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“身边的算法”模块

算法的执行

本期内容

课标理解

●明了过程，预判结果

——“算法的执行”单元的教学

教学课例

●“二分查找”教学中的“算法执行”与“结果预判”

——以《三星堆文物修复中的算法智慧——二分查找》为例

●车间有工序，算法有结构

——以《体验算法控制》一课为例

课标理解

明了过程，预判结果

——“算法的执行”单元的教学

本文围绕义务教育五年级“算法的执行”单元的教学展开，明确算法执行就是按照算法预先设定的步骤，逐步完成每一项操作，最终输出问题求解结果的完整过程，并对应信息科技核心素养四个维度拆解出层层递进的学业目标，共同指向核心素养发展。在教学实施层面，本文提出以分层体验探究法为核心，搭配其他教学方法，按固定路径推进，同时明确多项教学注意事项，强调教学要紧扣课标，适配学生认知，落实核心素养启蒙。

《义务教育信息科技课程标准日常修订版（2022年版2025年修订）》（以下简称“课标”）明确将“算法的执行”列为“身边的算法”模块的核心教学内容，要求学生能明了算法执行过程，预判算法执行结果。

课标理解

在“算法的执行”这一单元的教学中，学生应能针对问题求解目标和给定的算法描述，判断是否达到求解目标，并能基于给定的算法，针对不同的输入数据规模，分别“数出”算法中某些步骤执行的次数。

1.算法执行的含义理解

算法执行的含义是“算法的执行”单元教学的逻辑起点，需要结合义务教育阶段学生的认知特点，从生活实例出发拆解核心内涵。课标明确要求借助学习与生活中的实例体验身边的算法，这一要求本身就决定了对算法执行含义的理解不能停留在抽象的学术定义层面，而要落地到学生可感知的具体场景中。

从本质上看，算法是通过明确的、可执行的操作步骤描述的问题求解方案，而算法执行就是按照算法预先设定的步骤，逐步完成每一项操作，最终输出问题求解结果的完整过程。这个定义包含三个核心要点：第一，算法执行的前提是算法本身的步骤具备明确性与可执行性，不存在模糊、歧义或无法完成的操作，这是算法能够被执行的基础；第二，算法执行是一个有序的过程，必须按照算法预先设定的顺序逐步推进，不能随意颠倒步骤顺序；第三，算法执行的最终目标是完成问题求解，得到明确的结果，不存在无目标的算法执行。

对于义务教育阶段的学生而言，算法执行不是只有在计算机中运行代码才叫执行，用人工方式按照预设步骤解决问题的过程，同样属于算法执行的范畴，这也是课标要求从生活实例切入体验的核心原因——帮助学生打破“算法只有计算机才能执行”的认知误区，建立对算法执行的泛化理解。

进一步区分算法描述和算法执行的关系，可以更清晰地把握算法执行的含义：算法描述是用自然语言、流程图等方式把解决问题的步骤记录下来，属于“方案设计”层面；算法执行是把设计好的方案落地实施，属于“方案实践”层面。算法描述是算法执行的依据，算法执行是算法描述的实践落地，二者共同构成完整的问题求解过程。对义务教育阶段的教学而言，理解这一区分能够帮助学生建立“设计—实施”的完整问题解决逻辑，避免只停留于画流程图、写步骤的纸面学习，强化学生的实践意识。

2.算法执行的过程拆解

结合课标“借助实例体验算法”的要求，算法执行的完整过程可以拆解为三个核心阶段，每个阶段都有明确的核心任务，符合学生认知发展的规律，也符合问题求解的基本逻辑。

（1）执行准备阶段：明确规则与初始条件

算法执行的第一个环节是做好执行前的准备，核心任务是确认算法的初始条件、操作规则和所有步骤的含义。学生在这一阶段需要完成两个核心动作：第一，读懂算法描述，确认每一个步骤的操作要求是什么，不存在理解歧义；第二，准备好执行算法所需要的所有资源，明确问题的初始状态。

这个阶段容易被忽略，但却是保证算法执行能够正确推进的前提。很多学生执行算法出现错误，本质上不是步骤推进出错，而是在准备阶段没有读懂算法要求，或者没有明确初始条件，导致从起点就偏离了正确方向。课标要求学生理解算法是“明确的、可执行的操作步骤”，这一要求其实也体现在执行准备阶段——学生需要能判断算法步骤是否明确、是否可执行，这本身就是核心素养的体现。

（2）执行推进阶段：按序操作与状态记录

在完成准备工作后，就进入了算法执行的核心推进阶段，核心要求是严格按照算法预设的顺序，逐步完成每一步操作，同时及时记录每一步执行后的状态变化。算法执行的有序性是这一阶段的核心要点：如果步骤顺序被打乱，得到的结果大概率是错误的。在推进过程中，每完成一步操作，问题的状态都会发生改变，及时记录状态变化既能够帮助学生梳理执行过程，也方便后续出现错误时回溯检查。

