核心素养导向下的小学六年级信息技术“算法与问题解决”教学设计

核心素养导向下的小学六年级信息技术“算法与问题解决”教学设计信息技术课程作为培养学生数字素养与计算思维的关键载体，在小学阶段具有不可替代的基础性作用。六年级学生经过前三年的学习积累，已具备初步的图形化编程操作经验，能够理解顺序结构与简单循环结构的执行逻辑，但对“算法”这一抽象概念的认知仍停留在具体操作层面，缺乏将问题解决过程抽象为系统步骤的意识。浙教版2023版教材将“算法与问题解决”置于六年级上册开篇位置，意在帮助学生从“操作计算机”向“指挥计算机解决问题”的思维层级跨越，为后续复杂程序设计学习筑牢根基。本教学设计以核心素养为导向，围绕真实问题情境，通过具身认知、任务驱动、迁移反思等策略，引导学生在解决问题的过程中感悟算法的本质，形成结构化思考习惯。一、教材分析与学情诊断本课是单元起始课，核心概念为“算法”与“问题解决”，二者并非并列关系，而是手段与目的的关系：算法是问题解决的路径，问题解决是算法的应用场域。教材编排遵循“从生活中来，到生活中去”的认知规律，先通过“泡茶”“整理书包”等熟悉情境让学生感知算法的存在，再引入“交换两个变量值”等经典算法案例深化理解，最后通过“设计校园导览路线”综合性任务实现迁移运用。学生认知起点呈现两极分化趋势：部分学生在家接触过Scratch、编程猫等图形化编程工具，对“步骤”“流程”有模糊感知；另一部分学生则将信息技术等同于“上网”“打游戏”，缺乏计算思维启蒙。在思维方式上，六年级学生正处于具体运算向形式运算过渡的关键期，能够进行简单抽象但仍需具体事物支撑，这决定了教学设计必须遵循“具象感知—抽象提炼—迁移应用”的认知路径。二、教学目标设计基于《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》对“计算思维”核心素养的要求，结合本课内容特点，制定三维目标体系：（一）信息意识目标：能够主动观察生活中的问题解决过程，识别其中蕴含的算法要素，形成“问题可分解、过程可优化”的认知倾向。（二）计算思维目标：理解算法的基本概念与特征（明确性、有序性、有限性），能够用自然语言、流程图等方式描述简单算法；通过“交换两杯液体”经典案例，体会算法设计中“借第三者”的间接策略。（三）数字化学习与创新目标：能够在复杂问题情境中（如校园导览路线设计）进行需求分析、步骤分解、方案优化，初步形成运用算法思维解决实际问题的能力。三、教学重难点教学重点：算法的概念理解与特征把握；用流程图描述算法步骤。教学难点：从具体问题中抽象出算法步骤，体会算法优化思想。四、教学方法与资源准备采用任务驱动教学法、情境教学法、启发式教学法。课前准备多媒体课件、流程图模板卡片、磁性贴板（用于小组合作拼接流程图）、装有不同颜色液体的透明量杯两套（用于“交换液体”情境演示）、平板设备若干（供学生尝试用在线流程图工具绘制方案）。五、教学过程设计（总课时：2课时，本节为第一课时）（一）情境激趣，感知算法存在（8分钟）教师播放一段微视频：一名一年级新生第一天入学，面对“进教室—放书包—交作业—找座位”一系列事务手足无措，而另一名熟悉校园规则的学生则井然有序。视频定格在两名学生的对比画面上。教师提问：如果让你帮助这位新生，你会怎样安排他到校后的行动步骤？学生自由发言，教师将发言关键词实时板书在电子白板上。预设回答包括：“先到教室”“把书包放在桌洞里”“把作业交给组长”“找到自己的座位坐下”等。教师追问：这些步骤如果换一个人来做，能顺利完成同样的任务吗？学生回答“能”。教师顺势点明：这种“明确的步骤”就是算法的一种表现形式，它不依赖于具体执行者是谁。设计意图：从学生熟悉的校园生活切入，降低认知负荷，让“算法”概念在具体情境中自然浮现，避免直接抛出抽象定义造成认知突兀。（二）概念建构，理解算法本质（15分钟）教师出示三组情境材料：情境一：奶奶做红烧肉的步骤——洗净切块、焯水捞出、热锅冷油、翻炒上色、加料炖煮、收汁出锅。情境二：解方程3x+5=20的步骤——移项得3x=15，两边同除以3得x=5。情境三：妈妈煮速冻水饺的步骤——烧水、水开下锅、点两次凉水、水饺浮起即熟。学生分组讨论：这三组材料有什么共同点？它们分别属于哪类问题？小组代表发言后，教师引导学生归纳：算法就是解决问题的一系列明确步骤。它存在于生活方方面面，既可以用于烹饪、解题，也可以用于操作计算机。算法有三个关键特征——每一步都要说清楚（明确性）、步骤有先后顺序（有序性）、最后能结束（有限性）。教师强调：今天我们要研究的算法，主要关注那些可以“让计算机帮忙”的步骤，但即便是计算机执行的算法，也必须具备这三个特征，否则就会出现“死循环”或“理解偏差”。设计意图：通过多领域实例横向对比，帮助学生突破“算法=编程=敲代码”的狭隘认知，建立广义算法观。