摘要：在信息化大背景的驅(qū)動下，STEAM教育、項目式學(xué)習(xí)等新興教育模式已經(jīng)發(fā)展得如火如荼，融合課程也應(yīng)運而生，尤其在小學(xué)教育階段，學(xué)科融合課程已經(jīng)成為一大趨勢。本文以自主開發(fā)的融合課程為例，闡述了基于圖形化編程的數(shù)學(xué)思維課程教學(xué)案例，結(jié)合實際教學(xué)過程和結(jié)果，探究并總結(jié)了課堂實施策略，旨在發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維和數(shù)學(xué)思維。

關(guān)鍵詞：圖形化編程;小學(xué)數(shù)學(xué);融合課程;核心素養(yǎng)

中圖分類號：G434 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ?論文編號：1674-2117（2021）S2-0014-04

引言

教育模式隨著社會的發(fā)展在不斷地發(fā)生著變化。隨著我國教育進(jìn)入信息化2.0時代，各類教育教學(xué)設(shè)備在課堂上的作用日益浮現(xiàn)。智能設(shè)備賦能信息化教育已成為創(chuàng)新課堂教學(xué)的重要手段，它以學(xué)生為中心，創(chuàng)造多元學(xué)習(xí)情境，構(gòu)建新型教學(xué)空間[1]。

圖形化編程采用可視化的積木塊程序操作簡易，流程圖思維容易上手，交互式設(shè)計趣味十足，吸引了無數(shù)學(xué)生[2]。近年來，青少年編程教育已經(jīng)風(fēng)靡全國。其中絕大多數(shù)課程是學(xué)校和校外輔導(dǎo)機構(gòu)為了參加各類比賽，專門開設(shè)的社團(tuán)類課程，而將編程課程與其他學(xué)科融合的教學(xué)少之又少。小學(xué)數(shù)學(xué)課堂多以教師講授為主，教學(xué)模式單一，教學(xué)手段落后[3]，很難充分考慮到學(xué)生的高階思維和算法思維。經(jīng)統(tǒng)計分析知網(wǎng)相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)目前對小學(xué)數(shù)學(xué)與圖形化編程融合課程的研究極其有限。

作為一名中小學(xué)一線信息技術(shù)教師，筆者研究了如何將圖形化編程與小學(xué)數(shù)學(xué)融合起來，開發(fā)了基于圖形化編程技術(shù)的數(shù)學(xué)思維課程。

圖形化編程與小學(xué)數(shù)學(xué)的融合現(xiàn)狀

1.融合課程

融合課程在小學(xué)教育階段的應(yīng)用較廣，一般指把多門學(xué)科融合成一門學(xué)科，讓學(xué)生體驗層次豐富、形態(tài)多元的學(xué)習(xí)內(nèi)容，培養(yǎng)能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)。融合課程堅持以學(xué)生為中心，激發(fā)學(xué)生的好奇心，點亮學(xué)生的求知欲。目前國內(nèi)相關(guān)的融合課程研究，多是課程案例分享，處于探索階段。融合課程，打破學(xué)科壁壘，創(chuàng)生新型課程[4]，已經(jīng)成為小學(xué)教育的一大趨勢。

2.圖形化編程與小學(xué)數(shù)學(xué)的融合

基于圖形化編程技術(shù)的數(shù)學(xué)思維課程的交互性、可視化優(yōu)勢，為數(shù)學(xué)課堂的開展提供了更加便捷專業(yè)化的手段。

基于圖形化編程技術(shù)的數(shù)學(xué)思維課程，將圖形化編程課程與小學(xué)數(shù)學(xué)課程融合起來，利用圖形化編程軟件基于程序塊的流程圖，將學(xué)生的思維可視化呈現(xiàn)，通過圖形化編程多元化場景和角色，將教學(xué)過程游戲化。圖形化編程與小學(xué)數(shù)學(xué)課程融合，不僅僅是對數(shù)學(xué)課堂的突破，更是對教師教學(xué)模式、學(xué)生學(xué)習(xí)方式的創(chuàng)新。

《倍數(shù)問題》課例

1.學(xué)情分析

在學(xué)習(xí)這節(jié)課之前，學(xué)生已經(jīng)接觸過基于圖形化編程的數(shù)學(xué)思維課程，也對運算符模塊、動作模塊等基本的模塊指令有所掌握，但他們不知道鏈表的使用方法，也不知道難度較大的數(shù)學(xué)思維該如何解答，那么通過這節(jié)課，學(xué)生肯定迫切地想知道鏈表的使用方法。

四年級學(xué)生的年齡特點是積極、好動、愛探索、愛表達(dá)，所以，在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的過程中，筆者特別關(guān)注到學(xué)生的數(shù)學(xué)思維與編程思維的融合，以及實踐操作過程，規(guī)范的操作能夠培養(yǎng)學(xué)生形成良好的信息素養(yǎng)。

