融入計算思維的中小學數學教學理念初探

張智

【摘要】作為中小學階段一門重要的基礎性課程，數學學科對于培養學生的思維能力，促進其全面發展，具有十分重要的意義.新課程改革背景下，中小學數學教師應積極主動地適應信息化時代趨勢，重視將計算思維這一重要的思維方式融入教學實踐，實現教學理念與模式的整體轉變，力求通過融入計算思維，增強學生學習數學的興趣與應用實踐能力.本文主要分析現階段中小學數學學科教學中存在的主要問題，在中小學數學教學中融入計算思維具有重要價值的基礎上，探討融入計算思維的具體實踐路徑，以供參考.

【關鍵詞】計算思維;中小學數學教學;理念

計算思維，即應用計算機科學的基本概念和知識對問題進行分析和解決、展開系統設計及對人類行為進行理解的一種思維方式.計算思維對于理解復雜事物，適應信息時代的全新發展趨勢，具有十分重要的意義.新課改下，中小學數學教師應提高對計算思維的重視程度，采取有效措施在數學教學實踐之中融入計算思維，力求在幫助學生掌握基礎數學知識和基本數學應用方法的同時，培養其形成應用計算思維進行思考和探究的良好習慣.

一、現階段中小學數學教學實踐中存在的主要問題

當前，中小學數學教學實踐之中仍然存在著諸多問題，主要表現為以下幾個方面：其一，未能把握數學這門學科的實質.應用性與實踐性是數學學科的根本特性，學生學習數學的根本目的在于應用知識及方法解決生活中的實際問題，然而，目前中小學數學課程的授課重點為數學運算，盡管運算能力是一項重要的數學實踐應用能力，但僅憑運算能力顯然無法解決所有與數學科目相關的實踐問題;其二，未能結合生活實際引入拓展內容與素材.現階段，教師普遍將課程內容局限為既定教材，受制于教材更新周期長、容量有限等原因，導致課程內容與學生的生活之間存在著較大程度的脫節，不利于學生數學學習興趣的培養;其三，未能有效應用現代教育技術.當前，隨著計算機與互聯網普及程度的不斷提高以及信息網絡技術的飛速發展，社會已全面步入信息化時代，各項信息網絡技術逐步與各個領域結合，其中也包括教育領域.然而，目前中小學數學教師普遍缺乏應用現代教育技術的意識與能力，仍然沿襲傳統的線性灌輸方法，嚴重阻礙了課堂效率的提升，同時不利于培養學生的信息化思維能力.

二、在中小學數學教學過程中融入計算思維的重要價值

（一）有利于強化學生的數學探究能力

計算思維強調應用計算機科學基礎概念和基本理論分析和解決實際問題，事實上，這一要求充分符合數學科目的本質，在課程中融入計算思維，教師能夠有效調動學生展開探究性學習，促使其進行獨立思考、自主探究及小組交流討論，對于強化其探究實踐能力，具有十分重要的意義.與此同時，在計算思維的指導下，教師必須著力將學生從知識的被動接受者轉變為主動探究者，有利于進一步增強其自學能力，提高其在課堂中的參與程度.

（二）有利于提升整體的數學教學水平

計算思維的融入，對于解決現階段中小學數學教學普遍存在的三方面問題，具有極其突出的作用.首先，這一思維方式以問題解決為目標，符合數學科目的實踐性與應用性特征;其次，此思維方式重視關注現實生活，有利于拓展和豐富課程內容，增強授課內容的生活氣息和時代氣息;最后，計算思維與計算機科學之間有著密切聯系，為現代教育技術的融入打下良好基礎.

（三）有利于促進學生實現全面發展

良好的計算思維能力是信息化時代對于人才所提出的全新要求，教師通過在數學課程中融入計算思維，逐步幫助學生掌握此思維方式的特征和具體思考模式，為學生未來的發展打下良好基礎，有效強化其社會適應能力及綜合實踐應用能力，對于提升學生的綜合素養，推動其走上全面發展之路具有十分重要的意義.

三、在中小學數學教學過程中融入計算思維的實踐策略

（一）結合計算思維創新教學模式

計算思維指導下，教師應重視以思維能力培養為導向，推動學生在自主探究與合作分享的過程之中，掌握知識和方法，并圍繞具體問題提出行之有效的實踐解決方案，從而真正將其還原為課堂重心與主體，有效增強其思維能力及分析和解決問題的能力.具體而言，計算思維解決問題的過程主要由以下四個步驟共同構成.第一步，定義問題，即從復雜的數與數量關系之中，找到能夠得到處理和解決的問題;第二步，將問題轉化為數學模型，即將第一步中確定的問題轉化為數學問題，并尋找與之相應的算法和技巧;第三步，使用計算機對數學模型進行計算和求解，得到以某種數學形式呈現的答案;第四步，將所得到的以數學形式呈現的答案轉換為符合現實的求解答案，及時發現和修正其中存在的問題，對第三步中的數學模型進行優化調整，在反復迭代中提高問題答案的精確程度.實踐之中，教師需重視結合上述四個步驟組織教學，從而創新課堂模式，有效培養學生的思維能力.例如，對于“二元一次方程組與實際問題”這一節的教學，結合計算思維解決問題的四個步驟，教師應采取以下流程開展教學：第一步，應用生活化的素材，引入實際問題;第二步，結合二元一次方程組的相關知識，調動學生進行思考，并建立相應數學模型;第三步，求解與問題相對應的二元一次方程組，得到以數學形式呈現的答案x=

