图形化编程在小学数学教学中的应用研究

陈梓桐

【摘要】图形化编程因其作品趣味性高，交互性强和编程门槛低等优势，应用在小学数学的教学中能有较好的效果，一方面能够激发学生的学习兴趣，促进学生知识和技能的掌握并运用在实际生活中。另一方面，有利于培养学生的计算思维和创新意识，实现学生的全面发展。为了了解图形化编程在教学过程中的作用，对相关的教学案例进行分析研究，发现图形化编程在创设教学情境、动态呈现知识、加强知识巩固三个方面对小学数学起到积极作用，为小学数学教育研究的发展提供借鉴。

【关键词】图形化编程;信息技术;小学数学教学

一、问题的提出

《义务教育数学课程标准（2011年版）》要求落实数学素养的教育必须推动学生的全面发展，推动学生在理解数学知识和掌握操作技能的基础上，在具体的生活情境中解决相关的实际问题，而且对于培养学生的计算思维和创新意识都有着非同小可的意义。王尚志教授着重点出深刻理解数学知识蕴含的算理，掌握运用数学知识解决课堂上数学问题与生活中数学问题的能力和培养能够运用数学知识进行适当创新是数学核心素养的重要要求。

STEM教育作为培养科技创新能力人才的重要手段，主要目的是将科学、技术、工程和数学这四个学科有机地、深层次地结合在一起，形成把已经掌握的不同学科的零散知识和简单的机械操作过程转化成研究现实生活中事物之间相互联系的各个方面的综合性素养，其核心特征为跨越学科之间的界限，充满学习的趣味性和创造的成就感，学习过程有学生主动的亲身实践活动，紧密的小组协作活动和学生通过教师提出的问题并提出猜想从而动手验证。

图形化编程，如，Mithon、Scratch、编程猫等，是通过搭建命令积木来编写程序，对教师的编程能力要求较低，并且能够制作出生动的故事情境，有声音和动画效果。学生能够动手体验并获得及时反馈的作品。

本研究根据具体实例，分析图形化编程在小学数学教学中产生的积极作用，为实际的小学数学的教学课堂提供参考。

二、國内外研究现状

1996年、2000年、2010年、2015年，美国循序渐进地推出4个国家教育技术规划，目的都是为了推动信息技术更有效地辅助学科教学，深入与教学过程结合，更有效地提高课堂教学效果。在此前提下，美国教育届十分重视利用图形化编程来支持STEM教育，培养更加全面的科技创新人才。美国学者富兰克林在教学过程中融入Scratch，发现参与的学生在学习过程中更加具有学习热情，积极开展小组活动进行自主探究，对知识的理解更加深入。2013年，日本计算机教育家安倍和宏编写了服务于中小学生的Scratch教材，其中提供大量的Scratch与学科融合的优秀案例，点明了利用图形化编程在优化教学过程，提高教学质量中发挥的重要作用，同时激发了日本人民对于创客文化的关注和热情。

理论方面，通过在知网上进行搜索，国内关于图形化编程运用于小学数学的相关文献比较少，起步于2009年，相对于欧美国家和日本是比较迟的，相关文献数量相对较少，而且主要以一线小学数学教师的论文为主，但是研究生和博士生等高端技术人才的更深层次、更丰富的研究相对较少。实践方面，江苏江阴市城南中心小学的曹凤娟教师引导学生利用Scratch编写程序解决从122到988中，两个数位上的数相同的有多少个？如122（不包括三个数均相等，如222）这一数学问题，利用编程知识中的数位分离的知识，不仅让学生感受到编程与数学相结合的魅力，获得新鲜感和成绩感，而且培养了学生的创新意识和从多个侧面思考问题，符合STEM教育的理念。还有，佛山市顺德区的谢秋平教师利用图形化编程动态呈现了当蓝色铅笔画一次和红色铅笔画20次，学生观察到两条线段的粗细仍是一样的。直接的动画效果，让学生明白“线段只有长度，没有粗细”这一知识点，有效帮助学生理解抽象的数学概念。此外，秦皇岛开发区第二小学的数学教师利用Scratch制作支持四则运算的小程序，学生们利用这个程序练习口算，计算能力得到了提高。与其他教师不同的是，湖州市安吉县第五小学的朱琴教师是让学生利用Scratch设计一个水池，让学生在操作过程中形成直观几何图形的印象，从而锻炼学生的空间思维能力。

三、研究目的

随着教学改革的不断深和素质教育的要求，小学数学的课堂需要一股新的力量，能够帮助教师调动学生的积极性，快速地让学生从下课玩闹的情绪中脱离出来，不自觉地进入学习的状态。现如今，小学数学的课堂不再是生硬的记公式，而是需要学生理解抽象的概念，掌握算理。另一方面，教师需要更多的手段帮助学生巩固知识。本文通过具体的实例来探究图形化编程在小学数学的教学中发挥的作用。

