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第30课 生命游戏有规则 教学设计
课题 生命游戏有规则 单元 第八单元 学科 信息科技 年级 五年级
教材分析 本节课义务教育版五年级全一册信息技术教材的第30课 生命游戏有规则。本课程以康威的“生命游戏”（Conway's Game of Life）为核心，通过这一经典的细胞自动机模型，引导学生探索生命现象的模拟、算法规则的理解以及计算机程序的实现。生命游戏以其简洁的规则和丰富的动态变化，为学生提供了一个既有趣又富有挑战性的学习平台，有助于培养学生的信息意识、计算思维、数字化学习与创新能力以及信息社会责任。
学习目标 1.信息意识：培养对信息社会中数字模拟现象的认识，理解生命游戏作为信息表达方式的独特价值。2.计算思维：通过生命游戏的探索，发展逻辑思维、算法思维和问题解决能力，学会识别和应用简单的算法规则。3.数字化学习与创新：利用计算机工具（如图形化编程软件）模拟生命游戏，进行创造性的编程尝试，培养创新思维。4.信息社会责任：通过讨论生命游戏与现实世界的联系，思考数字技术的伦理和社会责任，形成健康的数字生活态度。
重点 理解生命游戏的基本规则，掌握如何通过编程实现生命游戏的模拟。
难点 理解细胞状态变化的算法逻辑，将算法规则转化为可执行的程序代码。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 展示一些常见的益智游戏图片，如数学游戏、科学游戏、编程游戏等。提问：你们玩过计算机中的益智游戏吗？有什么样的体验呢？引出今天的主题：我们将学习一个特殊的计算机游戏——生命游戏。 学生认真聆听、讨论。 引发学生的兴趣与思考。
讲授新课 一、生命游戏中的算法规则介绍生命游戏的背景和概念：生命游戏是由英国数学家约翰·康威发明的一种细胞自动机，模拟生命演化的过程。解释生命游戏的基本规则：每个小方块有两种状态，点亮和熄灭。通过特定的规则，这些小方块的状态会发生变化。展示生命游戏的初始构型示例，解释如何设置初始状态。详细讲解生命游戏的进化规则通过图示和动画，演示生命游戏的演化过程。引导学生理解每一步的演化是如何发生的。二、体验生命游戏进化规则组织学生分组讨论，分享各自的演化结果。请各组代表上台展示他们的演化过程和结果。引导学生总结生命游戏的特点和规律。三、运行生命游戏的程序运行“生命游戏”程序，观察变化打开配套资源中名为“生命游戏”的Python程序。运行这个程序，试着玩一玩。观察、体会游戏中的算法及其进化规则。 学生认真聆听教师讲解，积极参与讨论；小组讨论完成学习活动教师引导学生思考：积极参与小组讨论，分享并讨论自己的见解和发现。 激发学生的学习兴趣，引导学生关注寻找解决问题的途径与方法，以及解决问题并验证结果等阶段。通过互动讨论。促进学生之间的交流与合作，加深对问题的理解和应用。
作业布置 使用生成式人工智能工具，输入下面的语句，阅读获得的内容，进一步了解生命游戏的规则。为我解释生命游戏，要有简单的说明性实例，适合青少年阅读。
课堂小结 1．生命游戏是一种简单的生成式算法，即算法通过一定的规则作用到输入，从而生成新的事物，即输出。2．生命游戏中的算法是模拟生命演化的一般过程。3．对生命游戏的解释还有很多适用的场境。例如，将一个较大网格视为熊猫乐园，各个方格中生活着一些熊猫。当一个方格点亮时表示这个方格中的熊猫处于活跃状态，熄灭则表示处于安静状态。
板书 一、生命游戏中的算法规则二、体验生命游戏进化规则三、运行生命游戏的程序
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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第30课 生命游戏有规则
(义务教育版）五年级下册
教学目标
1
新知导入
2
议一议
3
想一想
4
学一学
5
