Scratch在小學數學中的應用

王昂昂 陳亞琴 劉雯

摘要：近年來，少兒編程在基礎教育中提及的頻率越來越高。Scratch作為一款專為兒童學習的圖形化編程軟件，因其形象直觀、簡單易學、功能豐富的特點，深受廣大一線教師及青少年的喜愛。小學數學作為一門基礎學科，是培養學生邏輯思維、創新能力的重要載體。基于Scratch的優勢，如何將其與小學數學相結合來提高學生數學應用能力、問題解決能力等，是我們需要積極探索并付諸實踐的課題。該文以小學三年級數學《長方形的周長》知識點為例，實踐之后學生學習積極性得到提高，課堂效果有所改善。最后，筆者提出相應教學策略，希望能為一線教師提供啟發與借鑒。

關鍵詞：Scratch;小學數學;應用策略;長方形周長

中圖分類號：TP311 ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）30-0213-03

Application of Scratch in Primary School Mathematics—Take "The Perimeter of a Rectangle" as an example

WANG Ang-ang，CHEN Ya-qin，LIU Wen

（Teacher Education College， Zhejiang Normal University， Jinhua 321000，China）

Abstract： In recent years， children's programming has been mentioned more and more frequently in basic education. As a graphical programming software designed for children to learn， Scratch is deeply loved by front-line teachers and young people because of its intuitive image， easy learning， and rich functions. As a basic subject， elementary school mathematics is an important carrier for cultivating students' logical thinking and innovation ability. Based on the advantages of Scratch， how to combine it with elementary school mathematics to improve students' math application ability and problem-solving ability is a topic that we need to actively explore and put into practice. This article takes the knowledge points of the third grade mathematics "Rectangle Perimeter" as an example. After practice， students' learning enthusiasm has been improved， and the classroom effect has improved. Finally， the author proposes corresponding teaching strategies， hoping to provide inspiration and reference for frontline teachers.

Keywords： scratch; elementary school mathematics; applied strategy; rectangular perimeter

1 引言

當前，我們正處于人工智能時代，國家采取了一系列措施來培養創新性人才，創客教育、STEAM教育在基礎教育階段也被重視起來。作為一名教師，在日常教學過程中要有意識地培養學生各方面的素養和能力，讓我們的學生真正學以致用，成為21世紀的綜合性人才。

Scratch是由麻省理工學院（MIT）開發的圖形化編輯工具，主要面對青少年開放[1]。這個軟件最大的特點就是利用積木式代碼塊進行編輯與創作。對于我們接觸到的字符型計算機編程語言而言（例如：C、C++、VB、Python等），Scratch更容易上手，十分適合作為青少年編程開發的入門語言。青少年時期是我們成長過程中發展的重要階段，在這個時期，思維能力可塑性強，也是培養創新能力的關鍵時節。將Scratch應用到小學數學課程中，通過動畫、故事、游戲等來增強課堂趣味性，學生不僅能有效掌握相關知識點，其學科核心素養、綜合能力的培養也可以得到落實。

2 Scratch結合小學數學課程的優勢

編程是培養計算思維思維的一種方式，在思考編程的過程中會涉及到數學、物理、幾何等知識，是一種綜合能力的展示與提升。程序設計能讓學生比同齡人更嚴謹思考，讓學生更具探索精神。在編程的世界里，沒有“標準答案”，可以完全按照自己的思路來解決問題，這就大大提高了他獨立思考和邏輯判斷的能力。

2.1 Scratch簡單易學、制作難度小

Scratch軟件包含計算機語言最基本的三種結構——順序結構、循環結構和選擇結構。通過學習“事件、循環、判斷、運算、廣播、變量、列表”等知識點，自由靈活地組合各種積木塊，可以將我們頭腦中的想法顯性化。軟件中自帶了許多角色形象及舞臺背景，給予了制作者更多的創作空間。相對許多其它動畫制作軟件而言，Scratch十分容易上手，這樣老師就可以減少制作的時間，把更多的心思花在教學構思上，保障教學內容設計的精致性與針對性。

