初中數學與計算機科學教育結合的方法與技巧

在深化教育改革的政策背景下，我國《義務教育課程方案（2022年版）》明確提出“加強學科實踐與跨學科融合，強調信息科技與數學等學科的協同育人價值.教育部《教育信息化2.0行動計劃》也倡導以技術賦能教學創新，推動計算思維與學科能力的深度融合.當前初中數學與計算機科學教育的結合不僅是為了順應社會對教育的要求，更是為了培養數字化時代下學生所必備的綜合能力.但在實踐中仍面臨多方面問題.本文則以此為主題，探索兩學科融合的有效方法與實施策略，為教育轉型提供參考.

1初中數學與計算機科學概述

1. 1 計算機科學

從研究領域來看，計算機科學是一門研究信息處理、計算系統設計與應用的基礎學科，該學科的核心就是通過算法、數據和編程來對一些抽象問題進行系統性分析.從整體來看，該學科包括了計算機的硬件與軟件、算法的設計與分析、數據的存儲與處理等多個方面[1].簡單來說，計算機科學不僅僅是編程，還涵蓋了如何利用計算機解決問題、如何高效處理信息，以及如何設計合理的計算方法等內容.隨著信息技術的快速發展，計算機科學已經成為各個領域中都必不可少的基礎工具，在科學研究、工程設計、商業運作以及日常生活的各個方面都有廣泛應用.

1. 2 計算機科學與初中數學結合的必要性

初中數學和計算機科學看似是兩個不同的學科，但兩者之間又存在較大的聯系，且將兩者結合起來對學生的學習發展有較大意義.

從本質來看，數學是計算機科學的基礎.計算機科學中的許多概念，如算法、數據結構、圖形學等，都是基于數學原理的.所以在數學教學的過程中，學生便可以更好地理解和掌握計算機科學的基本主要內容.例如在學習算法時，學生需要理解數學上的“排序”概念；在學習圖形處理時，幾何學的基本原理就至關重要.因此，將計算機科學與數學相結合，能夠幫助學生加深對數學原理的理解，并進一步拓展其在計算機科學領域的思維能力發展2.

另一方面，計算機科學能夠加強學生對數學概念的理解以及應用.許多數學問題的求解過程可以通過計算機編程來模擬，這樣不僅能讓學生將數學知識應用到實際中去，也能在應用過程中加深理解.例如用編寫程序的方式來實現數學運算或進行數據處理，這樣學生可以直觀地看到數學公式和定理如何在實際問題中得到應用.這種“動手做”的方式，能夠幫助學生更好地掌握抽象的數學概念，同時還能夠激發學生對數學的興趣.

另外，計算機技術能夠為數學教學提供更多互動和直觀的工具.比如有些圖形化的數學軟件，可以更加直觀地理解函數圖象、幾何變換等概念.對于一些空間想象能力弱，或者難以直觀在黑板上展示的抽象內容，則可讓其變得更加直觀明了.而且將計算機科學引入數學教學中，也能為學生提供更多地自主探索和創新的機會，這對于培養學生的邏輯思維和批判性思維尤為重要[3]

2初中數學與計算機科學教育結合現狀

2.1 課程體系與教學實踐的脫節

當前初中數學與計算機科學教育的結合，普遍存在課程設計缺乏系統性的問題.一來很多學校并沒有將其整合到一起的意識，依然進行單獨的教學.另外即便有學校會將兩者融合到一起教學，但實際的教學方案也只停留在“知識點拼接式結合”的層面，例如在數學課堂中偶爾引入編程工具完成計算，或在信息技術課上簡單套用數學公式，但兩個學科的核心邏輯并未真正打通.所以這種結合方式也只是關注了表面的操作，并沒有注重底層之間的關聯.比如在一些學校的課堂上可能會用程序來驗證勾股定理，但并沒有去引導學生理解算法背后的數學建模思維；亦或者是將Excel表格中的函數計算等同于數學中的函數概念，導致學生對兩者的認知出現割裂[4].

