小学五年级信息技术下册：循环结构的应用与实践教案

小学五年级信息技术下册：循环结构的应用与实践教案

一、教学指导思想与理论依据

（一）指导思想

本教学设计以《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》为核心指导，立足于学生计算思维与数字化学习与创新素养的培养。教学秉持“做中学、用中学、创中学”的基本理念，强调在真实、有意义的问题情境中，引导学生理解程序设计的基本思想，掌握利用循环结构简化重复任务的方法，体验算法对解决问题的价值和效率。教学全过程贯穿“学生为主体，教师为主导”的原则，旨在通过探究、协作与实践，使学生从知识技能的掌握者，升华为问题解决的思考者与数字化工具的创造性运用者。

（二）理论依据

1.建构主义学习理论：认为学习是学习者在原有认知经验基础上，通过与环境的互动，主动建构新的理解的过程。本设计通过创设“绘制复杂图形”的情境，引发学生的认知冲突（手动绘制重复步骤的繁琐），进而引导其主动探索和建构“循环结构”这一新知识，以实现认知结构的重组与发展。

2.认知负荷理论：关注工作记忆的有限性，主张通过优化教学信息呈现方式来促进学习。本设计将“循环结构”这一相对抽象的概念，分解为“循环变量”、“循环体”、“循环条件”等具体要素，并通过直观的流程图、可拖拽的积木块、逐步执行的动画演示等多种表征方式，降低学生的内在认知负荷，提升学习效率。

3.情境学习理论：强调学习是在真实的实践活动和具体情境中发生的。本课以“图形化编程绘制规则图案”为贯穿始终的主线任务，将循环结构的语法、语义和语用置于解决实际绘图问题的情境中，使知识学习与技能应用融为一体，增强学习的意义感和迁移能力。

二、教学背景分析

（一）教材分析

本课选自浙教版《小学信息技术》五年级下册第三单元“程序设计初体验”的第四课。在本单元的前序学习中，学生已经掌握了顺序结构的基本概念，能够使用Scratch等图形化编程工具完成简单的角色移动、外观变化和交互控制，并初步接触了“重复执行XX次”这一简单的循环积木。本课是在此基础上的深化与拓展，旨在引导学生从理解“重复执行”的现象，深入到掌握“循环结构”的原理与控制机制，理解循环变量在控制循环过程中的关键作用，并能够灵活运用循环结构解决更复杂的、有规律的重复性问题。本课内容是后续学习“嵌套循环”、“条件循环”以及更高阶算法思维的重要基石。

（二）学情分析

五年级学生正处于具体运算思维向形式运算思维过渡的关键期。他们好奇心强，乐于动手和探索，对图形化、游戏化的学习方式有浓厚兴趣。在认知基础上，学生已具备基本的计算机操作能力和初步的逻辑思维能力，能够理解“顺序”与“重复”的直观含义。然而，他们对于程序设计中“变量”这一抽象概念的理解仍存在困难，对循环的内在逻辑（初始化、判断、执行、更新）缺乏系统性认识。在编程实践中，学生可能表现为：能模仿使用固定次数的循环，但难以自主设计和调试一个需要循环变量参与的复杂循环；能理解单一循环，但对循环“体”内部结构的设计逻辑不够清晰。因此，教学需通过高度可视化的手段、循序渐进的阶梯任务和充分的协作讨论，帮助学生跨越抽象思维的门槛。

（三）教学目标

基于以上分析，确立如下三维教学目标：

1.知识与技能：

1.2.理解循环结构在程序设计中的作用与意义，明确其能有效简化重复性代码。

2.3.掌握循环结构的三要素：循环变量的初始化、循环条件的判断、循环体的执行与变量更新。

3.4.能够熟练运用“重复执行…次”及带变量的循环积木，编写程序绘制正多边形、重复图案等。

4.5.学会使用程序调试的基本方法，如单步执行、观察变量变化，以验证循环逻辑。

6.过程与方法：

1.7.经历“发现问题（重复劳动）→提出设想（使用循环）→分析规律（循环变量与循环体）→实现编程→调试优化”的完整问题解决过程。

2.8.通过对比手动绘制与编程绘制的效率差异，以及顺序结构与循环结构的代码差异，体会算法优化的思维方法。

3.9.在小组合作探究中，学会分解任务、交流方案、共享智慧，共同攻克编程难题。

10.情感、态度与价值观：

1.11.感受程序设计的逻辑之美与效率之美，激发对信息科技学科持久的学习兴趣。

2.12.培养严谨、细致、耐心的编程习惯和不怕困难、勇于试错的探索精神。

3.13.体验利用技术创造性表达想法的乐趣，增强数字化创作的自信心。

（四）教学重难点

1.教学重点：循环结构的基本工作原理；循环变量的概念及其在控制循环过程中的作用。

2.教学难点：如何根据具体问题（如绘制正N边形），准确分析出循环体内容、循环次数以及循环变量（如角度）的变化规律，并将其转化为正确的程序代码。难点突破策略：采用“实物模拟→流程分析→积木搭建→动态验证”四步法，辅以精心设计的脚手架任务。

