五年級“身邊的算法”教學指南設計思路解讀

摘要： 五年級“身邊的算法”教學指南的核心在于通過系統化方法幫助學生理解和掌握算法的基本概念及其在日常生活中的應用。本教學指南遵循思想性、以學生為中心、知識體系完整性、實踐與理論相結合等設計原則，通過貼近學生生活的實例和分層教學策略，強化學生的動手能力和邏輯思維，旨在提升五年級學生的算法理解力和實際應用能力。

關鍵詞：算法；跨學科主題學習；項目式學習；實踐操作；信息倫理；數字素養與技能

從20世紀80年代初期的“計算機課程”到今天的“信息科技課程”，我國中小學信息技術教育在發展過程中經歷了重大的轉變。這不僅是名稱的變化，更是教育理念和技術內涵的跨越。尤其是“信息技術課程”向“信息科技課程”的轉變，意味著該課程首次具有了獨立的課程標準、由地方課程上升為國家課程。這標志著該學科從綜合實踐活動課程中獨立出來成為一門正式的科學課程。這一轉型不僅順應國家科教興國與人才強國戰略的布局，也是時代發展的必然結果，具有里程碑式的意義。

這一變革為中小學教師帶來了前所未有的挑戰。課程內涵的變化要求教師不僅調整教學內容，更要更新教學觀念，以符合新的課程理念和改革精神。在此背景下，教育部組織編寫的《義務教育信息科技教學指南》為教師提供了系統支持。本教學指南旨在幫助教師深入理解課程標準，并通過具體指導，支持教師構建“數字素養與技能”內容體系，是教師教學設計與實施的重要資源。

《義務教育信息科技教學指南 身邊的算法 五年級全一冊》（以下簡稱“五年級教學指南”）專為五年級教師設計，在內容選擇上堅持“以學生為中心”的原則，注重理論與實踐相結合，強調通過實踐體驗加深學生對算法的理解。選擇的案例特別考慮到五年級學生的生活經歷、認知特點和發展需求，旨在通過貼近生活的實例幫助學生初步了解算法的概念、作用及其應用。本教學指南的設計著重培養學生系統思考問題、邏輯推理以及創造性解決問題的能力。這些是在現代社會和日常生活中不可或缺的能力。

一、設計原則

思想性原則：通過算法學習，培養學生的信息意識，幫助他們認識到算法在現代社會中的重要性和影響力。思想性原則貫穿教學設計始終，強調培養利用算法思維解決問題的能力。

以學生為中心原則：根據五年級學生的認知特點設計教學內容，將復雜問題簡單化，循序漸進地引導學生認識算法。

知識體系完整性原則：涵蓋算法的基礎知識，包括算法描述、驗證與實現等。

實踐與理論相結合原則：算法教學應當緊密結合實踐操作，讓學生在動手過程中理解算法的基本原理及其應用場景。

科學性與先進性原則：結合現代信息技術發展，介紹前沿的算法應用。

趣味性原則：通過有趣的游戲、案例激發學生的學習興趣。

靈活性原則 ：提供多種學習活動，以便教師根據實際情況選擇，靈活調整教學計劃。

可持續性原則：培養學生的持續學習能力和適應信息社會所需的數字素養與技能。

互動性原則：注重師生間、生生間的互動交流，促進共同學習。

二、內容結構

五年級教學指南共30課時，分為8個單元，每個單元包含3～5課時。本教學指南的設計充分考慮了學生的認知特點，明確了五年級學生應該掌握的知識和技能，如算法的基本結構（順序、分支、循環）、描述算法的方法（自然語言、流程圖）、驗證算法的過程等，并提出了對學生解決實際問題的期望。從內容結構角度來看，本教學指南圍繞“算法”主題，以學生的生活經驗為基礎，通過引入身邊的算法案例，利用任務活動循序漸進地幫助學生認識和理解算法的基本概念、結構、描述方法，以及應用算法解決問題的基本流程等內容。

五年級教學指南采用雙線并進的方式展開：一條線圍繞學習目標，以學習活動的形式展開；另一條線以同步跟進的方式指導教師教學。學習活動設計貼近生活，幫助學生直觀感受算法在實際生活中的普遍性和重要性。每個單元都設有“算法驗證與實現”環節，要求學生通過運行、修改、調試程序來驗證算法。這不僅讓學生認識到程序的價值，還讓他們通過程序驗證自己設計的算法，增強學習的自信心。

