基于計算思維培養的小學數學拓展課程的開發與實施

一、引言

計算思維作為一種解決問題的方法論，強調通過分解、抽象和算法等步驟理解和解決復雜問題，這與數學學科的核心思維高度契合[]。信息化為培養計算思維提供了技術支撐，使得數學教學不再局限于傳統的紙筆計算，而是通過數字化工具和數字化平臺，實現更高效、更直觀的學習體驗。傳統的小學數學教學方法較側重于灌輸知識、機械練習，缺乏系統性培養學生的思維能力。而基于計算思維的拓展課程，則通過引入編程、數據分析和可視化工具，幫助學生在解決實際問題過程中，逐步形成邏輯嚴謹、結構清晰的思維方式，進而提升學生的數學素養。因此，教育信息化背景下開發基于計算思維培養的小學數學拓展課程，不僅是對傳統教學方法的革新，更是助力學校提升學生綜合能力培養水平的關鍵途徑。

二、教育信息化發展趨勢下開發小學數學拓展課的目標

《義務教育數學課程標準（2022年版）》（簡稱數學新課標）中提出，“數學要貼近生活”“數學問題要生活化”“要把信息技術作為學生學習數學和解決問題的強有力工具，致力于改變學生的學習方式，讓學生有更多的精力投人現實的、探索性的數學活動中?！边@為小學數學教育的改革指明了方向[2。因此，教師在開發小學數學拓展課程時，應充分應用多媒體技術，將學習內容以多媒體課件、超文本資源、動畫視頻等多樣化形式呈現。同時，基于小學生的認知發展特點，設計交互友好的操作界面，為學生提供豐富的數字化資源、創設沉浸式虛擬化場景。引入這種智能化的教育技術，能夠讓學生“身臨其境”，在虛擬的環境中經歷知識的產生和發展過程，從而更直觀地理解數學概念和數學規律。這種沉浸式的學習方式以及學習氛圍，能夠幫助學生在實踐中理解事物的本質、掌握數學規律，讓學生逐步形成“生活離不開數學，生活中處處有數學”的認知。

三、小學生計算機思維培養理念

新課標強調培養學生的創新思維、問題解決能力和合作意識，其中，計算機思維是培養這些能力的關鍵之二[。數學新課標要求學生通過運用計算思維，進行邏輯推理和系統化思考。計算機思維能力包括分析問題、抽象建模、算法設計和評估等方面的能力，它涉及解決問題的方法和策略，這種思維方式強調學生在學習過程中運用邏輯推理和系統化思考，將復雜問題分解為可操作的步驟，例如，在數學學習中，學生通過編程模擬幾何圖形的變換，或者通過數據分析解決生活中的實際問題，從而將抽象的數學概念與具體情境相結合。

四、計算機思維在小學數學拓展課程中的積極作用

小學生正處于思維發展的關鍵時期，培養他們的計算思維將對其未來的學習和生活產生深遠的影響。在《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》中，計算思維作為核心素養之一，必將推動信息科技學科教與學的創新發展。數學教學以提高學生學習數學的自信心為基礎，以提高學生的數學能力為最終目標，旨在讓學生學會運用數學知識獨立解決問題，用數學的理論和思想方法認識世界，并構建起自己的知識結構。由于計算機具有集成性、控制性、交互性的特點，學生能夠依據自己的思維節奏，自由地暫停、繼續或重復計算機講解數學知識的任何過程或環節。通過親自動手實踐，學生每一次的思考與提問都是其思維過程的直接體現。此外，計算機輔助教學能夠使教師由原來的講解者轉變為學生學習的指導者，讓學生從原來的被動聽講者轉變為發現和探究的主體。

五、開發基于計算機思維的小學數學拓展課程的策略

（一）圍繞計算機核心要素，錨定數學拓展課程目標

圍繞計算機核心要素開發小學數學拓展課程，旨在通過信息技術手段培養學生的計算思維能力。教師要在開發此課程前，明確計算機核心要素在教學中的體現，如算法、邏輯、數據表示等，并將這些要素與數學概念緊密結合起來，設計出具有針對性的課程目標。例如，在講解人教版五年級數學上冊“小數乘法”時，教師可以通過編程模擬小數乘法的過程，讓學生理解算法的重要性，并在此過程中培養學生的邏輯思考能力。