三、教学策略与方法

（一）整体策略

采用“项目引领，任务驱动”的整体教学策略。以“我是校园文化设计师——用程序绘制美丽窗花图案”为总项目，将本课知识技能嵌入到“设计基础图形单元（正多边形）”这一子任务中。通过真实项目情境激发内驱力，将大问题分解为层层递进的阶梯式小任务，引导学生在完成任务的过程中自主建构知识。

（二）主要教学方法

1.情境教学法：创设校园文化设计的真实情境，赋予学习活动以社会性和目的性。

2.探究式学习法：围绕“如何用更少的代码画更多边形”这一核心问题，引导学生进行猜想、验证、分析和总结。

3.协作学习法：在难点突破和实践创新环节，组织小组合作，促进思维碰撞与互助互学。

4.示范讲解与支架教学法：对于核心概念和关键步骤，教师进行精讲与示范，并提供“任务导学单”、“代码框架提示卡”等学习支架，支持学生自主学习。

（三）技术融合应用

1.交互式白板：用于动态演示循环执行流程，实时标注分析代码。

2.图形化编程平台（Scratch3.0+）：学生实践操作的主要环境，其积木化、可视化特性适合本学段学生。

3.屏幕广播与作品收集系统：便于教师展示范例、监控学情、分享优秀作品。

4.思维可视化工具（流程图软件）：辅助师生共同梳理问题解决的算法逻辑。

四、教学准备

类型

具体内容

目的

教师准备

1.多媒体课件（含情境视频、动画演示、任务清单）

2.“循环结构探秘”任务导学单（纸质或电子版）

3.示范程序源代码（如：正方形、正六边形、旋转花纹等）

4.课堂评价量规表

引导教学进程，提供学习支持与评价依据

学生准备

1.课前复习“画笔”模块指令和“重复执行…次”积木的简单用法

2.分组（4人一组，异质分组）

3.笔记本（用于画流程图、记录要点）

激活前知，保障协作学习顺利开展

环境准备

1.计算机网络教室，确保Scratch平台畅通

2.投影设备、交互式白板

3.教学控制系统（广播、提交等）

提供稳定可靠的技术实践环境

五、教学过程实施

（一）第一环节：创设情境，以“繁”引“循”（预计时间：8分钟）

教师活动

学生活动

设计意图与学科核心素养体现

1.情境导入：播放一段校园艺术节筹备视频，引出“设计数字化窗花装饰校园走廊”的项目主题。展示几张由简单几何图形（正方形、三角形、六边形）旋转、重复构成的精美窗花图案。

2.提出挑战：教师扮演“客户”角色，提出第一个需求：“请先用程序画一个标准的正方形。”请一位学生上台，使用已有知识（顺序结构）在Scratch中编写程序。

3.引发冲突：肯定该生的成果。随即提出新需求：“现在需要画一个正六边形作为窗花的基本单元。请思考，用画正方形的方法，编写画六边形的程序，感觉如何？”引导学生口头描述代码，学生会发现需要写6组“移动”和“旋转”指令，代码冗长且易错。

4.聚焦问题：板书核心问题：“当我们需要让计算机重复执行相似的操作时，有没有一种更简洁、更高效的方法来指挥它？”

1.观看视频，进入“校园文化设计师”角色，产生任务代入感。

2.观察同伴编程，回顾顺序结构的写法。

3.思考并口头描述画六边形的繁琐步骤，直观感受到重复劳动的低效和枯燥，产生寻找“捷径”的强烈愿望。

4.明确本节课要解决的核心问题：如何简化重复性代码。

设计意图：从真实应用场景出发，激发学习兴趣和内在动机。通过对比简单任务与复杂任务的代码实现，制造强烈的认知冲突，让学生深刻体会“重复”的繁琐，从而自然生成对“循环”这一高效工具的学习渴望。

