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信息科技 第三单元 第1节 萌兽对对碰
课题 萌兽对对碰 单元 三单元 学科 信息科技 年级 五年级
教材分析 《萌兽对对碰》该课时教材以学校斗兽棋社团 “萌兽对对碰” 活动为情境，编排了 “动物擂台赛 — 自动排位赛 — 冠军争夺赛” 三个实践学习活动，引导学生理解 “比较交换” 算法的基本原理、掌握用流程图描述算法找出最值的方法，同时学会运用 “分治思想” 提升算法执行效率。教材内容紧密结合五年级学生的游戏经验，将抽象的算法知识与具体的斗兽棋游戏融合，注重 “做中学”，符合学生从具体到抽象的认知规律，能帮助学生感受算法在数据处理（游戏找最值）中的实用价值，体会算法优化（分治思想）的智慧。
教学目标 信息意识：能描述 “比较交换” 算法基本原理，理解其在斗兽棋找最值、数据处理等场景的应用逻辑。计算思维：能分析 “比较交换” 和分治思想的执行路径，掌握用自然语言、流程图分步解决找最值问题的方法。数字化学习与创新：能结合流程图工具描述 “比较交换” 算法，验证其在斗兽棋、数据处理中的应用，提升算法执行效率。信息社会责任：在算法应用中，感受计算思维的价值，践行用科学方法优化流程、解决问题的责任。
重点 能描述 “比较交换” 算法基本原理，理解其在斗兽棋找最值、数据处理等场景的应用逻辑。
难点 能分析 “比较交换” 和分治思想的执行路径，掌握用自然语言、流程图分步解决找最值问题的方法。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 第1课 萌兽对对碰学校的斗兽棋社团正在举办“萌兽对对碰”活动。小智看到桌上摆着一排背面朝上的棋子，社团的规则是从斗兽棋的8个棋子中随机拿出6个棋子，反扣在桌上。参与者需要依次翻开棋子，查看其战斗力后，再将棋子反扣回去，继续翻开下一个棋子。当参与者翻完所有棋子后，需要指出战斗力最强的棋子的位置。知目标：1.能描述“比较交换”算法的基本原理。2.能用流程图描述“比较交换”算法，找出最值。3.能用“分治思想”提升算法的执行效率。播放视频 观看视频理解斗兽棋活动规则，明确 3 个学习目标，聚焦算法学习展开思考。 借助游戏情境激发兴趣，让学生快速进入学习状态，清晰本节课核心任务。
讲授新课 一、动物擂台赛斗兽棋中共有8种棋子:象、狮、虎、豹、狼、狗、猫、鼠。这些棋子按战斗力强弱排列，象为最强，鼠为最弱(见图3-1-1)。勤思考游戏中，每一次只能翻开一个棋子来查看它所代表的动物，如何在随机选出的6个棋子中找出战斗力最强的棋子呢 定初始擂主：先翻开第 1 个棋子，将它暂定为 “战斗力最强的擂主”。逐个比较更新：翻开第 2 个棋子，和当前擂主比较，若它战斗力更强，就把它更新为新擂主；再翻开第 3 个棋子，和当前擂主比较，重复 “比较 - 更新” 的操作；以此类推，直到把 6 个棋子都翻开并比较完。确定结果：最后剩下的擂主，就是这 6 个棋子中战斗力最强的。我们可以采用“比较交换”算法来找出一组数据中的最大值或最小值。“比较交换”算法和“擂台赛”类似，指一个挑战者上台与当前擂主比较胜者留在台上，败者下台，其基本步骤如下:1.确定第一个数为“擂主”，将其暂定为最大数或最小数。2.逐个比较。逐个看这组数中的其他数，把每个数都和“擂主’比较。3.更新“擂主”。如果发现某个数比“擂主”更大(或更小)，就让这个数当新的“擂主”。4.继续比较。把下一个数和新的“擂主”比，一直这样比下去，直到把这组数里的所有数都比完。5.得出结果。“擂主”就是这组数据中的最大数或最小数。通过“比较交换”算法，找到一组数据中的最大值或最小值，这种方法的核心在于不断比较和适时更新，最终确定最值。细探究1.假设当前随机排列的棋子所代表的动物如下(见图3-1-2)，可以运用“比较交换”算法来进行“动物擂台赛”游戏，记录游戏步骤。（观看表格）2.当“动物擂台赛”进行到第四次，当前的擂主更新为象，那么，我们有必要进行第五次比较，因为“比较交换” 算法需要遍历所有棋子以确保结果的准确性，需将狮与当前擂主象进行比较，完成整个流程的验证。