李月玲
计算思维是学科核心素养之一，是21世纪创新型人才必备的基本技能。在人工智能快速发展的时代背景下，社会对人才的要求相应提高，提升学生的核心素养是创新型人才培养的重要内容。随着2017年国务院颁布的《新一代人工智能发展规划》政策实施，图形化编程在中小学阶段越来越受到重视，其作为培养学生计算思维的重要教学手段得到学术界的高度认可。
学科融合教学是新一轮学科课程改革深入推进而产生的育人方式，其对提升学生跨学科解决问题能力、培养学生多角度思维能力具有重要的促进作用。在图形化编程教学中有效地融入数学学科知识，有利于学生思维转换，激发学生创新意识，促进学生计算思维发展，从而提升学生的综合素养。
一、计算思维与数学思维紧密联系
计算思维是指个体在运用计算科学领域的思想方法形成问题解决方案的过程中产生的一系列思维活动。计算思维主要应用于计算机学科领域，是由人和机器共同完成问题求解和系统设计的一种科学思维方法。
由此可见，人工智能时代需要我们掌握一种技能——用计算思维解决问题。数学思维是一种通过语言符号，运用数学推理、判断等方法对数学对象进行概括和反应的一种大脑思维。其在问题解决的方法上主要依赖人的大脑。
计算思维与数学思维虽然在解决问题的策略上存在差异，但在解决问题的思路上具有共性：计算思维源于数学思维，用数学思维解决问题时需要强调定义和概念，明确问题条件，从而把握其中的函数关系，再通过归纳、推理、逻辑分析来建立数学模型，用数学公式解决问题。而这些正与计算思维解决问题过程中所发生的环节高度对应：界定问题、分解问题、抽象分析、建立模型、算法实现，等等。所以，计算思维与数学思维之间联系紧密，具有良好的迁移基础，形成良好的数学思维有利于计算思维的发展。
二、图形化编程与数学融合教学的必要性
在人工智能迅猛发展的大环境下，教育方式需要改变，要充分发挥信息技术优势，推进信息技术与教育教学的深度融合，促进人才的培养与发展。
图形化编程是目前编程教育中应用最广泛的一种编程方式，界面简洁易操作，具有动画、游戏、仿真和建模等功能，能使抽象的问题可视化，极大地激发学生的学习兴趣，促进学生思维方式的发展，有助于创新思维和计算思维的提升。
数学思维最大的特点是逻辑性和抽象性较强，而数学教学要为培养学生的数学思维能力奠定基础。小学中高年级学生的数学思维发展处于抽象逻辑思维发展阶段，并具备一定的形式逻辑思维和辩证思维。
图形化编程与数学之间存在着思维共性，且图形化编程教学的对象正好是小学中高年级的学生，因此，图形化编程极易与数学相结合。两者融合教学后编程课不只是研究编程和算法的课程，还降低了编程的门槛和课程的学习难度，在帮助解决数学问题的过程中提升学生学习编程的热情，促进跨学科融合教学，推动教学模式的创新发展，实现双学科核心素养的全面提升。
三、图形化编程教学中融入小学数学知识的优势
图形化编程教学中融入小学数学知识，不仅可以调动学生的学习积极性，拓展学生视野，促进学生计算思维能力的培养，还可以提高学生解决问题的综合能力。
1. 调动学生学习的积极性
图形化编程通过程序演示，把抽象的数学问题转化成生活中的实例，将数学公式转化成直观的使用工具，将数学知识有效地融入编程教学，有助于提升课堂趣味，调动学生的积极性。
例如，对于四年级编程第一课，我结合人教版小学数学三年级下册第6单元《年月日》的知识点，开发了一节学科融合的程序设计课《年月日的认识》。课前，我向学生抛出一个数学问题：“每年都有12个月，其中2月的天数比较特别，今年的2月有多少天呢？”接着师生一起讨论闰年的判断规则：“能被4整除且不能被100整除的为闰年”或“能被400整除的是闰年”。学生的数学思维被充分调动起来后，我提出疑问：“如何运用编程猫的运算模块把闰年的判断规则呈现出来？”引导学生把抽象的年份转换为数字变量，问题就转换为对数字的判断。这样的教学设计，充分体现数学融入编程教学中的趣味性，使学生更具参与感，能充分调动学生的学习积极性和主动性。
2. 培养学生的计算思维能力
学生具有良好的数学分析、运算、抽象思维能力，将有助于构建理性、逻辑的思维模式，培养计算思维，而图形化编程过程中体现出问题分解、模式识别、抽象化和算法等计算思维能力，有利于数学思维的发展。解决数学问题有利于培养计算思维，教师要积极寻找数学问题与编程的融合点，通过计算编程将问题分解、构建模式、找出解决方案等为学生创设良好的思维情境。
