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自然生态守护者——外来物种危害评估
课例名称 自然生态守护者——外来物种危害评估
年级 五年级 章节 六单元
课时安排 本单元共3个课时
执教教师 学校
一、教学内容分析
本课时是《自然生态守护者》单元中的重要组成部分，在整个教材中承担着培养学生计算思维和算法应用能力的关键任务。从纵向来看，本课是在学生已经学习了基本图形面积计算、统计估算方法等内容后的延伸，为后续学习更复杂的算法（如递归、机器学习基础）奠定基础。从横向来看，本课与单元内"水域面积计算"、"植物自动识别"等内容形成有机联系，共同构建了"用信息技术解决生态问题"的知识体系。教材通过递推算法这个载体，巧妙地将数学建模、编程实践和生态保护三个维度融合在一起。本课时的特殊价值在于：一方面通过兔子繁殖这个典型案例，让学生理解算法在模拟自然现象中的应用;另一方面通过编程实践，培养学生的计算思维和数字化学习能力。这种跨学科的整合设计，充分体现了信息科技课程的实践性和综合性特点。
二、教学对象分析
五年级学生正处于具体运算阶段向形式运算阶段过渡的关键期。在知识基础上，学生已经掌握了基本的四则运算和简单数列概念，具备初步的逻辑思维能力；在信息技术能力方面，经过前期的学习，学生已经接触过Mind+等图形化编程工具，了解变量、循环等基本编程概念，但算法思维仍需培养。这个年龄段的学生对生态环境问题有感性认识，能够理解物种繁殖等生物学概念，但将实际问题转化为数学模型的能力较弱。在教学过程中可能遇到的困难包括：递推算法的抽象性理解、编程实现时的逻辑错误调试、数学建模思维的培养等。因此，需要通过生活化案例、可视化演示和循序渐进的任务设计来化解这些难点。同时，学生动手实践的兴趣浓厚，小组合作学习效果较好，这些都是可以充分利用的教学优势。
三、教学目标
信息意识：1.理解递推算法的基本思想及其在模拟外来物种繁殖中的应用。2.感知信息技术在生态保护中的作用，主动关注科技与环境的联系。计算思维：1.理解递推算法的基本思想和实现过程，能分析兔子繁殖模型的规律。2.掌握将实际问题转化为算法模型的思维方法,从实际问题中抽象出递推关系（第n项=第n-1项+第n-2项）。数字化学习与创新：1.通过编程实现递推算法，验证外来物种繁殖速度，体验用技术解决生态问题的方法。2.在编程实现递推算法的过程中，能够准确设置变量、循环结构和递推公式，确保程序能够正确运行并输出准确的繁殖数量结果。信息社会责任：1.增强生态环境保护意识，认识防止外来物种入侵的重要性。2.培养科学探究精神，体会信息科技在环境保护中的作用。
四、教学重点与难点
教学重点：递推算法的原理及其在模拟物种繁殖中的应用。教学难点：将实际问题转化为数学模型，理解“初始条件”与“递推关系”。
五、教学环境（软、硬件）
多媒体课件、编程工具（Mind+）、“递推算法”示范程序
六、教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
课题导入 1.情境导入：在一个相对稳定的生态环境中，各生物物种的数量会受到环境的制约而达到动态平衡的状态。一旦有外来物种入侵，如果本地生态环境对新物种缺乏制约，生态平衡可能会被破坏，造成部分物种灭绝的严重后果。2.引导学生讨论外来物种入侵的危害（如破坏生态平衡、导致本地物种灭绝等）。3.引出课题：我们怎么才能预测外来物种的增长速度呢？今天，我们就来当一回生态科学家，通过数学模型和编程模拟外来物种的繁殖速度，评估其危害。板书课题：《外来物种危害评估》 1.认真倾听教师讲述的生态环境中外来物种入侵的情境。2.积极参与讨论，分享自己所知道的外来物种入侵危害的案例或想法。3.带着对如何预测外来物种增长速度的好奇，进入本节课的学习。 通过创设真实的生态情境，引发学生对生态问题的关注，激发学生的学习兴趣。以问题导入课题，设置悬念，激发学生的求知欲，使学生主动参与到课堂学习中。
建构新知 一、评估外来物种发展速度1.教师引导：评估外来物种的发展速度，能为人们预防和治理外来物种入侵提供科学依据。2.信息链接：展示澳大利亚兔子入侵案例3.探究实践：兔子繁衍规律探究①教师引导：假设一对小兔子需要两个月才能成年繁殖，之后每月生一对新兔子。我们用表格记录前12个月的变化，看看能发现什么规律。②展示教材中的兔子繁殖模型：第1个月：1对兔子。（刚带来的兔子）第2个月：1对兔子。（小兔子还没长大）第3个月：2对兔子（新生1对）。第4个月：3对兔子（新生1对）。……③手工推算：学生分组填写表格，推算7个月、8个月后一共有多少对兔子。引导学生观察数据，发现规律。二、递推算法的基本思想和实现过程1.发现规律①关键提问：现在让我们化身小数学家，仔细观察这个表格。看前两个月都是1对，第三个月变成2对...谁能发现其中的数学规律？②引导学生提出猜想：每个月的数量等于前两个月数量之和③教师引导：如果用数学公式表达这个规律？发现规律：第n个月的对数=第(n-2)个月对数+第(n-1)个月对数。2.验证规律①计算第8个月对数（13+21=34）教师引导：现在请完成第8个月的计算。