编程猫与小学数学融合对学生数学能力的影响探究

陈活星

摘    要：作为智能时代的一项重要技能，编程能力逐渐被国内外所重视。我国中小学编程教育的研究正在蓬勃开展。编程猫作为一款可视化的趣味编程软件，本着“不无趣不编程”的理念设计，简单易用，丰富有趣，符合小学生的年龄特点，容易激起学生的兴趣，且能培养学生的逻辑思维、创新思维和解决问题的能力。而小学阶段的数学课程主要是为了让学生形成严谨的逻辑思维能力、抽象思维能力、创新思维能力等数学能力，因此，本文提出进一步将编程与小学数学课程融合实践，以此观察编程猫在小学数学中的应用对学生数学能力的影响。

关键词：编程猫;编程教育;小学数学;数学能力

一、小学图形化编程软件编程猫的特点

有人说未来是人工智能的时代，智能机器人会“七十二般变化”，全方位地影响我们的生活。在这种发展趋势下，如果人们延续死记硬背的学习模式，三十年后将面临工作岗位被智能机器人取代的困境。实际上，未来虽然我们在一些重复性工作上无法与智能机器人竞争，但我们可以用编程去理解和驾驭智能技术，甚至设计和创新智能技术，成为人工智能时代的缔造者和开创者，而编程将成为我们打开人工智能大门的一把金钥匙。

编程猫是一款简易的图形化编程软件，简单易用，内容丰富有趣，即使是几岁的孩子也能进行学习。编程猫与其他编程软件不一样，在这里，一串串密密麻麻的代码被五颜六色的积木所取代，编程学习由原来的写代码变成动手垒积木，在搭建积木的过程中学习程序的规则和逻辑，简单有趣且功能强大。编程猫还有丰富的素材，如有多彩的图形，有典型的形象代表编程猫、阿短、小可等，还有悦耳的声音，便于让学生创作动画、创编故事、描绘生活场景、设计游戏等。因此，若能把编程猫应用于数学课堂，借助编程猫强大的功能来设计相关的教学案例，将较为枯燥的数学教材转化为动画或有趣的场景，使教材化静为动、化抽象为具象，那么，学生理解数学知识将会更加得心应手，且兴趣浓厚。编程猫强调培养学生的逻辑思维能力，让学生自主探索并找到解决的办法，而这与数学思维不谋而合。将编程猫应用于小学数学课堂是一种新的尝试，但具有很大的优势和必要性。

二、编程猫小学图形化编程对学生学习数学的影响

1. 编程猫中的基础数学

编程猫设计的初衷就包括学习重要的数学知识。编程猫不仅涉及坐标、旋转、旋转角度、移动步数、四则运算、数的比较、图形绘制、图形移动和旋转等基础性的数学知识，还包括中高年级要学到的逻辑运算、随机数、变量、函数、列表、几何面积等数学知识。

例如，当想要“编程猫”向右走时（如图1所示），得先了解x坐标和y坐标的移动可以是正数或负数：x坐标增加为正数时，则向右移动;x坐标移动为负数时，则向左移动。同理，y坐标的变化亦有两种。利用动作积木就可以控制“编程猫”运动的步数和方向，这将有助于坐标的学习。所以在使用编程猫来学习数学时，不仅可以学到编程知识，还可以更好地学习数学知识。在这样一个学习过程中，学生的编程能力不仅越来越强，还能学到丰富的数学知识，无形中会增强学生的数学应用能力。