2.教學(xué)目標(biāo)設(shè)計

知識與技能目標(biāo)：學(xué)會數(shù)據(jù)模塊的“新建鏈表”命令;學(xué)會運算符模塊、控制模塊、數(shù)據(jù)模塊的綜合應(yīng)用。

過程與方法目標(biāo)：通過使用編程命令實現(xiàn)“5的倍數(shù)”篩選，加深理解倍數(shù)概念及計算方法;通過制作倍數(shù)程序，掌握新建鏈表命令的使用技巧。

情感、態(tài)度和價值觀目標(biāo)：通過制作篩選“5的倍數(shù)”程序，體驗編程的趣味性，提高學(xué)生的編程思維和數(shù)學(xué)思維;通過拓展延伸，培養(yǎng)數(shù)學(xué)對中華文化的熱愛，體驗中國古代數(shù)學(xué)的博大精深。

3.教學(xué)重難點

教學(xué)重點：學(xué)會新建鏈表及其使用方法;重復(fù)執(zhí)行指令的運用技巧。

教學(xué)難點：變量、鏈表與數(shù)據(jù)模塊的綜合使用;使用多種命令的嵌套應(yīng)用實現(xiàn)倍數(shù)計算和篩選。

4.教學(xué)媒體與資源選擇

移動PAD終端、一體機、微課、教學(xué)課件。

5.課堂教學(xué)創(chuàng)新點

首先，本節(jié)課在內(nèi)容上屬于自主開發(fā)課程，將數(shù)學(xué)知識與編程知識相互融合，開發(fā)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維和編程思維，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

其次，本節(jié)課整體上綜合使用移動終端支持，滿足智慧課堂教學(xué)要求，實現(xiàn)課堂最優(yōu)化，達(dá)到本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)。

最后，生動的課件動畫效果，與教師的講解和引導(dǎo)相結(jié)合，為學(xué)生提供良好的視聽環(huán)境。同時，微課也為整個教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成提供了基礎(chǔ)。

6.教學(xué)過程設(shè)計

第一環(huán)節(jié)：創(chuàng)設(shè)情境、新知導(dǎo)入

從乘法口訣引入，提問：二年級的小朋友在讀一五得五、二五一十、三五十五等時，他們這是在讀什么呀？（乘法口訣）那得出的積是什么？（5的倍數(shù)）

從而引出今天要學(xué)的內(nèi)容。（板書：倍數(shù)問題）

繼續(xù)追問：大家會使用圖形化編程迅速找出100以內(nèi)5的倍數(shù)嗎？

明確本節(jié)課的任務(wù)：使用圖形化編程制作程序，篩選出100以內(nèi)5的倍數(shù)，并在列表中顯示出來。

第二環(huán)節(jié)：自主探究、合作創(chuàng)新、小組總結(jié)、交流展示

（1）探究屋

引導(dǎo)學(xué)生回想，之前學(xué)習(xí)過的加法運算器、繪制正多邊形，在使用編程指令的時候，都會用到與數(shù)學(xué)相關(guān)的程序模塊是哪個？（數(shù)據(jù)模塊——新建變量）

確定本節(jié)課同樣用到了新建變量，并追問：本節(jié)課我們需要新建的變量是什么呢？（1～100的數(shù)）

繼續(xù)追問：數(shù)據(jù)模塊里邊除了新建變量，還有什么？（新建鏈表）

提問：什么是鏈表？學(xué)生通過課件動畫和教師講解掌握鏈表的定義。（鏈表，是同類的變量放在一起，形成的變量組。舉個例子，就像在一籃子水果里邊挑草莓，這一籃水果，就是變量;挑出來的草莓?dāng)[放在一起，就形成了鏈表。聯(lián)系本節(jié)課的內(nèi)容，我們現(xiàn)在要在100以內(nèi)的數(shù)里邊挑出5的倍數(shù)。那100以內(nèi)的數(shù)是什么呢？變量5的倍數(shù)就組成了鏈表）

（2）實踐園

引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，打開移動終端圖形化編程軟件，在數(shù)據(jù)模塊，分別新建變量X，新建鏈表“5的倍數(shù)”。建好以后，熟悉它們分別有哪些命令。

（教師通過一體機設(shè)置好倒計時，巡視教室，對個別學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，保證全班學(xué)生都能完成）

（3）探究屋

組織小組協(xié)作探究：

①如何設(shè)置程序，重復(fù)篩選1～100以內(nèi)“5的倍數(shù)”的數(shù)字？（重復(fù)執(zhí)行命令和條件判斷命令嵌套使用。循環(huán)100次）

