资源简介

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《第1 课 梯田种茶计划》教学设计
教学内容分析
本课时选自2025年广东教育出版社五年级信息科技教材第4单元“乡村振兴用算法”第1课，紧扣2022版新课标要求，以“梯田种茶”这一贴近乡村实际的真实情境为载体，将算法知识与农业生产实践有机融合。教材通过创设茶村扩大种茶规模、设计梯田种植方案的情境，引导学生聚焦梯田种植总长度的计算问题，逐步探究累加算法与公式算法的原理、应用及效率差异。 教材内容编排遵循“情境导入—问题探究—实践验证—总结提升”的逻辑主线，先通过具体的梯田长度计算任务，让学生初步感知累加算法的计算过程；再借助加法结合律和数形转换思想，推导得出更高效的公式算法；最后通过模拟计算时间对比、大数据量测试等活动，让学生直观感受不同算法的效率差异。这种编排既符合五年级学生从具体到抽象、从感性到理性的认知规律，又凸显了信息科技学科“学用结合、学以致用”的特点，旨在让学生体会算法在解决实际问题中的价值，感受科技助力乡村振兴的魅力，为后续学习更复杂的算法及应用奠定基础。
学情分析
五年级学生已经具备了一定的数学基础，熟练掌握了加法、乘法等基本运算，理解加法结合律的含义，能够进行简单的规律探究，这为他们学习累加算法和公式算法提供了必要的知识储备。在信息科技学习方面，学生此前已经接触过简单的计算机操作和程序运行，对Mind+等软件有初步的了解，具备基本的数字化学习能力，能够按照指引运行简单程序并观察结果。 从认知特点来看，五年级学生好奇心强，对贴近生活、具有实践性的学习内容兴趣浓厚，“梯田种茶”这一乡村情境能够激发他们的探究欲望。但他们对“算法”这一抽象概念的理解还较为模糊，缺乏将算法与实际问题结合的意识，且在对比不同算法效率、总结算法规律方面的能力有待提升。此外，学生个体差异较为明显，部分学生逻辑思维能力较强，能够快速跟上探究节奏，而少数学生可能在推导公式、理解算法效率差异时存在困难，需要教师进行针对性引导。
教学目标及核心素养指向
1通过感知梯田种茶情境中算法的应用价值，认识到算法在解决农业生产实际问题中的重要作用，形成主动运用算法处理信息、解决问题的意识；能够敏锐发现不同算法在数据处理中的优势与不足，提升对信息的敏感度和判断力。（信息意识） 2理解累加算法的计算过程，掌握通过加法结合律、数形转换推导公式算法的思维方法；能够运用累加算法与公式算法解决梯田种植长度计算等相关问题，学会分析不同算法的计算步骤和效率差异，发展逻辑推理、归纳总结的计算思维。（信息意识、计算思维） 3.学会使用Mind+软件运行“累加算法”“公式算法”相关程序，验证算法的正确性和效率；能够通过修改程序中的数据参数，探究大数据量下不同算法的表现，培养数字化工具的应用能力和创新实践能力。（数字化学习与创新） 4.在探究算法助力梯田种茶的过程中，感受科技对乡村振兴的推动作用，增强对乡村发展的关注；在小组交流、合作探究中，培养团队协作精神，遵守数字化学习的相关规范，树立正确的信息使用观念。（信息社会责任）
教学重难点
教学重点： 累加算法的计算过程及公式算法的推导与应用。 两种算法在解决梯田种植长度计算问题中的具体运用。 教学难点： 公式算法的推导过程。 理解不同算法的效率差异，尤其是大数据量下两种算法的时间差距。 重难点设计原因： 累加算法是学生接触的基础算法，理解其计算过程是后续学习更复杂算法的前提，而公式算法的推导过程能够有效培养学生的逻辑思维和归纳能力；两种算法的应用是本课的核心任务，直接呼应了“乡村振兴用算法”的单元主题，能够让学生切实体会算法解决实际问题的价值，同时也是落实教学目标中“计算思维”“数字化学习与创新”等核心素养的关键环节，因此将其确定为教学重点。 公式算法的推导需要学生将数学知识与算法思维相结合，既要理解加法结合律的本质，又要通过数形转换建立“楼梯形”与“长方形”之间的联系，这对于五年级学生来说具有一定的抽象性，需要跨越从具体运算到逻辑推理的思维障碍；而算法效率差异的理解，不仅需要学生掌握计算步骤的计数方法，还需要结合程序运行结果进行分析，尤其是大数据量下的时间差距，学生难以通过直观感受感知，需要借助数字化工具的测试结果进行推理，对学生的数据分析能力和抽象思维能力要求较高，因此将其确定为教学难点。