2. 应用编程猫化抽象为直观

小学数学中的概念、运算、性质和法则等都是比较抽象的数学知识，都须逐步在学生的头脑中建构起来。如果教师只是一味讲解，学生不但难以接受，还会起到逆反心理，长期如此会影响学生学习数学的兴趣，所以我们帮助学生实现这种过渡是非常必要的。编程猫作为一款简易的图形化编程软件，其自身的趣味性、游戏性、交互性等特点，可以将小学数学中抽象、复杂的数学问题具象化，以直观的方式将问题呈现出来，并给学生一定思考的余地，使其能够加深对问题的理解，再进一步对问题进行探索，这就弥补了传统数学课堂讲授的枯燥性。而将编程猫融入数学课堂来进行案例设计，可以把教学中的一些抽象的、不易被理解的内容，比如公式的推导、单位的进率等，以动画或游戏的方式呈现，使学生大大加深对内容的理解，同时减轻了教师的负担，提高了课堂效率，且能达到学生发展逻辑思维的目的。以一年级学生的加减法问题为例：草地上原来有6只小猫，又来了2只小猫，现在一共有多少只小猫？一年级的学生对于抽象概念难以快速接受，若用编程猫将这个数学题用动画的形式呈现出来，会让学生更容易接受，且更加直观。如图2：

在此基础上，还可以加入变式练习：现在有8只小猫，走了2只，还剩下多少只小猫？若用编程猫用动画的形式将问题呈现出来，那么学生就能很容易地理解和解决问题。

3. 发展学生的思维能力和空间观念

小学数学教学过程中，培养学生的思维能力和空间观念非常重要。小学数学新课标也提出了“要建立数感、符号意识和空间观念，初步形成几何直观和运算能力，发展思维与抽象思维”的教学目标。编程猫可以将逻辑思维过程以直观、有趣的形式呈现出来，比如图片、动画、声音、表格等，还可以将逻辑思维能力训练融入平时的操作当中，让学生在实践的过程中逐步锻炼自己的逻辑思维能力。除此之外，编程猫作为一款可视化图形编程软件，还可以发展学生的空间观念。例如，在接触三角形、正方形等图形时，可以让学生利用编程猫绘制图形，使学生能深刻理解和应用图形的特点。如图3，在绘制正三角形时，定义函数为三角形—设置边长—旋转120度—重复执行3次;绘制正方形时，定义函数为正方形—设置边长—旋转90度—重复执行4次。通过操作，进而实现知识的迁移和补充，学生就自然而然地对三角形和正方形的旋转角度和次数有了更深入的了解，对边长个数、内角度数等知识也更加牢固。

4. 培养学生的创新能力

创新能力是通过发散性思维而表现出的流畅、变通与独特的解决能力，它是在智力发展的基础上形成的一种综合能力。在小学课堂当中，教师应当从培养学生的学習兴趣、想象力和解决问题的能力等方面去培养学生的创新能力。编程猫是一款简易、有趣的可视化编程软件，能给学生提供适宜的环境，启发学生的创新思维。编程猫有着各种游戏场景、角色和功能强大的积木，只要发挥创意，发挥想象拖动积木，就能很快创作出自己的程序作品。学生可以发挥想象力去创作他们所想要得到的结果。比如在学习了画正方形后，可以去创作正五边形、六边形等。学生自主探索，如何调整才能画出其他图形呢？改动函数？改变边长？旋转角度？这些疑问随着学生的尝试，一步步解决，既能巩固所学的知识，又能培养学生的自主探索能力和创新能力;而且在这一过程中，学生要有清晰的逻辑线，分析问题在哪里、是如何产生的、如何去解决，然后试着去调整，修正脚本来解决问题。

因此，编程猫对于学生的数学能力是有很大帮助的，将编程猫与小学数学学习融合起来，将有利于学生数学能力的提高。

编程猫与小学数学课程融合的目标，是希望更有利于小学课程和教学的发展，借助编程猫帮助学生更好地理解数学的本质，形成数学认知结构，同时激发学生的学习兴趣，让学生探索和发现知识，从而提升数学能力。

参考文献：

[1]教育部基础教育课程教材专家工作委员会.《义务教育数学课程标准》（2011年版）解读[M].北京：北京师范大学出版社，2012.

[2]凌秋虹.谈在Scratch环境下学生创新能力的培养[J].中小学信息技术教育，2013（1）：51-53.