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        Scratch在初中數(shù)學教學中的應用探析

        2023-05-30 18:46:10劉冬冬
        電腦知識與技術(shù) 2023年2期
        關(guān)鍵詞:應用意義應用途徑初中數(shù)學

        劉冬冬

        關(guān)鍵詞:Scratch;初中數(shù)學;應用意義;應用途徑

        中圖分類號:G642 文獻標識碼:A

        文章編號:1009-3044(2023)02-0121-03

        1 引言

        21世紀是信息技術(shù)飛速發(fā)展的時代,每個人都必須具備21世紀的學習技能,才能更好地迎接全球化時代的挑戰(zhàn)。教師作為學生個體發(fā)展的促進者和引導者,應在日常教學中有意識地培養(yǎng)學生各方面的素養(yǎng)與技能,使之成為符合21世紀所需的人才。對于初中生而言,他們在感覺與記憶、注意與興趣、思維與想象、情感與意志等方面都有著鮮明的個性,教師在教育實踐中需要充分考慮學生的身心發(fā)展特點,以最有效的方式進行教學[1]。而數(shù)學是初中學生學習困難較大的學科之一。教育部在《義務(wù)教育數(shù)學課程標準(2022年版)》中提出,要合理利用現(xiàn)代信息技術(shù),創(chuàng)設(shè)信息化學習環(huán)境,設(shè)計生動的教學活動,促進信息技術(shù)與數(shù)學課程融合,同時教學活動要能夠促進學生發(fā)展,激發(fā)學生學習興趣,引發(fā)學生積極思考[2]。將Scratch應用到初中數(shù)學課堂教學中,可以實現(xiàn)教與學方式的轉(zhuǎn)變,助力于學生的數(shù)學學科知識學習與思維能力發(fā)展,為學生未來進行更深層次的學習做準備。

        2 當前初中數(shù)學教學存在的問題

        隨著新課程改革的開展,我國的初中數(shù)學課堂教學取得了一定的成效,但一些固有的問題仍存在。部分初中學生在學習數(shù)學的過程中存在:難以記憶數(shù)學概念與性質(zhì)、難以理解數(shù)學語言、難以區(qū)分數(shù)字符號與構(gòu)建空間、抽象思維能力弱、識別和利用算法解決數(shù)學問題的元認知能力弱等問題[3]。初中學生對數(shù)學概念理解不夠深刻,在進行數(shù)學學習時存在死記硬背的現(xiàn)象[4]。例如,在數(shù)學學習過程中,學生更多的是將數(shù)學公式記住,然后在解題時將數(shù)字代入公式中。而事實上,即使在使用公式時,學生也難以充分理解問題解決過程的合理性及其意義。而大多數(shù)初中數(shù)學教師仍然采用講授法和問答法來進行數(shù)學教學,這意味著教學過程的中心仍然是教師,而學生的活動只局限于提問和回答,學生的知識獲取僅來源于教師,學生的主體地位沒有得到體現(xiàn)。教師沒有很好地引導學生對數(shù)學知識進行思考,學生只是被動地接受,學生的思維技能沒有得到很好的鍛煉,這導致學生不喜歡思考數(shù)學問題,難以有效地發(fā)現(xiàn)與提出問題,學習興趣也較低。因此,初中數(shù)學教學亟須做出改變,要積極創(chuàng)設(shè)以學生的核心素養(yǎng)發(fā)展為導向的課堂,促進學生對數(shù)學知識的理解,調(diào)動學生學習的主動性,培養(yǎng)學生的思維技能。

        3 Scratch 的特點

        3.1 簡單易操作

        Scratch 讓編程變得簡單,學習起來更有趣。Scratch的操作界面簡單,且易于使用。Scratch用戶不需要掌握Java、C++、Python等編程語言,編程的概念以積木塊的形式體現(xiàn),Scratch的“修補性”功能支持學生將積木塊進行組合、拆分。Scratch用戶只需要掌握他們想要從事的項目的邏輯,就可以創(chuàng)建出有趣的動畫、游戲等應用程序。

