圖形化編程在小學數學教學中的應用研究

陳梓桐

【摘要】圖形化編程因其作品趣味性高，交互性強和編程門檻低等優勢，應用在小學數學的教學中能有較好的效果，一方面能夠激發學生的學習興趣，促進學生知識和技能的掌握并運用在實際生活中。另一方面，有利于培養學生的計算思維和創新意識，實現學生的全面發展。為了了解圖形化編程在教學過程中的作用，對相關的教學案例進行分析研究，發現圖形化編程在創設教學情境、動態呈現知識、加強知識鞏固三個方面對小學數學起到積極作用，為小學數學教育研究的發展提供借鑒。

【關鍵詞】圖形化編程;信息技術;小學數學教學

一、問題的提出

《義務教育數學課程標準（2011年版）》要求落實數學素養的教育必須推動學生的全面發展，推動學生在理解數學知識和掌握操作技能的基礎上，在具體的生活情境中解決相關的實際問題，而且對于培養學生的計算思維和創新意識都有著非同小可的意義。王尚志教授著重點出深刻理解數學知識蘊含的算理，掌握運用數學知識解決課堂上數學問題與生活中數學問題的能力和培養能夠運用數學知識進行適當創新是數學核心素養的重要要求。

STEM教育作為培養科技創新能力人才的重要手段，主要目的是將科學、技術、工程和數學這四個學科有機地、深層次地結合在一起，形成把已經掌握的不同學科的零散知識和簡單的機械操作過程轉化成研究現實生活中事物之間相互聯系的各個方面的綜合性素養，其核心特征為跨越學科之間的界限，充滿學習的趣味性和創造的成就感，學習過程有學生主動的親身實踐活動，緊密的小組協作活動和學生通過教師提出的問題并提出猜想從而動手驗證。

圖形化編程，如，Mithon、Scratch、編程貓等，是通過搭建命令積木來編寫程序，對教師的編程能力要求較低，并且能夠制作出生動的故事情境，有聲音和動畫效果。學生能夠動手體驗并獲得及時反饋的作品。

本研究根據具體實例，分析圖形化編程在小學數學教學中產生的積極作用，為實際的小學數學的教學課堂提供參考。

二、國內外研究現狀

1996年、2000年、2010年、2015年，美國循序漸進地推出4個國家教育技術規劃，目的都是為了推動信息技術更有效地輔助學科教學，深入與教學過程結合，更有效地提高課堂教學效果。在此前提下，美國教育屆十分重視利用圖形化編程來支持STEM教育，培養更加全面的科技創新人才。美國學者富蘭克林在教學過程中融入Scratch，發現參與的學生在學習過程中更加具有學習熱情，積極開展小組活動進行自主探究，對知識的理解更加深入。2013年，日本計算機教育家安倍和宏編寫了服務于中小學生的Scratch教材，其中提供大量的Scratch與學科融合的優秀案例，點明了利用圖形化編程在優化教學過程，提高教學質量中發揮的重要作用，同時激發了日本人民對于創客文化的關注和熱情。

理論方面，通過在知網上進行搜索，國內關于圖形化編程運用于小學數學的相關文獻比較少，起步于2009年，相對于歐美國家和日本是比較遲的，相關文獻數量相對較少，而且主要以一線小學數學教師的論文為主，但是研究生和博士生等高端技術人才的更深層次、更豐富的研究相對較少。實踐方面，江蘇江陰市城南中心小學的曹鳳娟教師引導學生利用Scratch編寫程序解決從122到988中，兩個數位上的數相同的有多少個？如122（不包括三個數均相等，如222）這一數學問題，利用編程知識中的數位分離的知識，不僅讓學生感受到編程與數學相結合的魅力，獲得新鮮感和成績感，而且培養了學生的創新意識和從多個側面思考問題，符合STEM教育的理念。還有，佛山市順德區的謝秋平教師利用圖形化編程動態呈現了當藍色鉛筆畫一次和紅色鉛筆畫20次，學生觀察到兩條線段的粗細仍是一樣的。直接的動畫效果，讓學生明白“線段只有長度，沒有粗細”這一知識點，有效幫助學生理解抽象的數學概念。此外，秦皇島開發區第二小學的數學教師利用Scratch制作支持四則運算的小程序，學生們利用這個程序練習口算，計算能力得到了提高。與其他教師不同的是，湖州市安吉縣第五小學的朱琴教師是讓學生利用Scratch設計一個水池，讓學生在操作過程中形成直觀幾何圖形的印象，從而鍛煉學生的空間思維能力。