本教學指南各單元依次遞進，邏輯上相互銜接，幫助學生從初步認識算法開始，逐步學習如何描述算法，并應用算法解決簡單問題。隨著學習的深入，學生將接觸到更為復雜的算法結構，并有機會通過編程實踐驗證算法的效果（見表1）。最終，學生不僅能掌握基本的算法知識，還能應用算法解決實際問題，特別是人工智能領域的問題。

三、教學策略

（一）基于認知特點設計教學活動

五年級教學指南注重學生的認知發展特點，通過簡化問題規模引導學生認識算法，同時提供分層教學設計，以滿足不同學生的學習需求。本教學指南還強調了算法驗證與實現的重要性，鼓勵學生通過修改程序的關鍵參數等方式來驗證算法。考慮到五年級學生抽象思維能力還有待提高，本教學指南的教學設計盡量避免復雜的理論講解，而是通過生活中的實例讓學生理解算法的基本原理。

例如，在學習桶排序算法時，教師先引導學生創建桶、確定桶的區間范圍和數量，然后將數據逐個放入對應的桶中，接著對每個桶內的數據排序，最后按照桶的順序把數據組合起來。經歷了這個過程，學生不僅學會了桶排序算法的具體步驟，還理解了分治思想，并能夠在面對實際問題時應用這種算法。例如，學校組織活動時，學生可以借用桶排序的思想來分配不同年級的車輛和座位，使資源配置更加合理。這一案例不僅符合學生的認知特點，也充分體現了思想性原則和實踐與理論相結合原則。

（二）重視分層教學與彈性學習活動

五年級教學指南提供多個學習活動選項，教師可根據課時和學生情況選擇適合的教學內容。這種靈活性設計有助于滿足不同學生的學習需求，確保每名學生都能在適合自己的水平上取得進步。如在進行“算法驗證與實現”時，教師可以根據能力水平將學生分為三個層級進行指導。對于初學者，教師可以讓學生運行簡單的算法程序，讓他們體驗到成功的喜悅。對于有一定基礎的學生，教師可以提供大部分代碼，讓學生理解算法的整體框架，并要求他們完善部分細節。對于進階學生，教師可以提供較為復雜的算法程序，指導學生通過修改關鍵語句或調整參數來觀察算法的不同表現。這樣既能滿足不同層次學生的需求，又能確保每名學生都在適合自己的水平上逐步提高，體現了以學生為中心的原則。

（三）強調跨學科主題學習和項目式學習

算法學習與數學、物理等其他學科內容的結合，可以讓學生認識到算法不僅是信息技術領域的知識，而且是一種普遍適用的問題解決工具。五年級教學指南在設計時充分考慮了將信息科技與其他學科內容結合，以達到提升學生綜合應用能力的目的。其設計思路主要體現在以下幾個方面。

1.緊密聯系學生的日常生活設計內容，如交通出行、在線購物等，讓學生意識到信息科技就在身邊，并理解算法是如何在日常生活中發揮作用的。

2.融合多學科知識設計項目，不僅包括信息科技的內容，還涉及了數學、物理、音樂、美術等多個學科。例如，交通信號燈控制算法可與數學中的數據分析融合，圖像識別技術可與藝術創作中的算法應用融合。

3.強化實踐操作。通過編程驗證算法等實踐操作，學生可親身體驗運用算法解決問題的過程，加深對算法原理的理解。

例如，第一章“無處不在的算法”第26頁的案例通過介紹數字地圖中的導航功能，解釋了算法如何幫助人們分析交通狀況、距離和預計時間，從而提供最優路徑建議。此案例融合了地理知識和數學中的優化理論，幫助學生理解算法在解決實際問題中的作用。

再如，同一章第27頁的案例展示了圖像識別技術在刷臉進校園、車牌識別等多個場景中的應用。通過這些案例，學生不僅學到了計算機視覺的基礎知識，還了解了算法在提高社會安全方面的作用。

