六年级信息技术下册：基于计算思维的流程图设计与实现-使用画图工具构建算法模型

六年级信息技术下册：基于计算思维的流程图设计与实现——使用画图工具构建算法模型

  一、课标对接与核心素养深度析解

  本节课内容紧密锚定《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》中“算法与流程”模块的核心要求。在第三学段（5-6年级）的课程内容中，明确要求学生能“针对简单问题，设计解决方案，并用自然语言或流程图等方式进行描述”。本教学设计不仅停留在软件操作的浅层，而是以“画图”程序为思维载体，将“流程图”作为表达计算思维的可视化语言，旨在引导学生经历从真实问题抽象、算法设计到图形化表达的全过程。我们聚焦的核心素养包括：计算思维——通过流程图的绘制，系统化地培养学生的抽象、分解、算法设计与评估能力；数字化学习与创新——运用数字化工具（画图程序）创造性地表达思想、建构模型；信息社会责任——在流程设计中渗透对流程合理性、效率及社会影响的初步思考。

  二、学习对象特征精准分析（学情分析）

  本课教学对象为小学六年级下学期的学生，其认知与技能储备呈现如下特征：

  1.已有基础：学生已熟练掌握“画图”程序或类似绘图软件的基本操作，包括图形工具（直线、矩形、圆角矩形、椭圆、箭头）、颜色填充、文本输入及对象的移动与组合。在逻辑思维上，已具备初步的顺序、分支（如果…那么…）概念，并在数学、科学等学科中接触过简单的步骤说明。

  2.潜在难点：学生的思维正从具体运算阶段向形式运算阶段过渡。将抽象的生活或逻辑问题，转化为标准化、符号化的流程图，是认知上的关键跨越。难点主要体现在：对流程图标准符号（起止框、处理框、判断框、流程线）意义与用途的精确理解与区分；将非线性的、带有条件判断的复杂过程，用清晰的二维图形结构进行逻辑表达；以及在“画图”这一非专业流程工具中，如何通过基本图形的组合与排列，维持流程图的结构化美感与逻辑严谨性。

  3.学习心理与策略：该年龄段学生乐于动手操作，对通过电脑创作充满兴趣，但可能对严谨的规范要求产生畏难情绪。因此，教学设计需将枯燥的规范学习嵌入到有挑战性、趣味性的任务中，采用游戏化探究、合作攻坚等方式维持动机。同时，需提供层次化的学习支架，满足从模仿到创新的差异化需求。

  三、学习目标体系建构（三维目标）

  基于课标要求与学情分析，确立如下立体化、可观测的学习目标：

  知识与技能

  1.能准确说出流程图四种基本符号（起止框、处理框、判断框、流程线）的名称、形状规范及其在算法描述中的特定含义。

  2.能独立操作“画图”程序的图形与文本工具，规范绘制上述四种流程图符号，并能对其进行对齐、组合与美化。

  3.能针对一个给定的、包含顺序与单层分支结构的简单生活或学习问题（如“判断闰年”、“登录验证”），正确分析其步骤与条件，并运用绘制的符号，在“画图”程序中设计与绘制出结构清晰、逻辑正确的流程图。

  过程与方法

  1.经历“问题情境感知→算法步骤口述→符号匹配抽象→工具绘制实现→作品评议优化”的完整问题解决过程，体验计算思维方法的具体应用。

  2.通过对比自然语言描述与流程图表达的差异，体会流程图在表现算法逻辑结构方面的可视化、结构化优势。

  3.在小组协作绘制较复杂流程图的过程中，学习如何进行任务分解、分工合作与方案整合。

  情感态度与价值观

  1.在克服从逻辑构思到规范绘制的挑战中，培养严谨、细致、有条理的思维习惯与做事态度。

  2.通过欣赏与评价自己及他人的流程图作品，感受用标准化图形语言进行交流的简洁与高效，增强规范表达的意识。

  3.认识到流程图作为规划工具在优化生活流程、提高学习与工作效率方面的价值，激发运用信息技术解决实际问题的内在动机。

  四、教学重难点及其突破策略

  教学重点：流程图标准符号的识记与规范绘制；运用流程图描述包含顺序与分支结构的简单算法。

  突破策略：采用“符号卡片游戏”、“快速匹配竞赛”等活动强化符号认知；设计“流程图符号绘制模版”作为数字化脚手架，辅助学生快速绘制标准图形；通过“分步导引”和“思维可视化核对单”，引导学生将问题分解为步骤和判断点。

  教学难点：将实际问题准确抽象为算法步骤，并用判断框合理表达分支逻辑；在非专业工具中保持流程图的整体布局美观与逻辑清晰。

  突破策略：使用“故事板”或“情景扮演”方式，先将问题还原为具体动作序列，再抽象为指令；提供“半成品流程图”让学生补充关键判断分支，进行针对性练习；示范并强调在“画图”中先用铅笔工具轻画布局线，再进行正式绘制和组合的整体构图技巧。