对义务教育阶段的学生而言，人工模拟执行算法是这个阶段的核心学习方式，不需要一开始就接触代码运行。人工模拟执行的过程能够让学生清晰地感知每一步的变化、理解执行的逻辑，这比直接让学生在计算机上运行代码更能建立深度理解，也符合课标“体验身边的算法”的基本要求。

（3）执行收尾阶段：结果输出与正确性验证

当完成所有预设的操作步骤后，算法执行进入收尾阶段，核心任务是输出最终的执行结果，并验证结果是否符合问题的要求，判断算法是否正确解决了问题。如果结果符合预期，说明算法设计和执行过程都没有问题；如果结果不符合预期，就需要回溯执行过程，找出是算法设计本身存在问题，还是执行过程中步骤出错，再进行调整修正。验证环节是算法执行过程的重要落点，能够帮助学生建立“结果导向”的问题解决意识，培养学生的反思能力。

总的来看，算法执行的完整过程是“准备—推进—收尾”的有序链条，它们环环相扣，前一个环节是后一个环节的基础，后一个环节是前一个环节的延伸。这个逻辑结构本身就是非常重要的信息科技思维，需要学生在体验过程中逐步感知。

3.算法执行的学业目标要求

（1）信息意识维度：能区分算法描述与算法执行，建立问题求解的清晰认知

学生需要能够准确说出算法执行的含义，明确区分算法描述与算法执行的差异，在这个过程中建立对问题求解过程的清晰认知，初步形成用算法思维解决日常问题的意识，主动感知算法对问题解决的支撑作用。本维度面向全体学生的基础素养培养，要求所有学生达成基础认知要求，为后续素养发展搭建框架。

（2）计算思维维度：掌握算法执行流程，体验过程并感知核心特征

作为算法执行学业目标的核心维度，本维度要求学生既能够按照给定算法描述，人工模拟完成简单算法的完整执行过程，输出正确结果，也能够在执行出现错误时，回溯过程定位错误并完成修正，同时能用自然语言、流程图等方式记录算法执行过程。学生还需要完整经历算法执行流程，从实践体验中感知算法执行有序性、明确性、可终止性三大核心特征，能够结合自身体验总结特征内涵，掌握“设计算法—执行算法—验证结果—调整修正”的一般性问题求解方法，发展有序思考、逻辑推理的能力，实现计算思维的分层进阶。

（3）数字化学习与创新维度：依托算法实践迁移方法，提升合作创新能力

学生需要将算法执行中习得的问题解决方法，迁移应用到其他日常问题与跨学科问题的解决中，在小组合作完成算法执行任务的过程中，锻炼沟通协作能力，能够依托数字化工具与合作场景优化算法执行过程，逐步形成灵活应用方法解决新问题的创新意识。

（4）信息社会责任维度：感悟算法执行的内在要求，养成规范严谨的思维与行为习惯

义务教育阶段信息科技教学以立德树人为根本目标，算法执行的学业目标在本维度对学生的要求是：在实践过程中感悟有序思考、规范操作的重要性，逐步养成严谨、有条理的问题解决习惯；体会算法在解决日常生活问题过程中的实际作用，感受信息科技与生活的紧密关联，提升信息科技学习的内在兴趣；理解算法执行规范的社会意义，将算法思维中有序、严谨的要求迁移到日常学习生活中，养成良好的行为与思维习惯，为终身发展奠定基础。

教学实施

1.教学实施核心方法

结合小学五年级学生的认知特点，以及课标对小学阶段算法启蒙的要求，本部分教学以分层体验探究法为核心，搭配体验式游戏探究法、生活化情境任务法、小组合作游戏法三类方法协同开展，具体如下。

（1）分层体验式游戏探究法

参考科学课动手实验的思路，把学生对算法执行的体验，按照“读懂算法规则→模拟执行步骤→调试修改规则”的任务等级分层设计，不要求学生独立编写完整程序，大幅降低学习门槛，让不同基础的学生都能获得成功体验。基础层学生能读懂规则、一步步模拟执行就算达标；提高层学生可以尝试调整规则参数，看结果有什么变化；拓展层学生可以尝试设计简单的新规则。

（2）生活化情境任务法

围绕学生日常熟悉的场景设计任务，如用“体育课整理队伍排队”对应排序算法、用“帮老师分发作业本找对应同学”对应查找算法，把抽象的“算法执行”转化为学生能亲手做、能看懂的真实活动，激发探究兴趣，帮助学生建立算法和生活的连接，理解算法在生活中的用处。

（3）四人异质小组合作法

在算法规则梳理、执行结果讨论环节，采用4人异质小组分工合作法，让思维活跃的学生牵头想思路，细心的学生记录每一步执行结果，动手能力强的学生操作演示，保证每个学生都能参与进来，在交流中理清算法执行的逻辑，同时培养合作交流的习惯。