這些案例都表明，本教學指南重視信息科技與其他學科知識的融合，以期幫助學生建立跨學科的知識聯系，提升他們解決實際問題的能力。

（四）重視實踐操作與驗證

五年級教學指南設計了“算法驗證與實現”的環節，建議教師讓學生通過編寫程序來驗證算法的正確性。例如，在學習BMI指數計算時，學生需要編寫程序實現BMI指數的計算，并通過輸入不同數據來驗證算法。本教學指南鼓勵學生動手操作，如通過生成式人工智能生成詩歌或圖像，體驗算法在創意表達中的應用。這樣的實踐活動不僅增強了學生的動手能力，還激發了他們對算法的興趣。

（五）建立多元化的評價機制

五年級教學指南中的評價建議可以作為一個引導性的案例，主要幫助教師明確如何通過設定具體的學習目標，結合學生自評與教師評價的方式評估學生對算法相關知識點的理解程度、應用能力和團隊合作表現。這些評價方法有助于教師全面了解學生的學習情況，并據此調整教學策略。當然，更重要的是，教師根據教學內容和學生情況設計更豐富的、多元化的評價方式。本教學指南建議學習目標與評價內容保持一致。以第二單元“算法結構與描述”為例，該單元學習目標包含了學生應該掌握的知識點，如認識流程圖中每種圖框的含義，知道順序結構、分支結構和循環結構的描述方法等。評價建議中則詳細列出了學生自評和教師評價的具體指標，如明確算法的基本流程、知道并能描述順序結構、知道并能描述分支結構及其判斷條件等。

nxr9BsIhY+4fY+B6sZf1VA==（六） 培育信息倫理

五年級教學指南重在落實核心素養要求，特別是在不同單元中滲透了與信息倫理相關的教育內容，旨在培養學生的數字公民意識和社會責任感。例如，第一單元“無處不在的算法”鼓勵學生感受信息科技在獲取與處理信息方面的優勢，以及算法在信息處理過程中的作用。學習搜索引擎工作機制的活動在幫助學生了解算法如何提高搜索效率的同時，也讓他們認識到算法在信息篩選方面的影響。在介紹算法的各種應用時，本教學指南強調了算法在智能設備解鎖、人臉識別、短視頻網站推薦等方面的應用。這些應用雖然便利，但也涉及隱私保護和個人信息安全的問題。通過這些實例，學生理解了算法運用背后的社會責任，明白了在享受技術帶來便利的同時也要關注個人信息安全。再如，在第六單元“快速遍歷數據”中，學生通過枚舉法遍歷數據的實例，了解到數據處理的重要性。在實際應用中，無論是破解密碼鎖還是解答雞兔同籠問題，它們都涉及數據的合法獲取與合理使用。學生不僅要學會如何有效地處理數據，更要懂得尊重數據隱私。

四、數字化資源

五年級教學指南和配套數字化資源強調開放性和靈活性，鼓勵教師根據本地實際情況進行二次開發，以滿足不同地區、不同學校的需求。這種開放式的資源建設模式有利于促進教育的均衡發展，整體提升教學質量。本教學指南為每一課提供了教學課件，課件的設計體現了以學生為中心的教學理念，并將其作為基本的數字化教與學資源提供給師生，有利于師生開展個性化、分層次的教與學。

本教學指南強調“算法驗證與實現”的重要性，提供了豐富的實驗程序或半成品程序，既充分體現了數字化學習的特點，又突出了信息科技的學科特點。教師可以引導學生通過上機運行、調試程序，體驗算法的執行過程，充分地認識算法及其作用；或者通過修改代碼、完善程序，感受編程解決問題的過程與方法，加深對算法的理解。此外，通過研究身邊的算法案例，學生可提高解決問題的能力，認識到算法在日常生活中的廣泛應用，增進對信息科技價值的認識。

總之，五年級教學指南不僅為教師提供了豐富的教學素材，也為學生創造了一個富有成效的學習環境，旨在幫助學生打下堅實的數字素養基礎，培養他們在未來社會中所需的關鍵技能。

（作者馬玉娟系北京市八一學校副校長、高級教師；郭芳系人民教育出版社課程教材研究所信息科技課程教材研究開發中心資深編輯、編審）

責任編輯：李媛