信息科技與數(shù)學(xué)學(xué)科融合的內(nèi)涵、運(yùn)作邏輯與實(shí)踐路徑

【摘 要】跨學(xué)科的教學(xué)方式，可以將數(shù)學(xué)思維和信息素養(yǎng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使學(xué)生更好地掌握數(shù)學(xué)知識(shí)和信息技術(shù)能力，并在實(shí)際中應(yīng)用到相關(guān)領(lǐng)域。本文探討小學(xué)信息科技與數(shù)學(xué)學(xué)科融合的內(nèi)涵、運(yùn)作邏輯以及具體的實(shí)踐路徑，進(jìn)而為跨學(xué)科融合提供理論支持和實(shí)踐指引，促進(jìn)小學(xué)信息科技教育高質(zhì)量發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】小學(xué)信息科技；數(shù)學(xué)知識(shí)；跨學(xué)科融合；運(yùn)作邏輯；實(shí)踐路徑

【中圖分類(lèi)號(hào)】G434" "【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【論文編號(hào)】1671-7384（2024）04-074-02

跨學(xué)科融合內(nèi)涵

小學(xué)信息科技和數(shù)學(xué)學(xué)科融合，是信息科技學(xué)科教學(xué)過(guò)程中滲透數(shù)學(xué)知識(shí)的重要方式，可以使學(xué)生更好地理解和應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)，同時(shí)也可以提高信息技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用能力。以數(shù)學(xué)問(wèn)題為背景引入信息技術(shù)的解決方法，或者利用信息技術(shù)工具輔助數(shù)學(xué)教學(xué)，如數(shù)學(xué)軟件、模擬實(shí)驗(yàn)等，均可形成兩個(gè)學(xué)科的深度融合[1]。在具體的教學(xué)實(shí)踐中，教師還需深入挖掘信息技術(shù)創(chuàng)新手段，提高數(shù)學(xué)知識(shí)的趣味滲透，以及學(xué)生的參與形式，從而發(fā)揮好信息科技學(xué)科與數(shù)學(xué)知識(shí)在深度融合之后的教學(xué)優(yōu)勢(shì)，積極發(fā)展學(xué)生的信息思維和數(shù)學(xué)思維。

跨學(xué)科融合運(yùn)作邏輯

實(shí)現(xiàn)小學(xué)信息科技和數(shù)學(xué)的跨學(xué)科融合，需要我們思考如何將信息技術(shù)與數(shù)學(xué)教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來(lái)。具體的運(yùn)作邏輯是從設(shè)計(jì)課程目標(biāo)開(kāi)始，甄選信息技術(shù)教學(xué)資源，整合信息技術(shù)與數(shù)學(xué)知識(shí)，最后再引導(dǎo)學(xué)生探究、交流與合作。通過(guò)信息科技課堂教學(xué)提升學(xué)生的計(jì)算思維、邏輯思維、綜合實(shí)踐能力以及解決問(wèn)題的能力。

1.設(shè)計(jì)課程目標(biāo)

在設(shè)計(jì)融合課程時(shí)，教師需要明確課程目標(biāo)，要求學(xué)生既要掌握數(shù)學(xué)知識(shí)，又要熟練掌握信息技術(shù)解決問(wèn)題的方法。這樣教師可以更好地設(shè)計(jì)融合課程內(nèi)容和活動(dòng)，并評(píng)估學(xué)生的達(dá)成情況。同時(shí)課程目標(biāo)也可以幫助學(xué)生明確課程重點(diǎn)和方向，并有針對(duì)性地進(jìn)行學(xué)習(xí)和實(shí)踐。

2.甄選信息技術(shù)教學(xué)資源

教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，選擇合適的信息技術(shù)資源，如數(shù)字游戲、數(shù)學(xué)模擬軟件、編程語(yǔ)言等，參考學(xué)生年齡和能力水平來(lái)確定使用何種工具或軟件[2]。如對(duì)于小學(xué)生可以選擇一些簡(jiǎn)單易用的數(shù)字游戲、基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)模擬軟件或編程語(yǔ)言，教師必須確保所選擇的教學(xué)資源能夠符合教學(xué)目標(biāo)，而且要保證在教學(xué)過(guò)程中能夠使學(xué)生產(chǎn)生較強(qiáng)的參與感、對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行積極思考，能夠促進(jìn)學(xué)生對(duì)信息技術(shù)的主動(dòng)思考。