另外，之所以說教學實踐脫節，是因為這些問題還在一個方面有所體現，那就是教學目標比較模糊.部分教師對“為何結合\"“結合到什么程度”缺乏清晰的認知，容易陷入兩種極端：一種是將計算機科學工具作為數學課堂的“調味劑”，僅在公開課或展示性教學中使用，未能形成常態化教學機制；另一種則過度追求技術應用，例如要求所有數學問題必須通過編程解決，反而讓數學邏輯被技術操作喧賓奪主.這種目標定位不清晰使得學生難以建立以數學為理論根基、計算機為實踐工具的認知框架，更難以體會兩者協同解決問題的價值.

另外還有一個更為主要的方面，那就是評價體系與教學實踐之間也存在明顯斷層.傳統的數學考試依然以紙筆計算為主，即便部分學校在教學中引入了編程實踐，但最終考核結果卻不會與計算機編程有關，所關注的仍然是卷面成績和解題速度.這種評價導向下，必然會使得教師和學生缺乏動力去深入探索計算機科學與數學的融合應用.

2.2 教師自身能力與教學支持雙重阻礙

除前文提到的教學體系的問題外，教師自身的教學能力也是一個比較主要的問題.一方面，教師群體的跨學科能力不足會在很大程度上影響計算機科學融入數學教學.就以本地幾所初中學校來看，大部分的數學教師都普遍缺乏編程思維，面對如何用算法解釋數學規律、如何將數學建模轉化為代碼等問題時，均沒有清晰明確的回答；而信息技術教師雖熟悉編程工具，但對初中數學知識體系的教學重點、難點、教學思維又缺乏深度理解.所以說即便這兩個學科在核心方面有很大的聯系，但從現實學科劃分來看，又存在知識結構的不對稱、專業不對口的問題，導致兩類教師均難以形成有效協作，常出現數學課教數學推導，計算機課教代碼編寫，兩者各教各的現象.

除了教師自身教學能力，教學支持的力度也在很大程度阻礙了兩者的融合.以日常教學為例，很多學校不會特意去將兩者結合，就如前文提到的沒有這種意識，學校的觀念里數學就是數學，信息技術就是信息技術，在成績為主的評價體系下，學校自然會重視主課教學，甚至會覺得副課會影響主課的學習.所以學校支持力度不大的話，就會很難開展.另外除開日常教學不談，以教學資源的整合來看，依然面臨較大問題.現有初中教材中，可能偶爾會標注“可用計算機輔助計算”，但既未提供具體操作指引，也未說明技術手段與數學思維的銜接方法；信息技術教材則更多聚焦技術操作本身，例如 Pyhon 語法或流程圖繪制，鮮少設計以數學問題為導向的編程案例.市場上雖有一些跨學科教學案例庫，但內容質量參差不齊，有的案例過于簡單，如僅用程序實現四則運算，有的則超出初中生認知水平，如引入線性代數概念等.如果使用這些教學資源，教師就需要耗費大量時間自行篩選和改編素材，這在日常教學中顯然難以持續.

3初中數學與計算機科學教育相結合的方法

3.1構建系統化的跨學科課程框架

要解決課程體系與教學實踐的脫節問題，需從圍繞數學與計算機科學的核心關聯點來搭建課程框架.在數學教學中，則應當以數學核心概念為中心，重新梳理初中數學知識點與計算機科學的融合邏輯.

例如以“函數”為核心，在實際教學中可以設計“函數圖象動態生成”“數據擬合與預測”等編程實踐項目，將數學中的變量關系、坐標系等抽象概念轉化為可視化的編程任務.但在實際設計時，需要明確“數學理論推導”與“計算機工具應用”的分工邊界，例如在函數教學中，數學課則主要圍繞定義、性質與代數推導等核心內容，而計算機課則通過編程實現數據輸入、繪制圖象和調整參數，最終以跨學科作業，如用程序驗證數學結論等方式來實現兩者之間的互聯互動.

