高中信息技术必修1 项目五第二课时 描述“洗涤算法”教学设计

高中信息技术必修1项目五第二课时描述“洗涤算法”教学设计一、教材与学情分析本课时选自沪科版（2019）高中信息技术必修1第三单元"算法和程序设计"中项目五"描述洗衣机的洗衣流程——了解算法及其基本控制结构"的第二课时。项目情境源自生活：全自动洗衣机如何按照设定的程序完成洗涤、漂洗、脱水等一系列动作。第一课时的学习已引导学生梳理了洗衣机工作的整体流程，学生初步感受到算法是解决问题的一系列明确步骤。本课时的核心任务是让学生从"能看懂流程"走向"能描述算法"，系统掌握自然语言、流程图、伪代码三种算法的描述方法，理解顺序、选择（分支）、循环三种基本控制结构，并能够运用流程图准确描述"洗涤算法"中"如果衣物很脏则延长洗涤时间""漂洗三次"等包含判断与重复的逻辑环节。授课对象为高一年级学生。他们使用过洗衣机，对"快洗""强力洗"等模式有生活体验，但极少思考过按钮背后的控制逻辑；经过前面章节数据与信息的启蒙学习，学生具备初步的数字化思维，部分人接触过简单的图形化编程，但大多数学生对"算法"一词停留在模糊印象，容易把"描述算法"误解为"写作文"或"画示意图"，对分支结构中条件的完整性、循环结构中终止条件的必要性缺乏自觉意识。因此本课以真实问题为先导，以符号规范为支撑，以对比辨析为路径，帮助学生实现从生活经验到算法表达的认知跨越。二、教学目标1.通过还原洗衣机控制面板背后的逻辑，学生能用自然语言分条、有序地描述洗涤过程，体会"步骤明确、无歧义、可执行"是算法描述的基本要求。2.学生能识读并绘制规范的程序框图，正确使用起止框、输入输出框、处理框、判断框和流程线，将"判断衣物脏污程度""重复洗涤直至漂洗干净"等逻辑转化为图形化表达，理解顺序、选择、循环三种基本控制结构的组合方式。3.学生能比较自然语言、流程图、伪代码三种描述方式的适用场景与表达特点，初步体会伪代码介于自然语言与程序设计语言之间的桥梁作用，为后续用Python实现算法奠定表达基础。4.通过小组合作绘制并互评流程图，学生养成严谨、规范的表达习惯，发展计算思维中的抽象与形式化能力，能主动检查自己算法中的漏洞（如死循环、条件缺失）。三、教学重点与难点教学重点：三种算法描述方法的特点与使用规范；用流程图描述包含分支与循环的"洗涤算法"。教学难点：循环结构中循环条件与循环体的正确设置，避免"永远洗不停"的逻辑漏洞；学生对两种循环描述方式（当型与直到型）在洗涤情境中的辨析与选择。四、教学方法与资源准备教学方法采用情境任务驱动、教师示范讲解、小组协作探究与课堂互评相结合的方式。课前教师准备多媒体课件、洗衣机工作流程微视频、印制好的可视化流程图符号卡片（磁贴版，可在黑板拼贴）、学习单与评价量规；机房配备绘图工具（如draw.io、流程图或图形化编程环境）供学生电子绘制。建议在大屏幕或电子白板环境下授课，便于动态演示符号的拼接与结构的嵌套。五、教学过程（一）情境导入：按钮背后藏着什么（约5分钟）教师播放一段约40秒的微视频：一位学生把沾有泥渍的外衣放进洗衣机，按下"标准洗"，40分钟后取出干净的衣物。视频定格在控制面板的"开始/暂停"键上。教师提出本课核心问题："你按下的是一颗按钮，洗衣机执行的却是一套精密方案。这套方案是谁写给它的？写出来的样子是什么？"请两三位学生凭直觉回答，学生可能说"有程序""有芯片"。教师顺势点拨："芯片不认识中文，工程师必须先把'怎么洗'说得清清楚楚、毫无歧义，再翻译成机器能懂的语言。这个'说清楚'的过程，就是描述算法。"教师板书课题——描述"洗涤算法"，并呈现本课学习任务单："本课结束，每一位同学要能亲手画出一张让'洗衣机'准确执行、让同学看得明白、经得起追问的洗涤流程图。"