Scratch編程為教學提供新思路

鄭榮球

〔摘? ? 要〕? 在信息科技時代，為提升學生計算思維、培養(yǎng)數(shù)字化學習與創(chuàng)新能力，將信息科技與小學數(shù)學進行融合，激發(fā)學生的學習興趣，提高學生在課堂上的學習效率，探討運用數(shù)學知識提升小學生編程能力，通過課前導入、課堂學習、課后延伸和學習評價等方面的探討，Scratch編程為教學提供了新思路。

〔關(guān)鍵詞〕? Scratch編程；小學數(shù)學；融合教學

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻標識碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號〕? 1674-6317? ? （2024）? 16? ? 118-120

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，編程已經(jīng)成為當今社會中一項重要的技能，編程的學習不僅能夠培養(yǎng)學生的邏輯思維能力，還能夠幫助他們建立起數(shù)學思維模式，為后續(xù)的學習打下堅實的基礎。Scratch作為一款廣泛應用于小學編程教育的可視化編程工具，以其簡單易學的特點受到了廣大教師和學生的喜愛。但許多學生在使用Scratch進行編程時會遇到一些困難，如難以理解程序的邏輯結(jié)構(gòu)、難以理清解決問題的思路等，這些困難往往與數(shù)學思維的欠缺有關(guān)，數(shù)學作為一門基礎學科，對于提升學生的編程能力起著重要的作用。因此，通過數(shù)學知識來輔助Scratch編程能力的提升，是一個值得探究的問題。

一、課前導入，激發(fā)學生興趣

興趣是最好的老師。要想激發(fā)學生的學習興趣，課前導入的環(huán)節(jié)就顯得尤為重要。學生在初學繪制幾何圖形時可能會發(fā)現(xiàn)控制圖形的移動和旋轉(zhuǎn)的角度有一定的難度，他們需要學習如何使用Scratch中的運動和轉(zhuǎn)向積木來控制圖形的移動和旋轉(zhuǎn)。有時還會出現(xiàn)畫出的圖形位置不準確、圖形形狀不符合預期等，這些需要學生的編程技巧和邏輯思維，有些學生會對這些問題感到陌生，會有恐懼的心理，對于繪制圖形的學習興趣不大。傳統(tǒng)的教學方法中，只是簡單介紹一些概念和給出編程的方法，課前導入往往缺乏趣味性和互動性，難以激發(fā)學生的學習興趣。而課前通過學生已學過的知識，使用Scratch編程語言設計相關(guān)的小游戲，能激發(fā)學生的學習興趣。

例如，在教學繪制基本幾何圖形時，先設計一個名為“圖形大冒險”的小游戲。課前，教師將小游戲發(fā)送到學生的電腦中，向?qū)W生講正多邊形的概念和外角的計算方法，介紹這個游戲的任務及規(guī)則，玩家需要使用Scratch編程語言來控制小人在一個迷宮中尋找正多邊形，在找到相應的正多邊形后，計算出這個正多邊形的外角的角度，根據(jù)完成情況進入相應的關(guān)卡。在學生玩這個游戲?qū)嵺`操作中，可以根據(jù)自己的能力，游戲難度系數(shù)選擇適合自己的關(guān)卡。通過對學生玩游戲情況進行觀察和評估，發(fā)現(xiàn)學生在游戲中通過實踐操作激發(fā)學習興趣，加深了對正多邊形的概念的理解，初步了解了正多邊形外角的角度計算方法，為本節(jié)課所學內(nèi)容做了鋪墊，感覺編寫這個程序也不難，自然就對編寫這種程序產(chǎn)生了興趣。

利用學生所學的數(shù)學知識來解決編程中的一些問題，感覺編程所應用的知識并不是那么難，能激發(fā)學生的學習興趣、提高學習效率、培養(yǎng)應用能力，還可以為學生創(chuàng)造一個寬松、愉悅的學習環(huán)境。

二、課堂學習，提升學習效率

數(shù)學與編程是密不可分的。數(shù)學是一門研究數(shù)量、結(jié)構(gòu)、變化以及空間等概念和關(guān)系的學科，而編程則是通過編寫代碼來實現(xiàn)特定任務的過程。在編程中，數(shù)學提供了一種思維方式和工具，幫助我們解決問題、優(yōu)化算法和設計程序。

數(shù)學為編程提供了邏輯思維和問題解決能力。編程需要我們分析問題、找出規(guī)律、建立模型，并通過邏輯推理來解決問題，這些都是數(shù)學所培養(yǎng)的能力。

數(shù)學為編程提供了算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎。算法是解決問題的步驟和方法，而數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是存儲和組織數(shù)據(jù)的方式。數(shù)學中的數(shù)列、矩陣、圖等概念和方法，都可以應用到編程中的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設計中。