另外，還需要結合不同學生的不同水平來建立“分層遞進”的課程目標體系.針對初中不同學段學生的認知水平、教學知識點內容等來設計差異化的融合路徑.七年級可以以數學問題驅動編程啟蒙為主，如用循環結構解決數列求和問題；八年級側重算法思維與數學建模結合，如通過編程模擬概率實驗或幾何變換；九年級則可引入數據可視化與數學分析，如用Python處理統計問題并生成圖表.每個階段需配套明確的融合目標，比如培養抽象建模能力、算法設計能力等，以此來明確教學目標，避免教師因目標模糊而陷入“淺層結合”或“過度技術化”的誤區.

最后則必須將評價機制圍繞課程框架來進行同步改革.一方面將編程實踐納人數學學科評價的過程性考核，例如要求學生提交用程序驗證數學定理的代碼或者分析報告等，重點評估其邏輯推導能力與實際技術應用之間的匹配情況；另一方面可在信息技術課程考核中增加“解決數學問題評估”的比重，例如通過編程項目考查學生運用數學知識優化算法的能力.這種雙向評價機制可打破傳統紙筆考試的局限性，同時讓教師重視學科融合的深度.

3.2完善教師發展機制與資源支撐體系

針對教師能力與教學支持的短板，需從兩方面來解決，一是圍繞教師的能力提升，二是學校支持和教學資源整合.在教師培養層面，首先可以建立數學與信息技術教師的常態化協作機制.例如組織跨學科備課組，由數學教師提出需要技術支撐的教學難點，如立體幾何的空間想象，信息技術教師匹配對應的編程工具，如三維建模軟件或可視化插件，共同設計“理論推導 + 技術驗證”的雙軌教案.在這樣的協作下，不僅能彌補單一學科教師的認知局限，還能促進教學思維的交叉融合.

二來需開發“即用型”的跨學科教學資源庫.資源建設應遵循三個原則.一是“輕量化”，避免復雜代碼干擾數學學習主線，例如使用圖形化編程工具

Scratch實現函數圖象交互，而非要求初中生直接編寫Python代碼；二是“場景化”，應當圍繞真實數學問題設計編程任務，例如，模擬“商場促銷最優方案選擇”來訓練代數方程與算法效率的結合應用；三是“模塊化”，將資源拆解為可靈活組合的微單元，比如像15分鐘的技術演示片段、配套的代碼模板等，便于教師根據課堂進度自由調用.同時資源庫需同步提供“技術操作指南”與“數學思維銜接說明”，例如在“用蒙特卡洛方法計算圓周率”案例中，既要說明如何用技術來實現隨機數的生成，也應當闡釋概率與幾何的數學關聯邏輯.

最后則需建立分層次的教師培訓體系.針對數學教師，重點培訓“基礎編程思維”與“技術工具適配能力”，例如通過工作坊學習如何用Excel函數批量處理統計問題；針對信息技術教師，則強化“初中數學知識體系重構”與“教學語言轉化能力”，例如通過案例研討掌握如何用編程任務承載數學推理過程.此外，可設立“學科融合教學認證機制”，鼓勵教師通過課程開發、實踐案例積累等方式獲得專業認可，從而形成持續改進的動力.

4結語

本文提出的這兩大方法的實施需要教育管理部門、學校教研組和社會資源的協同支持.例如教育部門可組織專家團隊制定跨學科課程標準，學校需為教師提供備課時間和實驗設備支持，而科技企業或高校則可參與開發適配初中教學的輕量化編程平臺.只有通過系統化的課程重構、務實的教師能力建設和可持續的資源供給，才能真正實現數學與計算機科學教育的深度融合，而非停留在零散的技術展示層面.

參考文獻：

[1]唐景雙.初中數學信息化教學的開發與應用—以“相交線與平行線”一課教學為例[J].華夏教師，2025（5）：81-83.

[2]常亮，郭宇飛，閆文剛.計算機體系結構課程實驗教學探索與實踐[J].中國教育技術裝備，2024（15）：122—126+144.

[3]李建偉，康淑瑰，田果萍，等.信息技術與初中數學教學的有效融合[J].信息記錄材料，2018，19（9）：181—182.