        3.2 多元表征

        Scratch是一個具有視覺、聽覺、數(shù)字和符號表征的平臺,各個表征之間可以直接交互[5]。用戶在Scratch中創(chuàng)建應用程序或修改現(xiàn)有程序時,就使用了視覺表征以及和運動相聯(lián)系的數(shù)字與符號表征,如果在程序中加入了聲音特效,則使用了聽覺表征。從組合表征中獲得的信息往往比從單一表征中獲得的信息更多,用戶會將不同表征信息建立聯(lián)系,從而促進理解。

        3.3 動態(tài)交互

        Scratch 可以實現(xiàn)用戶與媒體之間的動態(tài)交互。在創(chuàng)作階段,Scratch支持用戶集成視頻或音樂剪輯,選擇和移動積木塊,并直接在屏幕上輸入數(shù)據(jù),來創(chuàng)建交互式故事、動畫或游戲。而在程序應用階段,用戶可以通過輸入程序要求的指令,實現(xiàn)與程序的動態(tài)交互。Scratch還可以實現(xiàn)用戶與用戶之間的動態(tài)交互。Scratch有專門的分享平臺,如國內(nèi)的騰訊扣叮等,用戶能夠在平臺上分享自己的項目或瀏覽其他用戶的項目,并進行評論交流與學習。

        3.4 及時反饋

        在Scratch中,當用戶拖拽積木塊至腳本區(qū)進行組合拆分時,程序運行后用戶將在屏幕上看到其效果,而這種反饋是及時的。當用戶對編碼腳本的組合順序、數(shù)字和符號等進行修改時,也可以得到及時的視覺效果反饋。而用戶在根據(jù)應用程序的指令輸入數(shù)據(jù)時,也同樣能及時收到數(shù)據(jù)輸入正誤的反饋,如聲音提示、文本提示等。

        4 Scratch 在初中數(shù)學教學中的應用意義

        4.1 促進學生對數(shù)學知識的理解

        記憶數(shù)學概念性質(zhì)與理解數(shù)學語言是初中學生普遍存在的困難,Scratch可以對編程中過程性的錯誤步驟進行評估與糾正,幫助學生理解數(shù)學知識和編程概念。在Scratch中,不同顏色形狀的積木塊代表不同的功能,且僅能用正確的語法進行組合,來防止學生出現(xiàn)低級錯誤。學生在進行Scratch編程時能夠?qū)徱曌陨淼南敕?,并實踐嘗試,編程的結(jié)果也能夠立即獲得,這有利于在必要時調(diào)試存在的錯誤概念與技術(shù)。在這個過程中,學生開始關(guān)注自己的學習,并對不同結(jié)果背后的原因進行思考與解釋。Scratch支持向?qū)W生教授困難的數(shù)學概念,Scratch的應用可以生成具有教育意義的、引人入勝的可視化內(nèi)容。Scratch將抽象、靜態(tài)的數(shù)學內(nèi)容以形象、動態(tài)的方式呈現(xiàn),直觀地揭示其內(nèi)在的原理和邏輯[6]。Scratch的可視化編程環(huán)境使學生能夠以不同的方式接觸和解釋數(shù)學思想,使嚴謹、枯燥的數(shù)學概念與問題以更加清晰、直觀的方式呈現(xiàn),促進學生數(shù)學知識的學習以及知識的保留。而Scratch動態(tài)互動的本質(zhì),能以特定的方式促進學生數(shù)學學習的體驗以及對數(shù)學知識的理解和掌握,使學生探索原本無法深入達到的數(shù)學知識領(lǐng)域。

        4.2 促進學生的主動參與

        在初中數(shù)學教學中使用Scratch,可以在讓學生以系統(tǒng)而有意義的方式理解數(shù)學問題材料的基礎(chǔ)上,促進學生的主動參與。融合Scratch的數(shù)學教學活動支持合作與分享,能夠充分發(fā)揮學生的主體作用,提高學生參與學習的積極性。Scratch在數(shù)學教學中的應用也能為合作學習的開展提供條件,合作學習具有促進學生非定向探索和發(fā)現(xiàn)數(shù)學學科知識與編程技能的潛力,其他學生的想法可能會對學生個人的思維過程產(chǎn)生潛在的影響,尤其有利于幫助學生個體解釋尚未完全形成的想法或?qū)σ延械念A測進行梳理、驗證。在此過程中,學生的主體性得以體現(xiàn),學習積極性得以提高。此外,Scratch的應用可以讓數(shù)學學習變得更加有趣、更有吸引力。Scratch的應用打破了傳統(tǒng)數(shù)學課堂中死氣沉沉的氛圍,提高了學生的課堂參與度和活躍程度[7]。Scratch為學生提供了豐富的學習環(huán)境,它允許學生創(chuàng)建媒體形式豐富的、交互式的、對個人有重要意義的應用程序,包括動畫、音樂視頻和游戲等。Scratch程序運行后出現(xiàn)的具有吸引力的圖案或者有趣的動畫,都能讓學生感到興奮,讓學生對數(shù)學學習變得更有熱情、更加積極。

