闽教版初中七年级信息科技下册第四课程序设计基础（主题1）核心概念建构与启航教案

闽教版初中七年级信息科技下册第四课程序设计基础（主题1）核心概念建构与启航教案

一、教材与学情分析

（一）教材分析【基础】【重要】

本课选自闽教版《信息技术》七年级下册第四课《程序设计基础》的主题1“程序设计语言和算法”。本课是初中生正式踏入程序设计世界大门的开篇之作，在整个学科体系中具有奠基性的战略地位【重要】。它上承学生在小学阶段可能接触过的图形化编程（如Scratch）的感性经验，下启后续课程中利用C或Python等高级语言进行实际代码编写和问题解决的理性实践【重要】。教材内容从“软件是如何生产出来的”这一生活化问题切入，引导学生从使用者视角转向开发者视角，系统性地介绍程序、程序设计语言（特别是高级语言）以及算法的基本概念。本课的核心在于通过对比自然语言、流程图和计算机语言，帮助学生建立描述算法的多种“语言观”，尤其是掌握流程图这一直观、规范、与具体编程语言无关的算法描述工具【核心】【重点】。教材通过具体的“停车场收费规则”或类似的经典案例，将抽象的算法概念与具体的问题解决步骤紧密结合，旨在破除学生对程序设计的神秘感，激发其探索兴趣，并为计算思维的培养提供第一个实践载体【难点铺垫】。

（二）学情分析【基础】【重要】

授课对象为七年级学生，平均年龄在12至13岁之间。从认知发展阶段来看，他们正处于从具体形象思维向抽象逻辑思维过渡的关键期，具备了一定的归纳和推理能力，但对于完全抽象的、符号化的计算机指令系统仍然存在理解障碍。在知识储备上，学生在小学阶段可能通过Scratch等工具接触过编程的初步概念，对“循环”、“判断”等基本逻辑有感性认识；同时，在七年级数学学习中，他们已经初步接触了流程图和简单的算法思想（如解方程步骤、求最大公约数等），这为本课的学习提供了正向迁移的基础【基础】。然而，学生的前概念往往是零散、不系统的，且容易将生活中的“算法”概念（如做菜步骤）与计算机科学中强调“确定性”和“有穷性”的严格算法定义相混淆。此外，学生在面对问题时，习惯于直观解决而非抽象建模，因此在将生活问题转化为规范流程图的过程中，容易出现逻辑遗漏、符号使用不当等困难【难点】。更重要的是，学生对于C语言等纯代码环境既充满好奇又心怀畏难情绪，本课需要巧妙地平衡这种心态，引导他们认识到：代码是算法的载体，而算法是解决问题的灵魂。

