资源简介

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石头剪刀布 单元教学设计
（一）单元基本信息
学科 信息科技 实施年级 五年级上册 设计者
《课程标准》模块 身边的算法
单元名称 石头剪刀布
单元课时 3课时
（二）单元教学规划
1.主题概述1.1核心概念本单元属于“身边的算法”模块中的“跨学科主题 小型系统模拟”，对应主题“游戏博弈中的策略”。对应《信息科技课程标准》（2022年版）第三学段，身边的算法内容要求1,2,4,5；对应《信息科技课程标准》（2022年版）第二学段，数据与编码内容要求的7；对应《数学课程标准》（2022年版）第三学段，内容要求2，随机现象发生的可能性；对应《数学课程标准》（2022年版）第三学段，内容要求1，数与运算。本单元涉及的核心概念有：算法与编程、概率与统计、策略优化。1.2内容结构1.3教学过程图示 1.4育人价值本单元围绕学生所熟知的石头剪刀布游戏展开，通过综合运用数学、信息科技知识，解决游戏中的博弈问题，加深对顺序、分支、循环等基本控制结构以及概率知识的理解，形成整合知识解决问题的习惯。与此同时，知道概率知识可以帮助我们做出有效的决策。
2.主题学情分析五年级学生的认知发展处于从具象思维到抽象思维的过渡时期，学生能够了解事物之间的联系。在生活中，猜拳、纸牌等博弈类游戏是学生熟悉且喜爱的小游戏，但学生缺乏将日常问题转换为计算机所能解决的问题的意识；学生对算法有一定的认识，已经掌握了三种基本控制结构和变量的使用方法，但跨学科解决问题的能力还有待提高；五年级的学生已经具备小组合作能力，愿意主动分享与展示，能够在教师引导下，合作学习、解决问题。
3.教学环境主控器、图形化编程软件、课件、机房等。
4.单元教学目标1.通过石头剪刀布游戏，在“玩”中推测出游戏胜负和出拳概率间的关系，感受对问题的抽象、分解过程，提升数据分析能力。2.通过设计博弈算法，能够应用利用流程图进行博弈算法的表示，体会算法在解决问题时的价值。3.通过创作猜拳机器人，能够编程验证算法，并根据验证结果优化算法，形成迭代优化意识。4.通过探究学习，感受概率能够帮助人们做出合理决策的同时，增强对科技的理性认识，遵守科技领域的道德规范。
5.教学过程
课时 任务序号 教学主要任务
第1课时：挖掘游戏中的数据 任务1 以小组为单位，利用主控器进行“石头剪刀布”游戏，记录游戏结果。
任务2 计算游戏双方的出拳概率以及游戏的胜率分别为多少，根据计算结果，分析游戏双方的“出拳习惯”，推测游戏输赢与双方出拳概率之间的关系。
任务3 根据“电脑”的“出拳习惯”，思考能够战胜“电脑”的博弈策略，并用自然语言描述出来。
第2课时：创作猜拳机器人 任务1 设计博弈策略的程序流程图。
任务2 在图形化编程平台中，编写程序，验证博弈算法。
任务3 多次测试，调试、改进程序。
第3课时：分享猜拳机器人 任务1 小组讨论，确定要展示的作品内容以及呈现方式。
任务2 组长组织，小组成员合理分工，制作作品展示所需材料。
任务3 向全班同学分享、展示本组的猜拳机器人。
6.评价建议
需评价的任务 评价建议
第1课时任务2 评价内容：分析游戏双方的“出拳习惯”，推测游戏输赢与双方出拳概率之间的关系。评价标准：学生言之有理即可。例如，根据计算结果，我发现“电脑”出布的概率大，“我”出石头的概率大，所以，“电脑”战胜“我”的概率大。评价方法：学生提出想法，教师总结评价。赋值方法：进行相应赋分。
