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五级上册信息技术教学设计
课题 第1节《猜数“魔法”之线性查找》 单元 二单元 学科 信息技术 年级 五年级
学习 目标 【核心素养】 （一）信息意识 通过“魔法学院猜纸牌”的情境，学生能意识到同一个问题往往存在多种解决思路，能主动辨别“按顺序一张一张找”这一最朴素、最基础的方法在生活中普遍存在。在比较不同查找次数的过程中，能认识到算法的好坏直接影响解决问题的效率，初步建立“用数据说话、关注方法效率”的意识。 （二）计算思维 通过把100张纸牌缩小到10张纸牌的探究，理解“缩小问题规模、寻找规律”的化繁为简思想。能用自己的语言描述线性查找“从第一个元素开始，按顺序逐个比对，直到找到目标数”的算法过程。能分析线性查找在最好情况与最坏情况下的查找次数，理解“最少1次、最多N次”的边界规律。能根据“每次查找耗时×查找次数”进行简单的时间估算，体会算法的时间代价。 （三）数字化学习与创新 能借助“微秒”这一计算机时间单位和简单换算，推算“40万亿微秒约等于463天”的过程，体验用数学计算与数字化工具辅助验证猜想。能尝试把线性查找的思想迁移到程序、点名、翻书、找歌等生活场景，提出自己的应用设想。 （四）信息社会责任 通过“10万亿个数最坏要查463天”的强烈对比，认识到算法设计对资源利用和社会效率的重要意义，萌发“追求更好算法、绿色高效用机”的责任意识。在小组合作记录查找次数时，养成实事求是、尊重数据的诚实态度。 【教学目标】 1．知识与技能：理解数列的含义；能说出线性查找法的概念与查找过程；会计算线性查找的最好情况与最坏情况查找次数；能进行“微秒—秒—分—时—天”的单位换算估算。 2．过程与方法：经历“缩小问题规模—观察规律—归纳定义—迁移应用”的完整探究过程；在小组游戏中收集、比较数据，学会用数据发现规律。 3．情感态度与价值观：在“魔法学院”情境中感受算法的趣味，保持对算法学习的热情；体会算法效率对解决大问题的重要性，树立追求优化的意识。
重点 把具体的“翻纸牌游戏”抽象为“顺序比对”的算法思想；理解当问题规模急剧增大时，线性查找的时间会迅猛增长（最坏约463天），从而感悟“寻找更优算法”的必要性。
难点 把具体的“翻纸牌游戏”抽象为“顺序比对”的算法思想；理解当问题规模急剧增大时，线性查找的时间会迅猛增长（最坏约463天），从而感悟“寻找更优算法”的必要性。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
教学设计 教学设计 教学设计 一、新课导入（约5分钟） 【环节一：走进魔法学院，领取找数任务】 师：同学们，今天我要带大家去一个神奇的地方——魔法学院！别紧张，这里不用学飞天扫帚，也不用背拗口的咒语。我们要学的“魔法”有个特别酷的名字，叫算法。什么叫算法？先别急着抄笔记，等上完这堂课，你们每个人都能念出一句属于自己的“魔法咒语”。 师：魔法学院的博士爷爷最近收到了魔法大赛组委会的邀请，他特别想捧回那座金奖杯。可大赛的第一关，就把老爷爷难住了。他拎着一大把纸牌走上了讲台，郑重其事地说：“我这儿有100张纸牌，每张上面都写着一个不同的数，从1到100。我把它们‘哗啦’一下全打乱，背面朝上，像铺地毯一样平铺在桌上。谁能帮我找到写着数字56的那张牌？” 师：同学们，100张牌，乱糟糟地铺了一桌子，你要怎么找到那张“幸运的56”呢？先别动手，给你们15秒，在脑子里悄悄地想一个办法。 师：好，谁来说说你的妙招？ 生：我会一张一张翻，翻到56就停下来。 生：我可以先把牌都收起来排好队，再找。 生：我记住大概的位置，从中间附近开始找。 师：哇，你们的办法可真多！有的像“地毯式搜索”，有的像“先整理再出发”，还有的像“凭感觉抄近道”。在算法世界里，这些五花八门的思路，都指向同一件事——查找。今天，我们就要揭开其中最朴素、也最靠谱的一种“魔法”的神秘面纱，它叫线性查找。准备好跟着博士爷爷一起闯关了吗？ 设计意图：通过角色扮演和开放式提问激活学生兴趣，暴露学生已有的生活经验，为引出“查找”主题与线性查找作铺垫。 二、新课讲授（约22分钟） 本环节共安排四个层层递进的学习任务：缩小规模发现秘密→认识线性查找法→查找次数大揭秘→时间估算，帮助学生从动手操作走向抽象归纳。 1．