小学五年级信息技术下册《程序设计中的循环结构》教案

小学五年级信息技术下册《程序设计中的循环结构》教案

一、教材分析与设计理念

（一）教材地位与内容解析

本节课选自浙教版小学信息技术五年级下册，处于“算法与程序设计”启蒙模块的核心位置。循环结构作为程序设计的三种基本控制结构（顺序、选择、循环）之一，是学生从“零散命令操作”迈向“结构化思维构建”的关键阶梯。在本册教材体系中，学生已初步掌握了Scratch编程环境的基本操作、角色与背景的创建、顺序结构脚本的编写以及简单条件判断（如果…那么…）的使用，具备了学习循环结构的知识与技能基础。

本节课的主要内容是引导学生理解“循环”的概念，认识“重复执行”系列积木（特别是“重复执行…次”和“重复执行”），并能够将其应用于解决实际情境中的重复性任务。教材通常通过绘制规则图形（如正多边形）、实现简单动画效果等生动案例，将抽象的循环思想具体化、可视化。本课的学习不仅旨在掌握一种编程工具，更深层的目标是培养学生的计算思维，特别是“模式识别”与“抽象建模”能力，使其能够发现任务中的重复规律，并用循环结构进行高效表达。

（二）设计理念与理论支撑

1.核心素养导向：教学设计严格对标《中小学信息技术课程标准》，旨在培养学生的信息意识、计算思维、数字化学习与创新以及信息社会责任。本课重点聚焦“计算思维”的培养，通过“分析重复模式→抽象循环模型→编程实现验证→迁移解决新问题”的完整探究过程，使学生体验并初步形成运用计算机科学基础概念解决问题的方法。

2.建构主义学习观：遵循“以学生为中心”的原则，创设真实的、富有挑战性的学习情境（如“批量制作贺卡”、“自动化绘制图案”），引导学生在自主探究、协作交流中主动建构关于循环结构的意义和理解。教师角色从知识的传授者转变为学习的引导者、促进者和协作者。

3.跨学科项目式学习（PBL）：打破学科壁垒，将数学中的“角度与图形”、美术中的“图案设计”、甚至语文中的“排比句式”等概念有机融合。例如，绘制正多边形时联系数学中“外角和”知识；设计重复动画时融入艺术审美。这种融合不仅加深了对循环的理解，也展现了信息技术作为学习与创造工具的强大价值。

4.差异化教学：充分认识到五年级学生在逻辑思维能力、前期编程经验上的差异性，设计分层任务和弹性挑战。提供从“模仿跟练”到“创意应用”的阶梯，确保每位学生都能在“最近发展区”内获得成功体验和思维提升。

