数学与编程融合智慧教育展魅力

朱静华

《教育信息化2.0行动计划》在“实施行动”中提出要充实适应信息时代、智能时代发展需要的人工智能和编程课程内容。笔者所在学校作为无锡市新吴区重点打造的一所“智慧校园”，一直致力于探究物联网与教育教学的深度融合。2019年，学校开设了以培养学生计算思维这一核心素养为目标、基于数学与电脑编程融合的STEM整合课程。

● 数学与编程融合，践行教育理念

基于数学与电脑编程融合的STEM整合课程将计算思维与小学数学的内容深度融合，以项目式学习为教学模式，培养跨学科人才，改变了过去“以知识为中心、以教材为本位”的教学格局，此项目研究践行了“以学习者为中心”的教育理念，体现了学生是学习的主体，教师是学习活动的组织者和引导者。

案例一：长方形和正方形复习（三年级）。

师：今天我们共同来复习长方形和正方形的有关知识。你能用编程软件让小动物自己画一个长方形或正方形吗？（生操作）你是怎样编写代码程序的？（生演示）为什么要右转90度？

生：因为长方形有四个直角。

師：为什么重复执行两次？

生：因为长方形有两条长、两条宽。

师：结合操作说说长方形的特征。

生：……

师：哪些同学画的是正方形？请你来介绍一下。为什么也要右转90度并重复执行四次？结合操作说说正方形的特征。能让你的图形自己计算它的面积吗？需要一个什么变量？（生编程，边操作边介绍编写的代码程序）怎样检验你的程序能否计算面积？来看这道实际问题（题略）……

课堂感悟：在融合课堂教学中，教师的角色不再是知识的提供者，而是学习活动的组织者、参与者，对学生的学习起到促进和引领作用。学生不再是获得和巩固预定的知识、技能，而是在与教师、同伴的交流、共享中掌握所学知识和技能。在融合课堂教学过程中，教师充分发挥了学生的主动性，通过编程，学生从一个新的角度去理解数学知识。

● 数学与编程融合，培养核心素养

课堂教学不只是知识技能的教学，更应承载着育人功能，以培养人的核心素养为宗旨。基于核心素养的数学课堂教学需要教师启发学生的数学思维，最大限度地促进学生主动学习，提升能力，逐步形成和发展学科核心素养，使课堂教学真正走向“深度、深刻、深入”的境界，让课堂教学成为学生的智慧之旅。

案例二：帕斯卡的游戏——统计与概率（数学校本课程）。

（1）数学文化：教师介绍帕斯卡与费马的卓越贡献。

（2）激趣引入：介绍游戏规则。（掷一个骰子4次，若是6，帕斯卡赢，费马给他1元，若4次都不是6，费马赢，帕斯卡给他1元。如果玩这个游戏N回合，谁会赢钱？）

（3）学生活动：①两人一组掷骰子，把20次的实验数据填写在表中（如下表），计算帕斯卡的胜率。②将游戏次数设置成100次、1000次、5000次、10000次、1000000次，计算帕斯卡的胜率并完成数据统计图（图略）。

（4）学生编程：用Python编程模拟游戏过程，对游戏过程进行建模。

（6）师生计算：帕斯卡的胜率。

（6）学生思考：算出的结果和模拟的结果是否一致？

课堂感悟：基于核心素养的小学数学课堂追求从“知识核心时代”走向“核心素养时代”，让“教学”升华为“教育”。在本案例中，教师以核心素养为指导，通过将数学与编程融合，激起学生兴趣，启发学生思维，让学生体验丰富的学习活动，培养学科特有的思维品质和关键能力，凸显学科的育人价值。

①融入人文教育。课始，教师通过PPT向学生介绍帕斯卡和费马在数学及其他领域做出的重要贡献，用“数学文化”来润泽课堂，这种人文教育兼励志教育能促使学生人格的形成，提升其数学文化素养。

②培育科学精神。数学与编程的融合，实现了传统教学无法达到的教学效果，为课堂教学注入了新的生机与活力。在本案例中，在课堂完成掷骰子20次，但其统计结果的信度不够，还需要用更多次数加以佐证，于是有了掷骰子100次、500次乃至上百万次的想法。传统课堂无法实现，但编程后学生很容易模拟这么多次的游戏结果，通过结果再去理解数据背后的概率，学生的理解更深入，数据更有说服力。其实学生进行编程的过程也是对数学知识运用的过程，学生从这个案例中感受到编程和数学的深度融合，能极大地提高自己在单位时间内的学习效率和学习价值，有助于养成科学高效的学习方法，有利于发展学生核心素养中科学精神和实践创新能力。

③提升信息素养。信息技术素养是我国学生发展的六大核心素养之一，也是未来社会发展不可或缺的元素。随着物联网、大数据、云平台以及智慧学习终端等技术的迅猛发展，加强学生信息素养的培养成为当前教育的重要内容之一。根据《教育信息化2.0行动计划》基本原则之一的“坚持融合创新”，笔者尝试在部分数学教学内容中融入编程元素，利用编程软件趣味性强、简单易学等特点，帮助学生理解数学知识，提升课堂教学质量，同时，能让学生更好地掌握信息技术相关知识，养成良好的信息素养。

● 小结

当数学邂逅编程，智慧教育的理念融入了课堂，教师应为学生积极构建情境化、智能化、互动化的智慧学习环境，引导学生去发现问题、思考问题、创造性地解决问题，实现“教与学”向“学与教”方式的有效转变。