②怎么判斷5的倍數(shù)？（該數(shù)除以5的余數(shù)為0，那么該數(shù)就是5的倍數(shù)）

③將符合“5的倍數(shù)”的數(shù)列在鏈表中顯示出來，該如何設(shè)置程序？

（在新建列表命令里邊有一個命令式“將…添加到列表”，使用該命令就可以將數(shù)列添加）

針對這三個問題，小組相互討論2分鐘，然后請學(xué)生分享討論結(jié)果。

（4）流程圖（如下圖）

教師引導(dǎo)學(xué)生通過流程圖來梳理程序，為接下來的實踐操作打好基礎(chǔ)。

（5）實踐園

教師引導(dǎo)學(xué)生熟悉實踐操作的細(xì)節(jié)要求：在Scratch中設(shè)置程序，當(dāng)點擊綠旗按鈕，開始循環(huán)計算，找出1～100以內(nèi)5的倍數(shù)，并在鏈表中顯示。

教師巡視并解答疑難問題，并鼓勵完成作品的學(xué)生進(jìn)行展示分享。

第三環(huán)節(jié)：課堂討論、知識拓展

教師引導(dǎo)學(xué)生通過優(yōu)秀作品展示，發(fā)現(xiàn)自己的問題所在，并引導(dǎo)學(xué)生可以通過添加語音提示、人機交互命令，為自己的作品添加趣味性。提醒感覺有難度的學(xué)生可以借鑒課前發(fā)至移動終端的操作實踐過程微視頻。

第四環(huán)節(jié)：課堂小結(jié)、實踐延伸

引導(dǎo)學(xué)生共同總結(jié)本節(jié)課的知識，并在情感上進(jìn)行提升：乘法口訣是中國古代籌算中進(jìn)行乘法、除法、開方等運算的基本計算規(guī)則，沿用至今已經(jīng)有兩千多年的歷史，可見中華文化真是博大精深！

案例分析

作為一名信息技術(shù)教師，筆者一直在思考如何創(chuàng)新課堂，如何創(chuàng)新課程內(nèi)容。信息技術(shù)課從來都不是教師演示、學(xué)生觀看、上機操作的簡單流程，這樣的教學(xué)過程僅僅是讓能力較強的學(xué)生學(xué)會了信息技能，而對于學(xué)生的數(shù)學(xué)思維和核心素養(yǎng)并沒有起到多大作用。筆者在課堂活動中一般采用任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)，結(jié)合自主學(xué)習(xí)、協(xié)作實踐，培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)，通過完成目標(biāo)任務(wù)，來掌握和鞏固新知識和新技能。

在實踐操作過程中，由于時間關(guān)系，不能在課堂上對個別學(xué)困生進(jìn)行一對一指導(dǎo)，在任務(wù)實踐的最后環(huán)節(jié)，給學(xué)生以微視頻《5的倍數(shù)操作流程》輔助，幫助個別學(xué)困生順利完成任務(wù)，提升學(xué)生的成就感。

另外，在導(dǎo)入環(huán)節(jié)和拓展延伸環(huán)節(jié)會貼合思政元素和愛國情懷，在學(xué)生掌握知識技能的同時，培養(yǎng)學(xué)生的情感態(tài)度價值觀。在拓展延伸環(huán)節(jié)，呼應(yīng)導(dǎo)入環(huán)節(jié)，給學(xué)生進(jìn)行深層次的情感態(tài)度價值觀的提升，講解了中國文化、中國數(shù)學(xué)的博大精深，不僅拓展學(xué)生的知識面，更能夠培養(yǎng)學(xué)生的愛國情懷。

實施策略

開發(fā)多學(xué)科融合課程，通過項目任務(wù)的探究活動，能夠發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維。智慧課堂活動的開展，對教師的知識技能也提出了更高的要求。筆者通過基于圖形化編程的數(shù)學(xué)思維課程的不斷實施和探索，總結(jié)出了以下融合課程的實施策略。

第一，教學(xué)設(shè)計要突破傳統(tǒng)課堂模式。在教學(xué)設(shè)計中要以學(xué)生為中心，教師作為輔助者，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)或者協(xié)作探究，注重學(xué)生高階思維的發(fā)展。

第二，課堂延伸要利用新技術(shù)。在說明某個問題或者突破重難點時，建議輔助使用微課、動畫、小游戲等，通過知識遷移達(dá)到對知識技能的理解。

第三，實踐過程要注重學(xué)生的體驗。課堂任務(wù)情境化，活動過程引導(dǎo)學(xué)生自由發(fā)揮，創(chuàng)新實踐，保持學(xué)生的積極性;任務(wù)完成后鼓勵學(xué)生積極交流展示，體驗生成的樂趣。