教学策略
情境教学法：以“茶村扩大种茶规模，设计梯田种植方案”的真实情境为贯穿课堂的主线，通过情境提问、任务驱动，激发学生的学习兴趣和探究欲望，让学生在解决实际问题的过程中学习算法知识。 探究式教学法：设置“计算梯田总长度”的核心任务，引导学生先自主尝试用累加算法解决问题，再通过小组讨论、教师引导，探究加法结合律和数形转换的方法，逐步推导得出公式算法，培养学生的自主探究和合作交流能力。 数字化工具辅助法：借助Mind+软件运行相关程序，让学生直观观察两种算法的运行结果和计算时间，通过数字化手段验证算法的正确性，感受算法效率差异，突破教学难点。 对比分析法：在教学过程中，通过对比累加算法与公式算法的计算步骤、计算时间，尤其是在不同数据量下的表现差异，帮助学生清晰认识两种算法的特点，深化对算法效率的理解。
教学过程
课堂导入
教师活动：单元情景描述：在科技飞速发展的今天，算法正悄然改变着传统农业的生产方式。从梯田茶园的种植规划，到二十四节气的农事安排，从水乡旅游的路线设计，到农产品的运输优化，算法的智慧无处不在。它不仅帮助农民更科学地安排生产，也让古老的农耕文明焕发出新的生机。在本单元，我们将走进算法与农业融合的奇妙世界，通过探究梯田种植的数学规律、节气查询的高效方法以及最优路径的规划设计，感受算法如何提升农业生产效率，助力乡村振兴。 情景描述：中国茶文化源远流长，中国茶畅销海内外，很多乡村都大力发展茶产业，将山坡开发成梯田，打造一个个茶山种植区。 茶村以种茶为特色，发展茶旅融合的新型农业模式，游客不仅能体验采茶、炒茶，还能在茶艺馆欣赏非遗茶道表演。小智和小慧去茶村游玩的时候，发现村民打算再开发一块梯田，扩大种茶规模。 播放【微视频】茶园航拍 学生活动：代入情境，明确主题。 教师活动：明确本节课目标：1.了解累加算法的计算过程。2.能运用累加算法与公式算法解决种植茶树时遇到的问题。3.感受累加算法与公式算法的效率差异。 学生活动：明确本节课学习主题，产生学习兴趣。 问题设计： 问题1：累加算法的计算过程是什么 问题2：如何运用累加算法与公式算法解决种植茶树时遇到的问题？
设计意图： 通过直观的视频情境，将学生带入“梯田种茶”的实际问题中，激发学生的学习兴趣和探究欲望；通过提出具体的计算问题，引导学生初步感知本节课的核心任务，为后续的算法探究做好铺垫，同时自然引出课题。
活动1：梯田长度巧计算
教师活动：讲解：我们把需要设计种植方案的梯田称为1号梯田。要完成种植方案的设计，首先要统计可以种植的梯田区域，应如何统计呢 已知1号梯田共有10层，经过测量，从上往下每层的种植长度分别是10米、20米、30米......100米。让我们一起帮助小智和小慧计算，确保他们能够顺利完成种茶计划。 布置任务：请根据上述梯田图形，计算出10层梯田的种植总长度，并说说你的计算方法和统计结果。 讲解：为了计算梯田的种植总长度，通常需要将每一层梯田的种植长度逐一累加。然而，这种方法不仅耗时，而且在数据量较大时还容易出现错误。小智虽然成功统计了1号梯田的种植总长度，但他意识到这一问题，希望能找到更高效的计算方法。 引导学生小组讨论，结合加法结合律补全算式：利用加法结合律，补全下面算式的组合计算方式，并把结果填写在下列横线上。 1.10+20+30+40+50+60+70+80+90+100=(10+100)+__________________________。 2.