核心素养：数字化学习与创新——感知真实世界的数字化创作需求；计算思维——初步意识到可以通过抽象和自动化来优化问题解决过程。

（二）第二环节：解构新知，探“循”之本（预计时间：20分钟）

教师活动

学生活动

设计意图与学科核心素养体现

1.从“固定循环”到“变量循环”：

•回顾旧知：展示上节课用过的“重复执行10次”积木，提问：它能直接用来画六边形吗？（不能，因为旋转角度不对）。

•新知讲解：揭示“循环结构”就像一位不知疲倦、严格按照规律工作的机器人。它需要明确三个关键命令：从哪开始？（初始化）干到何时停？（条件判断）每次具体干什么？（循环体）。

•引入“变量”作为计数器：类比体育课报数，需要一个“数字标签”来记录当前是第几次。在编程中，这个“数字标签”就是循环变量（如i

或次数

）。

1.思考固定次数循环的局限性。

2.聆听讲解，结合生活经验理解循环的三个关键命令。

3.理解“变量”作为记录和变化的信息存储单元，在循环中扮演“计数器”或“进度指示器”的角色。

设计意图：不直接灌输语法，而是从机制原理入手。通过生活化类比，将抽象的“变量”和“循环控制”概念具体化、形象化，为理解其逻辑打下坚实基础。

核心素养：计算思维——理解算法的基本控制结构（循环）及其核心要素（变量、条件）。

2.流程图建模，可视化逻辑：

•以“画正六边形”为例，师生共同在交互白板上绘制其循环结构流程图。

•明确：初始化（次数=1

,笔尖落下）；判断（次数<=6

?）；循环体（移动100步，右转60度）；变量更新（次数增加1

）；循环结束后抬笔。

•强调流程图是程序的“蓝图”，养成先画图再编码的习惯。

1.跟随教师引导，一起绘制流程图，口述每一步的含义。

2.在任务导学单上模仿绘制画正五边形的流程图。

设计意图：流程图是培养算法思维的有效工具。通过共同绘制，将内隐的思维过程外显化，帮助学生理清循环各要素间的逻辑关系和执行顺序，降低直接编程的认知负荷。

核心素养：计算思维——使用形式化方法（流程图）描述算法。

3.积木搭建，实现转化：

•演示如何将流程图转化为Scratch代码：创建变量“次数”，使用“将次数设为1”、“重复执行直到次数>6

”或“重复执行6次”结合变量使用的技巧。

•关键点拨：在“重复执行…次”的循环中，循环变量是隐式存在的，我们可以在循环体内通过“次数”变量来获取当前是第几次循环，并用于计算（如旋转角度=360/边数）。

•现场运行并调试程序，使用“单步执行”功能，让学生观察角色移动和变量“次数”同步变化的过程。

1.观察教师演示，理解从流程图到代码的转换规则。

2.重点观察“单步执行”下，变量值如何随着循环的进行而逐次增加，直观感受循环的动态过程。

3.在学案上记录关键代码积木的组合方式。

设计意图：搭建从思维模型到代码实现的桥梁。通过单步执行这一强大的调试工具，将循环“黑箱”过程透明化，让学生亲眼目睹循环变量如何驱动循环体一次次执行，从而深刻理解其工作原理。

