湘科版（2024）信息科技五下_7单元-活动2 最短路径的算法 教学设计
文档属性
| 名称 | 湘科版（2024）信息科技五下_7单元-活动2 最短路径的算法 教学设计 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 674.0KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 湘科版 | ||
| 科目 | 信息技术（信息科技） | ||
| 更新时间 | 2025-04-16 18:27:57 | ||
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文档简介
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第2课《最短路径的算法》教学设计
课题 最短路径的算法 单元 第七单元 学科 信息科技 年级 五年级下
核心素养目标 信息意识：理解生活中常见问题如何通过算法解决，能把地图转成数据表，尝试用数据去描述一个城市的道路网络。计算思维：学习迪杰斯特拉算法，理解它的步骤，提升解决问题的能力，亲自动手解决从一个地方到另一个地方的最短路径问题。数字化学习与创新：编写程序的过程中，提升数字化技能，探索算法应用的创新可能性，编程完成后，思考其他可以应用这个算法的领域。信息社会责任：学会在使用算法和处理数据时，考虑到社会责任和道德问题， 探讨算法的社会影响，思考怎样让技术更好地服务于社会。
教学重点 1、学会用数据表格表示路线图。2、了解迪杰斯特拉算法的实现过程。
教学难点 1、掌握迪杰斯特拉算法的程序实现。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 板书课题。活动背景在路线相对简单的情况下，用穷举法来寻找最短路径是可行的方法。但如果要在复杂路线中寻找最短路径，还需要更有效的方法和计算机的帮助。活动目标1、学会用数据表格表示路线图。2、了解迪杰斯特拉算法的实现过程。3、体验迪杰斯特拉算法的程序实现。观看教学视频《最短路径查找—Dijkstra算法》。 学习新知引入，观看教学视频。 用提问的方式引入课题，增强课堂互动性。将学生的注意吸引到课堂。
讲授新课 新知讲解：一、用数据表格表示路线图计算机无法像人一样直接读懂图，为了处理图的相关问题，需要先将图转化为数据表。如左图所示的路线模型图，可以转换为如右图所示的数据表。由于不考虑方向的因素，观察表格中的数据可以发现，AB与BA之间路线的距离相同,以此类推。所以,表格中黄色部分的数据与蓝色部分对称。数据可以进一步简化为。二、迪杰斯特拉算法要帮助快递员寻找配送快递的最短路径，可以采用迪杰斯特拉算法(Diikstra)，计算从A点出发，到B、C、D、E各地点配送快递的最短路径，具体步骤描述如下。1、设置初始状态。设计两个方框，分别保存已找到的最短路径和当前发现的路线。从起点A开始，将与起点A相关的路线放入橙框。2、寻找第一条最短路径。（1）对橙框里的路线排序。（2）将最短的路线移入蓝框。（3）找到第一条最短路径。3、寻找第二条最短路径步骤。步骤1：重新计算路径长度。计算起点A通过已知最短路径“AC=3”到达其他点的长度。步骤2：比较新路径与原路径，用更短的新路径代替原路径。步骤3：将橙框中的最短路径移到蓝框中。选出第二条最短路径。步骤4：按照同样的方法，继续寻找其余最短路径，直到橙框里的路径为空。探究实践从起点A到目的点D的最短路径是A→C→E→D，长度为13。观察并验证这个结论。用迪杰斯特拉算法寻找最短路径的过程可以概括为。探究实践尝试求解下图中从A点到其余各点的最短路径。三、迪杰斯特拉算法的程序实现人工推算最短路径的方法效率低，易出错。