編程貓與小學數學融合對學生數學能力的影響探究

陳活星

摘? ? 要：作為智能時代的一項重要技能，編程能力逐漸被國內外所重視。我國中小學編程教育的研究正在蓬勃開展。編程貓作為一款可視化的趣味編程軟件，本著“不無趣不編程”的理念設計，簡單易用，豐富有趣，符合小學生的年齡特點，容易激起學生的興趣，且能培養學生的邏輯思維、創新思維和解決問題的能力。而小學階段的數學課程主要是為了讓學生形成嚴謹的邏輯思維能力、抽象思維能力、創新思維能力等數學能力，因此，本文提出進一步將編程與小學數學課程融合實踐，以此觀察編程貓在小學數學中的應用對學生數學能力的影響。

關鍵詞：編程貓;編程教育;小學數學;數學能力

一、小學圖形化編程軟件編程貓的特點

有人說未來是人工智能的時代，智能機器人會“七十二般變化”，全方位地影響我們的生活。在這種發展趨勢下，如果人們延續死記硬背的學習模式，三十年后將面臨工作崗位被智能機器人取代的困境。實際上，未來雖然我們在一些重復性工作上無法與智能機器人競爭，但我們可以用編程去理解和駕馭智能技術，甚至設計和創新智能技術，成為人工智能時代的締造者和開創者，而編程將成為我們打開人工智能大門的一把金鑰匙。

編程貓是一款簡易的圖形化編程軟件，簡單易用，內容豐富有趣，即使是幾歲的孩子也能進行學習。編程貓與其他編程軟件不一樣，在這里，一串串密密麻麻的代碼被五顏六色的積木所取代，編程學習由原來的寫代碼變成動手壘積木，在搭建積木的過程中學習程序的規則和邏輯，簡單有趣且功能強大。編程貓還有豐富的素材，如有多彩的圖形，有典型的形象代表編程貓、阿短、小可等，還有悅耳的聲音，便于讓學生創作動畫、創編故事、描繪生活場景、設計游戲等。因此，若能把編程貓應用于數學課堂，借助編程貓強大的功能來設計相關的教學案例，將較為枯燥的數學教材轉化為動畫或有趣的場景，使教材化靜為動、化抽象為具象，那么，學生理解數學知識將會更加得心應手，且興趣濃厚。編程貓強調培養學生的邏輯思維能力，讓學生自主探索并找到解決的辦法，而這與數學思維不謀而合。將編程貓應用于小學數學課堂是一種新的嘗試，但具有很大的優勢和必要性。

二、編程貓小學圖形化編程對學生學習數學的影響

1. 編程貓中的基礎數學

編程貓設計的初衷就包括學習重要的數學知識。編程貓不僅涉及坐標、旋轉、旋轉角度、移動步數、四則運算、數的比較、圖形繪制、圖形移動和旋轉等基礎性的數學知識，還包括中高年級要學到的邏輯運算、隨機數、變量、函數、列表、幾何面積等數學知識。

例如，當想要“編程貓”向右走時（如圖1所示），得先了解x坐標和y坐標的移動可以是正數或負數：x坐標增加為正數時，則向右移動;x坐標移動為負數時，則向左移動。同理，y坐標的變化亦有兩種。利用動作積木就可以控制“編程貓”運動的步數和方向，這將有助于坐標的學習。所以在使用編程貓來學習數學時，不僅可以學到編程知識，還可以更好地學習數學知識。在這樣一個學習過程中，學生的編程能力不僅越來越強，還能學到豐富的數學知識，無形中會增強學生的數學應用能力。