第2课时任务1 评价内容：用流程图表示博弈算法。评价标准：清晰、准确地描述算法。评价方法：学生展示流程图，师生共同评价。赋值方法：进行相应赋分。
第2课时任务2 评价内容：编写博弈程序，验证算法。评价标准：“我”的胜率提高了。评价方法：利用主控器进行验证。赋值方法：进行相应赋分。
第3课时任务3 评价内容：猜拳机器人作品展示与分享。评价标准：内容完整，条例清晰，展示材料丰富。评价方法：教师评价、组间互评。赋值方法：进行相应赋分。
教学建议硬件方面。本项目中，学生将首次对主控器进行编程，涉及连接数据线、编程运行、调试与错误处理、硬件的收纳和保护等内容。①连接数据线：为方便学生学习，降低学生学习硬件的门槛，本项目选择了启智板作为主控器，学生无需区分数据线和接口的正反插入方向，即可成功连接电脑和主控器。值得注意的是，在插拔数据线时，务必提醒学生动作要轻柔，并避免用力过猛，以免造成损坏，影响后续教学。②编程运行：与其他主控器不同，学生无需在图形化编程软件中进行连接硬件的相关操作，只要用数据线成功连接电脑和主控器，即可直接对启智板编写程序，点击绿旗运行，在主控器上看到的运行效果。③调试与错误处理：对主控器进行调试和错误处理是硬件编程中至关重要的一环。如果学生没能获得相应的程序运行结果，首先引导学生阅读程序，检查程序是否有误；然后，在软件中查看主控器的状态，启智板图标显示“绿色”则为连接状态，“红色”则为断开状态；如果以上问题排查后仍无法解决问题，则按下“中间键”重启主控器，再次点击绿旗运行程序。④硬件的收纳和保护：为了保证课堂的顺利进行，教师有必要邀请学生共同制定硬件收纳、保护规则，培养学生养成收纳、保护硬件的好习惯。关于课例程序。学生打开本项目的课例程序后，只需对“主控器摇晃”自定义程序进行阅读和完善。笔者将其他“十轮结果分析”、“电脑随机手势”等其他学生不需要编写的自定义程序，放在了拖动界面滚动条才会被学生看见的位置，如果学生发现了这些脚本，提醒学生不要随意修改，否则可能影响测试结果。关于项目开展。跨学科项目本身是为了加深学生对周围世界的理解，对所学各学科知识进行整合应用。所以在落实本项目时，应注重引导学生对以往知识进行回顾，鼓励学生结合所学知识自主提出解决方案，而这些解决方案不应该只有一种。所以，教材中虽给出了流程图以及示例程序，但为了更好地培养学生解决问题的能力，教师可以尝试放手让学生自主设计不同算法，实现对概率的调整。
·选择展示方式。
·准备展示材料。
·展示与分享。
分享猜拳机器人
· 设计程序流程图，落实博弈策略。
· 在图形化编程平台中验证博弈算法。
· 调试并记录结果。
创作猜拳机器人
挖掘游戏中的数据
·根据游戏数据，分析游戏双方的“出拳习惯”。
·能够整理、记录数据，提出游戏输赢与出拳概率之间的数学问题。
· 根据“电脑”的“出拳习惯”，制定能够战胜“电脑”的博弈策略。
首先，打开主控器体验“石头剪刀布”游戏，以小组为单位记录游戏的结果；然后，分析游戏双方的“出拳习惯”，归纳、推测游戏胜负和出拳概率间的关系；最后，根据“电脑”的“出拳习惯”，用自然语言描述能够战胜“电脑”的博弈策略。
。
第1课时
石头剪刀布
首先，小组合作设计博弈策略的程序流程图；然后，将所设计的算法转化为程序进行验证；最后，利用主控器调试和改进程序。
第2课时
首先，小组讨论确定要展示的作品内容以及呈现方式；然后，合理分工，准备展示材料；最后，在班级内交流、展示。
第3课时

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