程序逻辑分析和评价能力，元认知目标有所体现。情感目标方面，学生在调试过程中表现出的专注与同伴间“你快试试这样改”的互助场景，令人欣慰。然而，挑战层思考题响应者寥寥，说明将“颜色侦测”迁移到“角色侦测”或其他情境的高阶迁移能力，仍需在后续课程中通过更多变式练习来培养。  （二）核心环节有效性评估：1.导入环节：撞墙动画瞬间抓住了所有学生的注意力，“让欢欢变聪明”的驱动问题贯穿始终，情境黏合度高。2.任务链设计：从“认识眼睛”到“构建大脑”再到“持续工作”，最后“迷宫升级”，阶梯清晰。但在任务四中，部分选择B版挑战的学生在独立设计多重判断时出现了逻辑顺序混乱（如将转向指令放错位置），耗时过长。反思：是否应在A、B版之间，增设一个“半成品”过渡版本，提供更细致的思维引导？3.差异化支持：“逻辑小医生”卡片发挥了积极作用，它将抽象的调试过程转化为具体的诊断步骤，尤其帮助了那些急于操作但疏于思考的学生。我听到有学生对照卡片说：“第一步，检查眼睛——颜色选对了吗？哦，这里选错了！”这种将元认知策略工具化的做法效果显著。  （三）学生表现深度剖析：课堂观察发现，学生差异显著。约三成“算法思维突出者”能迅速理解条件判断的抽象逻辑，并乐于尝试不同的避障算法，他们是小组的“引擎”。约五