2. 應用編程貓化抽象為直觀

小學數學中的概念、運算、性質和法則等都是比較抽象的數學知識，都須逐步在學生的頭腦中建構起來。如果教師只是一味講解，學生不但難以接受，還會起到逆反心理，長期如此會影響學生學習數學的興趣，所以我們幫助學生實現這種過渡是非常必要的。編程貓作為一款簡易的圖形化編程軟件，其自身的趣味性、游戲性、交互性等特點，可以將小學數學中抽象、復雜的數學問題具象化，以直觀的方式將問題呈現出來，并給學生一定思考的余地，使其能夠加深對問題的理解，再進一步對問題進行探索，這就彌補了傳統數學課堂講授的枯燥性。而將編程貓融入數學課堂來進行案例設計，可以把教學中的一些抽象的、不易被理解的內容，比如公式的推導、單位的進率等，以動畫或游戲的方式呈現，使學生大大加深對內容的理解，同時減輕了教師的負擔，提高了課堂效率，且能達到學生發展邏輯思維的目的。以一年級學生的加減法問題為例：草地上原來有6只小貓，又來了2只小貓，現在一共有多少只小貓？一年級的學生對于抽象概念難以快速接受，若用編程貓將這個數學題用動畫的形式呈現出來，會讓學生更容易接受，且更加直觀。如圖2：

在此基礎上，還可以加入變式練習：現在有8只小貓，走了2只，還剩下多少只小貓？若用編程貓用動畫的形式將問題呈現出來，那么學生就能很容易地理解和解決問題。

3. 發展學生的思維能力和空間觀念

小學數學教學過程中，培養學生的思維能力和空間觀念非常重要。小學數學新課標也提出了“要建立數感、符號意識和空間觀念，初步形成幾何直觀和運算能力，發展思維與抽象思維”的教學目標。編程貓可以將邏輯思維過程以直觀、有趣的形式呈現出來，比如圖片、動畫、聲音、表格等，還可以將邏輯思維能力訓練融入平時的操作當中，讓學生在實踐的過程中逐步鍛煉自己的邏輯思維能力。除此之外，編程貓作為一款可視化圖形編程軟件，還可以發展學生的空間觀念。例如，在接觸三角形、正方形等圖形時，可以讓學生利用編程貓繪制圖形，使學生能深刻理解和應用圖形的特點。如圖3，在繪制正三角形時，定義函數為三角形—設置邊長—旋轉120度—重復執行3次;繪制正方形時，定義函數為正方形—設置邊長—旋轉90度—重復執行4次。通過操作，進而實現知識的遷移和補充，學生就自然而然地對三角形和正方形的旋轉角度和次數有了更深入的了解，對邊長個數、內角度數等知識也更加牢固。

4. 培養學生的創新能力

創新能力是通過發散性思維而表現出的流暢、變通與獨特的解決能力，它是在智力發展的基礎上形成的一種綜合能力。在小學課堂當中，教師應當從培養學生的學習興趣、想象力和解決問題的能力等方面去培養學生的創新能力。編程貓是一款簡易、有趣的可視化編程軟件，能給學生提供適宜的環境，啟發學生的創新思維。編程貓有著各種游戲場景、角色和功能強大的積木，只要發揮創意，發揮想象拖動積木，就能很快創作出自己的程序作品。學生可以發揮想象力去創作他們所想要得到的結果。比如在學習了畫正方形后，可以去創作正五邊形、六邊形等。學生自主探索，如何調整才能畫出其他圖形呢？改動函數？改變邊長？旋轉角度？這些疑問隨著學生的嘗試，一步步解決，既能鞏固所學的知識，又能培養學生的自主探索能力和創新能力;而且在這一過程中，學生要有清晰的邏輯線，分析問題在哪里、是如何產生的、如何去解決，然后試著去調整，修正腳本來解決問題。

因此，編程貓對于學生的數學能力是有很大幫助的，將編程貓與小學數學學習融合起來，將有利于學生數學能力的提高。

編程貓與小學數學課程融合的目標，是希望更有利于小學課程和教學的發展，借助編程貓幫助學生更好地理解數學的本質，形成數學認知結構，同時激發學生的學習興趣，讓學生探索和發現知識，從而提升數學能力。

參考文獻：

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