基于以上要求，教師需要結合小數乘法的教學內容，將計算機核心要素融人數學拓展課程的教學目標中。具體來講，數據是計算機處理的基礎，教師可以將培養學生數據意識作為課程目標之一，讓學生收集自己家庭一周內的日常開銷數據，如食品、交通等費用，并用小數乘法計算總開銷。通過這個過程，讓學生學習小數乘法的運算規則，初步理解數據收集和處理的意義，培養其數據意識。

算法是解決問題的步驟和方法，也是計算機思維的重要組成部分。在小學數學拓展課程中，教師應引導學生學會將數學問題分解為逐步解決的步驟，形成算法思維。在“小數乘法”的教學中，教師可以引導學生總結小數乘法的運算步驟，例如先按整數乘法計算，再根據因數中小數的位數確定積的小數點位置。通過這種方式，讓學生學會小數乘法的運算規則，同時，培養其邏輯思維和算法設計能力。

最后，程序是算法的具體實現。在小學數學拓展課程中，教師可以將程序設計作為課程目標之一，引導學生初步了解程序的概念，并嘗試將數學問題轉化為程序設計。在“小數乘法”教學中，教師可以引入簡單的編程工具（如Scratch），要求學生設計一個程序，輸入兩個小數，通過程序計算它們的乘積并輸出結果。通過這個活動，能夠引導學生將數學問題與程序設計相結合，進一步加深其對小數乘法的理解，同時培養學生的編程思維和計算機操作能力。

圍繞計算機核心要素（數據、算法、程序）設定小學數學拓展課程目標，教師能夠將計算機思維融人數學教學中，幫助學生在學習數學知識的同時，培養數據意識、算法思維和編程能力，以此提升學生對數學知識的理解和應用能力。

（二）應用信息化編程工具，設定數學拓展課程模塊

應用信息化編程工具設定數學拓展課程模塊的具體做法，主要體現在選擇合適的編程工具、設計與數學內容緊密結合的活動。教師需要根據小學生的認知水平和課程目標選擇適合的編程工具，其中Scratch作為一款可視化編程語言，非常適合小學階段的學生使用，該編程主要是通過拖拽代碼塊的方式來編寫程序，降低編程入門的難度，同時還能鼓勵學生展開創造性的思考。

在數學拓展課程中，教師需要將編程工具與具體的數學知識點相結合，讓學生通過編程來解決數學問題。以人教版五年級數學上冊“位置”為例，該單元主要涉及用數對表示物體位置的知識，教師可以利用Scratch編程工具，為學生設計一個“坐標尋寶”的編程項目，讓學生通過編寫程序來確定物體的位置。而該模塊的目標是讓學生通過編程，掌握用數對表示位置的方法，并能夠在虛擬環境中實現位置的定位和移動。同時，教師需要明確每個模塊的學習目標，確保每位學生在完成模塊任務后能夠達到預期的知識和技能水平要求。具體來講，該模塊的學習目標主要分為三個階段，第一階段，理解數對（x，y）表示位置的方法，需要學生掌握數對的基本概念。第二階段，學會使用Scratch中的坐標系統，需要學生熟悉Scratch編程環境中的坐標系統，了解如何通過編程控制角色在坐標系中的移動。第三階段，編寫程序，通過輸入數對來移動角色到指定位置，需要學生能夠編寫簡單的程序，根據輸入的數對（x，y）控制角色移動到相應的位置，并完成尋寶任務。

基于此，教師可圍繞學習目標，設計具體的編程任務活動，幫助學生一步步實現模塊目標。第一步，要求學生在Scratch中創建一個虛擬地圖，用不同的顏色標記不同的位置，利用此任務幫助學生熟悉Scratch的繪圖功能，同時為后續的尋寶任務提供背景。第二步，學生編寫程序，通過輸入數對（x，y）來控制角色在虛擬地圖上的移動。以此任務檢驗學生對數對概念的理解，讓其掌握編程中的變量和條件語句。第三步，學生通過輸入正確的數對來找到隱藏的“寶藏”。教師可將這個任務設計成一個游戲，讓學生根據提示輸入正確的數對，逐步接近寶藏的位置。通過此任務鞏固學生對數對的理解，激發學生的學習興趣和學習積極性。