3.整合信息技術(shù)與數(shù)學(xué)知識(shí)

在課堂教學(xué)中，教師將信息技術(shù)與數(shù)學(xué)知識(shí)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，設(shè)計(jì)合適的教學(xué)任務(wù)和活動(dòng)，使學(xué)生能夠?qū)嵺`運(yùn)用信息技術(shù)解決數(shù)學(xué)問(wèn)題。如在一個(gè)關(guān)于平面幾何的課程中，可以通過(guò)使用計(jì)算機(jī)繪制幾何圖形、使用數(shù)學(xué)模擬軟件來(lái)探究三角形的性質(zhì)，并使用電子表格進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和展示。

4.引導(dǎo)學(xué)生探究、交流與合作

教師在課堂中要注重引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、探究、交流和合作，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和解決問(wèn)題的能力。如讓學(xué)生分小組完成一些任務(wù)和項(xiàng)目，促進(jìn)學(xué)生之間的合作和交流，同時(shí)也可以提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力和交流能力。教師還應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生探索信息技術(shù)和數(shù)學(xué)的應(yīng)用場(chǎng)景，從而培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力。

跨學(xué)科融合實(shí)踐路徑

1.在博弈游戲中鍛煉計(jì)算思維

將博弈游戲融合信息技術(shù)、數(shù)學(xué)知識(shí)，對(duì)學(xué)科融合具有重要支持作用，是發(fā)展學(xué)生計(jì)算思維的重要路徑。學(xué)生需要通過(guò)設(shè)計(jì)算法策略，解決不同游戲場(chǎng)景下的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)博弈結(jié)果的猜測(cè)，學(xué)生可以了解常見(jiàn)游戲博弈規(guī)則，并且具備一定的算法設(shè)計(jì)能力。首先，教師引入游戲博弈規(guī)則，通過(guò)講解和示范，讓學(xué)生了解常見(jiàn)的游戲博弈規(guī)則，如五子棋、翻轉(zhuǎn)棋等。其次，學(xué)生分組進(jìn)行游戲?qū)嵺`，體驗(yàn)游戲規(guī)則和操作方法。最后，教師引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)算法策略并比較不同策略的優(yōu)劣。學(xué)生在游戲?qū)嵺`中思考并嘗試設(shè)計(jì)算法策略，討論不同算法策略的優(yōu)缺點(diǎn)，并分享自己的策略，從而增強(qiáng)計(jì)算思維能力。

2.解密玩具漢諾塔發(fā)展邏輯思維

漢諾塔是一種古老的益智類(lèi)游戲，這個(gè)游戲的目標(biāo)是將三根柱子之一上固定順序且大小不同的盤(pán)子按從小到大的順序擺放到另外一根柱子上。學(xué)生需要通過(guò)移動(dòng)盤(pán)子來(lái)達(dá)成目標(biāo)狀態(tài)，并且可以記錄移動(dòng)步數(shù)及時(shí)間。在課堂教學(xué)中，教師可以應(yīng)用希沃課件或者下載游戲模板，為學(xué)生提供體驗(yàn)度較高的游戲模型。

在游戲環(huán)節(jié)中，學(xué)生鍛煉了計(jì)算思維，在移動(dòng)盤(pán)子時(shí)，需要遵循一定的規(guī)則，而這些規(guī)則可以讓學(xué)生思考如何安排每一步的移動(dòng)。為了解決難題，學(xué)生需要運(yùn)用創(chuàng)造性的思維來(lái)想出新的方法和策略，同時(shí)也需要準(zhǔn)確地估計(jì)每一步的影響，以及盤(pán)子在不同柱子上的位置關(guān)系，所以對(duì)發(fā)展學(xué)生的空間想象力具有很大幫助。在教學(xué)過(guò)程中，教師引導(dǎo)學(xué)生反復(fù)嘗試和分析，最終找到正確解決方案，從而提高了學(xué)生的邏輯思維，實(shí)為信息技術(shù)與數(shù)學(xué)知識(shí)的巧妙融合，對(duì)發(fā)展學(xué)生邏輯思維具有積極作用。