规律:上面每一个组合两个数之和为___________，共有____个组合。 3.简化计算式子:(____+_________)x___________。 学生活动：自主计算梯田总长度，记录计算过程和结果。分享自己的计算方法，理解累加算法的定义和计算过程。 教师活动：展示“数形转换”示意图，引导学生观察：这样的组合方式不仅简化了计算步骤，还让我们更加直观地看到了算法的处理过程。想一想还有什么其他的计算方法。 小慧提出用数学中"数形转换"的方法把每一层梯田的种植长度转换成几何图形，用长度不一的长方形来代表每层梯田的种植长度。 通过观察图形，小智发现可以把正反放置的两个长方形"楼梯"组合成一个大长方形，通过求长方形总长度来计算梯田的种植长度。 组织学生总结连续自然数累加之和的公式，引导学生表述：1.请根据上面的图形写出第三种计算方法及其统计结果: 长方形总长度=每层长度x层数=__________=______(米) "楼梯"总长度=长方形总长度÷2=________=______(米) 2.请根据上面的计算方法，总结求解一组连续自然数累加之和的公式。 例如，一组有规律的自然数从10到某个值(每次增加10，共有n个数据)的累加之和可以表示为s=___________________________ 提示:可以根据增加的次数，算出最后一个数值。 学生活动：小组讨论，补全算式，发现组合计算的规律。观察数形转换示意图，理解第三种计算方法的原理，尝试写出计算过程和结果。 教师活动：讲解：研究不同的算法例子能够揭示其背后的计算规律。与解数学题相似，每种算法都有自己独特的"解题公式"。掌握了这些公式，我们就能轻松处理更多、更复杂的数据。 当数据量较大时，哪种计算方法更快 通过比较发现:算法1简单直观、易于理解;算法2和算法3其实是同一个算法的不同思考过程，所用计算步骤较少，计算起来更快。这说明解决同一个问题时，不同的算法效率不同。 在明确了计算方法后，我们可以使用不同的算法程序来验证我们的算法是否可行。 布置任务：打开Mind+软件，运行"累加算法""公式算法"程序，并验证程序运行结果是否与预测一致。 学生活动：总结连续自然数累加之和的公式，加深对公式算法的理解。按照教师指引，运行Mind+软件中的相关程序，验证算法结果的正确性。
设计意图: 通过自主计算、小组讨论、教师引导等方式，让学生逐步探究累加算法和公式算法的原理，符合学生从具体到抽象的认知规律；借助加法结合律和数形转换思想，帮助学生突破公式推导的难点；通过数字化工具验证结果，培养学生的数字化学习能力，同时巩固对两种算法的理解。
活动2：计算效率齐体验
教师活动：提出问题：经过上面的计算，我们已经通过"累加算法"与"公式算法"两个程序验证了算法的正确性。在验证的过程中，小智发现两种算法程序的运行结果出现得都很快，在效率上似乎没有什么区别。小智的想法正确吗 我们一起来帮助他找到答案吧。 出示假设条件，布置任务：假设做1次加法或减法用时1秒、做1次乘法或除法用时3秒，现计算"10+20+30+...+100"，请写出两种方法所需的时间 结论:第____________种算法更高效。 学生活动：思考算法效率的判断标准，根据假设条件完成时间计算表格，比较两种算法的用时，得出效率结论。 教师活动：讲解：在利用计算机处理问题时，通常采用以下两种方式来评估算法的性能优劣:1.通过对比不同算法执行所需的时间来衡量性能。2.通过分析算法运行过程中消耗的计算步骤或系统资源来评判其性能。 调整假设条件，布置任务：做乘法和除法通常比做加法和减法需要更长时间。因此，如果假设:做次乘法或1次除法均需要6秒，那么用第二种算法所需的时间是多少秒 讲解：比较不同算法的效率并不像表面那么简单。就像做数学题一样，我们不仅要关注结果是否正确，还要看哪种解题方法更巧妙、步骤更少。