2.2 Scratch功能豐富，動畫、故事和游戲設計容易

Scratch另一個優勢就是指令豐富，包含了“動作、聲音、外觀”等模塊，還擁有“畫筆、音樂、人工智能”等多種擴展包，為制作者提供了許多素材。一般而言，Scratch作品最終展示的是一個形象的動畫、一個有趣的故事，或者是一個新穎的游戲。在課堂上展示小動畫、故事情節或者游戲闖關，對小學生來說都有著強大的吸引力。因此，教師根據需要設計制作出的Scratch作品可以作為輔助教學的有力幫手，在課前情境導入、課堂師生互動、課后習題鞏固等環節都可以用到。

2.3 Scratch包含詢問、回答、運算等積木塊，可巧妙設計數學題

筆者在設計過程中發現軟件里面有一個非常實用的功能——“詢問”積木塊。如果教師想設計一些題目，那么利用“詢問”積木塊就可輕易解決。當我們把題目與計算結果提前編輯好后，學生通過鍵盤在輸入框中輸入答案，此時學生的“回答”與設置好的題目結果進行對比，電腦根據學生回答的對錯立刻進行反饋。另外，教師利用Scratch具有的文字或語音功能可添加一些反饋話語。例如，當學生回答正確，顯示播放“恭喜你！”、“很棒，答對了！”等表揚話語;當學生回答錯誤時，可以設置“沒關系，再試一次！”、“不對哦，繼續加油！”等鼓勵性語言。而這些看似簡單的反饋，不但能夠拉近師生間的距離，而且有利于教師及時了解學生的學習狀況，符合當前教育反饋評價及時化的目標導向。

Scratch能夠讓課堂富有趣味性，將文字、圖片、游戲、動畫融入到課堂教學中，給學生一個圖文并茂的學習環境。Scratch不僅僅是一種編程工具，它還能夠提高學生解決問題的能力。它能使計算過程可視化，有利于中小學生的理解和創造。其視覺結構特征有利于學生思維方式的完善，拉近了邏輯思維和計算思維的距離，使學生在運用 Scratch數學知識創造的過程中，能潛移默化地鞏固所學知識，提高數學學習的效果。將抽象的 Scratch應用于直觀上，培養學生的思維能力和空間觀念，培養學生的創新意識，，寓教于樂，提高學習效果。

3 教學活動設計——以《長方形的周長》為例

3.1 Scratch腳本設計

3.1.1故事情境：小甲蟲畫畫

3.1.2場景設計

（1）背景：教室（軟件自帶素材，貼合學生生活情境）

（2）角色：小甲蟲、眼鏡老師（軟件自帶素材，卡通形象深受學生喜愛）

3.1.3主要知識點應用

畫筆、變量、數學運算、消息廣播、詢問回答、條件判斷等。

3.1.4程序腳本設計

如表1

3.2課堂活動設計

以小甲蟲畫畫為例，課堂活動設計主要包含五個步驟：

3.2.1故事情境導入

有一只調皮可愛的小甲蟲，一不小心闖入到了學校的某間教室里，這時教室只剩下一位戴眼鏡的數學老師。小甲蟲前不久剛好學習了繪畫，當它看見這塊干凈的大黑板時，就忍不住想要畫上兩下。還沒等眼鏡老師反映過來，小甲蟲就已經在黑板上開始了創作！

該環節作用：以小故事情節作為開篇，激發學生學習興趣。

3.2.2甲蟲畫畫演示

教師點擊開始按鈕，展示小甲蟲畫畫的過程，學生認真觀看動畫。動畫演示，能夠集中學生的注意力。

3.2.3課堂師生互動

老師：大家看得出小甲蟲畫的是什么嗎？

學生：一個長方形

老師：小甲蟲畫的長方形，有什么特點嗎？

學生：有4條邊，有的邊長一些，有的邊短一些。

學生：相對的兩條邊長度一樣。

學生：小甲蟲每到一個頂點，都旋轉了90度，所以長方形的四個角都是直角。

老師：大家觀察得都非常仔細，描述的也很正確。我們一般把長一點邊的叫做長方形的長，短一點的邊叫作長方形的寬。

老師：當小甲蟲畫完后，眼鏡老師很生氣。因為小甲蟲把老師剛剛擦干凈的黑板又弄臟了。所以眼鏡老師設置了一道題，如果小甲蟲能夠計算出長方形的周長，那么他就不計較了。同學們，你們能幫幫小甲蟲嗎？

