鄭榮球

〔摘? ? 要〕? 在信息科技時(shí)代，為提升學(xué)生計(jì)算思維、培養(yǎng)數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力，將信息科技與小學(xué)數(shù)學(xué)進(jìn)行融合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生在課堂上的學(xué)習(xí)效率，探討運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)提升小學(xué)生編程能力，通過(guò)課前導(dǎo)入、課堂學(xué)習(xí)、課后延伸和學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)等方面的探討，Scratch編程為教學(xué)提供了新思路。

〔關(guān)鍵詞〕? Scratch編程；小學(xué)數(shù)學(xué)；融合教學(xué)

〔中圖分類號(hào)〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號(hào)〕? 1674-6317? ? （2024）? 16? ? 118-120

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，編程已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)中一項(xiàng)重要的技能，編程的學(xué)習(xí)不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，還能夠幫助他們建立起數(shù)學(xué)思維模式，為后續(xù)的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。Scratch作為一款廣泛應(yīng)用于小學(xué)編程教育的可視化編程工具，以其簡(jiǎn)單易學(xué)的特點(diǎn)受到了廣大教師和學(xué)生的喜愛(ài)。但許多學(xué)生在使用Scratch進(jìn)行編程時(shí)會(huì)遇到一些困難，如難以理解程序的邏輯結(jié)構(gòu)、難以理清解決問(wèn)題的思路等，這些困難往往與數(shù)學(xué)思維的欠缺有關(guān)，數(shù)學(xué)作為一門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科，對(duì)于提升學(xué)生的編程能力起著重要的作用。因此，通過(guò)數(shù)學(xué)知識(shí)來(lái)輔助Scratch編程能力的提升，是一個(gè)值得探究的問(wèn)題。

一、課前導(dǎo)入，激發(fā)學(xué)生興趣

興趣是最好的老師。要想激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，課前導(dǎo)入的環(huán)節(jié)就顯得尤為重要。學(xué)生在初學(xué)繪制幾何圖形時(shí)可能會(huì)發(fā)現(xiàn)控制圖形的移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)的角度有一定的難度，他們需要學(xué)習(xí)如何使用Scratch中的運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)向積木來(lái)控制圖形的移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)畫(huà)出的圖形位置不準(zhǔn)確、圖形形狀不符合預(yù)期等，這些需要學(xué)生的編程技巧和邏輯思維，有些學(xué)生會(huì)對(duì)這些問(wèn)題感到陌生，會(huì)有恐懼的心理，對(duì)于繪制圖形的學(xué)習(xí)興趣不大。傳統(tǒng)的教學(xué)方法中，只是簡(jiǎn)單介紹一些概念和給出編程的方法，課前導(dǎo)入往往缺乏趣味性和互動(dòng)性，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。而課前通過(guò)學(xué)生已學(xué)過(guò)的知識(shí)，使用Scratch編程語(yǔ)言設(shè)計(jì)相關(guān)的小游戲，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

例如，在教學(xué)繪制基本幾何圖形時(shí)，先設(shè)計(jì)一個(gè)名為“圖形大冒險(xiǎn)”的小游戲。課前，教師將小游戲發(fā)送到學(xué)生的電腦中，向?qū)W生講正多邊形的概念和外角的計(jì)算方法，介紹這個(gè)游戲的任務(wù)及規(guī)則，玩家需要使用Scratch編程語(yǔ)言來(lái)控制小人在一個(gè)迷宮中尋找正多邊形，在找到相應(yīng)的正多邊形后，計(jì)算出這個(gè)正多邊形的外角的角度，根據(jù)完成情況進(jìn)入相應(yīng)的關(guān)卡。在學(xué)生玩這個(gè)游戲?qū)嵺`操作中，可以根據(jù)自己的能力，游戲難度系數(shù)選擇適合自己的關(guān)卡。通過(guò)對(duì)學(xué)生玩游戲情況進(jìn)行觀察和評(píng)估，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在游戲中通過(guò)實(shí)踐操作激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，加深了對(duì)正多邊形的概念的理解，初步了解了正多邊形外角的角度計(jì)算方法，為本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容做了鋪墊，感覺(jué)編寫(xiě)這個(gè)程序也不難，自然就對(duì)編寫(xiě)這種程序產(chǎn)生了興趣。

利用學(xué)生所學(xué)的數(shù)學(xué)知識(shí)來(lái)解決編程中的一些問(wèn)題，感覺(jué)編程所應(yīng)用的知識(shí)并不是那么難，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)習(xí)效率、培養(yǎng)應(yīng)用能力，還可以為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)寬松、愉悅的學(xué)習(xí)環(huán)境。

