【浙江一等奖小学数学教育教学论文】Scratch与小学数学融合课例设计

随着信息技术的快速发展，国家越来越重视将信息化手段运用到学科教学中，人们也意识到编程教育的重要性，编程已经成为人工智能时代一项非常重要的技能。人们逐渐开始重视小学生的Scratch编程教育，以期为其后续的编程语言学习打下基础。儿童通过编程学习所培养的思维技能、共情能力以及交流协作精神，恰恰填补了许多学校教学方面的空白。可视化编程语言引起教育界对编码的兴趣，编程不再只是一种工具，也是一种发展其他技能的媒介，可以激发学生的学习动机，取得良好的学习效果。

目前对于Scratch的研究主要有两类：一是作为程序设计工具，用于编程：二是将Scratch作为一种教学辅助工具，融入各学科教学中。近年来，国内学者对于Scratch的应用研究越来越深入，主要是将其作为信息技术课的编程内容，与学科内容融合的研究较少，而与小学数学学科内容教学融合的研究就更少。数学知识比较抽象，其中有些知识内容可以基于真实情境来学习，更可以利用Scratch编程的可视化、趣味性等特点来增强教学效果。将Scratch与小学数学融合，不仅能促进学生对于数学的理解和应用，而且有助于培养学生将Scratch运用到生活实际解决真实问题的能力和计算思维。

小学数学中许多知识较为抽象，小学生不易理解，而Scratch图形化编程软件的可视化特点可使一些比较晦涩难懂的知识点变得易于理解和学习，可视化编程不仅能帮助小学生学习新知、将新知与旧知在头脑中建立联系，还能够帮助小学生深刻理解小学数学内容。

在Scratch编程学习中，角色、背景、动画、探究过程等都非常吸引小学生，符合小学生的身心发展规律。将数学教学中枯燥无味的学习转换为Scratch中的趣味学习，不仅可以提高小学生学习的主动性和积极性，还能够激发他们的创造力。

小学数学与Scratch融合不但能促进小学生计算思维的培养，而且在实际操作实现作品的过程中可以提高小学生将数学知识应用到真实问题中的能力，以及应用编程解决真实问题的能力。

Scratch是集文字、图像、声音等多种元素于一体的编程软件，在学生创作作品过程中所进行的构思、选材、算法设计、编程实现等都可以促进学生发散思维的提升，充分发挥想象力，引发头脑风暴，促进创造力的培养。同时，学生可以将头脑中的想法通过编程实现。

以“迷宫游戏”为例，在Scratch课堂中融入小学数学平面直角坐标系的知识，让知识内容更加具体化，使教学内容更加直观、易懂，在学习过程中体验并运用Scratch图形化编程软件解决真实问题：同时能够帮助学生更好地理解和运用数学知识，掌握所学内容，以促进学生全面且个性地发展。

1)通过学习Scratch图形化编程软件，加深对平面直角坐标系的理解和实际应用。

2)在分析问题、设计程序、解决问题和循环迭代中培养计算思维。

3)从程序修改、完善中体会软件开发的迭代工程思想。

1)流程图的绘制。

2)简单逻辑判断模块和重复执行模块的使用。

根据学生在课下喜欢玩游戏的情况，提出：“我们平时都是玩游戏，那怎么才能制作一个游戏呢?我们在数学课上刚刚学习了一些平面直角坐标系的知识，今天就来扮演程序员的角色，运用所学知识探究一下如何用Scratch图形化编程软件来制作一个简单的游戏。”并通过多媒体展示游戏效果，如图1所示。

【设计意图】联系学生生活实际和已有知识经验，创设真实情境，使数学概念具体化、形象化，为课程学习增添趣味性：展示游戏效果，激发学生的好奇心和学习的积极性：发布任务，激发学生的学习热情。

设计流程图是学生自主学习、抽象思维具体化、尝试利用计算机逻辑解决问题的有效方法。因此，在制作游戏之前搭建支架，引导学生一步一步学习Scratch程序编写的步骤，进而能够绘制“迷宫游戏”的流程图，以帮助学生将抽象的逻辑思维可视化，使程序的流程变得更易理解。

挑战任务一：观察角色动作，通过小组讨论和教师引导，得出“迷宫游戏”编程的注意事项。

1)脚本运行开始时，将角色设置固定位置，

即迷宫入口。

2)如果键盘按下“↑”键，角色向上移动，在y轴上增加一定数值：如果按下“1”键，角色向下移动，在y轴上减少一定数值：如果按下“+”键，角色向左移动，在x轴上减少一定数值；如果按下“→”键，角色向右移动，在x轴上增加一定数值。

3)角色遇到墙壁(黑色线条)时需要停止，不能继续向前运动。

4)角色重复运动许多步骤，要在控制模块外嵌套重复执行模块。

挑战任务二：根据注意事项，学生填写“迷宫游戏”流程步骤。搭建框架，如表1所示。

【设计意图】将流程分成几个小步骤来讲解，便于学生理解并学会编程的过程。运用先前所学的平面直角坐标系的知识填写表格，加深学生对平面直角坐标系知识的理解。

挑战任务三：将角色动作与Scratch程序指令对应。根据需要注意的事项和程序步骤，小组讨论

完成表1。随后教师讲解。

1)将角色移到迷宫入口时，角色区显示的角色横纵坐标数值即可作为角色的初始位置。

2)如果侦测到键盘按下上、下、左、右某一个键时，那么角色就作出相应的移动，这时用到的是简单逻辑判断模块，即“如果……那么……”。

3)如果角色向前运动碰到墙壁(黑色线条),程序中没有可以直接用来停止角色运动的积木，可以在原来的基础上减去增加的数值(或加上减掉的数值),这样就能保持角色不动。

4)要使角色重复运动，可以在重复执行模块嵌套所有角色动作。

角色状态与对应程序指令如表2所示。

【设计意图】学生根据角色动作梳理Scratch程序指令，有助于学生理清编写程序脚本的思路，使后续更容易编写程序脚本。

挑战任务四：绘制流程图。基于上述任务的结果，学生小组合作绘制流程图，如图2所示。

【设计意图】使用流程图来描述算法，将编程步骤可视化，方便学生学习。借助流程图，学生将自然语言向程序设计语言过渡，更易理清其中的逻辑关系。

能力，使每个学生都参与脚本的制作过程。让学生根据自己的喜好选择素材，可以充分展现不同学生的兴趣爱好，培养学生的发散性思维和个性，有助于学生创新能力的发展。