Scratch在中小學數學教學中的應用模式

臧晶晶 杜娟

摘 要：隨著課外機器人培訓的興起，Scratch異軍突起。小到3歲的孩子，大到本科生教學，Scratch作為可視化的入門級別的編程軟件受到了大眾的追捧。本文分析了這種現象的原因，并且深度解讀了為什么要進行Scratch與學科教學的融合。以小學數學為例，例說兩者融合的模式與策略。

關鍵詞：Scratch 教學 應用模式

一、什么是Scratch

Scratch是由麻省理工學院推出的編程工具，是適合于全世界兒童學習編程和交流的工具和平臺。其特點是，使用者可以不認識英文單詞，甚至也可以不會使用鍵盤。構成程序的命令和參數通過積木形狀的模塊來實現。

Scratch界面右邊的部分是編輯好的程序代碼，中間是可以用來選擇的功能模塊，左邊上部是程序預覽和運行窗口，左邊下部是角色窗口。所謂的“編程”即用鼠標拖動模塊到程序編輯欄就可以了。

Scratch下載是完全免費的。代碼開源，并允許任意修改，發布和傳播。目前最新的官方版本是3.5.0版。安裝電腦系統需要win7系統以上。Scratch入門低，學起來簡單易上手。無論是教師還是學生，在技術上幾乎沒有難度。這也成為其流行的重要原因之一。

二、為什么要與學科融合

1.教育信息化2.0的要求

通過實施教育信息化2.0行動計劃，到2022年基本實現“三全兩高一大”的發展目標，即教學應用覆蓋全體教師、學習應用覆蓋全體適齡學生、數字校園建設覆蓋全體學校，信息化應用水平和師生信息素養普遍提高，建成“互聯網+教育”大平臺，推動從教育專用資源向教育大資源轉變、從提升師生信息技術應用能力向全面提升其信息素養轉變、從融合應用向創新發展轉變，努力構建“互聯網+”條件下的人才培養新模式、發展基于互聯網的教育服務新模式、探索信息時代教育治理新模式。Scratch開源、簡單、創造等特性正好與這一理念相符合。

2.5C核心素養的要求

5C即Critical Thinking、Creativity、Communication、Collaborat-ion和Cultural Competency。翻譯過來就是文化理解與傳承素養、審辯思維素養、創新素養、溝通素養合作素養。Scratch在編程過程中的涉及的設計思維、工程思維和造物理念等均可以作為突破口。

3.編程思維培養的要求

這里的編程思維并不是指C，C+等計算機語言，而是泛指解決問題的方法。是指利用已有的知識和工具，把一個復雜的大問題，拆解成更可執行、更好理解的小步驟，從而高效解決細分問題。在Scratch的設計和實施中，正是體現了這種思維。即設計一步一步地解決路徑，進而解決整個問題。編程思維的培養不僅僅是計算機專業的需要，而是所有學科的基礎，是一種思維習慣的養成。應該在小學階段開始培養。

三、Scratch在中小學數學教學中的應用模式與策略

這里的應用并不是指讓教師利用Scratch來進行數學教學，而是通過學生的操作去內化和鞏固學到的新知。本文選擇兩個教學案例去闡釋如何在數學教學中融合使用Scratch。

1.畫長方形

《畫長方形》是人教版教材四年級上冊第五單元的教學內容，是2013版小學數學教材新增加的內容之一。在此之前，學生已經認識了長方形、正方形，并通過操作直觀感知了其特征。學生利用Scratch精準確定位置，通過長方形對邊平行、對邊相等、鄰邊垂直、四個直角等性質自己完成長方形的繪制。在練習中，學生還可以探究出正方形是特殊的長方形這一特性。如圖1所示。

在直觀的操作中，不是教師的灌輸和乏味的定義背誦，而是通過自己的設計、編程和演示等實現了對教學內容的驗證，以及對知識實現了內化，完成了新知的構建。

2.圓的面積

圓的精確面積是無法通過度量得出的。我們一般通過分割、拼合等辦法將其轉化成我們熟悉的圖形。很多教師都是利用課件演示剪拼的過程，如圖2所示。

這種講解并沒有問題，只是課件是演示型的，學生并沒有親手操作，參與到整個過程中來。個別學生的理解也是模棱兩可，人云亦云。利用Scratch則可以自由設置角度和步長，清晰的觀察出圓的面積是由若干三角形組成的。只是當角度和步長都足夠小的時候，這些三角形就組成了近似的圓形。在教師講授新知結束后，可以讓學生利用Scratch自主探究和驗證。反復輸入不同的角度和步長，觀察形狀的變化。這種探究完成了傳統課件教學不能突破的瓶頸，實現了學生有意義的探究。如圖3所示。

結語

通過以上實例可以看出，Scratch不僅僅可以用于機器人編程教學，而且可以在中小學數學教學中發揮更大的作用。重點在于教師如何去認識，并有效利用它。

Scratch對于大部分學科教師而言是一個全新的領域，有著令人望而卻步的全新視角。Scratch與學科教學的融合點，以及在課堂上使用的時間和效果等還有待于在今后的教學中去探索。