數(shù)學還為編程提供了圖形和幾何的基礎。編程中的圖形界面、游戲開發(fā)等領(lǐng)域，都離不開數(shù)學中的幾何概念和計算。

數(shù)學還為編程提供了問題建模和優(yōu)化的方法。數(shù)學中的建模是將實際問題抽象為數(shù)學模型，然后通過數(shù)學方法來解決。編程中的優(yōu)化則是通過改進算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，提高程序的效率和性能。數(shù)學中的優(yōu)化理論和方法，可以幫助我們在編程中更好地解決問題和提升程序的質(zhì)量。

例如，在教學繪制有趣味的圖形時，設計一個繪制七彩花的程序。首先，需要設計一個繪制正方形的程序，然后用到一個循環(huán)來重復繪制多個正多邊形，每個正多邊形的邊長可以根據(jù)需要進行調(diào)整。在編寫程序前我們先讓學生說說正方形的邊和角各有什么特點，正方形的內(nèi)角和外角都是90度，每條邊都相等。在Scratch中，我們可以使用一個變量“邊長”來表示正多邊形的邊長，例如設定變量邊長為100。然后，設計一個畫正方形的程序，再使用一個循環(huán)來重復繪制多個正方形，共重復7次，此時，學生會被每一次要旋轉(zhuǎn)多少度難住了，因為如果用指定的度數(shù)，都不能剛剛好，此時，我們利用數(shù)學知識引導學生，旋轉(zhuǎn)一圈是360度，分為7次轉(zhuǎn)，每次旋轉(zhuǎn)的度數(shù)為360/7，運用了公式后，旋轉(zhuǎn)的角度就正確了，再加上每旋轉(zhuǎn)一次更換一種顏色，執(zhí)行命令后就得到七彩花了。課堂上充分利用數(shù)學知識解決了編程旋轉(zhuǎn)角度的難題，除了旋轉(zhuǎn)度數(shù)的問題，還有很多的知識都能在數(shù)學中找到。

編程與數(shù)學是相互促進、相互依賴的關(guān)系。數(shù)學為編程提供了思維方式、邏輯推理、算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎，同時也為問題建模和優(yōu)化提供了方法。而且學習數(shù)學知識，可以提升我們的編程能力，使我們能夠更好地理解和應用編程中的概念和技巧。在使用Scratch編程軟件的過程中，需要將數(shù)學概念轉(zhuǎn)化為代碼，培養(yǎng)學生的邏輯思維能力。同時，學生之間的交流和展示也促進了學生之間的互動和合作。

教師通過對學生的學習成績和學習反饋的分析，發(fā)現(xiàn)Scratch編程與數(shù)學整合教學能夠有效提高學生的學習興趣和學習效果，可以培養(yǎng)學生的邏輯思維能力，提高學生間的合作意識。

三、課后延伸，激發(fā)創(chuàng)新意識

課后延伸還可以提升學生解決問題的能力和興趣。Scratch編程是需要動手實踐和思考的學習內(nèi)容，通過課后延伸，學生可以接觸到更多的問題和挑戰(zhàn)，培養(yǎng)他們主動思考和解決問題的能力。同時，當學生在課后延伸中遇到一些有趣的問題時，他們可能會對編程產(chǎn)生更大的興趣，從而激發(fā)學習的動力。

傳統(tǒng)教學中的課后延伸，通常是教師布置一定的任務，然后讓學生去完成。然而，這種方式可能會讓學生覺得枯燥乏味，缺乏趣味性，難以激發(fā)學生的學習興趣和思考能力。而利用已學過的數(shù)學知識，可以自己去編寫一些有趣的程序，使Scratch編程的學習變得更加有趣和具有挑戰(zhàn)性。

例如，在教學繪制有趣的圖形后，引導學生完成一個交互式闖關(guān)的游戲。如“花海”，教師將設計好的游戲程序發(fā)送到學生電腦中，在闖關(guān)的過程中，設置一些障礙，程序隨機出現(xiàn)任務，學生用程序畫出指定類型的花朵，學生在玩的過程中將所學的編程知識與數(shù)學知識相互配合，編寫出與任務相符的程序，進一步熟悉相關(guān)的知識。

數(shù)學可以為Scratch編程提供更多的拓展性和創(chuàng)新性。學生可以通過自己設計和編程來創(chuàng)建不同形狀的圖形。學生可以嘗試不同的方法和算法，發(fā)現(xiàn)更多的解決問題的途徑。這種自主學習和探索的方式可以拓寬學生的思維視野，培養(yǎng)他們對數(shù)學與編程的興趣和熱愛。

通過這種方式，學生不僅可以鞏固所學的數(shù)學知識，還可以培養(yǎng)解決問題的能力和興趣。他們需要思考如何將數(shù)學公式轉(zhuǎn)化為編程代碼，如何應用這些知識來解決實際問題。這種實踐性的學習方式可以幫助學生更好地理解數(shù)學概念，并將其應用到實際生活中。這種實踐性的學習方式可以讓學生更加主動地參與學習，提高學習效果和興趣。

