Scratch在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究

莊素瓊 洪輝煌

摘 要：隨著新課程改革的不斷深入，教師們不斷探索新的教學(xué)模式。Scratch軟件平臺(tái)被應(yīng)用到教學(xué)中，其作為一種可視化的入門(mén)級(jí)別編程軟件，受到了教師和學(xué)生的青睞。在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)過(guò)程中，教師將教學(xué)活動(dòng)和Scratch結(jié)合，可以讓學(xué)生在操作和實(shí)踐中輕松掌握數(shù)學(xué)知識(shí)。文章對(duì)此進(jìn)行了深入分析，希望能為廣大教師提供一些有價(jià)值的參考。

關(guān)鍵詞：Scratch;小學(xué)數(shù)學(xué);編程;對(duì)策

基金項(xiàng)目：本文系中央電化教育館全國(guó)教育信息技術(shù)研究課題 “小學(xué)生計(jì)算思維與Scratch編程教學(xué)實(shí)踐研究”（課題編號(hào)：183530020）的研究成果。

中圖分類(lèi)號(hào)：G43? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-624X（2021）48-0031-03

作者簡(jiǎn)介：莊素瓊（1987.2—），女，福建省晉江市梅嶺街道赤西小學(xué)，一級(jí)教師，曾獲街道優(yōu)秀輔導(dǎo)員，本科學(xué)歷。

洪輝煌（1983.10—），男，福建省晉江市梅嶺街道雙溝小學(xué)，一級(jí)教師，本科學(xué)歷。

引? ?言

Scratch是一款圖形化的編程工具，由麻省理工學(xué)院的“終身幼兒園團(tuán)隊(duì)”開(kāi)發(fā)，專(zhuān)門(mén)用于少年兒童編程的學(xué)習(xí)及交流。Scratch的入門(mén)門(mén)檻非常低，組成程序的命令及數(shù)據(jù)全部借助積木形狀的模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，而且它的下載和使用是免費(fèi)的，使用起來(lái)非常方便簡(jiǎn)單。當(dāng)前，Scratch已經(jīng)被運(yùn)用到小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中，并且與數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了有效結(jié)合。它在促使數(shù)學(xué)課堂變得有趣的同時(shí)，也培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力、邏輯思維能力、拓展能力等。因此，Scratch屬于一種非常先進(jìn)的且使用范圍很廣的教學(xué)工具[1]。

一、Scratch應(yīng)用于小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)

（一）化復(fù)雜為簡(jiǎn)單

對(duì)小學(xué)生而言，數(shù)學(xué)知識(shí)具有一定的抽象性，學(xué)習(xí)起來(lái)較為困難。尤其是對(duì)于很多復(fù)雜的圖形和概念，學(xué)生更是難以理解。教師可引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)的編程知識(shí)來(lái)解決數(shù)學(xué)問(wèn)題，如將Scratch游戲化，使新知識(shí)的展示更加直觀和形象，也更加生動(dòng)有趣，從而降低數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的難度，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

（二）對(duì)知識(shí)進(jìn)行鞏固

Scratch編程涉及數(shù)學(xué)中的坐標(biāo)問(wèn)題、計(jì)算問(wèn)題、圖形繪制問(wèn)題、數(shù)的比較問(wèn)題等，教師在引導(dǎo)學(xué)生使用Scratch編程時(shí)，能幫助學(xué)生鞏固所學(xué)數(shù)學(xué)知識(shí)。不僅如此，學(xué)生可運(yùn)用學(xué)過(guò)的數(shù)學(xué)知識(shí)解決編程問(wèn)題，如隨機(jī)數(shù)、變量、移動(dòng)步數(shù)、旋轉(zhuǎn)角度等，從而加深對(duì)這些數(shù)學(xué)知識(shí)的理解。

（三）培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維

Scratch軟件平臺(tái)中不但有游戲，還有視頻、圖像、聲音等各種元素，延伸性和拓展性非常強(qiáng)。學(xué)生在編程過(guò)程中會(huì)構(gòu)思、選材、設(shè)計(jì)、計(jì)算，進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，從而激發(fā)創(chuàng)新思維，這對(duì)將來(lái)的學(xué)習(xí)和發(fā)展非常有幫助。

（四）激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

使用Scratch開(kāi)展小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)，能起到寓教于樂(lè)的作用，這非常符合小學(xué)生的天性。因?yàn)镾cratch具有游戲開(kāi)發(fā)的功能，教師在設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)時(shí)，可將數(shù)學(xué)知識(shí)與游戲進(jìn)行結(jié)合。學(xué)生一邊游戲，一邊解決數(shù)學(xué)問(wèn)題，不僅提高了學(xué)習(xí)的積極性，也增強(qiáng)了學(xué)習(xí)效果。

