淺析少兒編程對提升小學生計算思維的幫助

【摘 要】隨著當今信息技術的飛速發展，一些計算機編程啟蒙游戲、基于可視化圖形的計算機語言編程課程也逐漸滲透到基礎教育中。少兒編程的形式與內容逐漸在全球范圍內引起廣泛關注。從小學數學課程的角度出發，探析少兒編程對小學生數學學習的意義將對教學模式的創新帶來新的啟發。

【關鍵詞】少兒編程;小學數學;STEM;計算思維

【中圖分類號】G623.5? 【文獻標識碼】A? 【文章編號】1671-8437（2021）28-0205-02

21世紀是互聯網信息技術的時代，當今時代全球倡導“科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數學（Mathematics）”的STEM教育目標，致力于培養工程技術等科學領域的優秀人才。基于STEM理念的教學內容也越來越多地滲入到基礎教育當中：人教版教學大綱要求學生在小學三年級開始學習“信息技術”課程，開啟計算機的啟蒙教育。隨著家庭電腦和智能手機的普及，學齡前的幼兒都可以操作一些簡單的電子工具。

“編程”“代碼”等術語往往令人感到復雜難懂，但隨著圖形化編程軟件（如Scratch、兒童Python、Mekorama等）的推出，降低了學習編程知識的難度。目前學界已經創造了一些簡單的圖形化積件來代表計算機語言中的模塊和指令，利用視覺上的趣味元素調動少兒的學習興趣，幫助中小學生學習編程思維和邏輯[1]。這個過程就像是“在屏幕里搭積木”，學習少兒編程課程的學生首先需要明確“搭建”的項目目標，然后學習每一個編程語言圖形塊的意義，就像了解每一個形狀的積木塊所能夠實現的組裝功能，然后按照正確的順序將各個指令串聯起來完成對程序項目的編寫。

計算機科學的迅猛發展離不開數學工具在該領域內的應用。隨著超級計算機的不斷更新，計算機也為解決現代數學難題貢獻了力量。因此，在高速發展的今天，計算機與數學之間的重要關系是不言而喻的。“少兒編程”以課外興趣班、家教App等形式逐漸滲透進小學教育中，這也引起了教師及家長對少兒編程教學對提升小學生數學計算思維、邏輯思維的積極意義的探索。

1? ?少兒編程助力循環算法思維——以“公因數和質數”

教學為例

質數、因數與倍數、約分與通分等，都屬于人教版小學數學五年級教學內容，要求學生理解這類“數字”的定義，并且在理解定義的基礎上掌握如“利用約分算法求公因數”等這類簡單的數字問題。在教學過程中，這樣一個定義是一個集合，只有充分理解術語定義背后的意義，才能通過簡單的乘除運算的循環來完成其他的數字推導。劉振海等以pascal少兒編程語言，介紹了一項利用循環語句來完成最大公因數的項目編寫方法[2]。而利用數學方法計算這一問題時，其實質也是利用短除號的運算方法不斷用質數整除，循環除到商為質數為止，隨后通過公約數的組合來計算最大公約數、最小公倍數等。而這就是典型的計算機語言的邏輯原則，利用if假設選擇小于被除數的各個質數，循環除法得到最后的整數結果，即可實現計算機對這一過程的計算。據此，在小學生已經具備相應的數學模型思維基礎上，根據學生的理解程度、對計算機的興趣等，完全可以將少兒編程的一些課程與數學課堂所學習的知識相結合，利用計算機來幫助學生鞏固學習、強化思維、拓展技能，培養其基于計算機語言的數學計算思維。

2? ?少兒編程助解方程運算模型——以“雞兔同籠”問題

為例

以人教版教材為例，小學五年級已經開始進入到簡易方程的學習當中，用方程解應用題是小學生第一次正式接觸數學中的抽象問題。幫助學生建立方程思維、正確理解用字母代替數字來建立起求解應用題的數學模型是教學的一個難點。張明以少兒編程語言Scratch為平臺，介紹了一套完整的編程教案，該教案運用界面美觀、趣味性強的Scratch軟件逐步編寫一個用于計算“雞兔同籠”經典問題的編程項目[3]。在這一教案中，作者從數學問題出發，幫助學生理解在這一數學問題中的突出元素——兔子和雞的頭和腳（代碼語言），并且梳理了各元素在等式中的運算關系（邏輯關系），隨后將編程軟件界面中的圖形作為代碼語言，形象生動地編寫了計算雞兔同籠問題的小程序，通過輸入一籠動物中動物頭數的總和與腳數的總和即可計算出雞兔各幾只。少兒編程軟件能夠幫助學生理解方程運算：借助豐富的圖形符號，利用計算機本身帶有的趣味性，將抽象的“設……為x”的簡單方程及其求解變為生動有趣的編程過程。在這背后，學生需要思考的是計算機語言背后的邏輯關系與運算法則，這對引導學生提升計算思維是一種新穎且有效的途徑。

3? ?少兒編程推動基本數學運算——以“龜兔賽跑”問題

為例

小學數學雖然需要學生進行觀察，但是更多的還是需要學生依靠思維想象能力，對抽象的概念進行概括。在研究運用Scratch可視化小學數學探究問題時，筆者以龜兔賽跑為問題背景。在烏龜和兔子進行比賽的動態過程中，烏龜和兔子的速度與路程一直在屏幕上以數值的形式顯現。學生在運用Scratch處理龜兔賽跑問題時，由數字和文字組成信息。畫圖是最基礎的呈現可視化的方案，也是目前傳統教學中較為常見的把數學問題可視化的有效途徑。首先畫出烏龜兔子都在同一個起點;第二個畫面表現出兔子睡著了，烏龜繼續走的畫面;第三個畫面表現烏龜到達了終點，可兔子還在路上跑步的場景，這就能將行程問題中的數字轉變成能夠看見的線路圖。研究此問題的追及情況，采用的是Scratch編程的方式，學生把數學問題之間的關系運用設計程序的方式表達了出來。具體來說，數學問題的可視化是離不開先進的信息技術的，而數學問題可視化的呈現方式和契機更多依賴于教師教學水平，往往取決于教師對數學課本知識的理解。本次教學研究借助信息技術工具Scratch，通過構建問題模型，可視化地呈現了問題以及數量之間的關系。

目前，除了有科學或工程背景的家長在認識少兒編程這一新興事物時有理智客觀的思考外，大眾多是通過輔導機構的宣傳、隨處可見的App推廣等了解到少兒編程。針對少兒編程教育現狀，首先應思考它存在的教育意義。如本文所提的各種少兒編程平臺在提升小學生數學計算思維方面的幫助，通過將編程思維與數學思維相結合，從學生興趣出發，提高學生對課程內容的理解。這還需要因材施教，對不同的學生采用正確的興趣引導和合適的編程軟件。

最后，希望小學階段的學生能夠在信息資源極為豐富的今天盡早地發現自己的興趣愛好，自主自發地規劃自己的學習方向。在這一前提下，教師應該大膽鼓勵具有發展潛力的小學生接觸少兒編程，充分發揮少兒編程對促進學生發展計算思維、邏輯思維的作用。

【參考文獻】

[1]顰楚.2020少兒編程50強[J].互聯網周刊，2020（22）.

[2]劉振海，王劍，張園園.讓數學和編程在小學“牽手”——最大公因數的高效算法[J].新課程（上），2016（9）.

[3]張明.“同籠問題”可通過少兒編程輕松解開[J].計算機與網絡，2018（4）.

【作者簡介】

劉麗君（1972～），女，漢族，甘肅平涼人，大專，小學一級教師。研究方向：小學數學的教育教學。