（三）核心素养聚焦点【核心】

1.计算思维：通过将生活问题（如停车场收费、图书借阅）抽象化、形式化，并用流程图进行模型建构，培养学生的问题分解、模式识别和算法表征能力【非常重要】。

2.数字化学习与创新：在认识不同程序设计语言（机器语言、汇编语言、高级语言）的发展历程中，理解技术创新对解决问题效率的提升。

3.信息意识：引导学生理解程序与软件的本质，意识到指令的精确性对计算机执行任务的决定性作用，建立严谨、缜密的思维习惯。

4.信息社会责任：通过对开源精神和不同编程语言生态的介绍，初步感受技术社区的协作与共享文化。

二、教学目标【核心】【重要】

（一）知识与技能

1.能准确说出程序、程序设计语言（区分机器语言、汇编语言、高级语言）及算法的基本概念【基础】。

2.能列举出至少三种常见的程序设计语言（如C、C++、Java、Python），并简述其特点。

3.掌握算法的五个基本特征：有穷性、确定性、可行性、输入和输出【高频考点】。

4.熟练掌握流程图的基本图形符号（起止框、输入/输出框、判断框、处理框、流程线）及其功能，并能根据实际问题独立绘制规范的流程图【核心】【高频考点】。

（二）过程与方法

1.通过对比自然语言与流程图描述同一问题的过程，体验算法描述的规范化和结构化优势。

2.通过分析“停车场收费”或“求解一元二次方程”等案例，经历“分析问题—确定算法—绘制流程图”的完整思维过程。

3.通过观察教师演示Dev-C++（或其他IDE）中代码与流程图的对应关系，初步建立从流程图到代码实现的映射思维。

（三）情感、态度与价值观

1.激发对程序设计的好奇心和学习兴趣，消除对代码编程的畏难情绪，树立“我也能编程”的信心。

2.培养严谨、细致的科学态度，认识到在算法设计中“差之毫厘，谬以千里”的重要性。

3.感悟算法之美，理解高效算法对解决复杂问题的巨大价值。

三、教学重难点【重要】

（一）教学重点

1.程序、程序设计语言、算法的基本概念及其相互关系【基础】。

2.算法的核心特征及描述算法的三种方式（自然语言、流程图、计算机语言）。

3.流程图的基本符号及其规范绘制方法【核心】。

（二）教学难点

1.理解算法的“确定性”和“有穷性”在计算机科学中的严格含义，并能用于判断一个步骤集合是否为有效算法。

2.在面对包含判断（分支）和重复（循环）的复杂问题时，能够逻辑清晰地设计出正确的流程图结构，并正确使用判断框和流程线的走向【难点】。

3.将抽象的逻辑思维过程通过图形化符号精确地外显出来。

四、教学准备

1.硬件环境：多媒体网络机房，配备教师机、学生机、投影仪或交互式电子白板。

2.软件环境：极域电子教室（或其他广播教学软件）、流程图绘制工具（推荐使用“Draw.io”网页版、MicrosoftVisio，或“画程”等简易流程图软件）、Dev-C++（用于后续展示或简单演示C语言代码）、多媒体课件（PPT）。

3.教学资源：导学案、预习微课视频（介绍计算机语言发展史）、课堂练习题电子文档、评价量规表。

五、教学实施过程【核心】【占绝大部分篇幅】

（一）创设情境，激活思维——从“生活算法”到“计算机算法”【基础】（约8分钟）

【教师活动】

上课伊始，教师并不直接点题，而是利用多媒体展示一个极具代入感的场景：“学校即将举办校园科技节，需要为参观的专家和同学准备一份集章打卡的电子引导地图。现在，我们需要告诉计算机，如何根据参观者当前的位置和想去的展区，规划出一条最合理的参观路线。要完成这个任务，我们首先要教会计算机‘理解’我们的指令。这引发了一个最根本的问题：计算机是如何‘听懂’人话，并完成复杂任务的？”教师停顿，观察学生的反应，随后抛出一个更为简单、贴近生活的预热小任务：“请大家不要用嘴说，也不要用手指，只用一张纸和一支笔，把‘如何将一杯水倒入另一个空杯子中’这个动作的每一个细节写下来，要求每一步都不能有歧义，让一个从没见过这个动作的机器人也能看懂并执行。”

【学生活动】

学生陷入短暂的沉思，随后开始尝试用文字描述。有的学生写“把水倒过去”，有的写“拿起杯子A，靠近杯子B，倾斜”，还有的写“左手拿起左边的杯子，右手拿起右边的杯子……”教师随机选取几位学生的描述进行投影展示。

【师生互动与教师追问】

“大家看，第一位同学写的‘倒过去’，对于不理解‘倒’这个动作的机器人来说，它该如何执行？是平移、翻转还是别的什么？第二位同学写的‘靠近’，靠近到什么程度？1厘米还是5厘米？这就是我们平时说话的习惯——自然语言。它充满模糊性和歧义，人类可以靠常识理解，但计算机不行。计算机是一个极度‘较真’的机器，它需要的是精确、无歧义的指令集合。而这套指令集合，就是我们今天要学习的核心——程序与算法。”

【设计意图】

通过“机器人倒水”的情境模拟，将学生从习以为常的自然语言思维中抽离出来，引导他们站在计算机的视角审视问题，深刻体会自然语言描述步骤的模糊性，从而自然引出计算机程序对指令“确定性”和“精确性”的刚性需求。同时，科技节的情境为整个单元的学习铺设了一个贯穿始终的项目背景，使学习任务更具真实感和驱动力。

