Scratch在小學(xué)數(shù)學(xué)中的應(yīng)用

王昂昂 陳亞琴 劉雯

摘要：近年來，少兒編程在基礎(chǔ)教育中提及的頻率越來越高。Scratch作為一款專為兒童學(xué)習(xí)的圖形化編程軟件，因其形象直觀、簡單易學(xué)、功能豐富的特點(diǎn)，深受廣大一線教師及青少年的喜愛。小學(xué)數(shù)學(xué)作為一門基礎(chǔ)學(xué)科，是培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維、創(chuàng)新能力的重要載體。基于Scratch的優(yōu)勢，如何將其與小學(xué)數(shù)學(xué)相結(jié)合來提高學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用能力、問題解決能力等，是我們需要積極探索并付諸實(shí)踐的課題。該文以小學(xué)三年級數(shù)學(xué)《長方形的周長》知識點(diǎn)為例，實(shí)踐之后學(xué)生學(xué)習(xí)積極性得到提高，課堂效果有所改善。最后，筆者提出相應(yīng)教學(xué)策略，希望能為一線教師提供啟發(fā)與借鑒。

關(guān)鍵詞：Scratch;小學(xué)數(shù)學(xué);應(yīng)用策略;長方形周長

中圖分類號：TP311 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)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(dāng)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(yǎng)創(chuàng)新性人才，創(chuàng)客教育、STEAM教育在基礎(chǔ)教育階段也被重視起來。作為一名教師，在日常教學(xué)過程中要有意識地培養(yǎng)學(xué)生各方面的素養(yǎng)和能力，讓我們的學(xué)生真正學(xué)以致用，成為21世紀(jì)的綜合性人才。

Scratch是由麻省理工學(xué)院（MIT）開發(fā)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(diǎn)就是利用積木式代碼塊進(jìn)行編輯與創(chuàng)作。對于我們接觸到的字符型計算機(jī)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(fā)的入門語言。青少年時期是我們成長過程中發(fā)展的重要階段，在這個時期，思維能力可塑性強(qiáng)，也是培養(yǎng)創(chuàng)新能力的關(guān)鍵時節(jié)。將Scratch應(yīng)用到小學(xué)數(shù)學(xué)課程中，通過動畫、故事、游戲等來增強(qiáng)課堂趣味性，學(xué)生不僅能有效掌握相關(guān)知識點(diǎn)，其學(xué)科核心素養(yǎng)、綜合能力的培養(yǎng)也可以得到落實(shí)。

2 Scratch結(jié)合小學(xué)數(shù)學(xué)課程的優(yōu)勢

編程是培養(yǎng)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(shù)學(xué)、物理、幾何等知識，是一種綜合能力的展示與提升。程序設(shè)計能讓學(xué)生比同齡人更嚴(yán)謹(jǐn)思考，讓學(xué)生更具探索精神。在編程的世界里，沒有“標(biāo)準(zhǔn)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(dú)立思考和邏輯判斷的能力。

2.1 Scratch簡單易學(xué)、制作難度小

Scratch軟件包含計算機(jī)語言最基本的三種結(jié)構(gòu)——順序結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)和選擇結(jié)構(gòu)。通過學(xué)習(xí)“事件、循環(huán)、判斷、運(yùn)算、廣播、變量、列表”等知識點(diǎn)，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(chuàng)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(xué)構(gòu)思上，保障教學(xué)內(nèi)容設(shè)計的精致性與針對性。

2.2 Scratch功能豐富，動畫、故事和游戲設(shè)計容易

Scratch另一個優(yōu)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(kuò)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(jié)或者游戲闖關(guān)，對小學(xué)生來說都有著強(qiáng)大的吸引力。因此，教師根據(jù)需要設(shè)計制作出的Scratch作品可以作為輔助教學(xué)的有力幫手，在課前情境導(dǎo)入、課堂師生互動、課后習(xí)題鞏固等環(huán)節(jié)都可以用到。

2.3 Scratch包含詢問、回答、運(yùn)算等積木塊，可巧妙設(shè)計數(shù)學(xué)題

筆者在設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)軟件里面有一個非常實(shí)用的功能——“詢問”積木塊。如果教師想設(shè)計一些題目，那么利用“詢問”積木塊就可輕易解決。當(dāng)我們把題目與計算結(jié)果提前編輯好后，學(xué)生通過鍵盤在輸入框中輸入答案，此時學(xué)生的“回答”與設(shè)置好的題目結(jié)果進(jìn)行對比，電腦根據(jù)學(xué)生回答的對錯立刻進(jìn)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(dāng)學(xué)生回答正確，顯示播放“恭喜你！”、“很棒，答對了！”等表揚(yáng)話語;當(dāng)學(xué)生回答錯誤時，可以設(shè)置“沒關(guān)系，再試一次！”、“不對哦，繼續(xù)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(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，符合當(dāng)前教育反饋評價及時化的目標(biāo)導(dǎo)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(xué)中，給學(xué)生一個圖文并茂的學(xué)習(xí)環(huán)境。Scratch不僅僅是一種編程工具，它還能夠提高學(xué)生解決問題的能力。它能使計算過程可視化，有利于中小學(xué)生的理解和創(chuàng)造。其視覺結(jié)構(gòu)特征有利于學(xué)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(xué)生在運(yùn)用 Scratch數(shù)學(xué)知識創(chuàng)造的過程中，能潛移默化地鞏固所學(xué)知識，提高數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的效果。將抽象的 Scratch應(yīng)用于直觀上，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和空間觀念，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，，寓教于樂，提高學(xué)習(xí)效果。