通过计算机编程实现算法可以快速运算出结果，极大地提高效率，解决更复杂的路径查找问题。探究实践使用计算软件寻找最短路径。步骤1：将路线图用数据表格表示。步骤2：将数据输入计算机，计算最短路径。步骤3：在路线图上验证答案。四、课堂练习。完成PPT22页到24页练习题。五、拓展延伸1、常见最短路径算法除了迪杰斯特拉算法之外，还有很多类似的最短路径算法，如:弗洛伊德算法、贝尔曼-福特算法(Bellman-Ford)和 SPFA 算法等。这些算法各有特点，可满足不同的需要。在现实生活中，最短路径算法的应用非常广泛，比如手机导航、城市道路规划和网络通信等。2、生活中的导航小助手手机地图如何帮你找到最近的路？它其实用了类似迪杰斯特拉的算法，实时计算道路距离和拥堵情况，像一位隐形向导帮你规划最优路线！3、迷宫游戏的秘密路径玩迷宫时如何快速找到出口？试试“贴墙法”或“最短步数法”，这和计算机寻找最短路径的思路很像，都是通过不断尝试和排除错误选项。4、快递小哥的智慧派送快递公司如何安排送货顺序？他们用算法计算最短路线，减少时间和油耗，下次收到快递时，可以想想背后的“数学魔法”哦！5、算法背后的科学家故事迪杰斯特拉算法的发明者艾兹赫尔·戴克斯特拉（Edsger Dijkstra）是一位荷兰计算机科学家，他最初设计这个算法是为了解决铁路网络的优化问题。 了解用数据表格表示路线图。学习迪杰斯特拉算法。掌握迪杰斯特拉算法的程序实现的方法。完成课堂练习。进行课外知识拓展。 引导学生理解生活中常见问题如何通过算法解决，能把地图转成数据表。学习迪杰斯特拉算法，理解它的步骤，提升解决问题的能力。通过实践操作，提升学生的数字化技能，探索算法应用的创新可能性。在课堂练习中强化所学知识内容。拓宽学生知识面。
课堂小结 最短路径的算法1、进行新知引入2、用数据表格表示路线图3、迪杰斯特拉算法4、迪杰斯特拉算法的程序实现5、进行知识拓展 总结回顾 对本节课内容进行总结概括。
课后作业 1、如果两点间用一个很大的数来表示路线长度，说明表示道路封闭或不可通行。2、上网查找资料，了解用弗洛伊德算法(Floyd)求解最短路径的基本过程。 布置作业 拓展学生的学习能力
课堂板书 观看板书 强调教学重点内容。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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第2课《最短路径的算法》教学设计
课题 最短路径的算法 单元 第七单元 学科 信息科技 年级 五年级下
核心素养目标 信息意识：理解生活中常见问题如何通过算法解决，能把地图转成数据表，尝试用数据去描述一个城市的道路网络。计算思维：学习迪杰斯特拉算法，理解它的步骤，提升解决问题的能力，亲自动手解决从一个地方到另一个地方的最短路径问题。数字化学习与创新：编写程序的过程中，提升数字化技能，探索算法应用的创新可能性，编程完成后，思考其他可以应用这个算法的领域。信息社会责任：学会在使用算法和处理数据时，考虑到社会责任和道德问题， 探讨算法的社会影响，思考怎样让技术更好地服务于社会。
教学重点 1、学会用数据表格表示路线图。2、了解迪杰斯特拉算法的实现过程。
教学难点 1、掌握迪杰斯特拉算法的程序实现。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 板书课题。活动背景在路线相对简单的情况下，用穷举法来寻找最短路径是可行的方法。但如果要在复杂路线中寻找最短路径，还需要更有效的方法和计算机的帮助。活动目标1、学会用数据表格表示路线图。2、了解迪杰斯特拉算法的实现过程。3、体验迪杰斯特拉算法的程序实现。观看教学视频《最短路径查找—Dijkstra算法》。 学习新知引入，观看教学视频。 用提问的方式引入课题，增强课堂互动性。将学生的注意吸引到课堂。