任务真实、标准明确，学生的学习动机由此建立。（二）温故感知：先用最熟悉的话来说（约8分钟）教师提问："不借助任何专业术语，请你向同伴口述一遍'洗一件衣服'的完整过程。"学生口头表述，常见版本如"放水、加洗衣粉、洗、倒掉脏水、漂洗、甩干、晾晒"。教师追问三个问题，逼近算法描述的本质：第一问："水放多少？"学生意识到要加"适量"或"按衣量设定水位"——描述需要可执行、可度量，模糊词"适量"对人是常识，对机器却是灾难。第二问："洗多久？如果衣服特别脏呢？"学生自然说出"脏就多洗一会儿"——这里已经出现了条件判断的种子。第三问："漂洗几次？凭什么是三次而不是三十次？"学生回答"洗到水干净为止"或"默认三次"——这里出现了循环与终止条件的雏形。教师将学生口述过程整理为分条书写的大字板书，示范自然语言描述算法的规范格式：第一步，根据衣物量设定水位并进水至设定水位。第二步，加入适量洗涤剂，开始洗涤，洗涤时间t分钟。第三步，判断衣物脏污程度，若很脏，则追加洗涤m分钟。第四步，排空污水。第五步，重复执行"进水—漂洗—排水"三次。第六步，脱水。第七步，结束，提示蜂鸣。教师小结：自然语言人人会用，描述算法时做到四点——分步骤、有编号、无歧义、可执行。同时指出它的局限：表述冗长，步骤之间的"跳转关系"（如哪一步重复执行）要靠文字来回指认，复杂流程极易绕晕。这就逼着我们寻找更紧凑的工具。（三）新知建构一：认识流程图的符号语言（约8分钟）教师展示一套国际通用的流程图符号，边讲解边用磁贴在黑板上拼贴示范，强调每个符号的"职责分工"：圆角矩形——起止框，一个算法只有一个"开始"，至少一个"结束"；平行四边形——输入/输出框，对应"读取衣物量信息""蜂鸣提示"；矩形——处理框，对应"进水""洗涤t分钟"等具体动作，一个框写一件事，一件事写一行；菱形——判断框，程序在这里"走岔路"，如"衣物很脏？"，必须引出两条带"是/否"标注的分支；带箭头直线——流程线，箭头方向即执行顺序，除行规允许外不得省略箭头。教师现场"以错示正"，故意在黑板上拼出两个问题片段：一是判断框只画了一条出口线，二是流程线无箭头、两个框倒着连。请学生当"质检员"挑错，并说明这样的图交给"洗衣机"会发生什么——洗衣机走到岔路口无所适从，或者干脆乱序执行。学生在纠错中把符号规范内化为自觉标准，比单纯记忆效果更牢固。（四）新知建构二：三种基本控制结构（约8分钟）教师指出：数学家早已证明，再复杂的算法，只用三种"积木"就能拼出来。顺序结构：从上往下，一步接一步。例如"进水→加洗涤剂→洗涤→排水"，黑板磁贴演示，这是算法最基本的骨架。选择（分支）结构：走到岔路口，看条件再决定。对应洗涤场景中"若衣物很脏，则延长洗涤m分钟；否则按标准时间"。教师用磁贴拼出分支图，强调两条分支最终要在"汇合点"重新并拢，继续公共流程，防止学生画出"一根主线两条尾巴各自结束"的碎裂图。循环结构：同一段步骤反复执行。教师先问一个刺激性问题："'漂洗三次'在流程图里，难道要把同样的三个框抄三遍？如果改成漂洗十遍呢？"学生立刻认识到重复抄写不可行，引出"用箭头折回去"的循环画法。教师给出循环的两个要素：循环体（重复做的事，如"进水—漂洗—排水"）、循环条件（什么时候停，如"计数<3"或"水是否干净"），并特别警示：只有循环体、没有终止条件的算法叫死循环——洗衣机将漂洗到天荒地老。让学生在笑声中记住：循环必须"有进有出"。随后教师展示循环的两种常见画法：当型循环（先判断，条件成立才进入循环体）与直到型循环（先执行一次，再判断是否继续）。以"智能洗衣机能实时检测水浊度：当水不干净就一直漂洗"（当型）与"强力洗模式：先漂一次，再看是否还要继续"（直到型）作对比，学生初步辨析两者差异，为难点突破铺垫。