3 教學(xué)活動設(shè)計——以《長方形的周長》為例

3.1 Scratch腳本設(shè)計

3.1.1故事情境：小甲蟲畫畫

3.1.2場景設(shè)計

（1）背景：教室（軟件自帶素材，貼合學(xué)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(xué)生喜愛）

3.1.3主要知識點(diǎn)應(yīng)用

畫筆、變量、數(shù)學(xué)運(yùn)算、消息廣播、詢問回答、條件判斷等。

3.1.4程序腳本設(shè)計

如表1

3.2課堂活動設(shè)計

以小甲蟲畫畫為例，課堂活動設(shè)計主要包含五個步驟：

3.2.1故事情境導(dǎo)入

有一只調(diào)皮可愛的小甲蟲，一不小心闖入到了學(xué)校的某間教室里，這時教室只剩下一位戴眼鏡的數(shù)學(xué)老師。小甲蟲前不久剛好學(xué)習(xí)了繪畫，當(dāng)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(jīng)在黑板上開始了創(chuàng)作！

該環(huán)節(jié)作用：以小故事情節(jié)作為開篇，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

3.2.2甲蟲畫畫演示

教師點(diǎn)擊開始按鈕，展示小甲蟲畫畫的過程，學(xué)生認(rèn)真觀看動畫。動畫演示，能夠集中學(xué)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(xué)生：一個長方形

老師：小甲蟲畫的長方形，有什么特點(diǎn)嗎？

學(xué)生：有4條邊，有的邊長一些，有的邊短一些。

學(xué)生：相對的兩條邊長度一樣。

學(xué)生：小甲蟲每到一個頂點(diǎn)，都旋轉(zhuǎn)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(xì)，描述的也很正確。我們一般把長一點(diǎn)邊的叫做長方形的長，短一點(diǎn)的邊叫作長方形的寬。

老師：當(dāng)小甲蟲畫完后，眼鏡老師很生氣。因?yàn)樾〖紫x把老師剛剛擦干凈的黑板又弄臟了。所以眼鏡老師設(shè)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(xué)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?nèi)绾蝸碛嬎汩L方形的周長呢？

學(xué)生：長方形的周長就是將四條邊相加。

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

學(xué)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(yàn)

長方形的長度和寬度可通過調(diào)整滑桿設(shè)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(xué)生進(jìn)行答題，幫小甲蟲計算出長方形的周長。根據(jù)學(xué)生答題對錯，及時反饋。

4 Scratch應(yīng)用到小學(xué)數(shù)學(xué)課程中的教學(xué)策略

4.1創(chuàng)設(shè)故事情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

對于小學(xué)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(nèi)容枯燥、方法老套的話，想要學(xué)生集中注意力是很難的。一般而言，學(xué)生在上課初注意力最集中，學(xué)習(xí)熱情最濃厚。因而，我們要充分利用好課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)，創(chuàng)設(shè)與學(xué)生貼切的故事情境，抓住學(xué)生的眼球，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)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(diào)動了學(xué)生的好奇心和積極性，奠定了良好的課堂氛圍。

4.2教學(xué)內(nèi)容直觀化，降低學(xué)生認(rèn)知難度

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

4.3倡導(dǎo)游戲化教學(xué)，提高學(xué)生參與度

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

5 結(jié)語

本文通過分析Scratch與小學(xué)數(shù)學(xué)結(jié)合的優(yōu)勢，利用小甲蟲畫畫的故事引出長方形周長知識點(diǎn)，最后提煉了三條教學(xué)策略，希望能夠?yàn)橐痪€教師們提供一些啟發(fā)。Scratch在小學(xué)數(shù)學(xué)課程中應(yīng)用潛力大，能起到促進(jìn)教學(xué)的作用。將Scratch與數(shù)學(xué)相結(jié)合，一方面鍛煉學(xué)生的邏輯思維、問題解決能力;另一方面還可以讓學(xué)生接觸人工智能，培養(yǎng)其計算思維和創(chuàng)新能力。在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中，教師可以結(jié)合教學(xué)的具體需要和內(nèi)容，選擇 Scratch編程進(jìn)行輔助教學(xué)，從而完成數(shù)學(xué)知識的具象化、動態(tài)化、生活化和趣味化處理，從而促進(jìn)學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 昝曉佳. Scratch在初中信息技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用研究[D].南昌大學(xué)，2017.

[2] 陳嬋. 基于游戲化教學(xué)的小學(xué)數(shù)學(xué)案例設(shè)計與實(shí)踐[D].華中師范大學(xué)，2017.

[3] 吐爾遜阿依·阿不來提，李龍.中小學(xué)計算思維和數(shù)學(xué)邏輯思維的培養(yǎng)實(shí)踐研究——以Scratch編程實(shí)現(xiàn)《百錢百雞》為例[J].電腦知識與技術(shù)，2020，16（26）：83-84.

[4] 李建英，齊丹，馬倩，石秋香. Scratch在小學(xué)數(shù)學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].辦公自動化，2018，23（24）：51-52，35.

[5] 蔡艷妮. 基于Scratch+數(shù)學(xué)的教學(xué)軟件設(shè)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(shù)裝備，2018（17）：31-32，43.

【通聯(lián)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(xué)教師教育學(xué)院在讀研究生，數(shù)字化學(xué)習(xí)資源設(shè)計與開發(fā);陳亞琴（1995—），女，湖北赤壁人，浙江師范大學(xué)教師教育學(xué)院在讀研究生，創(chuàng)客教育、STEAM教育;劉雯（1995—），女，江西豐城人，浙江師范大學(xué)教師教育學(xué)院在讀研究生，現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育。