三组材料分别指向生活实践、数学思维、信息技术三个维度，为后续迁移埋下伏笔。（三）案例剖析，体会算法设计（12分钟）教师出示经典问题情境：桌上有一杯橙汁和一杯蓝莓汁，因为杯子被冻住无法直接倒入对方杯中，如何交换两杯液体？学生独立思考片刻后，同桌交流方案。预设方案一：把冻住的杯子放进微波炉解冻再倒。学生立即质疑：这不符合“交换”即时性，且改变了液体状态。预设方案二：再找两个空杯子，分几次倒来倒去。学生追问：要倒几次才能彻底交换？教师引导：能否找到一种“一次操作就能完成交换”的方法？学生经过讨论，提出需要借助“第三方”——再拿一个空杯子，先把橙汁倒入空杯，再把蓝莓汁倒入原橙汁杯，最后把空杯中的橙汁倒入原蓝莓汁杯。教师用磁性贴板演示这一过程，并请学生用箭头和文字描述每一步骤。学生完成描述后，教师揭示：这就是算法设计中常用的“借第三者”策略——当两个对象无法直接发生关系时，引入中间变量作为桥梁。设计意图：通过认知冲突（“直接倒不行”）激发思考动机，让学生在试错中体会算法设计的关键——找到合理的步骤序列。“借第三者”策略是程序设计中变量交换的核心思想，小学阶段的具象体验将为后续编程学习奠定思维基础。（四）工具学习，掌握流程图表达（10分钟）教师出示一段自然语言描述：“输入两个数，比较大小，输出较大的数。”提问：这样的描述清晰吗？有什么不足？学生指出：“没有说从哪里开始”“如果两个数相等怎么办”。教师介绍流程图这一算法描述工具。流程图用特定图形表示不同类型的步骤，主要图形包括：图形符号名称含义::::::圆角矩形起始/结束符表示算法的开始或结束平行四边形输入/输出符表示数据的输入或输出矩形处理符表示具体的处理步骤或运算菱形判断符表示根据条件选择不同分支学生打开平板中的在线流程图工具（如ProcessOn在线版），尝试将“泡茶问题”（教材情境）的算法用流程图表示出来。教师巡视指导，重点关注“烧水”与“洗茶杯”是否可以并行——借此引出“顺序结构”与“并行结构”的初步概念（不作深入展开）。设计意图：流程图是连接自然语言与编程语言的重要桥梁。让学生在动手绘制中感受图形化表达的严谨性，同时为后续选择性学习“分支结构”留下认知接口。（五）综合迁移，解决真实问题（10分钟）教师布置挑战任务：为一年级新生设计“入学第一天”的行动流程图，要求步骤明确、顺序合理、可操作性强。任务要求：①画出完整的流程图；②每个步骤用简洁语言表述；③考虑可能遇到的特殊情况（如找不到教室怎么办）。学生以小组为单位（4人一组）开展合作。教师提供磁性贴板和空白图形卡片，学生可将卡片贴到贴板上组合流程，再拍照上传至班级共享平台。小组代表上台展示本组方案，其他小组充当“新生”角色，根据流程图一步步“执行”——这一过程被称为“走流程”。如果在“执行”过程中出现卡壳或歧义，说明流程设计存在缺陷，需要现场修订。预设评价维度：步骤是否完备（涵盖入学主要事务）、顺序是否最优（避免往返奔波）、语言是否明确（无歧义表述）。设计意图：通过“设计—执行—反馈”闭环，让学生在角色扮演中真切体会算法“可执行性”的重要。“走流程”这一活动设计源自“算法可视化”理念，将抽象步骤具象为身体动作，深化具身认知。（六）课堂总结，升华算法认识（3分钟）教师引导学生回顾本课核心收获：算法是什么（解决问题的明确步骤）、算法有什么特征（明确性、有序性、有限性）、如何描述算法（自然语言、流程图）、算法设计有什么技巧（借第三者、优化顺序）。教师布置拓展思考：回家观察妈妈做一道菜的过程，用流程图记录下来，看看能否发现可以优化的步骤。六、教学反思与改进思考本课教学设计在实践中取得预期效果，学生在“交换液体”情境中表现出极高的参与热情，95%以上的学生能够主动提出“借助空杯”的方案，说明具象情境对抽象思维的支撑作用显著。“走流程”活动有效暴露了学生流程设计中的常见问题，如“步骤跳跃”“表述歧义”等，为后续教学提供了精准学情反馈。需要反思的方面：其一，流程图工具的使用对部分学生造成操作负担，影响了思维表达的连贯性。下次可考虑采用“纸质卡片拼接+拍照上传”方式，降低技术门槛；其二，对“并行结构”的提及略显突兀，学生理解程度参差不齐，建议在后续课时中单独设置“顺序与分支”专题课进行系统学习；其三，评价方式较为单一，主要依赖教师巡视与小组互评，未能充分记录每位学生的思维轨迹，未来可引入“学习单+电子档案袋”模式，实现过程性评价的精准化。从核心素养落地角度审视，本课较好地实现了从“知识本位”向“素养本位”的转向。算法概念的引入没有停留在“背定义”层面，而是通过多情境感知、经典案例剖析、真实任务迁移，让学生在“做”中“悟”。特别是“走流程”这一活动设计，将算法执行过程外化为可观察、可评议的行为序列，使核心素养的培养落在实处。当然，信息技术教学不能止步于“会做”，更要走向