        4.3 促進學生思維技能的發(fā)展

        編程本身對于學習者思維技能的發(fā)展具有固有的優(yōu)勢。在初中數(shù)學學習過程中,學生需要對數(shù)學知識概念的重要性進行思考識別,而編程語言本身也是輔助“思考”的工具。將Scratch融入初中數(shù)學教學,可以為數(shù)學概念的學習,如坐標、變量和函數(shù)等,提供關(guān)鍵的思路與見解,幫助學生進行問題的歸納,在這個過程中學生的邏輯思維和分析推理能力得到鍛煉。

        在解決數(shù)學問題時,教學活動與編程視角的實踐相結(jié)合,學生使用抽象思維對程序運行過程進行預測與制定,而后測試、反思、修改積木塊,其間學生根據(jù)反饋結(jié)果來測試與調(diào)試想法,使用創(chuàng)造性的方法來解決他們在編碼中遇到的問題,學生的數(shù)學思維、編程技能、計算思維和創(chuàng)造能力都得到了進化與發(fā)展。也因積木塊易于組合與分解,當編程腳本發(fā)生改變時,程序內(nèi)部的及時視覺反饋以及同學、老師的反饋和建議,都會導致反思與重新編碼。學習者將重新定位他們的視角,并以新的視角重新參與任務(wù),學生的批判思維技能、元認知技能以及反思技能等都能夠在此迭代的過程中得以體現(xiàn)和發(fā)展。此外,Scratch在數(shù)學教學中的應用,可以促進學生關(guān)于數(shù)學問題解決過程或經(jīng)驗的探討,使學生對數(shù)學問題及難題的結(jié)構(gòu)、發(fā)展等進行充分討論。在此過程中,學生的空間意識、數(shù)據(jù)觀念,以及對角度的理解等數(shù)學能力,都在一定程度上得到發(fā)展。

        5 Scratch 在初中數(shù)學教學中的應用途徑

        5.1 情境創(chuàng)設(shè)

        有效的教學情境創(chuàng)設(shè),可以吸引學生的注意力,提高學生的學習興趣,并產(chǎn)出具有價值的數(shù)學問題,從而進一步推進初中數(shù)學課堂教學的進程。而Scratch可以為初中數(shù)學教學課堂導入、數(shù)學問題背景等情境的創(chuàng)設(shè)提供技術(shù)支持。需要關(guān)注的是,教學情境的創(chuàng)設(shè)需要緊密圍繞數(shù)學知識點進行設(shè)計,與學生現(xiàn)實生活實際相關(guān)聯(lián),契合學生的認知發(fā)展水平。

        教師可以圍繞教學內(nèi)容設(shè)置問題情境、提出問題,讓學生討論如何在Scratch中進行表示或應用。以人教版數(shù)學七年級下冊《7.1.2 平面直角坐標系》為例。如圖1所示,通過讓學生借助Scratch程序幫助小猴子吃到香蕉這一情境的創(chuàng)設(shè),激發(fā)學生的學習興趣,讓學生主動去學習平面直角坐標系的數(shù)軸、坐標等相關(guān)知識,并在編程的過程運用與深化。此外,教師可以引導學生進行角色扮演和表演,增強學生的代入感與參與感,促進問題的分析與解決。例如,在教授人教版數(shù)學八年級下冊《18.2.3 正方形》的概念、性質(zhì)等內(nèi)容的時候,可以鼓勵學生扮演Scratch程序默認的小貓角色,來想象如何畫出一個正方形。