二、小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)用Scratch的要求

（一）理論背景要求

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也帶動(dòng)著教育事業(yè)的發(fā)展。現(xiàn)在的小學(xué)生在日常生活中能夠接觸到各種各樣的科學(xué)技術(shù)產(chǎn)品，如智能手機(jī)、游戲機(jī)、AR設(shè)備等，但在當(dāng)前的教學(xué)中，信息技術(shù)的應(yīng)用大多還停留在多媒體設(shè)備上。雖然網(wǎng)絡(luò)中有豐富的教學(xué)資源，但是多媒體設(shè)備可以應(yīng)用的技術(shù)較為落后，在教學(xué)中難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。而借助Scratch系統(tǒng)，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生領(lǐng)略不一樣的數(shù)學(xué)世界，在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)代信息技術(shù)的同時(shí)，還能夠使學(xué)生高效學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)，能更好地促進(jìn)學(xué)生的綜合能力的發(fā)展[2]。

（二）實(shí)踐背景要求

《基礎(chǔ)教育信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2012年版）》中明確提出，算法與程序設(shè)計(jì)模塊的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生能夠借助積木式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言來(lái)解決一些實(shí)際的問(wèn)題，讓課堂教學(xué)與生活問(wèn)題聯(lián)系起來(lái)，并通過(guò)問(wèn)題的實(shí)踐探索與程序語(yǔ)言表達(dá)的算法形成關(guān)聯(lián)。Scratch這款軟件就具備這樣一種特點(diǎn)，教師將其應(yīng)用到小學(xué)課堂教學(xué)中，可以借助形象直觀的積木指令來(lái)代替以往那些枯燥乏味、容易出錯(cuò)的復(fù)雜程序代碼。

三、Scratch在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的具體應(yīng)用對(duì)策

（一）利用Scratch來(lái)對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行導(dǎo)入

在小學(xué)數(shù)學(xué)課堂上，教師要充分利用Scratch來(lái)對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行導(dǎo)入。小學(xué)生的邏輯思維能力還未形成，而Scratch具有直觀性、可視性、拓展性強(qiáng)的特點(diǎn)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力[3]。例如，在教學(xué)人教版數(shù)學(xué)六年級(jí)“圓的認(rèn)識(shí)”這一節(jié)內(nèi)容時(shí)，為了使學(xué)生對(duì)圓有正確的理解，教師可以在課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)利用Scratch，通過(guò)程序語(yǔ)言將數(shù)學(xué)知識(shí)串聯(lián)起來(lái)。學(xué)生在學(xué)習(xí)這一節(jié)的知識(shí)前，已經(jīng)學(xué)過(guò)了等邊三角形、正方形等正多邊形的相關(guān)知識(shí)內(nèi)容，因此，教師可以采用一個(gè)理論來(lái)導(dǎo)入課堂內(nèi)容：如果所有的邊加起來(lái)的長(zhǎng)度是一定的，那么正多邊形的邊的數(shù)量越多，邊的長(zhǎng)度就會(huì)越短，該圖形就會(huì)越來(lái)越近似于“圓”。對(duì)于這一假設(shè)，學(xué)生理解起來(lái)較為困難，這時(shí)，教師可采用Scratch來(lái)導(dǎo)入教學(xué)，將知識(shí)更形象地展示出來(lái)。學(xué)生在Scratch軟件中輸入邊數(shù)，便能得到所需要的正多邊形，隨著正多邊形的邊數(shù)越來(lái)越多，其形狀越來(lái)越接近圓，當(dāng)邊數(shù)達(dá)到了一定的數(shù)量時(shí)，多邊形就會(huì)成為一個(gè)圓。教師借助Scratch來(lái)導(dǎo)入教學(xué)，既能夠幫助學(xué)生理解圓的概念，也提高了課堂教學(xué)效率。

（二）利用Scratch來(lái)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題教學(xué)情境