讲授新课 新知讲解：一、用数据表格表示路线图计算机无法像人一样直接读懂图，为了处理图的相关问题，需要先将图转化为数据表。如左图所示的路线模型图，可以转换为如右图所示的数据表。由于不考虑方向的因素，观察表格中的数据可以发现，AB与BA之间路线的距离相同,以此类推。所以,表格中黄色部分的数据与蓝色部分对称。数据可以进一步简化为。二、迪杰斯特拉算法要帮助快递员寻找配送快递的最短路径，可以采用迪杰斯特拉算法(Diikstra)，计算从A点出发，到B、C、D、E各地点配送快递的最短路径，具体步骤描述如下。1、设置初始状态。设计两个方框，分别保存已找到的最短路径和当前发现的路线。从起点A开始，将与起点A相关的路线放入橙框。2、寻找第一条最短路径。（1）对橙框里的路线排序。（2）将最短的路线移入蓝框。（3）找到第一条最短路径。3、寻找第二条最短路径步骤。步骤1：重新计算路径长度。计算起点A通过已知最短路径“AC=3”到达其他点的长度。步骤2：比较新路径与原路径，用更短的新路径代替原路径。步骤3：将橙框中的最短路径移到蓝框中。选出第二条最短路径。步骤4：按照同样的方法，继续寻找其余最短路径，直到橙框里的路径为空。探究实践从起点A到目的点D的最短路径是A→C→E→D，长度为13。观察并验证这个结论。用迪杰斯特拉算法寻找最短路径的过程可以概括为。探究实践尝试求解下图中从A点到其余各点的最短路径。三、迪杰斯特拉算法的程序实现人工推算最短路径的方法效率低，易出错。通过计算机编程实现算法可以快速运算出结果，极大地提高效率，解决更复杂的路径查找问题。探究实践使用计算软件寻找最短路径。步骤1：将路线图用数据表格表示。步骤2：将数据输入计算机，计算最短路径。步骤3：在路线图上验证答案。四、课堂练习。完成PPT22页到24页练习题。五、拓展延伸1、常见最短路径算法除了迪杰斯特拉算法之外，还有很多类似的最短路径算法，如:弗洛伊德算法、贝尔曼-福特算法(Bellman-Ford)和 SPFA 算法等。这些算法各有特点，可满足不同的需要。在现实生活中，最短路径算法的应用非常广泛，比如手机导航、城市道路规划和网络通信等。2、生活中的导航小助手手机地图如何帮你找到最近的路？它其实用了类似迪杰斯特拉的算法，实时计算道路距离和拥堵情况，像一位隐形向导帮你规划最优路线！3、迷宫游戏的秘密路径玩迷宫时如何快速找到出口？试试“贴墙法”或“最短步数法”，这和计算机寻找最短路径的思路很像，都是通过不断尝试和排除错误选项。4、快递小哥的智慧派送快递公司如何安排送货顺序？他们用算法计算最短路线，减少时间和油耗，下次收到快递时，可以想想背后的“数学魔法”哦！5、算法背后的科学家故事迪杰斯特拉算法的发明者艾兹赫尔·戴克斯特拉（Edsger Dijkstra）是一位荷兰计算机科学家，他最初设计这个算法是为了解决铁路网络的优化问题。 了解用数据表格表示路线图。学习迪杰斯特拉算法。掌握迪杰斯特拉算法的程序实现的方法。完成课堂练习。进行课外知识拓展。 引导学生理解生活中常见问题如何通过算法解决，能把地图转成数据表。学习迪杰斯特拉算法，理解它的步骤，提升解决问题的能力。通过实践操作，提升学生的数字化技能，探索算法应用的创新可能性。在课堂练习中强化所学知识内容。拓宽学生知识面。
课堂小结 最短路径的算法1、进行新知引入2、用数据表格表示路线图3、迪杰斯特拉算法4、迪杰斯特拉算法的程序实现5、进行知识拓展 总结回顾 对本节课内容进行总结概括。
课后作业 1、如果两点间用一个很大的数来表示路线长度，说明表示道路封闭或不可通行。2、上网查找资料，了解用弗洛伊德算法(Floyd)求解最短路径的基本过程。 布置作业 拓展学生的学习能力
课堂板书 观看板书 强调教学重点内容。
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