三、研究目的

隨著教學改革的不斷深和素質教育的要求，小學數學的課堂需要一股新的力量，能夠幫助教師調動學生的積極性，快速地讓學生從下課玩鬧的情緒中脫離出來，不自覺地進入學習的狀態。現如今，小學數學的課堂不再是生硬的記公式，而是需要學生理解抽象的概念，掌握算理。另一方面，教師需要更多的手段幫助學生鞏固知識。本文通過具體的實例來探究圖形化編程在小學數學的教學中發揮的作用。

四、結合圖形化編程的小學數學教學的優勢

1.用動畫來創設教學情境

在小學數學課堂教學中，教師怎么激發學生的學習興趣，調動學生的好奇心和求知欲，從而激發學生的自主學習欲望呢？情境教學法不失為一個好的選擇，因為將知識融入在情境化的活動中，可以讓學生通過親身實踐激活學習動機。為了引發學生的好奇心，教師可以從學生熟悉的生活化元素入手，為學生創設生活化教學情境使學生將數學知識與生活實際聯系起來，從而讓學生在理解數學知識的同時運用數學知識解答生活中相關的實際問題。例如，在教人教版小學二年級上冊的“四則運算”這一知識時，最重要的教學目標是讓學生運算順序并且能夠根據四則運算的意義選擇恰當的算法解決相關問題。為了更好地完成這項任務，教師利用圖形化編程以動畫的方式再現生活情境，情境圖展示的是張老師坐飛機的情境，其中主要包含了如下信息：北京去南京的飛機票價為1010元，張老師打算在網上訂購一張北京去南京的飛機票。①票務中心的機票以7折出售，但是要加上30元的送票費;②票務中心的機票打7.5折，不用收取送票費。請問，哪家票務中心更劃算。當情境圖展示完畢后，教師將舞臺交給學生，讓學生就此展開思考、探討，如何計算出正確答案。在討論過程中，學生會運用到四則運算相關知識，將實際問題與數學知識聯系起來

2.動態呈現知識

小學數學教材中包含了豐富多樣的內容，其中涉及到不少抽象、繁雜的知識，對于學生而言，存在著一定的學習難度。如若教師只是以口述的方式進行講解，那么學生可能會難以真正、理解把握。對于這種情況，教師就可以充分發揮圖形化編程的優勢，借助圖形化編程的動態性、交互性為學生直觀展示知識。例如，在教學“三角形”這部分知識內容的時候，考慮到學生剛接觸三角形，難免會有陌生感，教師通過圖形化編程軟件，在課堂上為學生動態繪制三角形，學生視線一定會被吸引，注意力集中。這個時候，教師再隨機邀請學生上講臺進行演示，此時走神的學生也會舉手，想上講臺試一試，這樣學生就能夠清晰地觀察三角形，發現三角形的特點從而形成深刻記憶。同時，學生對于圖形化編程也有了一個更加立體的認知，在一定程度上開闊了學生的視野。當然，部分對圖形化編程具有濃厚興趣的學生，可以在完成學習任務的前提下，抽出部分時間參與圖形化編程作品創作，為今后的發展創造更多的可能。

3.加強知識鞏固

當課堂教學結束后，教師通常會結合課堂教學的內容布置課后作業，由此幫助學生復習、鞏固課堂所學的知識。但是，一提到課后作業，大部分學生都會產生一定的抵觸情緒。此時，如若教師可以賦予課后作業娛樂化氣息，將圖形化編程游戲與課后作業融合起來，想必學生的熱情會更加高漲，更加主動地完成課后作業，不再將課后作業當成“累贅”“負擔”，而是以積極的心態參與其中，最終獲得事半功倍之效。例如，在教學“小數乘法”后，為了加強學生對知識的掌握，教師可以借助圖形化編程設計“小狗出題”的小程序，讓小狗隨機出題。如，當小狗出示“直接寫得數：①0.7×0.9=;②4.2×0.3=;③0.8×1.25=”時，學生需要按照小程序的提示答題。當學生回答正確后，小狗會說出“答對了，你真棒”，反之小狗會說出“誒呦錯啦，請仔細思考一下吧”。在與小狗的互動中，他們不會感到乏味、枯燥，會更加認真地完成教師布置的課后作業，達到查缺補漏、鞏固新知的目的。

五、總結

圖形化編程運用在小學數學教學中，不僅符合小學數學的核心素養和STEM教育的要求，而且對教學手段和形式進行了革新，為學生搭建了更加優質的學習平臺，吸引更多的學生主動參與數學學習、探究，并從中收獲豐富新知和技能，為未來學習和成長提供有力支撐。但是，本研究仍存在不足，如缺乏親身實踐的教學設計和案例，因而會進行下一步的研究。

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責任編輯? 劉? 勇