二、課堂學(xué)習(xí)，提升學(xué)習(xí)效率

數(shù)學(xué)與編程是密不可分的。數(shù)學(xué)是一門(mén)研究數(shù)量、結(jié)構(gòu)、變化以及空間等概念和關(guān)系的學(xué)科，而編程則是通過(guò)編寫(xiě)代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)特定任務(wù)的過(guò)程。在編程中，數(shù)學(xué)提供了一種思維方式和工具，幫助我們解決問(wèn)題、優(yōu)化算法和設(shè)計(jì)程序。

數(shù)學(xué)為編程提供了邏輯思維和問(wèn)題解決能力。編程需要我們分析問(wèn)題、找出規(guī)律、建立模型，并通過(guò)邏輯推理來(lái)解決問(wèn)題，這些都是數(shù)學(xué)所培養(yǎng)的能力。

數(shù)學(xué)為編程提供了算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。算法是解決問(wèn)題的步驟和方法，而數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是存儲(chǔ)和組織數(shù)據(jù)的方式。數(shù)學(xué)中的數(shù)列、矩陣、圖等概念和方法，都可以應(yīng)用到編程中的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。

數(shù)學(xué)還為編程提供了圖形和幾何的基礎(chǔ)。編程中的圖形界面、游戲開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域，都離不開(kāi)數(shù)學(xué)中的幾何概念和計(jì)算。

數(shù)學(xué)還為編程提供了問(wèn)題建模和優(yōu)化的方法。數(shù)學(xué)中的建模是將實(shí)際問(wèn)題抽象為數(shù)學(xué)模型，然后通過(guò)數(shù)學(xué)方法來(lái)解決。編程中的優(yōu)化則是通過(guò)改進(jìn)算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，提高程序的效率和性能。數(shù)學(xué)中的優(yōu)化理論和方法，可以幫助我們?cè)诰幊讨懈玫亟鉀Q問(wèn)題和提升程序的質(zhì)量。

例如，在教學(xué)繪制有趣味的圖形時(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)繪制七彩花的程序。首先，需要設(shè)計(jì)一個(gè)繪制正方形的程序，然后用到一個(gè)循環(huán)來(lái)重復(fù)繪制多個(gè)正多邊形，每個(gè)正多邊形的邊長(zhǎng)可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。在編寫(xiě)程序前我們先讓學(xué)生說(shuō)說(shuō)正方形的邊和角各有什么特點(diǎn)，正方形的內(nèi)角和外角都是90度，每條邊都相等。在Scratch中，我們可以使用一個(gè)變量“邊長(zhǎng)”來(lái)表示正多邊形的邊長(zhǎng)，例如設(shè)定變量邊長(zhǎng)為100。然后，設(shè)計(jì)一個(gè)畫(huà)正方形的程序，再使用一個(gè)循環(huán)來(lái)重復(fù)繪制多個(gè)正方形，共重復(fù)7次，此時(shí)，學(xué)生會(huì)被每一次要旋轉(zhuǎn)多少度難住了，因?yàn)槿绻弥付ǖ亩葦?shù)，都不能剛剛好，此時(shí)，我們利用數(shù)學(xué)知識(shí)引導(dǎo)學(xué)生，旋轉(zhuǎn)一圈是360度，分為7次轉(zhuǎn)，每次旋轉(zhuǎn)的度數(shù)為360/7，運(yùn)用了公式后，旋轉(zhuǎn)的角度就正確了，再加上每旋轉(zhuǎn)一次更換一種顏色，執(zhí)行命令后就得到七彩花了。課堂上充分利用數(shù)學(xué)知識(shí)解決了編程旋轉(zhuǎn)角度的難題，除了旋轉(zhuǎn)度數(shù)的問(wèn)題，還有很多的知識(shí)都能在數(shù)學(xué)中找到。

編程與數(shù)學(xué)是相互促進(jìn)、相互依賴的關(guān)系。數(shù)學(xué)為編程提供了思維方式、邏輯推理、算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，同時(shí)也為問(wèn)題建模和優(yōu)化提供了方法。而且學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)，可以提升我們的編程能力，使我們能夠更好地理解和應(yīng)用編程中的概念和技巧。在使用Scratch編程軟件的過(guò)程中，需要將數(shù)學(xué)概念轉(zhuǎn)化為代碼，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。同時(shí)，學(xué)生之間的交流和展示也促進(jìn)了學(xué)生之間的互動(dòng)和合作。

教師通過(guò)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)和學(xué)習(xí)反饋的分析，發(fā)現(xiàn)Scratch編程與數(shù)學(xué)整合教學(xué)能夠有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果，可以培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，提高學(xué)生間的合作意識(shí)。

三、課后延伸，激發(fā)創(chuàng)新意識(shí)