（二）概念建构，初识轮廓——程序、程序设计语言与算法【重要】（约12分钟）

1.程序是什么？

【教师讲解】“刚才大家写的‘倒水步骤’，如果换成计算机能懂的语言写出来，让计算机去执行，这一组有序的、精确的指令集合，就叫做‘程序’【重要】。我们手机里的App、电脑上的软件，本质上都是一系列程序的集合。软件是程序和文档的总和。”

2.程序设计语言的三级跳【热点】【基础】

【教师活动】教师播放一段约2分钟的微课视频，内容以动画形式展示计算机语言的发展史：从工程师扳动开关、插拔线路（机器语言，由0和1组成），到使用诸如“ADD”“MOV”等助记符（汇编语言），再到今天我们熟悉的C、Python等（高级语言）。播放完毕后，教师在黑板上板书一个对比表格框架。

【学生活动】学生在导学案上完成表格，梳理三种语言的特点和区别。

【教师总结】“机器语言是计算机的‘母语’，执行效率最高，但难学、难写、难记；汇编语言通过助记符稍微减轻了记忆负担，但仍与硬件强相关；而高级语言（如C语言）则极大地接近人类的自然语言和数学表达，一次编写，多处编译运行。我们今天要接触的C语言，就是高级语言中的经典代表。”【重要】

3.算法的概念与特征【高频考点】【核心】

【教师提问】“我们有了语言（高级语言）可以跟计算机沟通了，但我们说什么呢？说的内容是什么？这就引出了程序的灵魂——算法。”教师在大屏幕上展示一个问题：“求解1+2+3+……+100=？”。

【学生回答】有学生立刻想到数学老师教过的公式（首项+末项）×项数÷2。

【教师追问】“非常好，这是数学算法。但如果计算机不懂这个公式，我们让它老老实实地从1开始，先加2，再加3，一直加到100，这每一步的‘加法’操作，也是一种算法。那么，到底什么是算法？”教师引导学生从刚才的“倒水步骤”、“求和步骤”中归纳出共同点：都是为了解决某一问题而采取的一系列确定、有限的步骤。随后，教师正式给出算法的定义：【重要】“算法，简单说就是解决问题的方法和步骤。”

紧接着，教师结合刚才学生写“倒水步骤”中出现的歧义，反向推导出算法的五大特征（引用自经典计算机科学定义）【高频考点】：

（1）有穷性：一个算法必须在执行有穷步之后结束，且每一步都在有穷时间内完成。不能是“无限循环”。（对应“倒水”要有结束）

（2）确定性：算法中的每一步都必须有确切的含义，不能有二义性。（对应“倒过去”这种模糊指令）

（3）可行性：算法中的每一步都是可以实现的，即通过执行有限次基本运算即可完成。（对应“倒水”的动作是可以通过机械臂实现的）

（4）输入：一个算法有零个或多个输入，以描述运算对象的初始情况。（例如“倒水”的初始状态：两个杯子，其中一个有水）

（5）输出：一个算法有一个或多个输出，以反映对输入数据加工后的结果。（例如“倒水”结束后，一个杯子空了，一个杯子满了）

【设计意图】

本环节采用“概念群”讲授法，将程序、语言、算法这三个紧密关联的概念进行打包处理，通过历史脉络梳理和经典数学案例剖析，帮助学生构建系统的知识框架。对算法五大特征的详细拆解，是针对后续学习中判断“什么是算法”、“算法是否有效”等核心问题的关键铺垫。

（三）化繁为简，图形叙事——流程图的规范与绘制【核心】【非常重要】（约18分钟）

1.从自然语言到流程图——直观对比

【教师活动】“我们刚刚用自然语言描述了算法的特征，但自然语言描述算法，就像刚才大家尝试的那样，往往冗长且容易产生歧义。计算机科学家们发明了一种更为标准、直观的算法描述工具——流程图。”教师在PPT上展示两个版本的“判断一个人是否可以进入网吧”的算法描述。

版本一（自然语言）：首先判断这个人是否年满18周岁。如果年满18岁，则允许进入；否则，不允许进入。如果允许进入，还要检查他是否携带身份证，若携带则登记，若不携带则拒绝进入。