②根据公式“第n个月的对数=第(n-2)个月对数+第(n-1)个月对数。”完成所有月份的计算。③总结递推算法：递推算法是根据初始项和相邻项间的关系来实现求解的算法，它将一个复杂问题的求解，分解成若干连续的简单运算。就像搭积木一样，每一层都需要下面两层的支撑。④强调递推算法的两个条件：初始条件：第1个月和第2个月均为1对。递推关系：当前项=前两项之和。 1.仔细观看澳大利亚兔子入侵案例展示，了解外来物种入侵的实际情况。2.分组进行兔子繁衍规律探究： 按照教师要求，以小组为单位，依据假设条件，手工推算并填写表格中7个月、8个月后兔子的对数。 3.认真观察表格中的数据，思考并尝试找出数据之间的规律。4.认真思考教师提出的关键问题，观察兔子繁殖数据表格。大胆提出自己的猜想，即每个月兔子的数量等于前两个月数量之和。5.尝试用数学公式表达发现的规律。6.完成第8个月兔子对数的计算，并举手回答。7.根据递推公式完成所有月份兔子对数的计算。8.认真倾听教师对递推算法的总结，理解递推算法的概念、初始条件和递推关系。 通过真实案例展示，让学生更直观地感受外来物种入侵的危害，让学生明确评估外来物种发展速度的意义，增强学生的学习动力。手工推算和观察数据的过程，培养学生的动手实践能力、逻辑思维能力和数据分析能力，让学生在实践中探索数学规律，从具体数据抽象出数学模型，符合学生的认知发展规律。引导学生完成所有月份的计算，让学生在实践中巩固对递推算法的理解和应用。帮助学生系统地掌握递推算法的知识，为后续编程实现奠定理论基础。
巩固提高 三、体验递推算法的编程实现1.教师引导：现在我们已经发现了兔子繁殖的数学规律，手动计算到第12个月还算容易，但是如果要计算第50个月的数量，手工计算就太麻烦了。这时候，就该请出我们的好帮手——计算机了！2.算法分析要让计算机帮我们计算，需要明确以下关键点：初始条件：第1项为1，第2项为1。输入数据：第1项的值和第2项的值，数值n。递推公式：第n项的值=第（n-2）项+第（n-1）项。循环执行：从n等于3开始循环执行递推公式。输出：第n项的值。3.程序体验①教师展示程序示例②运行验证：先尝试用这个程序计算第12个月的数量，看看和手工计算的是否一致，然后挑战计算第50个月的数量4.数据讨论：①教师引导："让我们来看看第50个月的结果——12,586,269,025对兔子！这相当于250多亿只兔子！可见某些外来物种惊人的繁殖速度多么惊人"。②深入讨论：但是在现实中，兔子的数量真的会一直这样增长下去吗？会有什么因素限制它们的数量呢？（引导学生思考环境承载力、天敌、食物等因素）小结：这就是为什么生态学家要研究种群增长模型。通过这样的计算，我们可以预测外来物种可能造成的危害，提前采取措施。5.强调使用递推法解决问题时，需要具备的两个条件：初始条件和递推关系 1.认真倾听教师关于手工计算局限性和计算机辅助计算优势的讲解。2.跟随教师的引导，理解算法分析中的初始条件、输入数据、递推公式、循环执行和输出等关键点。3.运行程序，先计算第12个月兔子的数量，与手工计算结果进行对比验证；再挑战计算第50个月兔子的数量。4.感受外来物种惊人的繁殖速度，理解研究种群增长模型的意义。5.牢记使用递推法解决问题时需要具备的初始条件和递推关系。 让学生认识到计算机在解决复杂计算问题中的优势，体会信息技术的强大功能，激发学生对编程的兴趣。理解算法分析的关键点，培养学生的算法思维和逻辑分析能力，为编程实践做好准备。观看程序示例，为学生提供编程参考，降低编程难度。运行程序并对比验证，培养学生的实践操作能力和科学严谨的态度，同时强化对递推算法的应用。
总结延伸 1.总结同学们，今天我们通过探究兔子繁殖的案例，学习了递推算法的基本原理和应用。你们不仅发现了兔子繁殖的规律，还通过编程模拟了外来物种的快速繁殖过程，直观感受到其对生态平衡的威胁。希望大家记住，数学和编程是解决实际问题的有力工具，同时也要树立环保意识，不随意放生外来物种，共同守护我们的生态环境。课后可以尝试用递推算法解决其他有趣的问题，继续探索科技与自然的联系！2.拓展延伸警惕外来物种入侵：在饲养宠物或种植观赏植物时，要了解它们是否属于外来物种，是否会对环境造成危害。不要随意丢弃人工培植的植物、放生人工饲养的动物，以防破坏生态平衡。福寿螺和红耳彩龟都被列入外来入侵物种名录，是本地生态系统的潜在威胁，不要随意饲养它们。 1.认真倾听教师的总结，回顾本节课所学的递推算法的基本原理和应用，以及兔子繁殖规律的探究过程和编程模拟的结果。2.深刻领会数学和编程在解决实际问题中的重要作用，树立环保意识。 拓展学生的知识面，让学生了解生活中与外来物种入侵相关的实际问题，增强学生的生态保护意识。通过具体事例的强调，使学生对不随意放生外来物种有更直观的认识，将环保理念落实到实际行动中，培养学生的信息社会责任。
七、板书设计
八、教学反思
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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