（五）核心任务：绘制完整的"洗涤算法"流程图（约12分钟）教师发布分层任务，学生以两人小组为单位，使用绘图软件或纸质学习单完成。基础任务：用规范流程图描述"标准洗"完整流程，必须包含至少一个选择结构（脏污判断）和一个循环结构（漂洗三次），循环采用"计数器"方式实现：设定计数变量i=0，每漂洗一次i加1，判断"i<3？"，成立则继续漂洗，不成立则进入脱水。拓展任务（学有余力组）：改用"传感判断"方式，以"漂洗排出的水清澈吗？"作为循环条件，画出直到型循环版本，并思考一个问题：传感器什么时候检测——漂之前还是漂之后？这个时序差异正是两种循环结构的本质区别。教师巡视指导，重点关注三类典型问题并即时辅导：其一，判断框出口未标注"是/否"；其二，循环回路线越过起止框造成全局错乱；其三，循环变量忘记"加1"，形成死循环。教师不直接替学生改图，而是用问题反拨："假如你是洗衣机，走到这一步，你凭什么决定回去？凭什么决定离开？"促使学生自主发现逻辑缺口。（六）展示互评：让算法经得起"执行"（约7分钟）选取两到三组作品投屏展示，由"绘制者"先自述设计思路，其他小组依据课堂给出的三条评价量规进行"人工运行"检验：量规一，符号规范：五种符号使用是否正确，判断框是否双出口且标注清晰；量规二，逻辑完整：能否从"开始"沿箭头走到"结束"，分支汇合是否合理，循环是否"有进有出"；量规三，表达简洁：一个框一件事，无冗余步骤，无歧义措辞。教师组织"角色扮演"式验证：一位学生扮演"洗衣机"，严格按流程图口头执行——"我开始，我进水，我加洗涤剂，我洗涤，我判断：衣物很脏吗？……"假设条件"水始终是脏的"，让全班观察"洗衣机"是否永远漂洗下去。通过这种具象化的"人机共演"，死循环的危害被全体学生亲眼"看见"，胜过千言万语的灌输。对于表现优秀的小组，教师引导全班肯定其亮点，如同伴补充"判断前增加'检测衣物重量'实现水量自适应"，体现优化意识。（七）三种描述方式的对比与伪代码初识（约3分钟）教师出示一段洗涤算法的伪代码：开始输入衣物量W，设定水位洗涤t分钟如果衣物很脏则追加洗涤m分钟排水循环执行3次：进水、漂洗、排水脱水结束引导学生对比自然语言、流程图、伪代码三种方式：自然语言亲切但冗长易含歧义；流程图直观，结构关系一目了然，但修改重绘不便；伪代码介于自然语言和程序代码之间，既简洁清晰又最容易转写为真实程序。教师点明："下一步，我们将把这张图纸交给Python，让代码替洗衣机'思考'。"为第三课时的程序实现埋下钩子。（八）课堂小结与作业布置（约2分钟）教师以一句话收束："算法是好厨师的菜谱，是洗衣机的灵魂，而描述算法，就是把灵魂画在纸上。"请一名学生用三十秒复述本课三句话：算法描述有三套语言；任意算法由三种结构搭成；循环必须有进有出。作业分两档：基础作业——用流程图描述"电饭煲煮饭算法"（要求含一次判断、一次循环）；探究作业——观察家中洗衣机任一模式并记录其工作阶段的实际时长，尝试推测其内部控制逻辑，下节课交流。六、板书设计主板书居中写课题"描述'洗涤算法'"。左侧列为三种描述方式：自然语言、流程图、伪代码；中部为磁贴拼成的洗涤流程图全图，红笔标出分支汇合点与循环回路线；右侧列出五种流程图符号及含义，底部以醒目字体写警示语"循环：有进有出"。整版布局结构清晰，学生课后仍可凭此全貌回顾。七、教学评价设计本课实行"过程＋成果"双线评价。过程性评价依托巡视记录表，关注学生在绘制、纠错、互评中的思维参与度与协作表现；成果性评价依据三条量规对小组流程图打分，并设"最佳逻辑奖""最规范表达奖"两项激励。教师特别关注三类学生：对符号记忆困难的学生提供符号速查卡；对循环理解滞后的学生安排与拓展任务组结对；对超前完成任务的学生给予"传感器循环"进阶挑战，确保不同层次学生各有所得。八、