  五、教学资源与环境准备

  1.软件环境：Windows系统自带的“画图”程序（或功能相似的绘图软件），确保每台学生机运行正常。预装示例流程图图片。

  2.学习材料：

  *《流程图符号秘笈》学习单（含符号形状、名称、含义及使用示例）。

  *《流程图设计工单》：包含由易到难的三个层次任务（基础临摹、给定问题设计、开放问题挑战）。

  *《流程图作品互评量表》（从符号规范、逻辑正确、布局美观、创意实用四个维度设计）。

  3.情境素材：准备贴近学生生活的微视频或图文场景，如“早晨上学准备流程”、“图书馆借书流程”、“线上答题闯关流程”。

  六、教学过程实施详案（核心环节）

  第一课时：初识符号密码，解密流程逻辑（40分钟）

  （一）情境锚定，问题驱动（预计用时：5分钟）

  教师活动：播放一段精心剪辑的微视频，展示“一位同学早晨起床后手忙脚乱，因流程混乱导致上学迟到”的趣味情景。随即暂停，提出问题：“同学们，怎样才能避免这种混乱，让早晨的时光从容有序？”引导学生畅所欲言，用语言描述一个合理的“早晨上学准备流程”。

  学生活动：观看视频，产生共鸣。积极发言，尝试用“先…然后…再…如果…就…”等连词描述流程。可能出现的描述是零散、冗余或存在逻辑漏洞的。

  设计意图：创设真实、幽默的问题情境，迅速激发学生兴趣。通过对比“混乱”与“有序”，直观感受“流程”的重要性，并自然引出用更清晰方式表达流程的需求，为流程图的学习做好心理与认知铺垫。

  （二）概念建构，符号探秘（预计用时：15分钟）

  1.揭示概念，对比优势：

  教师活动：肯定学生的口头描述，同时展示用文字列表表示的同一流程。然后，首次呈现用标准流程图绘制的“早晨上学准备流程图”。引导学生观察并思考：“对比三种方式（口头、文字列表、流程图），你觉得哪种方式看起来最一目了然？为什么？”

  学生活动：观察对比，讨论交流。初步感知流程图将步骤图形化、逻辑关系线条化的直观与结构化优势。

  2.解构符号，游戏内化：

  教师活动：聚焦流程图，将其分解。分发《流程图符号秘笈》学习单。指着图中的椭圆、矩形、菱形、箭头线，提出问题：“这些不同的图形和线条，在流程图中各自扮演什么角色？它们有统一的‘语言’规则吗？”组织“符号速配”游戏：教师描述一个场景（如：“流程开始”、“执行刷牙动作”、“判断是否下雨”、“流程结束”），学生快速举起手中对应的符号卡片。

  学生活动：阅读学习单，识记起止框（椭圆）、处理框（矩形）、判断框（菱形）、流程线（带箭头直线）的名称、形状与含义。积极参与游戏，在快速反应中巩固符号知识。

  设计意图：遵循从感性认识到理性认知的规律。通过对比，凸显流程图作为专业工具的价值。将符号学习游戏化，变机械记忆为有意义关联，在互动中高效建构核心知识。

  （三）工具迁移，初试绘制（预计用时：18分钟）

  1.工具回顾与技能迁移：

  教师活动：引导学生打开“画图”程序。发起快速抢答：“要绘制椭圆的起止框，我们可以使用哪个工具组里的什么工具？（形状→椭圆）”“矩形处理框呢？（形状→矩形）”“菱形的判断框，我们能用矩形直接变吗？（引导学生思考用‘菱形’工具或旋转矩形拼接）”“如何绘制带箭头的流程线？（使用‘线条’工具中的箭头线，或直线加箭头形状组合）”“如何在图形内部添加文字？（使用‘文本’工具/A）”

  学生活动：回顾旧知，快速应答，并跟随问题在“画图”程序中尝试定位和点击相应工具。

  2.挑战任务：临摹“放学回家流程图”：

  教师活动：投影展示一个简单的、仅包含顺序结构的“放学回家流程图”（示例：开始→整理书包→离开教室→步行回家→到家→结束）。发布第一个绘制任务：在“画图”程序中，尽可能规范地临摹这个流程图。提供两点关键提示：（1）先使用“铅笔”或“线条”工具中的浅色线，轻轻勾画布局定位线，确定各框的大致位置和流程线走向。（2）绘制图形时，注意利用“画图”程序的“轮廓”与“填充”选项，使符号清晰。