二、学情分析

五年级学生年龄大约在11-12岁，其认知发展正处于皮亚杰所说的“具体运算阶段”向“形式运算阶段”过渡的时期。

1.已有知识与技能：

1.2.熟练操作计算机，熟悉Scratch编程界面。

2.3.掌握角色移动、旋转、说话、切换造型等基本积木的使用。

3.4.理解并能够编写简单的顺序结构程序。

4.5.初步接触条件判断积木（如果…那么…），理解程序的分支概念。

5.6.具备一定的数学几何知识（如角度、多边形）。

6.7.拥有较强的形象思维能力和对动画、游戏的好奇心与创作欲。

8.学习心理与能力特点：

1.9.兴趣驱动：对可视化、交互式的编程学习抱有浓厚兴趣，乐于通过“搭积木”的方式创造作品。

2.10.思维特点：抽象逻辑思维能力正在发展，但仍需具体形象和动手操作作为支撑。能够理解“重复”的现象，但将“重复”抽象为可控制的“循环结构”需要引导。

3.11.潜在困难：

1.4.12.概念抽象：理解“循环变量”（如计数器）在循环过程中的变化及其作用是难点。

2.5.13.逻辑漏洞：容易在循环体内遗漏或错误设置导致循环状态改变的关键命令（如移动后旋转），造成逻辑错误。

3.6.14.无限循环：对“重复执行”与“停止全部脚本”的关系理解不清，可能导致程序陷入死循环而不知所措。

7.15.合作与表达：具备小组合作学习的基本能力，能够在教师引导下进行有目的的讨论与分享。

三、教学目标

（一）知识与技能

1.理解程序设计中“循环结构”的概念和作用，能列举生活中的循环现象。

2.准确识别并说出Scratch中“重复执行…次”和“重复执行”积木的功能与区别。

3.能够独立使用“重复执行…次”积木编写脚本，绘制正多边形（如正方形、三角形、六边形）。

4.初步了解“重复执行”积木的用途，并能通过外部指令（如事件、条件判断）控制其停止。

5.能够调试简单的循环程序错误（如循环次数错误、循环体内命令顺序错误）。

（二）过程与方法

1.通过对比“不使用循环”与“使用循环”两种方式完成同一重复任务，亲身体验循环结构带来的高效与简洁，掌握“发现问题→寻求优化”的思维方法。

2.经历“观察图形规律→分析绘制步骤→抽象循环模型→编写调试程序”的全过程，学习将具体问题抽象为编程模型的思维路径。

3.在小组合作探究中，学习如何清晰表达自己的算法思路，并倾听、借鉴同伴的想法。

（三）情感态度与价值观

1.感受循环结构在简化代码、提高效率上的强大魅力，激发对程序设计更深层次的探索兴趣。

2.在创作规则图形和动画的过程中，体验将数学规律与艺术创意相结合的成功与喜悦，提升数字化学习与创新的自信心。

3.初步建立严谨、有序的程序设计思维习惯，培养耐心调试、不畏错误的科学精神。

四、教学重难点

1.教学重点：

1.2.循环结构概念的理解：通过丰富的实例，让学生深刻体会到循环是处理重复性任务的最佳选择。

2.3.“重复执行…次”积木的熟练应用：掌握利用该积木编写规则图形绘制程序的方法。

4.教学难点：

1.5.循环体的正确构建：理解循环体内应包含完成一次重复所需的所有操作，并能正确排列这些操作的顺序。

2.6.循环变量与循环过程的动态想象：理解在“重复执行10次”的过程中，一个隐含的“次数”变量从1逐步增加到10的动态过程。

3.7.“无限循环”的合理控制：理解“重复执行”的意义，并学会用“当绿旗被点击”和“停止全部脚本”等控制其启停。

五、教学准备

1.教师准备：

1.2.多媒体课件（内含生活循环案例视频、分步教学动画、分层任务卡）。

2.3.示范用Scratch程序（如：繁琐画正方形vs循环画正方形对比程序；绘制多种多边形的程序；无限循环的简单动画及停止控制程序）。

3.4.设计并打印“小组探究学习单”和“我的创意设计卡”。

4.5.准备课堂评价工具（如星级徽章贴纸、作品展示互评表）。

5.6.确保机房网络畅通，学生机Scratch（3.0及以上版本）运行正常。

7.学生准备：

1.8.复习Scratch基本操作及顺序结构。

2.9.携带数学课使用的量角器（用于辅助理解旋转角度）。

3.10.开放、积极的探索心态。

六、教学过程（详细实施环节）

第一阶段：情境激趣，初识“循环”（预计时间：10分钟）

1.生活导入，感知“重复”：

1.2.活动：播放一段精心剪辑的短视频，内容包含：工厂机械臂重复装配零件、时钟秒针周而复始转动、学生广播体操重复某一节拍、歌曲副歌部分循环演唱。

2.3.提问：“同学们，刚才的视频里，你们看到了哪些共同的特点？”引导学生说出“一遍又一遍地做同样或类似的事情”。

3.4.追问：“在我们的学习和生活中，还有哪些这样的例子？”（预设回答：每天重复上课下课、值日生重复擦黑板、打印多份相同通知、古诗中的叠词等）。

4.5.小结与衔接：教师总结：“这种‘重复做’的现象，在我们信息技术领域，特别是在程序设计中，有一个非常高效的工具来处理它，这个工具就叫——‘循环结构’。今天，我们就化身‘效率魔法师’，学习如何用循环结构让我们的程序变得更聪明、更简洁！”

6.认知冲突，体验“低效”：

1.7.任务：教师在Scratch中出示一个任务——“让小海龟（或小猫）画笔，画出一个边长为100步的正方形”。

2.8.挑战一：“请一位同学，用我们已经学过的‘顺序结构’来编写这个程序。”学生上台操作，可能会写出：移动100步→右转90度→移动100步→右转90度→移动100步→右转90度→移动100步→右转90度。

3.9.引导思考：“这个程序能成功吗？（能）但是，你有什么感觉？”引导学生说出“太长”、“很麻烦”、“写起来容易漏”。

4.10.挑战二：“如果我要画一个正三十六边形（近似圆形）呢？也用这种方法写吗？”学生会产生畏难和质疑情绪。

5.11.揭示课题：“是的，当重复的次数非常多时，这种方法简直是一场灾难！我们必须找到一种更聪明的办法。仔细观察，画正方形的四组命令，是不是完全相同的两组动作（移动+旋转）重复了4次？这就是规律！循环结构，就是专门用来‘抓住’并‘管理’这种重复规律的‘神器’。”

