【小学数学教师课题开题报告】图形化编程在小学数学教学中应用的实践研究

课题研究的背景和意义

一、研究背景

当今国外非常关注跨学科知识融合的 STEM 教育，所谓的 STEM 是科学 (Science)、技术 (Technology)、工程 (Engineering) 以及数学 (Mathematics) 四门学科首字母的缩写。早在 1986 年美国国家科学基金会会最早将科学、技术、工程及数学四门学科统称为 STEM 教育。所谓的 STEM 教育就是把原本相互独立的各学科，根据他们各自的特点，融合成一个整体，在研究问题解决问题时从不同维度、不同视角进行综合分析探究，加强创新思维的培养。其中 STEM 教育中所包含的四门学科中有一门是数学，它是我国基础教育中非常重要的学科，在我国各级各类学校中从小学到高中，乃至大学都设置了这门课程。

根据 STEM 的融合教育理念，如何在数学课堂上充分发挥图形化编程的作用，使图形化编程有效地服务于数学课堂，成为当前社会迫切需要解决的问题。

（一）当今的课堂教学需要教学手段的更新

随着课程改革的进一步实施，教师开始转变思想，更新观念，教学改革也取得了可喜成绩，教师的课堂教学也呈现出勃勃生机。但由于部分教师对新课程标准及教材的理解不到位，在施教的过程中还存在着多方面的不足。其中最为突出的是，教师往往会忽视调动学生的学习兴趣，不注重学生思想情感的培养，把主要的时间和精力都花在了知识点的传授上。孔老夫子所言："知之者不如好之者，好之者不如乐知者。" 学习是集知、情、意为一体的认知活动，学习者是在学习的过程中通过亲身体验掌握某种知识与技能。随着现代教学媒体的不断发展，教师应转变观念，积极学习，转变以前试图通过不厌其烦的讲解让学生理解和掌握知识的教学模式。课堂上充分利用信息技术教学手段，把抽象的问题变直观，把虚拟现象变得可视化，培养学生的空间观念。在教学过程中还应该改变以往只重视结果看轻过程的现象，教师应该适时应用信息技术教学手段来激发孩子的兴趣，关注知识的应用实践，让学生在德、智、美等方面全面发展，提高学生的综合能力。

（二）图形化编程软件应用于数学课堂是新课程标准的要求

数学学科是我国基础教育中一门非常重要的学科，它主要是研究客观事物的数量关系，其概念比较抽象，逻辑性很严密，与我们的生活密切相关，具有广泛性。随着科学技术的发展，越来越强调学科间的整合，目前国内外都非常重视 STEM 融合教育，在这一背景下，由于各种教学媒体的应用，教师的课堂教学行为和学生的学习方式也都发生了很大变化，课堂变得丰富有趣。我国最新修订的义务教育数学课程标准强调把信息技术手段应用到数学课堂教学中，丰富课堂教学形式，让学生乐学，主动去学，形成积极地探究心向。其中图形化编程作为一种新的教学媒体，因其动态性、交互性、游戏化等特点也被逐步引入课堂。

（三）图形化编程软件的特点适用于小学数学教学

图形化编程有很多简易的编程软件，例如 Scratch，主要是针对 6 岁以上孩子开发设计的，它也是我国小学信息技术教材学习内容的一部分，立足于培养学生的编程方法和编程能力。图形化编程的编程与其他编程软件不一样，学习者在利用图形化编程进行编程的时候只需叠加指令条即可实现程序编写，非常简单，适合学生的学习。图形化编程的图像库还包含了图像、声音等多种媒体素材，方便学习者设计动画、故事片、游戏等。此外，还可以借助图形化编程设计数学教学课例，将教材中抽象的问题形象化，利用图形化编程动画使教材内容化静为动，使所学内容直观化，帮助学生在 "生活经验" 与 "数学知识" 之间架起认知桥梁，让学生更好地理解数学知识，掌握所学内容，促进学生全面发展。图形化编程应用到数学课堂上是一种新的尝试，对于数学课程的学习既是一个机遇，也是一个挑战，它将为学生的数学学习提供一个别具一格的学习平台，为数学课堂带来新的生机。

综上所述，图形化编程软件在小学数学课堂教学中的应用，是课堂教学的现实需要，是数学新课程标准的要求，更是图形化编程软件的优势所决定的。图形化编程软件的应用能够为课堂教学创设良好的学习情境，发展数学思考，体会数学与生活的联系，增强学生学习数学的兴趣，积累分析和解决实际问题的经验。利用图形化编程动画使教材内容化静为动，更加形象直观，让学生更好地理解数学知识，掌握所学内容，同时图形化编程还可以设计课堂教学小游戏，将游戏融入到课堂教学中，使课堂更加丰富有趣。

二、研究意义

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