通過這種將數學知識與編程相結合的教學方式，不僅能夠幫助學生深入理解用數對表示位置的方法，還能夠在編程實踐中培養學生的邏輯思維能力和問題解決能力。

（三）設計項目式任務，培養計算機思維

設計項目式任務時，教師需要圍繞學生的實際需求和數學學習內容來構建項目任務，同時將計算機思維的元素嵌入其中，促使學生通過計算機技術解決和分析問題。以人教版五年級數學上冊“小數除法”為例。

設計項目式任務的核心在于任務要貼近學生的認知水平，能夠讓學生在任務過程中主動探索、協作，并應用所學的數學知識解決實際問題。在設計時，教師可以通過教學平臺或在線工具來組織和發布任務。例如，教師可利用教學平臺中的討論區、任務發布區和答題功能，分層設計教學任務，讓不同層次的學生參與不同的任務挑戰。

具體來講，教師在設計任務時，先應圍繞教學目標，結合小數除法的具體內容，設計出具有實際背景的數學問題。例如，設計一個關于“商店促銷活動”的任務，要求學生使用小數除法計算商品折扣后的價格、促銷后的銷售額等，此類任務不僅能夠增強學生的學習動機，也能促使學生在實踐中將數學知識與現實生活相聯系。而應用計算機思維不僅僅局限于培養學生的計算機操作技能，更重要的是在此過程中培養學生主動思考的意識。在項目式任務中，不僅要學生應用數學知識，還需要運用計算機思維來進行問題分解、推理、建模等操作。

教師可以利用數字化工具，將復雜的問題分解成幾個可操作的小任務。例如，在引導學生解決“商店促銷'問題時，可將任務分解為幾個步驟：先計算折扣價格，再計算促銷后的總銷售額，最后分析折扣活動的效果。

在實際操作中，教師可鼓勵學生使用電子表格工具（Excel）進行數據處理，通過編寫公式計算小數除法，培養學生使用計算機工具處理數據、進行準確計算的能力。如教師可教授學生學習如何通過簡單的算法進行問題求解，并為其設計一個小數除法的計算程序，要求學生根據給定的算式（ 8.4÷0.6 ）設計一個步驟清晰的計算過程，并用編程語言實現，進一步培養學生的邏輯思維能力。

在上述任務中，需要學生將問題分解為具體的數學步驟，并利用計算機工具（Excel）進行計算。通過這種方式，能夠培養學生數據處理、公式編寫和算法設計的能力。在使用工具的同時，可以促使學生在實際問題中應用數學知識，提高其數學建模和數據處理的能力，同時激發其主動學習的興趣。在這個過程中，教師要提供及時的指導，幫助學生克服計算中遇到的困難，確保任務的順利完成。

六、開發基于計算機思維的小學數學拓展課程的意義

在教育信息化背景下，開發基于計算機思維的小學數學拓展課程具有重要意義。例如在“平均數”教學中，教師利用信息技術為學生創設情境，播放投籃比賽視頻，引導學生收集數據并思考比較的方法，從而引出平均數概念。在教學過程中，教師借助課件演示移多補少法，讓學生直觀感受平均數的求法，并通過對比兩種方法，幫助學生理解平均數的意義。此外，教師還利用信息技術拓寬教學空間，通過問卷星進行課堂前測，精準了解學情，制定教學目標，并在課后通過平臺布置習題，及時了解學生對所學知識的掌握情況。這種融合信息技術的教學方式，不僅能夠激發學生的學習興趣，還能夠培養學生的自主探究能力和計算機思維，為學生未來的學習和發展奠定基礎。

七、結束語

本文探討在教育信息化背景下，如何開發與實施基于計算機思維培養的小學數學拓展課程。結合理論研究與實踐案例，揭示了計算機思維與數學教育的緊密聯系，展示信息化手段在提升學生綜合素質方面的巨大潛力。在未來的研究中，應當進一步完善課程內容，使其更加貼合學生的實際需求和認知發展，開展更多實證研究，驗證和優化課程設計的有效性，利用信息技術為不同學生提供定制化的學習支持。

作者單位：張小剛甘肅省靜寧縣南關小學

參考文獻

[1]袁春濤.新課標背景下小學數學信息化教學策略探究[J].數學學習與研究，2024，（33）：98-101.

[2]潘智怡.基于新課標背景下數學思維在小學階段中的應用及策略[J].2023，（03）：78-80.

[3]楊?；?“玩好”數學，促進學生思維發展[J].河南教育（基教版）（上），2024，（11）：71-72.