第二阶段：探究新知，理解“有限循环”（预计时间：20分钟）

1.认识“重复执行…次”积木：

1.2.定位：引导学生从Scratch的“控制”模块中找到“亮黄色”的“重复执行…次”积木。

2.3.观察：让学生观察其形状——一个“C”形或“夹子”形的结构，中间有一个可以填入数字的缺口。

3.4.讲解：教师比喻：“这个积木就像是一个‘神奇的复印机’。它会把夹在它‘肚子’里的所有命令（我们称之为‘循环体’），按照你设定的次数，自动、准确地重复执行。”

4.5.演示：教师将之前画正方形的冗长脚本，拖入“重复执行4次”的“肚子”里，但只保留一组“移动100步”和“右转90度”。

5.6.运行与对比：运行程序，成功画出正方形。将新旧两个程序并排显示，引导学生对比：“哪个更简洁？哪个更容易修改？（如果要画六边形，只需改次数和角度）”

7.深度解析，构建概念模型：

1.8.分解循环过程：教师使用课件动画，动态演示循环执行过程。

1.2.9.第一步：设定次数为4。

2.3.10.第二步：执行“肚子”里的命令（移动、旋转）——第1次。

3.4.11.第三步：悄悄地问自己：“满4次了吗？没有。”回到“肚子”开头。

4.5.12.第四步：执行“肚子”里的命令（移动、旋转）——第2次。

5.6.13.……

6.7.14.直到第4次执行完毕，再次询问：“满4次了吗？满了。”跳出循环，执行后面的命令（如果有）。

8.15.关键概念强调：

1.9.16.循环体：被重复执行的部分，必须是一个完整的“工作单元”。对于画多边形，一次“移动+旋转”就是一个工作单元。

2.10.17.循环条件：“重复执行…次”是计数循环，条件就是“次数是否达到预设值”。可以告诉学生，电脑内部有一个看不见的“小计数器”，从1开始，每执行一次循环体就加1，直到等于设定值就停止。

3.11.18.旋转角度：通过提问引导学生联系数学知识：“为什么画正方形要转90度？（四边形内角和360°，360°/4=90°）那么画等边三角形呢？（360°/3=120°）画正六边形呢？（360°/6=60°）”从而得出公式：旋转角度=360°/边数。这是将数学规律抽象为程序模型的关键一步。

19.初步尝试，固化技能（“做中学”）：

1.20.基础任务：发放“小组探究学习单”第一关。要求：使用“重复执行…次”积木，分别绘制一个等边三角形和正六边形。学习单上提示旋转角度的计算公式。

2.21.学生活动：两人一小组，合作完成。教师巡视，重点关注：

1.3.22.循环体内命令是否完整（移动+旋转）。

2.4.23.旋转角度计算是否正确。

3.5.24.循环次数是否与边数对应。

6.25.共性难点指导：收集学生出现的典型错误，如：循环体内只有移动没有旋转（画成一条直线）；旋转角度写错（如三角形用了60度）；循环次数写错。通过投屏展示错误案例，集体“诊断”并修正。

7.26.分享与小结：请成功的小组分享他们的脚本。教师总结：“有限循环‘重复执行…次’，让我们用一个简短的‘循环体’和一个‘次数’，就能轻松搞定大量重复工作，这就是计算思维的威力！”

第三阶段：拓展探究，初探“无限循环”（预计时间：8分钟）

1.创设新情境：

1.2.提问：“刚才的循环，我们知道它重复多少次后会停止。但有的时候，我们希望一个动作一直重复下去，直到我们让它停止。比如，让一个角色在舞台上一直巡逻走动，让一个电风扇的叶片一直旋转。”

2.3.展示：教师演示一个“小猫在舞台左右边缘来回漫步”的无限循环程序（使用“重复执行”+“碰到边缘就反弹”+“移动”）。

4.认识“重复执行”积木：

1.5.比较：出示“重复执行”积木（没有数字缺口），与“重复执行…次”对比。提问：“它们长得像，但有什么不同？”

2.6.讲解：“‘重复执行’就像一个不知疲倦的‘永动机’，一旦启动，就会永远不停地执行它肚子里的命令，除非我们下达强制停止的命令。”