“比较交换”算法不仅适用于斗兽棋游戏，还被广泛应用于数据处理和算法设计中。通过不断比较和适时更新，我们能够高效地找到一组数据中的最大值或最小值。在实际应用中，这种方法可以帮助我们快速筛选出最优解，提高工作效率。勤思考想一想，在体验“动物擂台赛”游戏时，“比较交换”的过程与我们之前学习过的算法三种基本结构中的哪一种密切相关 在体验 “动物擂台赛” 游戏时，“比较交换” 的过程与循环结构密切相关。因为 “比较交换” 算法需要重复执行 “比较棋子战斗力 — 更新擂主” 的操作，直到所有棋子都被比较完毕，这符合循环结构 “根据条件重复执行某段操作，直到条件不满足” 的特点。二、白动排位赛在“动物擂台赛”游戏过程中，我们通过“比较交换”算法找到了最强的棋子。在这个过程中，不断比较相邻的棋子并根据战斗力交换棋子的步骤是重复进行的。这种重复的操作可以用循环结构来简化表示，使整个过程更加清晰和高效。巧设计请补充循环条件，完成“动物擂台赛”流程图的绘制。（观看图片）流程图是算法的直观呈现，它为解决问题提供了明确的思路。算法是解决问题的核心，而程序则是将算法付诸实践的工具，我们可以使用编程工具编写程序实现斗兽棋的自动排位。细探究请打开资源包中的“比较交换找最值.mp”文件，按照下面的步骤完成排序体验可使用多组数据进行验证，进一步观察和了解“比较交换排序”的过程。1.运行程序。2.输入需要排序数值的总个数。3.依次输入对应的数值。4.输出排序的过程以及排序的最终结果。勤思考在“动物擂台赛”游戏过程中，一共要重复5次比较交换的过程如果从 5000个数中寻找最大值，需要进行4999次比较。三、冠军争夺战学校的斗兽棋社团增加比赛难度，将“从斗兽棋的8个棋子中随机拿出6个棋子”改为“从斗兽棋的16个棋子中随机拿出12个棋子”，其余规则一致，16个棋子分别为2个象棋、2个狮棋、2个虎棋、2个豹棋、2个狼棋、2个狗棋、2个猫棋、2个鼠棋(见图3-1-4)。这些棋子按战斗力强弱排列，象为最强，鼠为最弱。同一级别，蓝色棋子战斗力强于红色棋子。斗兽棋棋子的具体战斗力排行如下: 勤思考想一想，如果继续使用前面的方法，会出现什么困难 有没有更好的方法 如果继续使用前面的 “逐个比较交换” 方法，会出现数据量增大时，比较次数过多、操作繁琐且效率低下的困难。更好的方法是采用 “分治思想”，将大量棋子（复杂问题）平均分成若干小组，先在每个小组内找出战斗力最强的棋子，再将各小组的最强棋子逐步比较，最终确定整体最值，以此简化过程、提升效率。千百年来，中国劳动人民积累了丰富的劳动智慧，算法在其中发挥了重要作用。只要我们仔细观察，就能发现其中的规律。通过算法，我们可以清晰地表达出劳动中的数学计算规律。在劳动学习中，我们要注重运用算法，让劳动更加科学、高效!细探究1.分组预选赛，描述找出本组战斗力最强的棋子的过程，第一组:翻开第一个棋子是狗，当前最大值为狗。翻开第二个棋子是狼，当前最大值更新为狼。翻开第三个棋子为狮，当前最大值更新为狮。第二组:翻开第一个棋子是豹，当前最大值为豹；翻开第二个棋子是狼，最大值保持为豹；翻开第三个棋子是象，当前最大值更新为象。第三组:翻开第一个棋子是鼠，当前最大值为鼠；翻开第二个棋子是猫，最大值更新为猫；翻开第三个棋子是狮，当前最大值更新为狮。第四组:翻开第一个棋子是狗，当前最大值为狗；翻开第二个棋子是鼠，最大值保持为狗；翻开第三个棋子是豹，当前最大值更新为豹。2.半决赛，将第一组和第二组、第三组和第四组分别进行比较，找出战斗力最强的棋子。第一组和第二组中战斗力最强的棋子为:象第三组和第四组中战斗力最强的棋子为:狮3.冠军决赛，对半决赛中产生的战斗力最强的棋子进行比较，找出最值擂主：象当需要比较交换的数据量较大时，可以采用“分治思想”，将复杂问题拆为多个相同或相似的子问题，再将子问题不断拆小，直至可直接求解，最后将子问题的解合并，即可得到原复杂问题的解。勤思考如果棋子数量增加到32个，如何分组最优 分组数量较多和较少分别有什么优缺点 最优分组：将 32 个棋子平均分成 4 组（每组 8 个）或 8 组（每组 4 个），使每组规模相近，便于通过 “分治思想” 逐步筛选最值。