3.小型開(kāi)關(guān)系統(tǒng)培養(yǎng)綜合實(shí)踐能力

小組合作制作小型開(kāi)關(guān)系統(tǒng)，需要組員分工協(xié)作，可以幫助學(xué)生增強(qiáng)合作意識(shí)和綜合實(shí)踐能力。搭建小型開(kāi)關(guān)系統(tǒng)需要使用電子元器件和基本的電路知識(shí)，可以幫助學(xué)生提高信息技術(shù)應(yīng)用能力和電子技術(shù)水平。通過(guò)實(shí)際操作，學(xué)生需要理解和應(yīng)用串聯(lián)、并聯(lián)等電路連接方式，這可以幫助學(xué)生發(fā)展數(shù)學(xué)思維能力，從而達(dá)到綜合發(fā)展實(shí)踐能力的積極效果。

在教學(xué)過(guò)程中，教師將學(xué)生分成3-4人一組，每組指定一個(gè)組長(zhǎng)，協(xié)調(diào)各組員的工作。學(xué)生根據(jù)教師提供的材料和設(shè)計(jì)要求，確定小型開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的功能和特點(diǎn)，如聲控、光控等。各小組對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，探討可行性，并繪制初步方案。小組內(nèi)確定各組員任務(wù)分工，按計(jì)劃建立原型，遇到問(wèn)題及時(shí)交流并解決。完成原型后，逐一調(diào)試連接線路，檢查電路接線是否正確，再進(jìn)行測(cè)試，確保系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期效果。在小組討論中，反饋整個(gè)搭建過(guò)程中遇到的問(wèn)題和不足，對(duì)小型開(kāi)關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行迭代改進(jìn)，綜合運(yùn)用信息科技、數(shù)學(xué)、科學(xué)等知識(shí)，提升綜合實(shí)踐能力。

4.小型擴(kuò)音系統(tǒng)提升問(wèn)題解決能力

過(guò)程與控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)連續(xù)量的處理。例如，生活中水龍頭擰緊的程度可以持續(xù)變化地控制水流的大小。學(xué)生可以嘗試觀察生活場(chǎng)景中的多種設(shè)備，采用相關(guān)模塊硬件設(shè)備或在線上空間中模擬實(shí)現(xiàn)一個(gè)小型擴(kuò)音系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以連續(xù)地根據(jù)真實(shí)情境的需求，控制音量的大小。

教師若提供硬件設(shè)備，則應(yīng)給出具體的制作步驟，或者是擴(kuò)音原理圖，由學(xué)生分組實(shí)踐操作，并以最終的運(yùn)行效果作為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。如果采取線上模擬操作的教學(xué)活動(dòng)，則需要提前設(shè)計(jì)好標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)構(gòu)圖，要求學(xué)生設(shè)計(jì)方案盡量符合擴(kuò)音系統(tǒng)圖的運(yùn)行原理。總而言之，在制作小型擴(kuò)音系統(tǒng)的過(guò)程中，可以綜合運(yùn)用信息科技、數(shù)學(xué)、科學(xué)等知識(shí)，提升學(xué)生運(yùn)用過(guò)程與控制的系統(tǒng)方法發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，是信息技術(shù)與數(shù)學(xué)及多學(xué)科知識(shí)深度融合的實(shí)踐教學(xué)路徑。

綜上所述，跨學(xué)科融合教學(xué)方式可以促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)全面發(fā)展，提高其信息技術(shù)水平和數(shù)學(xué)思維能力。在課堂教學(xué)中，教師將信息科技與數(shù)學(xué)進(jìn)行跨學(xué)科的深度融合，設(shè)計(jì)合適的教學(xué)任務(wù)和活動(dòng)，鍛煉學(xué)生的探究、交流和合作能力，鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和解決問(wèn)題，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)與數(shù)學(xué)思維。

注：本文系海南省教育科學(xué)規(guī)劃課題“小學(xué)信息科技‘跨學(xué)科主題’教學(xué)實(shí)踐研究”（課題編號(hào)：QJH202210013）研究成果

參考文獻(xiàn)

馮建平，師曉婷，吳麗華. Scratch游戲化課程在小學(xué)信息技術(shù)課堂中面臨的挑戰(zhàn)及對(duì)策[J]. 新課程導(dǎo)學(xué)，2020（33）： 69-70.

雷曉鴿. 基于STEAM教育理念的小學(xué)信息技術(shù)課程設(shè)計(jì)的行動(dòng)研究[D]. 長(zhǎng)春：長(zhǎng)春師范大學(xué)，2020.

編" "輯：馮艷艷