y=;第四步，結合實際問題中給出的信息，檢驗第三步中得到答案的適用性，如果不符合現實問題的實際需求，則需要對第二步中得到的數學模型進行修正.在這四個步驟中，教師需重視為學生創造充足的思考和探究空間，調動其積極主動地展開分析與討論.

（二）增加課堂互動促進交流討論

交互性是計算思維的重要特征，這與計算機的運行原理密切相關，從這一特征出發，教師應增加課堂過程中的師生互動及生生互動，通過交流和討論活躍課堂氣氛，幫助學生快速進入學習狀態，調動其主動結合已有知識及經驗展開思考.為此，教師需圍繞目標教學內容合理設計問題，確保問題具有針對性和實效性.與此同時，教師應重視合理應用評價，充分發揮評價的引導與激勵功能，力求切實增強學生的學習自信.例如，在進行“π”的教學時，教師可以結合圓的周長計算公式和面積計算公式，思考“π”對于求解與圓有關的實際問題的重要價值與作用，并引導學生閱讀祖沖之求解“π”小數點后七位的故事，鼓勵其發表個性化見解，并給予充分肯定.

（三）強化學習體驗豐富實踐經驗

體驗性是計算思維的一項重要特征，為提高這一思維方式在數學課堂中的融入程度，教師應注重在實踐中為學生提供豐富的體驗及實踐機會.首先，教師需加強體驗情境的創設，以情境對學生的情感進行引導，促使學生聯想和回顧自身生活經歷，將知識與生活實際有機聯系起來，并在此過程中完成其對數學知識意義的個性化建構，同時引導學生發現和提出問題;其次，教師應創新課堂中的實踐應用環節，通過綜合應用問題和課堂練習題等工具，初步檢驗學生對知識的掌握程度，獲取關于學習效果的真實反饋.例如，在進行“數據的分析”這一章節的教學時，教師可以借助多媒體向學生展示關于本班學生身高、體重的數據統計圖，以此創設具體的教學情境，使學生充分理解數據統計在生活中的應用價值，同時調動學生在情境之中結合已有統計知識對統計圖表進行分析，展開相關數學計算，促使其理解數據的波動特征和分布趨勢等重要知識.教師在這一過程中還要引導學生展開交流互動，幫助學生解決在學習過程中產生的問題，切實提升課堂交互性.

（四）著力引入現代信息教育技術

從計算思維與計算機科學和信息網絡技術之間的密切關聯出發，教師應重視在實踐中引入現代信息教育技術，包括多媒體、微課等技術，提高信息化教學水平，進一步拓展和豐富課程內容，增強課程的生動性與趣味性.高效應用多媒體技術的關鍵在于制作高質量的多媒體課件，為此，教師需提高對備課環節的重視程度，不斷增強自身整合信息化課程素材與資源的能力，力求在課件中使用最具針對性和趣味性的素材，同時合理設計課件頁面，提高課件整體的美觀程度，在課堂上有效抓住學生的注意力，調動其迅速進入學習狀態.高效應用微課的關鍵，在于制作高水平的微課視頻，微課視頻時長一般不超過10分鐘，且單個微課中通常只包括一個知識點，對教師的濃縮概括能力和表達能力提出了較高的要求，同時要求教師掌握視頻錄制和剪輯的方法，為此，教師應樹立終身學習的意識，不斷提高自身信息技術應用的能力.

（五）設計多樣實踐應用活動

實踐性既是數學科目的本質特征，也是計算思維的重要特性.為此，教師需重視結合教材內容，設計豐富多樣的實踐應用活動，進一步強化學生的應用意識及能力.例如，在進行“一次函數”的教學時，教師可以圍繞教材中“用計算機畫函數圖像”這一版塊，帶領學生走入學校機房進行實踐應用，先向其演示使用計算機畫函數圖像的步驟和方法，再要求學生自主選擇某一具體的一次函數，使用計算機完成相應操作，之后教師再對學生所繪制的電子圖像進行集中點評，進一步幫助其突破短板，實現提高.

四、結束語

總之，針對現階段中小學數學教學實踐中普遍存在的未能充分認識學科本質、未能融入生活化素材與內容以及未能充分應用現代教育技術等問題，教師必須增強自身創新意識，提高對計算思維這一符合信息化時代需求的重要思維方式的重視程度，通過在實踐中構建創新型思維能力培養教學模式、增加課堂交互、強化學生實踐學習體驗、引入現代信息教育技術及設計多樣化的實踐應用活動，切實提高計算思維在數學課堂中的融入程度，從而改善整體教學質量.

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