版本二（流程图）：一张规范的流程图，包含起止框、判断框（年龄≥18？）、处理框（登记）、输入/输出框（显示“允许/拒绝”）以及清晰的流程线。

【学生观察与讨论】学生分成四人小组，讨论对比哪种方式更清晰、更一目了然。小组代表发言，一致认为流程图更具结构性，逻辑走向一目了然。

【教师小结】“这就是流程图的魅力。它是算法的图形化蓝本，是程序员之间交流的通用语言，也是我们编写代码前最重要的一道工序。”【重要】

2.图元解析——流程图的“字母表”

【教师讲解】教师结合教材P52-53，逐一讲解并演示标准流程图的基本符号及其含义，并强调这是国家标准（GB/T1526-1989）的规范，必须严格遵守【基础】【高频考点】。

（1）起止框（圆角矩形）：表示一个算法的开始或结束。每个完整的算法有且只有一个开始框，一个或多个结束框。

（2）输入/输出框（平行四边形）：表示数据的输入（从外部设备读取）或输出（将结果显示或打印）。例如，输入年龄、输出欢迎语。

（3）处理框（矩形）：表示对数据进行处理或运算，如赋值、计算等。例如“总价=单价×数量”。

（4）判断框（菱形）：表示对一个条件进行判断，根据条件成立（真）或不成立（假）产生两个不同的分支。例如“年龄≥18？”。

（5）流程线（带箭头直线）：表示算法的执行方向和顺序。

教师在讲解每个符号时，都会配以生动的板书或PPT动画，特别强调判断框的两个出口（通常标注“是/否”或“Y/N”），并提醒学生流程线的箭头必不可少，否则无法体现流向。

3.实战演练——绘制“停车场收费系统”算法流程图【难点】【核心】

【任务发布】“掌握了这些‘字母’，我们就可以来‘写文章’了。请大家看大屏幕上的问题（引用自闽教版教材经典案例，略有改编）：

某大型停车场收费规则如下：

（1）本停车场仅对客运车辆开放，货运车辆谢绝入内。

（2）如果是客运车辆，则根据载客人数收费：人数小于或等于4人，收费5元；人数大于4人，收费8元。

（3）无论何种情况，车辆离开时都需要打印一张计费小票。

请根据以上规则，设计一个判断车辆是否能入场并计算费用的算法，并用流程图表示出来。”

【分层导学】

第一阶段（分析问题，约3分钟）：教师引导学生进行头脑风暴，分析问题的核心要素：①输入什么？（车辆类型、乘客人数）②要做什么判断？（类型是否为客车？人数是否≤4？）③输出什么？（是否可以进入？如果可以，收费多少？如果不可以，输出什么提示？）

第二阶段（独立绘制，约7分钟）：学生利用机房安装的“画程”软件或Draw.io开始独立绘制流程图。教师巡回指导，重点关注：①是否忘记了起止框？②判断框的出口标注是否清晰？③流程线是否遗漏了箭头？④对于人数≤4的情况，收费5元后，流程是否正确地走向了“输出小票”？

第三阶段（协作纠错与展示，约5分钟）：教师利用电子教室软件，随机捕捉几位学生的典型作品（一幅正确规范的作品，一幅存在逻辑漏洞的作品，一幅符号使用不规范的作品）进行匿名展示。引导学生作为“评审官”来点评：“这幅图的逻辑走得通吗？如果不通，卡在哪里了？”“这个符号用对了吗？判断结果应该用什么框来输出？”

第四阶段（教师精讲，约3分钟）：教师在大屏幕上展示一个标准、严谨的参考流程图（如图1所示），并再次强调：

【非常重要】“请大家注意看，判断‘是否为客车’这个菱形框，有两个出口。如果‘否’，直接走向‘禁止入场’并输出，然后结束。如果‘是’，才进入下一个判断。这就是‘分支结构’。在绘制时，一定要确保每个判断都有两条清晰的出路，每条出路最终都会汇聚到结束点。千万不能出现‘死路’或者‘走回头路’的逻辑混乱。”

（此处省略具体的流程图绘制，用文字描述其核心逻辑即可）

【设计意图】

本环节是本课的“重头戏”。通过“图元解析—案例示范—分层实战—纠错提升”的闭环设计，将抽象的思维过程转化为具体的图形化操作。学生在“做中学”、“评中学”，不仅掌握了流程图的规范画法，更重要的是亲历了“算法设计”的核心过程——分析问题、确定逻辑结构、用规范方式表达。这种体验对于计算思维的塑造至关重要。教师对典型错误的点评，精准打击了学生容易混淆的难点，起到了四两拨千斤的效果。