缩小规模，发现秘密（约6分钟） 【环节二：百张变十张，剥开问题的外壳】 师：不过呀，面对100张牌就直接下手，就像让一个刚学会走路的小娃娃去爬100级台阶，还没爬到一半就累趴下了。博士爷爷送给我们一个练功的秘诀——遇到复杂的大问题，可以先缩小问题的规模，像剥洋葱一样，一层一层剥开，就能看清问题的本质。 师：那我们先把100张牌“缩水”成10张牌，看看里面到底藏着什么秘密。现在桌上整整齐齐地摆着10张纸牌，上面的数依次是——15、57、38、98、7，后面还有几张。博士爷爷发话了：“请帮我找出写着数7的那张牌。” 师：小魔法师们，该你们出手了！谁来当这个“翻牌小侦探”？咱们从哪儿开始翻呢？ 生：从左边的第一张开始翻。 师：好主意！翻第一张——15。是7吗？不是，继续。第二张——57，还不是。第三张——38，不是。第四张——98，也不是。第五张——翻开，啊哈，是7！找到了！掌声送给这位小侦探！ 师：注意啦，咱们是从哪一头开始的？又是怎么翻的？ 生：从最左边第一张，一张一张、按着顺序往后翻。 师：完全正确！咱们既不跳着翻，也不从中间乱翻。要是跳着翻，万一跳过了“7”，它就躲过去了，就像点名的时候跳过一个同学，老师还以为他今天逃课了呢。所以我们老老实实，从前往后，一张都不落下。 设计意图：借助“剥洋葱”“爬台阶”等童趣比喻，帮助学生理解“缩小问题规模”的思维方法；通过师生互动，引导学生直观感受“按顺序逐一比对”的查找过程。 2．认识线性查找法（约6分钟） 【环节三：给“魔法”取个正式的名字】 师：同学们，像这样，按照数列的顺序，一张一张、一个数一个数地往后查找，直到找到目标数的方法，在算法世界里有一个响当当的大名——线性查找法。来，跟老师一起念：线性查找法！ 师：我知道，有同学的小脑袋已经开始打转了：“老师，什么是数列呀？”问得太好了！你记不记得运动会入场的时候，同学们按个子高矮排成一队，就叫队列。同样的道理，数按照一定的次序排成一排，就组成了数列。比如我们刚刚那10个数，15、57、38、98、7……它们排成一排，就是一个数列。 师：所以，线性查找就是沿着这个“数的队伍”，像点名的小班长一样，从第一个数开始，一个一个地问：“你是15吗？不是。你是57吗？不是。……你是7吗？”终于，第七个数字大声回答：“我是！”看，这就找到啦！ 师：现在请你用自己的话，跟同桌说一说，线性查找是怎么“找到目标”的？比一比，谁说得最清楚。 师：谁来当小老师，教教大家？ 生：就是从第一个开始，按顺序一个一个比，比到要的那个数就停下来。 师：说得又准又明白！这就是线性查找的核心——按顺序、不跳过、找到即停。 设计意图：用“队列—数列”类比化解概念难点，用“点名”比喻强化算法过程；通过“小老师”复述，把新知内化为学生自己的语言。 3．查找次数大揭秘（约6分钟） 【环节四：好运气与坏运气】 师：线性查找虽然“老实”，但它也有自己的“运气学”。来，我们看一组新的数列：15、37、38、98、25、24、57、3、68。博士爷爷要我们找数15。翻开第一张——15！天哪，运气爆棚，一次就找到了！这就是最好情况，只要查1次。 师：那如果博士爷爷要找的是68呢？68在哪？对，在最后一位！得从头一路查到尾，要查几次？数一数——9次！这下运气可太差了。要是这个数列一共有N个数，那么用线性查找，运气最好时最少要查几次？ 生：1次！ 师：那运气最差时最多要查几次？ 生：N次！ 师：真棒！所以我们总结一句口诀：最少1次，最多N次。现在，我们来个小挑战——找25要几次？找3又要几次？大家用小手指数一数。 生：找25在第5个，要5次；找3在第8个，要8次。 师：完全正确！你看，同样是线性查找，运气不同，花的力气就不同。这就像抽奖，谁不想第一把就中大奖呢？ 设计意图：通过具体数列的练习，让学生在动手数数中归纳出“最好1次、最坏N次”的规律，建立算法效率的直观感受。 4．时间估算（约4分钟） 【环节五：慢吞吞的463天】 师：光说“几次几次”还不够刺激，咱们再来看看时间。欢欢的计算机可厉害了，它每次查找只要花4微秒。微秒有多小？1秒里面有100万个微秒！比眨一下眼睛还要快上不知多少倍。 师：可是，如果要在10万亿个数里面找一个数，而且这个数偏偏躲在了最后一位，那计算机要查多少次？对，整整10万亿次！每次4微秒，一共就是40万亿微秒。这到底是多久呢？咱们来当一回小小会计师，算一算：40万亿微秒，除以100万换算成秒，再除以60换成分钟，再除以60换成小时，再除以24换成天……一算——天哪，大约是463天！ 