第四，硬件技術(shù)是課堂的支撐而不是主體。移動PAD終端、一體機、無線IP等技術(shù)是課堂的基礎(chǔ)，但不能重硬件而輕過程，要注重學(xué)生的體驗和成果，將硬件技術(shù)作為掌握知識的一把利刃，合理利用。

實踐研究結(jié)論與展望

現(xiàn)代教育重視技術(shù)賦能教育、技術(shù)優(yōu)化課堂。信息技術(shù)與學(xué)科課程融合已經(jīng)逐步發(fā)展成為一種教育趨勢，它不僅能提高課堂有效性，還能豐富課堂，體現(xiàn)學(xué)科魅力。尤其是小學(xué)中低年級，強調(diào)趣味教學(xué)，基于圖形化編程技術(shù)的數(shù)學(xué)思維課程，通過將計算機編程與數(shù)學(xué)融合，一方面能通過直觀操作加快學(xué)生理解幾何圖形，另一方面也加快了學(xué)生對編程知識的掌握，兩者相互融合，激發(fā)學(xué)生積極實踐、不斷思考，從而培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力。

《倍數(shù)問題》是基于圖形化編程技術(shù)的數(shù)學(xué)思維課程系列中的一節(jié)，本節(jié)課已經(jīng)在本校四年級八個班級的信息技術(shù)課堂上得到有效實施。課堂效果和學(xué)生整體評價較好，學(xué)生的求知欲很強，信息技術(shù)水平也得到了很大程度的發(fā)揮。但是本節(jié)課僅在本校實施，研究范圍較小，雖然取得了較好的效果，但是還有待進(jìn)一步論證。通過本節(jié)融合課程的實踐探究，筆者總結(jié)了以下結(jié)論可供參考。

第一，知識全員覆蓋，任務(wù)差異得當(dāng)。教師應(yīng)該全面考慮融合課程環(huán)境下學(xué)生對融合學(xué)科知識的認(rèn)知水平，技術(shù)水平與理論水平應(yīng)相得益彰;教學(xué)設(shè)計要層層遞進(jìn)，任務(wù)要有挑戰(zhàn)性，在不忽視學(xué)生個性差異的同時，實現(xiàn)滿足個性、全員參與、多元發(fā)展。

第二，學(xué)生興趣濃厚，切勿厚此薄彼。圖形化編程與數(shù)學(xué)知識的融合，通過計算機編程來繪制幾何圖形，極大地激發(fā)了學(xué)生的興趣，同時也考驗學(xué)生的自律性。教師應(yīng)該正確引導(dǎo)學(xué)生使用計算機，在幫助學(xué)生提升信息技術(shù)的同時，幫助學(xué)生鞏固數(shù)學(xué)知識，進(jìn)一步提升學(xué)生數(shù)學(xué)思維能力，培養(yǎng)學(xué)生的編程能力，兩者相互促進(jìn)、融合發(fā)展，已成為一種趨勢[5]。

第三，課程初步實踐，還需探索拓展。國內(nèi)融合課程教學(xué)暫無完整的模式體系，本次課程實踐是在本?！傲h(huán)十步”教學(xué)模式的基礎(chǔ)上實施的。在后期的教學(xué)過程中，還要結(jié)合日常教學(xué)實踐過程和反思結(jié)果，總結(jié)相關(guān)教學(xué)經(jīng)驗，探索新型教學(xué)模式，為促進(jìn)小學(xué)融合課程教學(xué)奠定基礎(chǔ)。

第四，培養(yǎng)高階思維，落地核心素養(yǎng)[6]。國內(nèi)課程資源建設(shè)突飛猛進(jìn)，各地區(qū)學(xué)校校本課程各具特色。融合課程打破了各學(xué)科的壁壘，在學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)環(huán)境、教學(xué)方式等方面都進(jìn)行了全方位融合，在培養(yǎng)學(xué)生高階思維的同時，也進(jìn)一步發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁凱華.對智慧課堂建設(shè)與教學(xué)的思考[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2019（02）：21-23.

[2]莫邦新，梁婉紅.Scratch軟件在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].教育信息技術(shù)，2014（10）：40-43.

[3]王丹.Scratch與小學(xué)數(shù)學(xué)課程整合的教學(xué)實踐探索[D].揚州：揚州大學(xué)，2019.

[4]屈文霞.融合課程：打破學(xué)科壁壘的課程創(chuàng)生[J].中小學(xué)管理，2016（10）：20-22.

[5]張祺.信息技術(shù)與小學(xué)數(shù)學(xué)融合的教學(xué)應(yīng)用研究[D].錦州：渤海大學(xué)，2017.

[6]朱海英.融合課程資源，落地核心素養(yǎng)[A].國家教師科研專項基金科研成果2018（三）[C].2018：2.

作者簡介：雷黎穎，女，碩士研究生，西安市曲江第三小學(xué)信息技術(shù)教師。