Scratch具有形象性、生動(dòng)性的特點(diǎn)，可以幫助教師創(chuàng)設(shè)趣味十足的問(wèn)題情境，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入情境，在激發(fā)學(xué)生求知欲的同時(shí)，也使得數(shù)學(xué)課堂的氛圍更加愉悅、輕松。例如，在教學(xué)人教版數(shù)學(xué)三年級(jí)“兩位數(shù)乘兩位數(shù)的估算”時(shí)，教師可以利用Scratch軟件來(lái)創(chuàng)設(shè)有趣的動(dòng)畫(huà)情境，即讓同學(xué)們前往多媒體教室上課，并對(duì)動(dòng)畫(huà)進(jìn)行配音：“有360名同學(xué)到多媒體教室上課，教室里的桌椅每排有24個(gè)座位，一共有18排，請(qǐng)問(wèn)多媒體教室能容納下這些學(xué)生嗎？”通過(guò)動(dòng)畫(huà)視頻與聲音的結(jié)合，教師為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了生動(dòng)形象的問(wèn)題教學(xué)情境，使數(shù)學(xué)問(wèn)題生活化，調(diào)動(dòng)了學(xué)生探究問(wèn)題的積極性，讓學(xué)生解決問(wèn)題的能力得到了一定的提升。

（三）通過(guò)Scratch編程來(lái)提高學(xué)生的空間思維能力

小學(xué)生的思維能力較弱，生活經(jīng)驗(yàn)也比較少，在學(xué)習(xí)圖形的過(guò)程中難免會(huì)遇到無(wú)法理解的問(wèn)題。為了幫助學(xué)生理解平面圖形的概念，掌握小學(xué)幾何知識(shí)，教師可以利用Scratch編程來(lái)開(kāi)展教學(xué)。比如，Scratch編程中的所有代碼都是生動(dòng)有趣的積木，學(xué)生在創(chuàng)作自己的作品時(shí)，不僅要注意積木的數(shù)量，更要注重積木的位置，這樣才能對(duì)幾何圖形有正確的認(rèn)識(shí)。例如，教師讓學(xué)生根據(jù)Scratch編程設(shè)計(jì)一個(gè)面積為70平方米的梯形操場(chǎng)，并在梯形操場(chǎng)中設(shè)計(jì)一個(gè)面積為16平方米的正方形花壇。在這個(gè)過(guò)程中，教師沒(méi)有說(shuō)出梯形的邊長(zhǎng)和正方形的邊長(zhǎng)，所以，學(xué)生在動(dòng)手操作時(shí)需要先計(jì)算出梯形的邊長(zhǎng)和正方形的邊長(zhǎng)，這樣才能更好地對(duì)操場(chǎng)和花壇進(jìn)行設(shè)計(jì)。這樣的圖形是多元化的，所以學(xué)生可以設(shè)計(jì)出各種不同的操場(chǎng)、花壇。這樣的訓(xùn)練不僅能培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力，也能鍛煉他們的空間思維能力[4]。

（四）利用Scratch運(yùn)算拼接來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算能力

很多學(xué)生在進(jìn)行四則運(yùn)算時(shí)容易出錯(cuò)，為了幫助學(xué)生更好地理解和掌握四則運(yùn)算的概念、規(guī)律和方法，教師可利用Scratch輔助教學(xué)。首先，教師在黑板上出幾道題：25×（267-225）= 25×42=1050，1230+150×6-1500÷5=1230+900-300=1830，5000÷（32+18）-50×2=100-100=0。Scratch的運(yùn)算操作基本上是兩個(gè)數(shù)字的運(yùn)算，因此四則運(yùn)算中需要一層一層運(yùn)算，并且每一步都是兩個(gè)數(shù)字參與。第一題是“25×（267-225）”，首先要計(jì)算括號(hào)里的內(nèi)容（267-225），挑出減號(hào)，將267和225填進(jìn)去;再計(jì)算25乘括號(hào)里的內(nèi)容，挑出乘號(hào)命令，將25和剛才算好的括號(hào)內(nèi)容放進(jìn)去;最后將公式拖到相應(yīng)的位置。對(duì)于第二道計(jì)算題，學(xué)生也采用相應(yīng)的方式來(lái)進(jìn)行計(jì)算，而且要采用Scratch的拼接功能。教師需引導(dǎo)學(xué)生從高級(jí)運(yùn)算向低級(jí)運(yùn)算一層一層地拼接，而且每一層運(yùn)算都從左到右一步一步地拼接。這樣的拼接運(yùn)算方法，有利于培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算能力和數(shù)學(xué)素養(yǎng)。

（五）通過(guò)Scratch來(lái)促使數(shù)學(xué)課堂更加動(dòng)態(tài)化

小學(xué)數(shù)學(xué)知識(shí)具有一定的枯燥性，使很多學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的積極性。為此，教師可充分利用Scratch編程軟件工具，使數(shù)學(xué)課堂教學(xué)動(dòng)態(tài)化，引領(lǐng)學(xué)生在化繁為簡(jiǎn)的過(guò)程中，逐步理解復(fù)雜而抽象的數(shù)學(xué)概念[5]，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣和積極性。

