編程貓與小學(xué)數(shù)學(xué)融合對(duì)學(xué)生數(shù)學(xué)能力的影響探究

陳活星

摘? ? 要：作為智能時(shí)代的一項(xiàng)重要技能，編程能力逐漸被國內(nèi)外所重視。我國中小學(xué)編程教育的研究正在蓬勃開展。編程貓作為一款可視化的趣味編程軟件，本著“不無趣不編程”的理念設(shè)計(jì)，簡單易用，豐富有趣，符合小學(xué)生的年齡特點(diǎn)，容易激起學(xué)生的興趣，且能培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維、創(chuàng)新思維和解決問題的能力。而小學(xué)階段的數(shù)學(xué)課程主要是為了讓學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S能力、抽象思維能力、創(chuàng)新思維能力等數(shù)學(xué)能力，因此，本文提出進(jìn)一步將編程與小學(xué)數(shù)學(xué)課程融合實(shí)踐，以此觀察編程貓?jiān)谛W(xué)數(shù)學(xué)中的應(yīng)用對(duì)學(xué)生數(shù)學(xué)能力的影響。

關(guān)鍵詞：編程貓;編程教育;小學(xué)數(shù)學(xué);數(shù)學(xué)能力

一、小學(xué)圖形化編程軟件編程貓的特點(diǎn)

有人說未來是人工智能的時(shí)代，智能機(jī)器人會(huì)“七十二般變化”，全方位地影響我們的生活。在這種發(fā)展趨勢(shì)下，如果人們延續(xù)死記硬背的學(xué)習(xí)模式，三十年后將面臨工作崗位被智能機(jī)器人取代的困境。實(shí)際上，未來雖然我們?cè)谝恍┲貜?fù)性工作上無法與智能機(jī)器人競(jìng)爭(zhēng)，但我們可以用編程去理解和駕馭智能技術(shù)，甚至設(shè)計(jì)和創(chuàng)新智能技術(shù)，成為人工智能時(shí)代的締造者和開創(chuàng)者，而編程將成為我們打開人工智能大門的一把金鑰匙。

編程貓是一款簡易的圖形化編程軟件，簡單易用，內(nèi)容豐富有趣，即使是幾歲的孩子也能進(jìn)行學(xué)習(xí)。編程貓與其他編程軟件不一樣，在這里，一串串密密麻麻的代碼被五顏六色的積木所取代，編程學(xué)習(xí)由原來的寫代碼變成動(dòng)手壘積木，在搭建積木的過程中學(xué)習(xí)程序的規(guī)則和邏輯，簡單有趣且功能強(qiáng)大。編程貓還有豐富的素材，如有多彩的圖形，有典型的形象代表編程貓、阿短、小可等，還有悅耳的聲音，便于讓學(xué)生創(chuàng)作動(dòng)畫、創(chuàng)編故事、描繪生活場(chǎng)景、設(shè)計(jì)游戲等。因此，若能把編程貓應(yīng)用于數(shù)學(xué)課堂，借助編程貓強(qiáng)大的功能來設(shè)計(jì)相關(guān)的教學(xué)案例，將較為枯燥的數(shù)學(xué)教材轉(zhuǎn)化為動(dòng)畫或有趣的場(chǎng)景，使教材化靜為動(dòng)、化抽象為具象，那么，學(xué)生理解數(shù)學(xué)知識(shí)將會(huì)更加得心應(yīng)手，且興趣濃厚。編程貓強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，讓學(xué)生自主探索并找到解決的辦法，而這與數(shù)學(xué)思維不謀而合。將編程貓應(yīng)用于小學(xué)數(shù)學(xué)課堂是一種新的嘗試，但具有很大的優(yōu)勢(shì)和必要性。

二、編程貓小學(xué)圖形化編程對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的影響

1. 編程貓中的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)

編程貓?jiān)O(shè)計(jì)的初衷就包括學(xué)習(xí)重要的數(shù)學(xué)知識(shí)。編程貓不僅涉及坐標(biāo)、旋轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)角度、移動(dòng)步數(shù)、四則運(yùn)算、數(shù)的比較、圖形繪制、圖形移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)等基礎(chǔ)性的數(shù)學(xué)知識(shí)，還包括中高年級(jí)要學(xué)到的邏輯運(yùn)算、隨機(jī)數(shù)、變量、函數(shù)、列表、幾何面積等數(shù)學(xué)知識(shí)。

例如，當(dāng)想要“編程貓”向右走時(shí)（如圖1所示），得先了解x坐標(biāo)和y坐標(biāo)的移動(dòng)可以是正數(shù)或負(fù)數(shù)：x坐標(biāo)增加為正數(shù)時(shí)，則向右移動(dòng);x坐標(biāo)移動(dòng)為負(fù)數(shù)時(shí)，則向左移動(dòng)。同理，y坐標(biāo)的變化亦有兩種。利用動(dòng)作積木就可以控制“編程貓”運(yùn)動(dòng)的步數(shù)和方向，這將有助于坐標(biāo)的學(xué)習(xí)。所以在使用編程貓來學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)時(shí)，不僅可以學(xué)到編程知識(shí)，還可以更好地學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)。在這樣一個(gè)學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生的編程能力不僅越來越強(qiáng)，還能學(xué)到豐富的數(shù)學(xué)知識(shí)，無形中會(huì)增強(qiáng)學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力。