3.7.控制启停：

1.4.8.启动：通常由“当绿旗被点击”事件来启动这个无限循环。

2.5.9.停止：演示如何通过“控制”模块中的“停止全部脚本”积木，并将其与“当按下空格键”事件结合，来实现手动停止。让学生理解，无限循环必须要有可控的出口。

10.迷你挑战：

1.11.任务：制作一个“不停闪烁的星星”或“持续变换颜色的背景”。学生快速尝试，感受无限循环的效果及停止控制。

第四阶段：综合应用，创意实践（预计时间：12分钟）

本环节是知识内化、能力迁移和创意激发的高潮。

1.发布“创意设计工坊”任务：

任务分为三个难度层级，学生可自由选择或依次挑战。

层级一（基础巩固）：几何画廊

1.2.要求：利用循环结构，绘制一个由至少两种不同多边形组成的组合图案（如：一个正方形内套一个旋转的三角形）。

2.3.提示：思考如何调整角色的初始位置和方向，以及多个循环的顺序。

层级二（能力提升）：动态万花筒

1.4.要求：创建一个动态变化的循环图案。例如：

1.2.5.绘制一个逐渐变大的螺旋多边形（每次循环，移动步数增加一点）。

2.3.6.让角色在画图的同时，每画一条边就切换一次颜色或画笔粗细。

4.7.提示：引入“变量”或“画笔”模块的积木，进行简单结合。

层级三（开放挑战）：循环小剧场

1.8.要求：设计一个包含循环结构的小动画或小场景。例如：

1.2.9.“太阳东升西落”的日夜循环。

2.3.10.“小鸟重复扇动翅膀”飞过天空。

3.4.11.一个简单的“倒计时”动画（用循环结合等待和切换造型）。

5.12.鼓励：结合多个角色，运用已学的所有知识进行创意表达。

13.学生活动与教师指导：

1.14.学生根据兴趣选择任务，独立或结对创作。教师提供“我的创意设计卡”，鼓励学生在编程前先简单勾画设计思路。

2.15.教师巡回，扮演“技术顾问”和“思维启发者”：

1.3.16.对层级一学生，确保循环逻辑正确，鼓励他们尝试调整参数（边长、颜色）美化作品。

2.4.17.对层级二学生，引导他们思考“循环变量”的变化（如：“将步数增加10”应放在循环体内何处？），体验更复杂的循环控制。

3.5.18.对层级三学生，鼓励其大胆构思，帮助他们将生活场景分解为可循环的动作序列，并协调多个脚本的关系。

6.19.设立“问题墙”，鼓励学生将遇到的共性技术难题写在便签上粘贴，教师或学有余力的同学可提供帮助。

第五阶段：展示评价，总结升华（预计时间：10分钟）

1.作品展示会：

1.2.利用多媒体网络教室的“作品广播”功能，邀请各层级代表展示他们的作品。

2.3.展示者需简要介绍：“我的作品是什么？”“我用了哪种循环？循环体是什么？”“在设计过程中，我解决的最有趣的问题是什么？”

3.4.例如：

1.4.5.基础层学生：“我画了一个彩色的风车，它由4个三角形组成。我用了一个‘重复执行4次’，循环体是画一个三角形然后旋转90度。”

2.5.6.挑战层学生：“我做了一个星星闪烁的夜空。星星用了‘重复执行’来不停变换亮度，但我用‘当按下空格键’让所有星星停止闪烁，进入夜晚静止状态。”

7.多维互动评价：

1.8.师生共评：依据教学目标，制定简易评价标准（如：循环使用正确★；作品有创意★；问题解决清晰★）。

2.9.引导学生从以下方面进行欣赏与提问：“他的循环体设计得巧妙吗？”“这个无限循环的停止方式是不是很贴心？”“这个作品哪里最吸引你？”

3.10.教师发放“点赞贴纸”，学生可以为欣赏的作品投票。

11.课堂总结与思维导图建构：

1.12.教师引导学生共同回顾本节课的探索之旅：

1.2.13.我们从生活中的重复现象出发。

2.3.14.发现了顺序结构处理重复的低效。

3.4.15.找到了“循环结构”这个神器。

4.5.16.学会了“重复执行…次”来处理知道次数的重复（有限循环）。

5.6.17.了解了“重复执行”来处理不知道次数或需要一直进行的重复（无限循环），并知道要控制它。

6.7.18.最后，我们当了一回设计师，用循环创造了精彩的作品。

8.19.教师板书或以思维导图形式呈现循环结构的核心要素（条件、循环体、两种类型及其区别）。

9.20.情感升华：“同学们，今天你们不仅学会了一种编程技巧，更掌握了一种高效解决问题的思维方式——‘寻找规律，循环处理’。这种思维，将来可以帮助你们用几行代码处理成千上万的数据，设计出千变万化的动画。记住，你们是数字时代的创造者！”

七、板书设计

循环结构——效率魔法师

一、是什么？

处理“重复性任务”的程序结构。

二、为什么用？

对比：[顺序结构：冗长、易错]vs[循环结构：简洁、高效]

三、怎么用？（Scratch）

1.有限循环（知道次数）：

【重复执行[10]次】

↘

[循环体](被重复执行的所有命令)

关键：循环体要完整！

公式（画正多边形）：旋转角度=360°/边数

2.无限循环（一直重复）：