核心素养：计算思维——将算法转化为程序；信息意识——认识数据（变量）在程序运行中的流动与变化。

（三）第三环节：分层实践，固“循”之能（预计时间：25分钟）

本环节采用“基础巩固→能力提升→协作创新”三级任务驱动，学生可根据自身水平选择完成，教师巡回指导，重点辅导。

任务层次

任务内容与要求

教师指导要点

设计意图与学科核心素养体现

任务一：基础巩固营（必做）

在任务导学单的引导下，独立编写程序，绘制：

1.一个正五边形。

2.一个由用户输入边数的正N边形（提示：使用“询问并等待”和“回答”积木）。

•巡视，检查学生对循环次数和旋转角度计算公式（360/边数）的理解。

•关注学生是否合理初始化画笔状态（清空、落笔、颜色等）。

•引导遇到问题的学生回忆流程图，或使用“说…秒”积木输出变量值辅助调试。

设计意图：通过两个递进的基础任务，巩固循环结构的基本写法，特别是将用户输入与循环参数结合，实现程序的通用性，体验交互式程序的魅力。

核心素养：计算思维——通过参数化提高算法的通用性。

任务二：能力提升坊（选做/小组挑战）

挑战更复杂的重复规律：

1.绘制一个旋转正方形组成的风车图案（提示：画一个正方形，旋转一定角度，循环8次）。

2.绘制一组同心正多边形（从内到外，边长递增）。

•引导学生分析这是“循环嵌套”的雏形或“循环体内含复杂动作”。

•对于风车图案，启发学生思考：这个循环的“体”是什么？（是画一个完整的正方形，这本身又是一个循环）。

•对于同心圆，启发思考循环变量除了控制次数，是否还可以控制边长？

设计意图：引入稍复杂的模式，为学有余力的学生提供挑战，初步渗透“嵌套”思想，引导学生发现循环变量可以关联到图形的多个属性（大小、位置），拓展思维广度。

核心素养：计算思维——识别复杂问题中的模式并进行抽象；数字化学习与创新——尝试利用技术进行更具创意的表达。

任务三：协作创新坊（小组合作）

小组共同设计一个窗花基础图案单元：

•要求：必须使用循环结构。

•创意来源：参考教师提供的传统窗花纹样，或自行设计。

•产出：一个可运行的Scratch程序，并能为全班讲解其循环逻辑。

•参与小组讨论，鼓励他们先在白纸或笔记本上草图设计，分析重复规律。

•鼓励组内分工（策划、流程图绘制、编码、测试、讲解）。

•提供“创意锦囊”提示卡，如改变循环中的笔色、线粗等。

设计意图：通过开放式、合作式的综合任务，将所学知识应用于创造性问题解决。强调“设计-实现-解释”的完整过程，培养合作能力、创新能力和表达能力。

核心素养：数字化学习与创新——协作完成数字化作品创作；信息社会责任——在分享中尊重他人作品，合理借鉴文化元素。

（四）第四环节：展示评价，悟“循”之道（预计时间：12分钟）

教师活动

学生活动

设计意图与学科核心素养体现

1.作品展示与互评：

•邀请完成“任务三”的1-2个小组上台展示作品，并讲解其设计思路和循环结构的关键点。

•组织其他学生根据评价量规（从功能实现、逻辑清晰度、创意美观度、合作效果等方面）进行“点赞”和“提出一个建议”活动。

1.展示小组流畅演示程序，清晰解说：“我们发现了XX重复规律，用了一个循环来控制XX，循环变量XX每次增加XX……”

2.其他学生认真观看，依据量规进行同伴评价，发表看法。

设计意图：展示环节是对学习成果的检阅，讲解过程是思维的再次梳理和升华。同伴互评促进学生相互学习，培养批判性思维和欣赏他人的能力。

核心素养：数字化学习与创新——展示、交流创作成果；信息社会责任——遵守信息环境下的交流礼仪。

2.总结提炼与拓展：

•教师引导学生一起总结循环结构的优势（代码简洁、易修改、效率高）。

•提问升华：除了画图，生活中、学习中还有哪些事情可以用“循环”的思想来思考？（如：每日作息、背诵课文、生产线组装等）。

•展示一个利用“重复执行直到…”条件循环实现的“画圆直到碰到边缘”的程序，预告下节课内容。

1.跟随教师回顾本课核心知识要点。

2.展开联想，将“循环”思维迁移到更广阔的生活和学习场景。

3.观看新程序，产生对后续学习内容的期待。

设计意图：将知识点上升到方法论高度，强调“循环”不仅是一种编程语法，更是一种普适的思维模式。通过联系生活实际和预告新知，构建知识网络，保持学习连贯性。

核心素养：计算思维——总结提炼核心概念，并将其迁移到其他领域；信息意识——认识到信息科技思想的普遍适用性。

六、教学评价设计

本课采用“过程性评价与总结性评价相结合”、“量化评价与质性评价相结合”的多元评价体系。

1.课堂观察评价：教师通过巡视，观察学生完成任务时的专注度、探究的主动性、调试程序的耐心以及小组合作中的参与度，进行即时口头评价和记录。

2.任务导学单评价：导学单包含流程图绘制、关键代码填空、实践记录和反思区。教师可据此评价学生的思维过程、知识掌握情况和元认知能力。

3.作品量规评价：

评价维度

优秀（4星）

良好（3星）

合格（2星）

待改进（1星）

功能实现

程序运行正确无误，完全实现任务要求，无bug。

程序基本正确，有微小瑕疵但不影响主体功能。

程序能运行，但部分功能未实现或有明显错误。

程序无法运行或完全偏离任务要求。

循环应用

精准、巧妙地运用循环结构，逻辑极其清晰。

正确运用循环结构，逻辑清晰。

使用了循环，但逻辑存在一些混乱或冗余。

未能有效使用循环结构。

代码规范

代码整洁，注释清晰，变量命名有意义。