具体来说，我们要注意三个重要方面:当数据量增加时，算法是否显著变慢 完成任务需要多少个计算步骤 在计算机上实际运行要花费多长时间 如果要对比两种算法的效率，我们可以尝试使用庞大的数据量进行测试。 学生活动：按照调整后的假设条件，重新计算第二种算法的用时，加深对算法效率的理解。 教师活动：提出问题：运行"累加算法计算梯田长度时间"、"公式算法计算梯田长度时间"程序，分别将梯田的层数修改为10000、1000000等，对比两种算法所用的时间，把运行所用时间填写到表中。 结论:随着数据量的增加，__________(累加算法/公式算法)耗时较长，同时，不同算法运行的时间差也在增大。 开展小组讨论：累加算法在生活中还有哪些应用 和小组同学交流讨论一下吧。 学生活动：修改程序中的梯田层数参数，运行相关程序，记录两种算法的运行时间。小组讨论累加算法的生活应用，分享自己的想法和案例。
设计意图: 通过设置具体的时间计算任务，让学生直观感受两种算法在计算步骤和用时上的差异；借助大数据量的程序测试，让学生清晰认识到数据量对算法效率的影响，突破教学难点；通过生活应用讨论，拓宽学生的视野，让学生体会算法与生活的密切联系，增强信息意识。
课堂小结
教师活动 引导学生回顾本节课的学习内容，提问：本节课我们学习了哪些算法？它们的计算过程是怎样的？两种算法的效率有什么差异？ 总结本节课的核心知识点：累加算法的计算过程、公式算法的推导与应用、两种算法的效率差异，强调算法在解决实际问题中的价值和科技助力乡村振兴的意义。 布置课后任务：尝试用本节课学习的算法解决生活中的其他累加问题，记录计算过程和所用算法。 学生活动：回顾本节课的学习内容，回答教师提出的问题，梳理核心知识点。理解算法的实际价值和科技对乡村振兴的作用。明确课后任务，准备在生活中应用所学算法解决问题。
设计意图: 通过回顾和提问，帮助学生梳理本节课的知识体系，巩固所学内容；强调算法的实际价值和主题意义，升华学生的认知；布置课后实践任务，让学生将课堂所学应用到生活中，实现“学用结合”，进一步提升数字化学习与创新能力。
教学反思
本节课以“梯田种茶”的真实情境为载体，围绕“计算梯田种植总长度”这一核心任务，引导学生探究累加算法与公式算法的原理、应用及效率差异，较好地落实了预设的教学目标和核心素养要求。在教学过程中，情境导入环节能够有效激发学生的学习兴趣，让学生快速进入学习状态；探究环节通过自主计算、小组讨论、数字化工具验证等多种方式，让学生逐步突破重难点，培养了学生的计算思维和数字化学习能力；对比算法效率环节，通过具体的时间计算和大数据量测试，让学生直观感受不同算法的特点，深化了对算法效率的理解。 同时，教学中也存在一些需要改进的地方。一是在公式算法推导环节，部分学生对数形转换思想的理解不够透彻，虽然通过示意图进行了讲解，但个别学生仍存在困惑，后续教学中可以增加实物演示或动画展示，让抽象的思维过程更加直观；二是在小组讨论环节，部分小组的讨论效率不高，存在偏离主题的情况，需要教师加强对小组讨论的引导和调控，明确讨论任务和时间，确保讨论的有效性；三是在程序运行环节，由于学生的计算机操作能力存在差异，部分学生在修改参数、运行程序时速度较慢，影响了整体的教学进度，后续可以提前布置学生预习相关软件操作，或在课堂上安排操作能力较强的学生协助其他同学，提高课堂效率。 此外，课后反馈显示，学生对算法在生活中的应用兴趣浓厚，但部分学生在将算法与实际问题结合时仍存在困难。后续教学中，可以增加更多生活中的算法应用案例，让学生多接触、多练习，进一步提升学生运用算法解决实际问题的能力，同时继续强化核心素养的培养，让学生在学习信息科技知识的同时，提升综合素养，更好地适应数字化时代的发展需求。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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