課后延伸還可以提升學(xué)生解決問(wèn)題的能力和興趣。Scratch編程是需要?jiǎng)邮謱?shí)踐和思考的學(xué)習(xí)內(nèi)容，通過(guò)課后延伸，學(xué)生可以接觸到更多的問(wèn)題和挑戰(zhàn)，培養(yǎng)他們主動(dòng)思考和解決問(wèn)題的能力。同時(shí)，當(dāng)學(xué)生在課后延伸中遇到一些有趣的問(wèn)題時(shí)，他們可能會(huì)對(duì)編程產(chǎn)生更大的興趣，從而激發(fā)學(xué)習(xí)的動(dòng)力。

傳統(tǒng)教學(xué)中的課后延伸，通常是教師布置一定的任務(wù)，然后讓學(xué)生去完成。然而，這種方式可能會(huì)讓學(xué)生覺(jué)得枯燥乏味，缺乏趣味性，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和思考能力。而利用已學(xué)過(guò)的數(shù)學(xué)知識(shí)，可以自己去編寫(xiě)一些有趣的程序，使Scratch編程的學(xué)習(xí)變得更加有趣和具有挑戰(zhàn)性。

例如，在教學(xué)繪制有趣的圖形后，引導(dǎo)學(xué)生完成一個(gè)交互式闖關(guān)的游戲。如“花海”，教師將設(shè)計(jì)好的游戲程序發(fā)送到學(xué)生電腦中，在闖關(guān)的過(guò)程中，設(shè)置一些障礙，程序隨機(jī)出現(xiàn)任務(wù)，學(xué)生用程序畫(huà)出指定類型的花朵，學(xué)生在玩的過(guò)程中將所學(xué)的編程知識(shí)與數(shù)學(xué)知識(shí)相互配合，編寫(xiě)出與任務(wù)相符的程序，進(jìn)一步熟悉相關(guān)的知識(shí)。

數(shù)學(xué)可以為Scratch編程提供更多的拓展性和創(chuàng)新性。學(xué)生可以通過(guò)自己設(shè)計(jì)和編程來(lái)創(chuàng)建不同形狀的圖形。學(xué)生可以嘗試不同的方法和算法，發(fā)現(xiàn)更多的解決問(wèn)題的途徑。這種自主學(xué)習(xí)和探索的方式可以拓寬學(xué)生的思維視野，培養(yǎng)他們對(duì)數(shù)學(xué)與編程的興趣和熱愛(ài)。

通過(guò)這種方式，學(xué)生不僅可以鞏固所學(xué)的數(shù)學(xué)知識(shí)，還可以培養(yǎng)解決問(wèn)題的能力和興趣。他們需要思考如何將數(shù)學(xué)公式轉(zhuǎn)化為編程代碼，如何應(yīng)用這些知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。這種實(shí)踐性的學(xué)習(xí)方式可以幫助學(xué)生更好地理解數(shù)學(xué)概念，并將其應(yīng)用到實(shí)際生活中。這種實(shí)踐性的學(xué)習(xí)方式可以讓學(xué)生更加主動(dòng)地參與學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效果和興趣。

四、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)，及時(shí)客觀

及時(shí)客觀的評(píng)價(jià)可以向?qū)W生提供準(zhǔn)確的反饋，讓他們知道自己在學(xué)習(xí)中的優(yōu)勢(shì)和不足之處。這樣的反饋可以幫助學(xué)生更好地了解自己的學(xué)習(xí)情況，從而調(diào)整學(xué)習(xí)策略和方法。通過(guò)評(píng)價(jià)，學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)自己在編程思維、創(chuàng)造力、邏輯思維等方面的不足，并及時(shí)進(jìn)行改進(jìn)。

數(shù)學(xué)知識(shí)可以作為評(píng)價(jià)Scratch編程學(xué)習(xí)情況的一個(gè)重要指標(biāo)，可以幫助評(píng)價(jià)學(xué)生在算法思維、邏輯思維、數(shù)學(xué)概念應(yīng)用和問(wèn)題解決能力等方面的表現(xiàn)。

算法思維：Scratch編程涉及問(wèn)題分析、算法設(shè)計(jì)和解決方案實(shí)現(xiàn)等過(guò)程。數(shù)學(xué)知識(shí)可以幫助評(píng)價(jià)學(xué)生在算法思維方面的能力，例如是否能夠正確地分析問(wèn)題、設(shè)計(jì)合適的算法和實(shí)現(xiàn)解決方案。

邏輯思維：Scratch編程需要學(xué)生理解和運(yùn)用邏輯結(jié)構(gòu)，例如條件語(yǔ)句、循環(huán)語(yǔ)句和邏輯運(yùn)算等。數(shù)學(xué)知識(shí)可以幫助評(píng)價(jià)學(xué)生在邏輯思維方面的能力，例如是否能夠正確地運(yùn)用邏輯結(jié)構(gòu)解決問(wèn)題。