  学生活动：接收任务，开始临摹绘制。在实践中熟悉用“画图”工具表达流程图符号的方法，初步体验整体构图。

  3.巡回指导与共性点拨：

  教师活动：巡视全班，个别指导。收集学生遇到的共性问题，如：图形大小不一、对齐困难、文字输入超出框体、箭头方向错误等。进行短暂的全员屏广播，演示利用“画图”的“选择”工具调整图形大小、移动对象以对齐，以及设置文本框大小的技巧。

  学生活动：在操作中遇到问题，尝试解决或寻求帮助。观看教师点拨，学习操作技巧，改进自己的作品。

  （四）小结与预告（预计用时：2分钟）

  教师活动：展示几位完成度较高的学生临摹作品，给予肯定。总结本课时核心：认识了流程图的四大基本符号，并学会了在“画图”程序中绘制它们。预告下节课：“今天我们画的是‘一条路走到黑’的顺序流程。但如果路上遇到岔路口，需要做选择呢？比如‘放学时如果下雨，就坐车回家；否则，步行回家’。如何用流程图表示这种‘如果…那么…’的选择情况？我们下节课一起来挑战更聪明、会‘思考’的流程图！”

  第二课时：驾驭分支逻辑，设计智慧流程（40分钟）

  （一）温故知新，引出分支（预计用时：5分钟）

  教师活动：快速回顾上节课的四种符号。呈现“放学回家”的两个版本：晴天步行版和雨天坐车版。提问：“这两个流程，在哪个环节开始不一样？是什么导致了不一样？”引导学生发现“是否下雨”这个条件点。引出：“在流程图中，我们用一种特殊的符号——菱形‘判断框’，来承载这种需要‘做决定’的时刻。”

  学生活动：回忆符号，观察对比，明确“判断”是产生分支的关键。

  设计意图：在旧知基础上引入新知，以对比情境自然凸显“判断框”的核心作用，实现知识的顺向迁移。

  （二）深度探究，解析判断（预计用时：12分钟）

  1.判断框的“输入”与“输出”：

  教师活动：动画演示一个标准的判断框（菱形）。强调其特性：一个入口，流程线从上方进入；两个出口，分别标注“是(Y)”和“否(N)”，代表条件成立与否的两种不同走向。以“放学是否下雨”为例，详细剖析：判断框内的文字应写清楚判断条件（“下雨？”）；出口分支必须明确（“是”→执行“坐车回家”；“否”→执行“步行回家”）。

  2.思维训练：从自然语言到判断结构：

  教师活动：出示几个简单的自然语言描述句子，要求学生将其转化为判断框的表述。例如：“如果体温超过37.3℃，就需要报告。”→判断框内写“体温>37.3℃？”；“是”分支流向“报告”；“否”分支流向后续正常流程。

  学生活动：跟随教师解析，理解判断框的规范用法。参与思维训练，口头完成转换，强化条件抽象能力。

  3.“画图”实现技巧：

  教师活动：演示在“画图”中绘制带分支流程图的技巧。重点讲解：（1）如何预留足够空间布局判断后的两个分支。（2）如何绘制从菱形顶点出发的清晰分支线。（3）如何在流程线旁添加简洁的“是/否”标签（使用小号文本）。

  学生活动：观察记录关键操作步骤和构图思路。

  （三）任务驱动，分层实践（预计用时：20分钟）

  教师活动：发布《流程图设计工单》，包含三个层次的任务，学生可根据自身能力选择完成至少一个，鼓励挑战更高层次。

  *任务一（基础巩固）：完善半成品。提供一个“图书馆借书流程图”的骨架，其中缺少判断分支部分（如“是否已办理借书证？”、“书籍是否在馆？”）。要求学生补充绘制判断框及相应的分支流程线和处理框。

  *任务二（核心应用）：完整设计。给定明确问题：“设计一个‘判断某年份是否为闰年’的流程图。”已知闰年规则：能被4整除但不能被100整除，或者能被400整除的年份。提供文字算法步骤提示，要求学生独立设计并绘制完整流程图。

  *任务三（开放挑战）：创意设计。主题：“设计一个‘我的一日健康饮水提醒’流程图。”要求包含至少一个判断分支（例如：判断当前时间是否到达计划饮水时刻，判断单次饮水量是否达标等）。鼓励创意和实用性。

  学生活动：根据《工单》选择任务，开始独立或结对设计绘制。教师提供的素材库（符号示例、布局参考图）可供有困难的学生调用参考。

  教师活动：巡视指导，重点关注学生对判断逻辑的表达是否准确，分支结构是否清晰。对选择任务三的学生，鼓励其将生活观察融入算法设计。

  （四）作品展示与思维聚敛（预计用时：3分钟）

  教师活动：利用多媒体教室软件，随机选取1-2份不同任务层次的学生作品进行投屏展示。请作者简要说明设计思路，重点讲解其中的判断逻辑。教师引导全班同学依据《互评量表》的“逻辑正确”维度进行简要评议。