四、學習評價，及時客觀

及時客觀的評價可以向?qū)W生提供準確的反饋，讓他們知道自己在學習中的優(yōu)勢和不足之處。這樣的反饋可以幫助學生更好地了解自己的學習情況，從而調(diào)整學習策略和方法。通過評價，學生可以發(fā)現(xiàn)自己在編程思維、創(chuàng)造力、邏輯思維等方面的不足，并及時進行改進。

數(shù)學知識可以作為評價Scratch編程學習情況的一個重要指標，可以幫助評價學生在算法思維、邏輯思維、數(shù)學概念應用和問題解決能力等方面的表現(xiàn)。

算法思維：Scratch編程涉及問題分析、算法設計和解決方案實現(xiàn)等過程。數(shù)學知識可以幫助評價學生在算法思維方面的能力，例如是否能夠正確地分析問題、設計合適的算法和實現(xiàn)解決方案。

邏輯思維：Scratch編程需要學生理解和運用邏輯結(jié)構(gòu)，例如條件語句、循環(huán)語句和邏輯運算等。數(shù)學知識可以幫助評價學生在邏輯思維方面的能力，例如是否能夠正確地運用邏輯結(jié)構(gòu)解決問題。

數(shù)學概念應用：Scratch編程中常常涉及數(shù)學概念的應用，例如坐標系、幾何圖形和數(shù)學運算等。數(shù)學知識可以幫助評價學生在數(shù)學概念應用方面的能力，例如是否能夠正確地運用數(shù)學概念解決問題。

問題解決能力：Scratch編程是一個解決問題的過程，數(shù)學知識可以幫助評價學生在問題解決能力方面的表現(xiàn)，比如是否能夠分析問題、提出解決方案和實現(xiàn)解決方案。

例如，在教學繪制有趣的圖形后，針對學生的作品進行評價，如果用傳統(tǒng)的評價方法，就只能說好與不好，并不能說出好在哪，不足在哪。如果從數(shù)學角度，就能從多方面進行評價。

準確性：評估學生繪制的圖形是否準確無誤，包括線條的長度、角度、位置等方面的準確性。

創(chuàng)意性：評估學生是否能夠在繪制圖形的基礎上加入自己的創(chuàng)意，使圖形更加有趣和獨特。

細節(jié)處理：評估學生對于圖形細節(jié)的處理能力，包括線條的粗細、顏色的運用等方面。

創(chuàng)造力：評估學生是否能夠在繪制圖形的過程中展現(xiàn)出自己的創(chuàng)造力和想象力，是否能夠創(chuàng)造出獨特和有趣的圖形作品。

用數(shù)學知識從以上幾個方面進行綜合評估，給予學生具體的建議和肯定，鼓勵他們在繪制圖形方面不斷進步和創(chuàng)新。這樣的評價，讓教師和學生及時、準確地知道課堂的學習情況，能及時調(diào)整教學策略和學生的學習策略，促進學生的學習動力和興趣，提高他們的學習效果和成績。

五、結(jié)語

教師通過Scratch編程與小學數(shù)學融合教學的實踐探究，提出了一種有效的創(chuàng)新教學方法，從課前導入、課堂學習、課后延伸以及學習評價等方面進行了闡述。利用Scratch編程與數(shù)學知識相結(jié)合，可以增加學生的學習興趣，提高學習效率，并且更好地進行課后拓展和學習評價。

在課前導入方面，通過引入Scratch編程軟件，教師可以設計一些有趣的活動來吸引學生的注意力，激發(fā)他們對數(shù)學的興趣，從而引導學生主動參與學習。

在課堂學習方面，利用數(shù)學知識，讓學生親自動手編寫程序，提高他們對數(shù)學知識的應用能力和編程能力，培養(yǎng)學生的邏輯思維能力和創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學生間的合作精神。

在課后延伸方面，布置的一些作業(yè)或項目，讓學生通過相應的知識在課外繼續(xù)探索和實踐，能幫助學生鞏固所學知識、拓寬學生的思維、培養(yǎng)解決問題的能力和興趣。

在學習評價方面，對學生學習Scratch編程的情況，用相關(guān)的知識進行及時、客觀的學習評價，了解學生的學習情況和掌握程度，激發(fā)學生的學習動力和興趣，提高他們的學習效果和成績。

Scratch編程與小學數(shù)學融合的教學方法有助于激發(fā)學生的學習熱情，提高他們的數(shù)字化學習和創(chuàng)新能力。能夠為教師提供一種新的教學思路，促進信息科技與小學數(shù)學教學的創(chuàng)新和發(fā)展?？梢苑e極嘗試這種融合教學方法，為學生提供更加豐富、有趣的學習體驗。

【本文系福建省教育科學“十四五”規(guī)劃2022年度“協(xié)同創(chuàng)新”（含幫扶項目）專項課題“新課標視域下AI積木編程與小學數(shù)學深度融合的實踐研究”階段性研究成果，立項批準號Fjxczx22-400】

參考文獻

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