（四）拓展延伸，搭建桥梁——初识计算机语言描述【热点】（约5分钟）

【教师过渡】“我们用流程图设计好了算法，相当于盖房子画好了设计图。下一步，就是要用砖瓦（代码）把它盖起来。这‘砖瓦’就是计算机语言。刚才我们提到了C语言、Python等，它们就是用来描述算法的另一种方式——计算机语言描述。”【基础】

【教师演示】教师打开Dev-C++软件，并不要求学生跟着操作，而是以大屏幕演示为主。教师将刚才“停车场收费”算法中的“计算费用”部分，用极其简单的C语言语句展示出来：

if(renshu<=4)

feiyong=5;

else

feiyong=8;

【直观对比】教师在流程图和这段C代码之间用红线一一对应：“大家看，流程图中那个菱形判断框（人数≤4？），对应的就是C语言里的if(renshu<=4)；判断后两条不同的路径，对应的就是花括号里的feiyong=5;和feiyong=8;。是不是感觉代码和流程图很像？它们其实是在描述同一个逻辑！”

【学生惊叹】不少学生第一次直观地看到代码与图形之间的对应关系，恍然大悟。

【教师总结】“所以，编程并不可怕。只要我们用流程图把思路理清了，再用特定的计算机语言把流程图‘翻译’出来，一个程序就诞生了。我们今天认识了C语言的一角，下一节课我们将正式进入它的世界。”

【设计意图】

本环节起到“承上启下”的关键作用。它既不深究具体的语法细节（避免超纲），又成功地在抽象的流程图与陌生的代码之间架起了一座“可视化”的桥梁，极大消解了学生对代码编程的畏难心理，激发了他们对后续课程的期待，体现了大单元教学设计的连贯性。

（五）课堂小结，建构网络——知识梳理与自我评价（约5分钟）

【师生共建】教师不再单一总结，而是引导学生回顾本节课的旅程。

【教师提问】“同学们，我们今天经历了一场从‘生活’到‘计算机’的思维探险。谁能用一句话总结，我们今天到底学了什么？我们最初的目标——教会计算机‘规划路线’——我们今天迈出了哪几步？”

【学生反思】学生在教师的引导下，自主梳理出本课的知识脉络：

1.我们知道了软件的核心是程序，程序的核心是算法。

2.我们认识了程序设计的“三语言”（机器、汇编、高级），了解了C语言的历史地位。

3.我们掌握了算法的“五特征”（有穷、确定、可行、输入、输出）【高频考点】。

4.我们学会了用流程图（特别是通过判断框实现分支结构）来描述算法，这是今天最重要的技能【核心】。

5.我们预览了流程图与C代码之间的对应关系。

【评价反馈】教师发放简单的课堂评价量表（如表1所示），要求学生进行自我评价和小组内互评。评价维度包括：是否理解核心概念、是否能独立绘制规范流程图、在小组讨论中的参与度等。课后教师回收量表，作为过程性评价的依据。

表1：课堂学习评价量规（简表）

|评价维度|评价标准描述（最高星级为★★★★★）|自评|互评|

|:---|:---|:---|:---|

|概念理解|能清晰说出程序、算法、流程图的作用，能准确复述算法五特征|★★★★★|★★★★★|

|技能掌握|能正确使用流程图符号，独立绘制出逻辑正确的分支结构流程图|★★★★★|★★★★★|

|合作参与|在小组讨论中积极发言，能指出他人作品中的错误并给出建议|★★★★★|★★★★★|

【设计意图】

通过师生共建的知识网络，将零散的知识点串珠成链，帮助学生形成结构化的认知。量规化的自我评价，不仅落实了“教-学-评”一致性的新课标理念，更培养了学生的元认知能力，让他们清晰地看到自己的收获与不足。

六、板书设计

闽教版七年级信息科技下册

第四课程序设计基础（主题1）：算法的描述与设计

一、灵魂与载体：程序、语言、算法

1.程序=算法（灵魂）+数据结构（血肉）

2.程序设计语言发展：机器语言（0/1）→汇编语言（助记