例如，粤教版小学信息技术（A版）第三册（上）第四课《漂亮的风车》中，舞台坐标是比较抽象的知识点，为帮助学生更好地理解并学会应用，我巧妙地将人教版小学数学五年级上册《位置》这一单元的数对知识与舞台坐标知识进行融合。这个环节的教学主要体现在导学案的设置上。我将数学教材里的练习题和与舞台坐标结合改进后的题目放在一起，让学生通过知识迁移来理解舞台的坐标。学生在学习编程知识的同时巩固了数学知识，发展了空间观念和推理能力，计算思维水平在思维训练过程中得到提升。
3. 提高学生解决问题的综合能力
学生解决问题的能力是学生综合能力发展的关键，与学生的创新应用有密切关系，也是编程思维发展重视的能力之一。教师要善于发掘编程知识与数学生活问题相结合的教学内容，创设新奇有趣的课堂情境，让学生在巩固数学知识的同时，学会从多角度思考问题，把数学知识迁移到程序设计上，体会用编程思维解决问题的乐趣。
例如四年级数学下册的“鸡兔同笼”是一道经典的数学趣题，也是训练学生逻辑思维的典型题目，我把它与编程知识进行融合，设计了一個“鸡兔同笼”的趣味游戏作品供学生拓展学习。学生输入鸡兔头的数量和脚的数量后，经过程序判断和计算，分别得出鸡和兔子的数量。0B8B5975-20E4-4D4A-A812-F0D7F35EAAB9
课堂中，我创设了问题情境，引导学生用数学思维分析鸡兔的头与脚之间的数量关系，接着给学生充足的时间开展小组合作探索，用编程思维设计和调试程序，最后在小组分享交流作品后引导学生再创造，优化程序。这样不仅能激发学生的创作欲，还能促进学生积极主动思考，引发头脑风暴，开发思维能力和创造力，并在小组合作中锻炼解决问题的能力。
四、图形化编程教学中融入小学数学思维的策略
1. 立足编程教材，挖掘数学知识
计算思维的培养离不开数学概念和数学思维的支持，在图形化编程教学中，教师要认真研读教材，挖掘蕴含数学逻辑和数学思想的编程知识，帮助学生在形成数学思维层面认知的基础上，运用知识迁移掌握编程知识，强化理解能力，提升思维能力。
粤教版小学信息技术（A版）第三册（上）内容多处涉及数学知识，如第4课《漂亮的风车》需要运用“坐标”“旋转角度”的数学知识;第5课《幸运大转盘》涉及的数学知识点有图形角度旋转和图形绘制;第8课《看谁算得快》设计一个能自动出题并判断对错的程序小游戏，通过增加题数、得分等变量实现题数和得分的统计，需要调用四则运算、随机数、变量等知识。教师在授课前，可以通过导学案了解学生原有数学知识基础，调整教学设计，从而提高课堂教学效率。
2. 立足数学问题，开发编程教学案例
经典的数学问题可以为编程游戏项目的开发提供丰富的素材。教师创设学科主题情境，引导学生运用已掌握的知识和已形成的数学思维方式，把抽象的数学问题转化为编程问题，让学生带着问题自主探索，从而提升学生的思维能力，促进编程游戏项目的开发。比如，“相遇问题”“追及问题”“百钱买百鸡”等是经典的数学趣题，运用编程思维把生活问题转化为编程游戏项目，能激发学生学习编程的兴趣，提高运用编程思维解决问题的能力，促进计算思维能力的发展。
例如，给编程提高班的学生授课时，我结合五年级上册第7章《数学广角》中的“植树问题”，引导学生开发设计一个跟植树相关的编程游戏项目。
（1）以每年3月12日植树节活动为游戏情景，引导学生通过编程操作完成植树步骤。
（2）借助数学教材里的练习题，引导学生通过编程把数学问题形象化，通过编程操作把植树问题的三种情况直观化，既帮助学生巩固数学知识，又锻炼了学生的逻辑思维能力。
（3）抛出问题：“设计一个跟植树相关的程序小游戏。”让学生带着问题开展小组合作、自主探索、实践创作。
在作品交流环节，有的小组设计了“抢树苗”游戏;有的小组设计了“植树知识问答”闯关游戏;还有的小组运用知识迁移的规律，参照“打地鼠”游戏，创新设计了“消灭树苗害虫”小游戏。一轮头脑风暴后，学生的发散思维、创作思维和计算思维得到極大的提升。
五、结语
图形化编程作为培养学生逻辑思维、创新思维和计算思维的重要技能，对创新型人才培养起着重要的推动作用。以图形化编程教学为纽带，进行跨学科融合教学是一种新的突破，是一种教学模式的探索。图形化编程与小学数学融合教学，创设开放有度的趣味课堂，注重课程内容的综合性，有利于激发学生学习兴趣，提高学生综合运用数学和编程知识解决问题的能力。从更长远的角度看，这种融合教学能够促进学生跨学科思维方式的形成和计算思维能力的发展，提升学生的综合素养，满足社会对创新型人才的需求。
责任编辑 罗 峰0B8B5975-20E4-4D4A-A812-F0D7F35EAAB9
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