  学生活动：展示者表达，倾听者思考。通过观看他人作品，拓宽设计思路，检验自身逻辑的严密性。

  第三课时：协作优化迭代，拓展流程视野（40分钟）

  （一）情境升级，引入协作（预计用时：5分钟）

  教师活动：提出一个更复杂的、贴近校园生活的真实挑战项目：“学校即将举办‘校园跳蚤市场’，请你为‘顾客购物’设计一个流程图，需包含：挑选商品、询价、判断购买意愿、计算支付金额（假设需判断是否达到优惠条件）、完成交易等多个环节。”明确告知，此任务复杂度较高，建议以小组（3-4人）协作形式完成。

  学生活动：聆听项目背景，理解任务要求，进行初步的小组分工讨论（如：谁负责梳理整体步骤，谁负责设计判断逻辑，谁主攻图形绘制，谁负责审核与美化）。

  （二）协作探究，方案设计（预计用时：15分钟）

  1.小组头脑风暴与草图绘制：

  教师活动：下发A3纸和彩笔，要求各小组先在纸上进行算法设计和流程图草图绘制。强调协作流程：先集体讨论列出所有可能步骤和判断点→确定主干流程→分工绘制草图各部分→合并讨论修改。教师巡回参与讨论，提供思维引导，如：“顾客可能反复挑选多次，这个循环怎么表示？（可简化为一次判断处理）”“优惠条件如何设定？判断框怎么写更简洁？”

  学生活动：小组展开热烈讨论，在白纸上勾画草图。经历算法设计的冲突、协商与共识过程，形成小组的初步流程图方案。

  2.方案中期交流与互启：

  教师活动：组织一次简短的“画廊漫步”，让各小组派代表简要介绍本组的草图设计亮点和遇到的困惑。鼓励其他小组提出建议或提供替代思路。

  学生活动：展示草图，交流思想，从其他小组获取灵感，反思并优化本组设计。

  （三）数字实现，精雕细琢（预计用时：15分钟）

  教师活动：要求各小组将最终确定的草图方案，在“画图”程序中实现为电子版流程图。提醒注意：（1）在“画图”中落实草图布局。（2）追求符号规范、线条平直、文字清晰。（3）利用颜色、粗细对不同类型的框或线进行适度美化以增强可读性，但避免过度花哨。（4）保存文件，以“组名+流程图主题”命名。

  学生活动：小组成员根据分工，在电脑上协作绘制。操作员绘制，其他成员从旁指导、审核。共同解决在数字工具中实现复杂布局时遇到的技术问题。

  （四）成果展评与总结升华（预计用时：5分钟）

  1.多元评价：

  教师活动：组织各小组提交最终作品。选取2-3份有代表性的作品进行集中展示。引导学生依据《流程图作品互评量表》，从“符号规范”、“逻辑正确”、“布局美观”、“创意实用”四个维度进行小组互评和教师点评。评价不仅关注结果，更关注设计思维过程的合理性。

  2.课堂总结与视野拓展：

  教师活动：总结本单元学习旅程：从认识符号，到绘制简单流程，再到设计包含判断的智慧流程，最后协作完成复杂项目。强调流程图不仅是信息技术课的内容，更是强大的思维工具，广泛应用于科学研究步骤设计、工程项目管理、活动策划、甚至写作提纲拟定等各个领域。展示几张来自生活、科技、管理等不同领域的复杂流程图图片（如产品组装图、APP注册登录流程、应急预案流程图），开阔学生视野。

  3.延伸挑战（可选）：

  教师活动：提出课后思考题：“你能尝试用今天学的流程图，规划一下完成一份周末手抄报的步骤吗？或者，为家里的垃圾分类设计一个简易流程图？”鼓励学生将所学迁移应用于真实生活，真正做到学以致用。

  七、学习效果评估设计

  本课采用“过程性评价”与“总结性评价”相结合、“量化指标”与“质性描述”相补充的多元评估体系。

  1.过程性评价（占比60%）：

  *课堂观察记录：教师通过巡视，记录学生在符号学习游戏、任务实践、小组协作中的参与度、思维活跃度及遇到的典型困难。

  *《流程图设计工单》完成情况：评估学生独立完成任务的质量，重点考察符号使用的规范性、算法逻辑的正确性。

  *小组项目贡献度：通过小组内互评与教师观察，评估学生在协作项目中的角色承担、沟通合作与问题解决能力。

  2.总结性评价（占比40%）：

  *最终作品评价：使用《流程图作品互评量表》对小组及个人最终提交的电子版流程图进行评分。量表设置不同权重的评分项（如：逻辑正确性占40%，符号规范性占30%，布局美观占20%，创意实用占10%）。

  *简易概念测评：在单元结束时，进行一个简短的书面或线上小测验，主要考查对流程图符号含义、简单流程逻辑判断的理解。