        5.2 學習活動的開展

        在初中數(shù)學課堂中,可以設(shè)計與教學內(nèi)容相關(guān)的Scratch問題解決活動,并以小組合作的形式開展,以充分調(diào)動和發(fā)揮學生的主觀能動性,突出學生的主體地位,促進學生自我導向性思維技能的培養(yǎng),提高學生的問題解決能力和學習成效。

        例如,人教版數(shù)學九年級上冊《23.1 圖形的旋轉(zhuǎn)》一課的學習活動可以設(shè)置為:讓學生通過小組合作,在Scratch中創(chuàng)建通過等邊三角形旋轉(zhuǎn)而得到的“風車”程序。要完成該編程設(shè)計,學生首先要掌握Scratch中旋轉(zhuǎn)積木塊的應用,教師可以提供旋轉(zhuǎn)角度的例子,為探究學習活動的進一步開展提供支持。此外,教師要引導學生在動手操作前,對目標程序的實現(xiàn)步驟進行分解,厘清問題解決的邏輯思路。與此同時,教師也應鼓勵學生進行大膽地創(chuàng)新,例如制作彩色的風車等,進行持續(xù)的改進。

        在制作完成后,教師可以組織項目作品展示交流活動,讓學生對自己小組的設(shè)計以及設(shè)計中蘊含的數(shù)學知識進行介紹,通過匯報來鼓勵學生進行更好的設(shè)計與創(chuàng)作,以及對Scratch與數(shù)學之間的聯(lián)系進行反思,促進學生對數(shù)學概念、性質(zhì)等知識的歸納與理解。

        5.3 鞏固練習

        課堂練習是數(shù)學教學過程中的重要一環(huán)。課堂練習為學生提供了一個知識應用的途徑,能夠促進學生對新知識的理解與掌握,使學生更好地進行知識的建構(gòu),同時也能快速地檢驗學生的學習成效,將練習結(jié)果作為學生學習效果評估的參考依據(jù)。教師可以借助Scratch制作數(shù)字內(nèi)容,開發(fā)互動游戲程序,在練習程序中為學生提供及時的答案反饋,實現(xiàn)動態(tài)交互,可視化抽象內(nèi)容,提高學生的批判性思維。教師還可以設(shè)置分組競答賽制,吸引學生的注意力,提高學生參與練習的積極性與主動性。此外,制作好的練習程序可以通過Scratch平臺共享給學生,供有需求的學生課后進行學習與練習。

        例如,教師可以就人教版數(shù)學七年級下冊《7.1.2 平面直角坐標系》一課,開發(fā)一個“猜坐標”的互動游戲。每一次游戲運行時,目標點會隨機移動到舞臺的不同位置。學生需要輸入X坐標和Y坐標,游戲程序會對輸入的答案進行檢查,并提供相應的反饋,借助游戲音效和提示語,給學生帶來不同的課堂練習體驗,提高學生的學習興趣。

        6 結(jié)語

        著眼于當前初中數(shù)學教學中存在的問題以及Scratch自身的特點,Scratch在初中數(shù)學教學中的應用具有巨大的可能性與意義。教師可以將Scratch融入初中數(shù)學教學的情境創(chuàng)設(shè)、學習活動的開展以及鞏固練習等教學設(shè)計中,實現(xiàn)數(shù)學教學方式的改變,進一步豐富數(shù)學課堂教學內(nèi)容。Scratch與初中數(shù)學教學的整合,使數(shù)學教學不只局限于學生數(shù)學知識概念的獲取,也使Scratch超越了編程語言的功能,允許學生通過創(chuàng)建各種程序項目來學習和檢查數(shù)學知識,促進學生對數(shù)學知識概念的理解以及思維技能的發(fā)展。學生從單純的程序應用者,轉(zhuǎn)變成為程序的創(chuàng)造者。教師應該積極探索實踐,將Scratch更好地融入數(shù)學及其他學段學科課程教學中,在推進教與學的同時,實現(xiàn)學生核心素養(yǎng)的發(fā)展,提高學生在數(shù)字化時代面對各種現(xiàn)代化競爭的能力,培養(yǎng)學生成為面向21世紀的國際化人才。

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