（六）通過(guò)Scratch軟件來(lái)促進(jìn)學(xué)生動(dòng)手操作

教師除了要利用Scratch來(lái)設(shè)計(jì)教學(xué)課件，也要讓學(xué)生動(dòng)手操作，主動(dòng)參與到數(shù)學(xué)知識(shí)的探究中，如可以將Scratch運(yùn)用于游戲化練習(xí)中，讓計(jì)算練習(xí)更智能和高效。例如，教學(xué)人教版數(shù)學(xué)一年級(jí)“20以內(nèi)的加減法”時(shí)，教師可以利用Scratch程序來(lái)設(shè)置教學(xué)內(nèi)容。學(xué)生如果點(diǎn)擊綠旗，屏幕上就會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)加數(shù)（每個(gè)數(shù)都是10以下的數(shù)），在輸入得數(shù)后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)分析得數(shù)是否正確，進(jìn)而統(tǒng)計(jì)出練習(xí)的題數(shù)和最后的得分情況。教師還可以多設(shè)置幾個(gè)關(guān)卡，并且提高闖關(guān)要求，促使學(xué)生在游戲過(guò)程中提高計(jì)算的反應(yīng)能力和速度，感受到學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。教師借助Scratch軟件讓學(xué)生進(jìn)行操作與探究，突破了理論講解的瓶頸，使學(xué)生實(shí)現(xiàn)了對(duì)知識(shí)的內(nèi)化，完成了新知識(shí)的構(gòu)建，也為他們解決數(shù)學(xué)問(wèn)題的能力的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。

（七）注重建立編程與數(shù)學(xué)之間的聯(lián)系

要將Scratch編程應(yīng)用到小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中，教師需要注重建立編程與數(shù)學(xué)之間的聯(lián)系。例如， 在“自主——合作——探究”的教學(xué)模式中，教師需要將Scratch知識(shí)用在體現(xiàn)數(shù)學(xué)原理的關(guān)鍵點(diǎn)上，引導(dǎo)學(xué)生解決數(shù)學(xué)問(wèn)題，進(jìn)而使Scratch編程與數(shù)學(xué)知識(shí)建立聯(lián)系。教師還可以通過(guò)多種教學(xué)和引導(dǎo)策略，如類(lèi)比、模擬、元認(rèn)知反思等，將數(shù)學(xué)知識(shí)遷移到編程中，使學(xué)生在構(gòu)建數(shù)學(xué)程序的過(guò)程中加深對(duì)數(shù)學(xué)問(wèn)題的理解。

四、使用Scratch的注意事項(xiàng)

盡管Scratch是一款非常實(shí)用、簡(jiǎn)單的教學(xué)工具，但教師們要注意不能過(guò)度使用，要結(jié)合數(shù)學(xué)問(wèn)題有針對(duì)性地使用，否則會(huì)造成適得其反的后果。比如，Scratch雖然能使復(fù)雜的數(shù)學(xué)問(wèn)題簡(jiǎn)單化，但如果過(guò)度使用，則會(huì)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)其產(chǎn)生依賴，也可能導(dǎo)致他們的學(xué)習(xí)重心從學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)變成了玩游戲，分散學(xué)生的注意力。因此，在將Scratch游戲和數(shù)學(xué)相結(jié)合時(shí)，教師需制訂出科學(xué)合理的獎(jiǎng)懲制度，讓學(xué)生以數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)為主要目標(biāo)，避免他們沉迷于游戲和玩耍中。此外，教師要?jiǎng)?chuàng)設(shè)良好的數(shù)學(xué)情境，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，進(jìn)一步改良數(shù)學(xué)教學(xué)模式，使Scratch發(fā)揮出更好的效果。

結(jié)? ? 語(yǔ)

綜上所述，教師在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中運(yùn)用Scratch， 能培養(yǎng)學(xué)生解決數(shù)學(xué)問(wèn)題的能力，提升他們的數(shù)學(xué)綜合素養(yǎng)。尤其是在演示和操作的過(guò)程中，讓那些難以解決的數(shù)學(xué)問(wèn)題不再棘手，抽象難懂的知識(shí)不再枯燥，與此同時(shí)，讓學(xué)生的數(shù)學(xué)邏輯思維、數(shù)學(xué)運(yùn)用能力都得到鍛煉和提升。

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