2. 應(yīng)用編程貓化抽象為直觀

小學(xué)數(shù)學(xué)中的概念、運(yùn)算、性質(zhì)和法則等都是比較抽象的數(shù)學(xué)知識(shí)，都須逐步在學(xué)生的頭腦中建構(gòu)起來。如果教師只是一味講解，學(xué)生不但難以接受，還會(huì)起到逆反心理，長期如此會(huì)影響學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣，所以我們幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)這種過渡是非常必要的。編程貓作為一款簡易的圖形化編程軟件，其自身的趣味性、游戲性、交互性等特點(diǎn)，可以將小學(xué)數(shù)學(xué)中抽象、復(fù)雜的數(shù)學(xué)問題具象化，以直觀的方式將問題呈現(xiàn)出來，并給學(xué)生一定思考的余地，使其能夠加深對(duì)問題的理解，再進(jìn)一步對(duì)問題進(jìn)行探索，這就彌補(bǔ)了傳統(tǒng)數(shù)學(xué)課堂講授的枯燥性。而將編程貓融入數(shù)學(xué)課堂來進(jìn)行案例設(shè)計(jì)，可以把教學(xué)中的一些抽象的、不易被理解的內(nèi)容，比如公式的推導(dǎo)、單位的進(jìn)率等，以動(dòng)畫或游戲的方式呈現(xiàn)，使學(xué)生大大加深對(duì)內(nèi)容的理解，同時(shí)減輕了教師的負(fù)擔(dān)，提高了課堂效率，且能達(dá)到學(xué)生發(fā)展邏輯思維的目的。以一年級(jí)學(xué)生的加減法問題為例：草地上原來有6只小貓，又來了2只小貓，現(xiàn)在一共有多少只小貓？一年級(jí)的學(xué)生對(duì)于抽象概念難以快速接受，若用編程貓將這個(gè)數(shù)學(xué)題用動(dòng)畫的形式呈現(xiàn)出來，會(huì)讓學(xué)生更容易接受，且更加直觀。如圖2：

在此基礎(chǔ)上，還可以加入變式練習(xí)：現(xiàn)在有8只小貓，走了2只，還剩下多少只小貓？若用編程貓用動(dòng)畫的形式將問題呈現(xiàn)出來，那么學(xué)生就能很容易地理解和解決問題。

3. 發(fā)展學(xué)生的思維能力和空間觀念

小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)過程中，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和空間觀念非常重要。小學(xué)數(shù)學(xué)新課標(biāo)也提出了“要建立數(shù)感、符號(hào)意識(shí)和空間觀念，初步形成幾何直觀和運(yùn)算能力，發(fā)展思維與抽象思維”的教學(xué)目標(biāo)。編程貓可以將邏輯思維過程以直觀、有趣的形式呈現(xiàn)出來，比如圖片、動(dòng)畫、聲音、表格等，還可以將邏輯思維能力訓(xùn)練融入平時(shí)的操作當(dāng)中，讓學(xué)生在實(shí)踐的過程中逐步鍛煉自己的邏輯思維能力。除此之外，編程貓作為一款可視化圖形編程軟件，還可以發(fā)展學(xué)生的空間觀念。例如，在接觸三角形、正方形等圖形時(shí)，可以讓學(xué)生利用編程貓繪制圖形，使學(xué)生能深刻理解和應(yīng)用圖形的特點(diǎn)。如圖3，在繪制正三角形時(shí)，定義函數(shù)為三角形—設(shè)置邊長—旋轉(zhuǎn)120度—重復(fù)執(zhí)行3次;繪制正方形時(shí)，定義函數(shù)為正方形—設(shè)置邊長—旋轉(zhuǎn)90度—重復(fù)執(zhí)行4次。通過操作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移和補(bǔ)充，學(xué)生就自然而然地對(duì)三角形和正方形的旋轉(zhuǎn)角度和次數(shù)有了更深入的了解，對(duì)邊長個(gè)數(shù)、內(nèi)角度數(shù)等知識(shí)也更加牢固。

4. 培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

創(chuàng)新能力是通過發(fā)散性思維而表現(xiàn)出的流暢、變通與獨(dú)特的解決能力，它是在智力發(fā)展的基礎(chǔ)上形成的一種綜合能力。在小學(xué)課堂當(dāng)中，教師應(yīng)當(dāng)從培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、想象力和解決問題的能力等方面去培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。編程貓是一款簡易、有趣的可視化編程軟件，能給學(xué)生提供適宜的環(huán)境，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。編程貓有著各種游戲場(chǎng)景、角色和功能強(qiáng)大的積木，只要發(fā)揮創(chuàng)意，發(fā)揮想象拖動(dòng)積木，就能很快創(chuàng)作出自己的程序作品。學(xué)生可以發(fā)揮想象力去創(chuàng)作他們所想要得到的結(jié)果。比如在學(xué)習(xí)了畫正方形后，可以去創(chuàng)作正五邊形、六邊形等。學(xué)生自主探索，如何調(diào)整才能畫出其他圖形呢？改動(dòng)函數(shù)？改變邊長？旋轉(zhuǎn)角度？這些疑問隨著學(xué)生的嘗試，一步步解決，既能鞏固所學(xué)的知識(shí)，又能培養(yǎng)學(xué)生的自主探索能力和創(chuàng)新能力;而且在這一過程中，學(xué)生要有清晰的邏輯線，分析問題在哪里、是如何產(chǎn)生的、如何去解決，然后試著去調(diào)整，修正腳本來解決問題。

因此，編程貓對(duì)于學(xué)生的數(shù)學(xué)能力是有很大幫助的，將編程貓與小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)融合起來，將有利于學(xué)生數(shù)學(xué)能力的提高。

編程貓與小學(xué)數(shù)學(xué)課程融合的目標(biāo)，是希望更有利于小學(xué)課程和教學(xué)的發(fā)展，借助編程貓幫助學(xué)生更好地理解數(shù)學(xué)的本質(zhì)，形成數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)，同時(shí)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生探索和發(fā)現(xiàn)知識(shí)，從而提升數(shù)學(xué)能力。

參考文獻(xiàn)：

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