數(shù)學(xué)概念應(yīng)用：Scratch編程中常常涉及數(shù)學(xué)概念的應(yīng)用，例如坐標(biāo)系、幾何圖形和數(shù)學(xué)運(yùn)算等。數(shù)學(xué)知識(shí)可以幫助評(píng)價(jià)學(xué)生在數(shù)學(xué)概念應(yīng)用方面的能力，例如是否能夠正確地運(yùn)用數(shù)學(xué)概念解決問(wèn)題。

問(wèn)題解決能力：Scratch編程是一個(gè)解決問(wèn)題的過(guò)程，數(shù)學(xué)知識(shí)可以幫助評(píng)價(jià)學(xué)生在問(wèn)題解決能力方面的表現(xiàn)，比如是否能夠分析問(wèn)題、提出解決方案和實(shí)現(xiàn)解決方案。

例如，在教學(xué)繪制有趣的圖形后，針對(duì)學(xué)生的作品進(jìn)行評(píng)價(jià)，如果用傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法，就只能說(shuō)好與不好，并不能說(shuō)出好在哪，不足在哪。如果從數(shù)學(xué)角度，就能從多方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。

準(zhǔn)確性：評(píng)估學(xué)生繪制的圖形是否準(zhǔn)確無(wú)誤，包括線條的長(zhǎng)度、角度、位置等方面的準(zhǔn)確性。

創(chuàng)意性：評(píng)估學(xué)生是否能夠在繪制圖形的基礎(chǔ)上加入自己的創(chuàng)意，使圖形更加有趣和獨(dú)特。

細(xì)節(jié)處理：評(píng)估學(xué)生對(duì)于圖形細(xì)節(jié)的處理能力，包括線條的粗細(xì)、顏色的運(yùn)用等方面。

創(chuàng)造力：評(píng)估學(xué)生是否能夠在繪制圖形的過(guò)程中展現(xiàn)出自己的創(chuàng)造力和想象力，是否能夠創(chuàng)造出獨(dú)特和有趣的圖形作品。

用數(shù)學(xué)知識(shí)從以上幾個(gè)方面進(jìn)行綜合評(píng)估，給予學(xué)生具體的建議和肯定，鼓勵(lì)他們?cè)诶L制圖形方面不斷進(jìn)步和創(chuàng)新。這樣的評(píng)價(jià)，讓教師和學(xué)生及時(shí)、準(zhǔn)確地知道課堂的學(xué)習(xí)情況，能及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略和學(xué)生的學(xué)習(xí)策略，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和興趣，提高他們的學(xué)習(xí)效果和成績(jī)。

五、結(jié)語(yǔ)

教師通過(guò)Scratch編程與小學(xué)數(shù)學(xué)融合教學(xué)的實(shí)踐探究，提出了一種有效的創(chuàng)新教學(xué)方法，從課前導(dǎo)入、課堂學(xué)習(xí)、課后延伸以及學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行了闡述。利用Scratch編程與數(shù)學(xué)知識(shí)相結(jié)合，可以增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率，并且更好地進(jìn)行課后拓展和學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)。

在課前導(dǎo)入方面，通過(guò)引入Scratch編程軟件，教師可以設(shè)計(jì)一些有趣的活動(dòng)來(lái)吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)他們對(duì)數(shù)學(xué)的興趣，從而引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)。

在課堂學(xué)習(xí)方面，利用數(shù)學(xué)知識(shí)，讓學(xué)生親自動(dòng)手編寫(xiě)程序，提高他們對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力和編程能力，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生間的合作精神。

在課后延伸方面，布置的一些作業(yè)或項(xiàng)目，讓學(xué)生通過(guò)相應(yīng)的知識(shí)在課外繼續(xù)探索和實(shí)踐，能幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)、拓寬學(xué)生的思維、培養(yǎng)解決問(wèn)題的能力和興趣。

在學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)方面，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)Scratch編程的情況，用相關(guān)的知識(shí)進(jìn)行及時(shí)、客觀的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和掌握程度，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和興趣，提高他們的學(xué)習(xí)效果和成績(jī)。

Scratch編程與小學(xué)數(shù)學(xué)融合的教學(xué)方法有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高他們的數(shù)字化學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力。能夠?yàn)榻處熖峁┮环N新的教學(xué)思路，促進(jìn)信息科技與小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的創(chuàng)新和發(fā)展。可以積極嘗試這種融合教學(xué)方法，為學(xué)生提供更加豐富、有趣的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

【本文系福建省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2022年度“協(xié)同創(chuàng)新”（含幫扶項(xiàng)目）專項(xiàng)課題“新課標(biāo)視域下AI積木編程與小學(xué)數(shù)學(xué)深度融合的實(shí)踐研究”階段性研究成果，立項(xiàng)批準(zhǔn)號(hào)Fjxczx22-400】

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