练一练
6
课堂总结
7
作业布置
8
1
教学目标
1.了解生命游戏的演化过程，通过图示的方法，认识生命游戏中的算法规则。
2.通过简单的游戏体验，初步领会简单规则也可能产生较复杂的模式。
2
新知导入
益智游戏通常设计得既有趣又可以学习知识与技能。
例如，数学游戏可以帮助我们练习基本运算，科学游戏可以帮助我们了解科学知识与原理，编程游戏通过算法控制计算机的执行过程，从而学习编程的知识与技能。
这一课来认识名为“生命游戏”的计算机游戏程序吧！
3
议一议
你玩过计算机中的益智游戏吗？有什么样的体验呢？
4
想一想
益智游戏有怎样的体验？它是如何工作的？
5
学一学
一、生命游戏中的算法规则
最初的生命游戏模拟的是一种原始形态的“生命”如何按照特定的规则一代接一代地进行演化，并由此得名。
在生命游戏中，有很多小方块，每个小方块都有两种状态。我们可以把这些小方块看作是灯泡，两种状态分别对应着灯泡的“点亮”或“熄灭”。
5
学一学
　　游戏开始时，在一个平面网格中，可以设置若干个点亮的灯泡，表示原始状态的“初始构型”，右图所示就是一个初始构型的例子。接着设定表示进化的“代”数，这两个部分构成算法的输入。
5
学一学
算法规则　生命游戏的算法规则（即进化规则）可以归纳为两条。
　　
规则1：一个点亮的灯泡周围有2个或3个点亮的灯泡，就会继续点亮；它周围有少于2个或多于3个点亮的灯泡，就会熄灭。
例如，右图中心位置的灯泡，用规则1来检查它周围的状态，也就是作用规则1，发现它仍然可以保持点亮状态。
5
学一学
　　规则2：一个熄灭的灯泡周围刚好有3个点亮的灯泡，才会被点亮。否则，它周围有少于3个或多于3个点亮的灯泡，就会保持熄灭状态。
　　例如，右图中心位置的灯泡，作用规则2后保持熄灭状态。
5
学一学
作用算法规则到指定的代数后进化就会停止，停止之后的网格“构型”就可以认为是算法的输出。
5
学一学
二、体验生命游戏进化规则
　　　　　　第1步：把图中的4个构型作用于进化规则，完成第一代进化。　　
　　图中的橙色和蓝色用来临时表示进化的过程，橙色方格表示该位置即将由点亮变为熄灭，蓝色表示该位置即将由熄灭变成点亮。
　　例如，左上角的构型有三个点亮的灯泡，作用规则1后，一个继续点亮、两个变成熄灭状态。作用规则2后，中间一个被点亮。
5
学一学
下图是对4个初始构型分别作用一轮进化规则后的状态。
5
学一学
　　第2步：把第一代进化的结果作为初始构型，继续作用进化规则，就会得到第二代、第三代，也会产生一些更有趣的现象。
　　例如，对第一代进化后右下角的构型继续作用规则，得到第二代、第三代的进化结果，如下图所示。从第三代开始，这个构型就会保持不变，稳定下来。
第3步：继续用其他几个构型尝试，观察发生的变化。
5
学一学
三、运行生命游戏的程序
观察体验
　　运行“生命游戏”程序，观察变化
　　1．打开配套资源中名为“生命游戏”的Python程序。
　　2．运行这个程序，试着玩一玩。
　　3．观察、体会游戏中的算法及其进化规则。
5
学一学
观察体验
6
练一练
利用更大的网格设置更多的构型，继续尝试探究生命游戏的规则，加深对算法进化规则的理解。
7
课堂总结
1．生命游戏是一种简单的生成式算法，即算法通过一定的规则作用到输入，从而生成新的事物，即输出。
2．生命游戏中的算法是模拟生命演化的一般过程。
3．对生命游戏的解释还有很多适用的场境。例如，将一个较大网格视为熊猫乐园，各个方格中生活着一些熊猫。当一个方格点亮时表示这个方格中的熊猫处于活跃状态，熄灭则表示处于安静状态。
8
作业布置
使用生成式人工智能工具，输入下面的语句，阅读获得的内容，进一步了解生命游戏的规则。
为我解释生命游戏，要有简单的说明性实例，适合青少年阅读。
9
板书设计
一、生命游戏中的算法规则
二、体验生命游戏进化规则
三、运行生命游戏的程序
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