3.2.4教授新知

老師：為了幫助小甲蟲，我們如何來計算長方形的周長呢？

學生：長方形的周長就是將四條邊相加。

老師：前面有同學說了相對應的兩條邊長度一樣，所以，我們是不是可以簡化一下呢？

學生：那就是兩個長+兩個寬。

老師：對的，即長方形周長計算公式為：周長=（長+寬）*2

3.2.5答題檢驗

長方形的長度和寬度可通過調整滑桿設置具體值，這樣小甲蟲所畫出的長方形大小也就不同。教師就可以請多個學生進行答題，幫小甲蟲計算出長方形的周長。根據學生答題對錯，及時反饋。

4 Scratch應用到小學數學課程中的教學策略

4.1創設故事情境，激發學生學習興趣

對于小學生而言，他們天性活潑，很難對某件事物保持長久的注意力。如果教師上課直切主題、內容枯燥、方法老套的話，想要學生集中注意力是很難的。一般而言，學生在上課初注意力最集中，學習熱情最濃厚。因而，我們要充分利用好課堂導入環節，創設與學生貼切的故事情境，抓住學生的眼球，激發學生學習興趣。在上文中，教師就通過講述小甲蟲畫畫的故事，利用Scratch做了一個動畫，充分調動了學生的好奇心和積極性，奠定了良好的課堂氛圍。

4.2教學內容直觀化，降低學生認知難度

數學學科知識比較抽象，而小學生的抽象思維能力還比較弱。我們都知道，課本中的數學概念、定義等通常是用一句或一段文字來表示，如果學生沒有完全掌握知識點，就會出現一知半解的情況。有些教學內容也很難用語言表述清楚，在這種情況下，教師利用Scratch設計動畫，將課本中的文字轉譯成動畫，讓教學內容更加形象直觀，知識點更容易被學生所理解。這不但可以降低學生的認知難度，還可以增強學生學好數學的信心。

4.3倡導游戲化教學，提高學生參與度

游戲化教學作為一種新型教學方式[2]，體現的是寓教于樂的理念，受到越來越多的關注。小學生通常喜歡比賽競爭類的項目，教師通過Scratch設計一些闖關游戲（例如計算大比拼），只有當學生答對之后才能加分或者進入下一關。通過這樣簡單有趣的闖關游戲，學生們參與度非常高。這種學習方式，不僅鞏固了學生的知識，也增進了學生合作與競爭的意識。

5 結語

本文通過分析Scratch與小學數學結合的優勢，利用小甲蟲畫畫的故事引出長方形周長知識點，最后提煉了三條教學策略，希望能夠為一線教師們提供一些啟發。Scratch在小學數學課程中應用潛力大，能起到促進教學的作用。將Scratch與數學相結合，一方面鍛煉學生的邏輯思維、問題解決能力;另一方面還可以讓學生接觸人工智能，培養其計算思維和創新能力。在小學數學教學中，教師可以結合教學的具體需要和內容，選擇 Scratch編程進行輔助教學，從而完成數學知識的具象化、動態化、生活化和趣味化處理，從而促進學生數學核心素養的培養。

參考文獻：

[1] 昝曉佳. Scratch在初中信息技術教學中的應用研究[D].南昌大學，2017.

[2] 陳嬋. 基于游戲化教學的小學數學案例設計與實踐[D].華中師范大學，2017.

[3] 吐爾遜阿依·阿不來提，李龍.中小學計算思維和數學邏輯思維的培養實踐研究——以Scratch編程實現《百錢百雞》為例[J].電腦知識與技術，2020，16（26）：83-84.

[4] 李建英，齊丹，馬倩，石秋香. Scratch在小學數學課程教學中的應用研究[J].辦公自動化，2018，23（24）：51-52，35.

[5] 蔡艷妮. 基于Scratch+數學的教學軟件設計與反思——以智慧王國之尋找智慧之鎖的鑰匙為例[J].中國教育技術裝備，2018（17）：31-32，43.

【通聯編輯：王力】

收稿日期：2021-03-19

作者簡介：王昂昂（1996—），女，安徽宿州人，浙江師范大學教師教育學院在讀研究生，數字化學習資源設計與開發;陳亞琴（1995—），女，湖北赤壁人，浙江師范大學教師教育學院在讀研究生，創客教育、STEAM教育;劉雯（1995—），女，江西豐城人，浙江師范大學教師教育學院在讀研究生，現代遠程教育。