分组数量较多的优缺点：优点：每组内棋子数量少，组内比较次数少，预赛阶段效率高；缺点：需要比较的组数量多，半决赛、决赛的比较次数会增加。分组数量较少的优缺点：优点：组数量少，半决赛、决赛的比较次数少；缺点：每组内棋子数量多，组内比较次数会增加，预赛阶段耗时久。在生活中，“分治思想”的应用非常广泛。例如，参加学校运动会时，会先按班级分组比赛选出优秀选手，再让优秀选手参加校级决赛;打扫教室时，先把教室分成讲台区、课桌区、窗户区和地面区，再由各小组负责打扫相应区域。这种“分治思想”能让复杂事情变简单，更容易完成，同时分组数量要根据任务难易、时间限制等实际情况合理安排，才能达到最佳效果。“冠军争夺赛”开始啦!首先，将12个棋子平均分成4组。四、课堂练习1、当棋子数量较多时，运用 “分治思想” 的最优分组策略是（ ）A. 随意分组 B. 尽量多分C. 平均分组 D. 只分 2 组2、采用 “比较交换” 算法找战斗力最强棋子时，其核心步骤是（ ）。A. 随机翻开棋子后直接选第一个B. 确定初始擂主，逐个比较并更新擂主C. 只比较相邻两个棋子D. 不需要比较，直接找象3、“比较交换” 算法的执行过程与算法基本结构中的循环结构密切相关。（ ）4、从 6 个棋子中找最大值，需要进行 6 次比较交换。（ ）5、分治思想中，分组数量越多，算法执行效率一定越高。（ ）6、“比较交换” 算法仅适用于斗兽棋游戏，无法应用于其他数据处理场景。（ ）7、分治思想的核心是将复杂问题拆分为多个相似子问题，解决后合并子问题的解。（ ）五、拓展延伸1、生活中的 “比较交换” 应用2、算法的历史溯源3、体育赛事与分治思想4、“比较交换” 与冒泡排序 结合斗兽棋战斗力排行，思考并口头表述找出最强棋子的初步步骤。依据假设的棋子排列，逐步记录比较交换过程，验证算法可行性。回忆算法基本结构，分析并说出 “比较交换” 与循环结构的对应依据。结合 “比较交换” 步骤，补充循环条件，完成流程图绘制。按步骤运行程序，输入数据、观察排序过程及结果，多组数据验证。计算 5000 个数找最值的比较次数，感知原有方法的效率局限。分析 12 个棋子时原有方法的不足，讨论并提出优化思路。分组运用比较交换算法，详细描述本组筛选最强棋子的完整过程。讨论 32 个棋子的最优分组方式，分析不同分组的优缺点。独立完成练习，核对答案学习拓展知识 引导学生主动探索，初步感知 “比较 - 更新” 的核心逻辑，为算法学习铺垫。通过实操记录，具象化算法步骤，加深对 “比较交换” 原理的理解。关联旧知构建知识体系，明确算法与程序结构的内在联系。锻炼用流程图描述算法的能力，直观呈现循环逻辑，突破教学难点。通过编程实操，验证算法实用性，提升数字化学习与创新能力。让学生发现数据量增大时的问题，为分治思想的引入埋下伏笔。激发创新思维，引导学生主动探索算法优化方向，理解分治思想必要性。在分组实操中巩固算法，为分治思想的 “拆分问题” 环节落地奠基。深化对分治思想分组逻辑的理解，培养结合实际场景优化策略的能力。检测知识掌握，及时巩固重点拓宽知识面，加深算法整体认识
布置作业 如果要从 15 个棋子中找战斗力最强的，你会如何运用 “分治思想” 进行分组？请写出分组方式和这样分组的原因。 完成作业 培养学生查阅资料的能力，分析解决问题的能力
课堂小结 《萌兽对对碰》课程小结：通过学习，我们终于明白 “算法不只是理论概念，用它高效解决问题才是价值”。以后不管是找斗兽棋最强棋子、处理数据找最值，还是优化大量元素的比较流程，都要先思考 “步骤重复吗？分组合理吗？能提升效率吗？”。再也不觉得算法枯燥，也不用担心面对数据或游戏中的实际问题时没有路径了。 分组总结归纳 锻炼学生的总结能力，逻辑思维、语言表达能力。
板书 学习、记忆及勾画知识点 明确教学内容及重点和难点
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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