2.教学实施基本路径

本部分教学按照“游戏情境导入→梳理算法规则→动手体验执行→总结规律→拓展应用”的路径推进，每个环节明确师生活动与目标。

（1）游戏情境导入，提出探究问题

教师从学生喜欢的游戏、日常活动切入。例如，玩一局“猜数字”小游戏，教师心里想一个1～100之间的数，让学生猜，教师提示“大了”“小了”，在游戏结束之后提问“怎样猜能最快找到正确数字？这里面有什么固定的步骤吗？”，从而引出本节课主题——算法就是解决问题的固定步骤，快速吸引学生注意力，激活原有认知。

（2）合作梳理规则，理清执行逻辑

教师抛出核心任务，组织小组讨论梳理算法的基本步骤。例如，整理跳绳成绩排序，引导学生一步步梳理“先找出最大的成绩放在第一个，再从剩下的里面找第二大的，重复这个步骤直到排完”的基本逻辑，不要求学生写代码，只要求学生能用自己的话把每一步说清楚。在小组分享后，教师带领全班整理出清晰的执行步骤，为后续体验打好基础，降低初始探究的难度。

（3）分层体验执行，落实多样化探究

教师提前准备好对应的活动材料，包括纸牌、流程图卡片、入门图形化编程工具半成品，针对不同层次的学生布置分层任务。

第一层次（基础层）：用流程图卡片拼出算法步骤，按照卡片一步步动手模拟执行，说出每一步会得到什么结果，理解算法执行的顺序逻辑。

第二层次（提高层）：调整算法的条件参数，如“猜数字”游戏调整每次猜的范围，看能不能更快得到结果，或者修改排序的规则，体验不同规则下执行结果的变化。

第三层次（拓展层）：在半成品图形化编程中修改简单模块，点击运行验证自己调整的规则对不对，看运行结果是否符合预期。

学生分组完成对应任务，教师巡回指导、解答问题，收集学生在体验中发现的问题。

（4）分享体验成果，总结核心规律

组织不同层次的学生分享自己的体验：基础层学生说一说是怎么一步步执行算法的，提高层学生分享调整规则后结果有什么不一样，拓展层学生演示自己修改后的程序运行结果。教师引导学生讨论：“为什么调整规则结果就变了？算法每一步执行的顺序错了会怎么样？”最后总结出核心结论：算法是按一定顺序一步步执行的，每一步规则都会影响最终结果，帮学生建立清晰的认知框架。

（5）生活拓展应用，深化算法思维

教师提出问题：“我们今天学的这个算法，还能解决生活中的什么问题？你能不能设计一个简单算法，帮助解决整理书包、规划上学路线这些小事？”在学生讨论后，教师引导学生把所学知识迁移到生活场景中，启蒙算法思维，培养学生用有序思考解决问题的习惯。

3.教学实施注意事项

（1）准确把握要求，不随意拔高难度

小学五年级“算法的执行”单元的核心目标是让学生体验算法的执行过程，建立有序思考的意识，不要求学生掌握复杂编程或者写出完整代码。教学不要走入“必须会写代码才算学会了”的误区，模拟执行、卡片排序、规则调试等这些体验都有教学价值，难度太高会打消学生的学习积极性。基础薄弱的学生能读懂规则、按步骤模拟就算达标，对学有余力的学生只要求能够拓展简单编程即可，做到因材施教。

（2）聚焦思维启蒙，避免重技能轻过程

小学阶段不要把重心放在讲编程语法、记知识点上，要聚焦算法思维的培养：探究执行过程优先于技能学习，体验动手过程优先于记结论。要通过动手模拟、游戏体验的过程，让学生体会计算机解决问题的思路，养成有序思考的习惯，落实信息科技核心素养的启蒙目标。

（3）提前做好预设，保障课堂顺畅开展

教师需要提前准备好游戏材料、调试好图形化编程半成品，预设学生模拟执行时可能出现的顺序错误、规则理解偏差，提前准备好引导方案，避免因材料、技术问题浪费课堂时间，保证课堂节奏稳定。

（4）关注过程评价，保护学生学习兴趣

本部分的评价不能用“会不会写代码”作为唯一标准，要关注学生参与活动的积极性、能不能理清执行步骤、有没有主动发现问题，认可每个学生在自己层次上的进步，保护小学生对算法学习的好奇心和兴趣。

所以，小学五年级“算法的执行”的教学要紧扣课标“启蒙为先、素养落地”的要求，用游戏化、分层化的体验活动，让每个学生都能参与进来，在动手体验中建立有序思考的算法思维。不拔高难度也不降低思维要求，适配五年级学生的认知发展水平，初步达到让学生对算法执行的步骤心中有数，对算法输出的结果了然于胸。

本文作者：

李维明

四川省教育科学研究院

文章刊登于《中国信息技术教育》2026年第19期

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