四、结合图形化编程的小学数学教学的优势

1.用动画来创设教学情境

在小学数学课堂教学中，教师怎么激发学生的学习兴趣，调动学生的好奇心和求知欲，从而激发学生的自主学习欲望呢？情境教学法不失为一个好的选择，因为将知识融入在情境化的活动中，可以让学生通过亲身实践激活学习动机。为了引发学生的好奇心，教师可以从学生熟悉的生活化元素入手，为学生创设生活化教学情境使学生将数学知识与生活实际联系起来，从而让学生在理解数学知识的同时运用数学知识解答生活中相关的实际问题。例如，在教人教版小学二年级上册的“四则运算”这一知识时，最重要的教学目标是让学生运算顺序并且能够根据四则运算的意义选择恰当的算法解决相关问题。为了更好地完成这项任务，教师利用图形化编程以动画的方式再现生活情境，情境图展示的是张老师坐飞机的情境，其中主要包含了如下信息：北京去南京的飞机票价为1010元，张老师打算在网上订购一张北京去南京的飞机票。①票务中心的机票以7折出售，但是要加上30元的送票费;②票务中心的机票打7.5折，不用收取送票费。请问，哪家票务中心更划算。当情境图展示完毕后，教师将舞台交给学生，让学生就此展开思考、探讨，如何计算出正确答案。在讨论过程中，学生会运用到四则运算相关知识，将实际问题与数学知识联系起来

2.动态呈现知识

小学数学教材中包含了丰富多样的内容，其中涉及到不少抽象、繁杂的知识，对于学生而言，存在着一定的学习难度。如若教师只是以口述的方式进行讲解，那么学生可能会难以真正、理解把握。对于这种情况，教师就可以充分发挥图形化编程的优势，借助图形化编程的动态性、交互性为学生直观展示知识。例如，在教学“三角形”这部分知识内容的时候，考虑到学生刚接触三角形，难免会有陌生感，教师通过图形化编程软件，在课堂上为学生动态绘制三角形，学生视线一定会被吸引，注意力集中。这个时候，教师再随机邀请学生上讲台进行演示，此时走神的学生也会举手，想上讲台试一试，这样学生就能够清晰地观察三角形，发现三角形的特点从而形成深刻记忆。同时，学生对于图形化编程也有了一个更加立体的认知，在一定程度上开阔了学生的视野。当然，部分对图形化编程具有浓厚兴趣的学生，可以在完成学习任务的前提下，抽出部分时间参与图形化编程作品创作，为今后的发展创造更多的可能。

3.加强知识巩固

当课堂教学结束后，教师通常会结合课堂教学的内容布置课后作業，由此帮助学生复习、巩固课堂所学的知识。但是，一提到课后作业，大部分学生都会产生一定的抵触情绪。此时，如若教师可以赋予课后作业娱乐化气息，将图形化编程游戏与课后作业融合起来，想必学生的热情会更加高涨，更加主动地完成课后作业，不再将课后作业当成“累赘”“负担”，而是以积极的心态参与其中，最终获得事半功倍之效。例如，在教学“小数乘法”后，为了加强学生对知识的掌握，教师可以借助图形化编程设计“小狗出题”的小程序，让小狗随机出题。如，当小狗出示“直接写得数：①0.7×0.9=;②4.2×0.3=;③0.8×1.25=”时，学生需要按照小程序的提示答题。当学生回答正确后，小狗会说出“答对了，你真棒”，反之小狗会说出“诶呦错啦，请仔细思考一下吧”。在与小狗的互动中，他们不会感到乏味、枯燥，会更加认真地完成教师布置的课后作业，达到查缺补漏、巩固新知的目的。

五、总结

图形化编程运用在小学数学教学中，不仅符合小学数学的核心素养和STEM教育的要求，而且对教学手段和形式进行了革新，为学生搭建了更加优质的学习平台，吸引更多的学生主动参与数学学习、探究，并从中收获丰富新知和技能，为未来学习和成长提供有力支撑。但是，本研究仍存在不足，如缺乏亲身实践的教学设计和案例，因而会进行下一步的研究。

参考文献：

[1]于嘉文.基于数学核心素养的小学数学教学改革实践研究[D].沈阳大学，2018

[2]王尚志，胡凤娟.基于数学核心素养的教学要点[J].上海课程教学研究，2017（4）：3-8.

[3]秦炜炜.全球化时代美国教育的 STEM 战略[J].教育技术资讯，2007.

[4]朱莎.美国、新加坡教育信息化发展战略比较研究[D].华中师范大学，2013.

[5]宋灵青，田罗乐.“互联网+”时代学生核心素养发展的新理路[J].中国电化教育，2017（1）：78-79.

[6]杨晓哲，任友群.高中信息技术学科的价值追求：数字化学习与创新[J].中国电化教育，2017（1）：21-26.

责任编辑  刘  勇