师：同学们，463天是什么概念？从今天算起，要一直查到明年冬天，太阳都晒到西边去了，才找到那一个数！就为了找一个数，计算机要辛辛苦苦忙活一年多，这也太慢、太费劲了吧！ 师：这时候，博士爷爷捋着白胡子，笑眯眯地问了一句：“难道，就没有更好的办法了吗？”——同学们，这个问题先记在心里，答案嘛，我们下一节课再揭晓！ 设计意图：通过微秒到天的换算，制造强烈的认知冲击，让学生直观感受线性查找在大数据面前的局限性，自然引出对“更优算法”的期待。 三、拓展延伸（约8分钟） 【环节六：生活中的线性查找】 师：学了这么酷的“魔法”，我们得看看它在生活里到底管不管用。你们想一想，生活中有哪些地方，其实就在用线性查找？ 生：老师点名的时候，从第一个名字往下看，看有没有漏掉同学。 生：在手机里翻通讯录，一个一个找某个人的名字。 生：在一本书里找一个字，从前面一页一页往后翻。 生：在歌单里找一首歌，从上往下滑。 师：太棒了！你们都是生活里的“算法侦探”。这些事，都在不知不觉中用了线性查找的思想——按顺序，一个一个来。 【环节七：小组找牌挑战赛】 师：光说不练假把式！现在每小组领10张数字卡片，老师随机报一个数，看哪一组能用最少的次数找到它，并且说出自己是“运气好”还是“运气差”。计时开始！ 师：哪个小组来分享？你们找了几次？为什么？ 生：我们找了3次就找到了，运气不错，因为那个数排得比较靠前。 师：记录员们，请把小组同学找到纸牌所用的次数填在学习单上。你看，同一张牌，不同小组的运气还不一样呢，这就是查找次数的魅力！ 设计意图：从课堂走向生活，实现知识迁移；通过小组游戏与数据记录，落实“用数据说话、实事求是”的态度。 四、课堂小结（约3分钟） 【环节八：念出你的魔法咒语】 师：时间过得真快，魔法学院的闯关之旅就要告一段落了。谁来当小老师，带大家一起回顾，今天我们到底学会了什么“魔法”？ 生：我们学会了线性查找，就是从前往后，按顺序一个一个地找，找到就停。 师：口诀是什么？ 生：从前往后，挨个比对，不跳不重，找到为止！ 师：我们还知道了什么小秘密？ 生：最好运气是1次就找到，最坏运气要找N次。 师：要是数特别多、特别大，线性查找会怎么样？ 生：会很慢，可能要463天！ 师：没错！所以，我们既要知道线性查找“老实可靠”，也要学会开动脑筋，去寻找更快更好的方法。大家今天的表现，就像真正的魔法师一样棒！ 设计意图：以“魔法咒语”口诀方式回顾核心知识，帮助学生形成结构化记忆，为后续学习埋下伏笔。 五、作业布置（约2分钟） 师：课后，请大家完成两项“魔法修炼任务”：第一，用今天学到的线性查找法，在爸爸的通讯录或者班级点名册里找一个人的名字，记录你一共查了几次，想一想这是运气好还是运气差；第二，开动小脑筋想一想——如果这些数已经是按从小到大排好队的，你还有什么更快的“魔法新咒语”吗？把你的想法写在学习单上，下节课我们一起讨论！ 设计意图：作业分“动手记录”与“动脑思考”两个层次，既巩固新知，又为下节课引出更优算法埋下悬念。 六、板书设计 猜数“魔法”之线性查找 一、定义：按数列顺序，一个数一个数向后查找，找到即停 二、数列：数按一定次序排列（像同学排队） 三、查找次数：最好情况 1 次　最坏情况 N 次 四、时间代价：10万亿个数，最坏约 463 天 观看 思考；表达 了解 学习 学习 学习 交流讨论 操作实践 了解 操作练习 交流；分享 操作练习 交流表达 练习 创设趣味的学习情境，更能激发学生的兴趣； 培养表达能力 了解本节课学习任务 培养倾听习惯 增加知识面 拓展知识面 培养表达能力 学生利用自主探究、小组合作、实践操作的方法去解决问题；师生直观演示更具说服力，加深印象。 培养倾听习惯 培养动手能力 培养表达能力 培养学生举一反三、学习迁移的能力； 培养表达能力 鼓励学生尝试完成操作练习
教 学 反 思 本课以“魔法学院”情境贯穿始终，有效激发了五年级学生的学习兴趣。通过“100张牌—10张牌”的规模缩小，学生能直观体会到“化繁为简”的思维方法；通过“队列—数列”“点名—查找”等生活比喻，大部分学生能用自己的语言复述线性查找的过程，教学重点落实较好。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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