朱靜華

《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》在“實(shí)施行動(dòng)”中提出要充實(shí)適應(yīng)信息時(shí)代、智能時(shí)代發(fā)展需要的人工智能和編程課程內(nèi)容。筆者所在學(xué)校作為無錫市新吳區(qū)重點(diǎn)打造的一所“智慧校園”，一直致力于探究物聯(lián)網(wǎng)與教育教學(xué)的深度融合。2019年，學(xué)校開設(shè)了以培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維這一核心素養(yǎng)為目標(biāo)、基于數(shù)學(xué)與電腦編程融合的STEM整合課程。

● 數(shù)學(xué)與編程融合，踐行教育理念

基于數(shù)學(xué)與電腦編程融合的STEM整合課程將計(jì)算思維與小學(xué)數(shù)學(xué)的內(nèi)容深度融合，以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)為教學(xué)模式，培養(yǎng)跨學(xué)科人才，改變了過去“以知識(shí)為中心、以教材為本位”的教學(xué)格局，此項(xiàng)目研究踐行了“以學(xué)習(xí)者為中心”的教育理念，體現(xiàn)了學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教師是學(xué)習(xí)活動(dòng)的組織者和引導(dǎo)者。

案例一：長方形和正方形復(fù)習(xí)（三年級(jí)）。

師：今天我們共同來復(fù)習(xí)長方形和正方形的有關(guān)知識(shí)。你能用編程軟件讓小動(dòng)物自己畫一個(gè)長方形或正方形嗎？（生操作）你是怎樣編寫代碼程序的？（生演示）為什么要右轉(zhuǎn)90度？

生：因?yàn)殚L方形有四個(gè)直角。

師：為什么重復(fù)執(zhí)行兩次？

生：因?yàn)殚L方形有兩條長、兩條寬。

師：結(jié)合操作說說長方形的特征。

生：……

師：哪些同學(xué)畫的是正方形？請(qǐng)你來介紹一下。為什么也要右轉(zhuǎn)90度并重復(fù)執(zhí)行四次？結(jié)合操作說說正方形的特征。能讓你的圖形自己計(jì)算它的面積嗎？需要一個(gè)什么變量？（生編程，邊操作邊介紹編寫的代碼程序）怎樣檢驗(yàn)?zāi)愕某绦蚰芊裼?jì)算面積？來看這道實(shí)際問題（題略）……

課堂感悟：在融合課堂教學(xué)中，教師的角色不再是知識(shí)的提供者，而是學(xué)習(xí)活動(dòng)的組織者、參與者，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)起到促進(jìn)和引領(lǐng)作用。學(xué)生不再是獲得和鞏固預(yù)定的知識(shí)、技能，而是在與教師、同伴的交流、共享中掌握所學(xué)知識(shí)和技能。在融合課堂教學(xué)過程中，教師充分發(fā)揮了學(xué)生的主動(dòng)性，通過編程，學(xué)生從一個(gè)新的角度去理解數(shù)學(xué)知識(shí)。

● 數(shù)學(xué)與編程融合，培養(yǎng)核心素養(yǎng)

課堂教學(xué)不只是知識(shí)技能的教學(xué)，更應(yīng)承載著育人功能，以培養(yǎng)人的核心素養(yǎng)為宗旨。基于核心素養(yǎng)的數(shù)學(xué)課堂教學(xué)需要教師啟發(fā)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維，最大限度地促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，提升能力，逐步形成和發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)，使課堂教學(xué)真正走向“深度、深刻、深入”的境界，讓課堂教學(xué)成為學(xué)生的智慧之旅。

案例二：帕斯卡的游戲——統(tǒng)計(jì)與概率（數(shù)學(xué)校本課程）。

（1）數(shù)學(xué)文化：教師介紹帕斯卡與費(fèi)馬的卓越貢獻(xiàn)。

（2）激趣引入：介紹游戲規(guī)則。（擲一個(gè)骰子4次，若是6，帕斯卡贏，費(fèi)馬給他1元，若4次都不是6，費(fèi)馬贏，帕斯卡給他1元。如果玩這個(gè)游戲N回合，誰會(huì)贏錢？）

（3）學(xué)生活動(dòng)：①兩人一組擲骰子，把20次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填寫在表中（如下表），計(jì)算帕斯卡的勝率。②將游戲次數(shù)設(shè)置成100次、1000次、5000次、10000次、1000000次，計(jì)算帕斯卡的勝率并完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖（圖略）。

（4）學(xué)生編程：用Python編程模擬游戲過程，對(duì)游戲過程進(jìn)行建模。

（6）師生計(jì)算：帕斯卡的勝率。

（6）學(xué)生思考：算出的結(jié)果和模擬的結(jié)果是否一致？

課堂感悟：基于核心素養(yǎng)的小學(xué)數(shù)學(xué)課堂追求從“知識(shí)核心時(shí)代”走向“核心素養(yǎng)時(shí)代”，讓“教學(xué)”升華為“教育”。在本案例中，教師以核心素養(yǎng)為指導(dǎo)，通過將數(shù)學(xué)與編程融合，激起學(xué)生興趣，啟發(fā)學(xué)生思維，讓學(xué)生體驗(yàn)豐富的學(xué)習(xí)活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)科特有的思維品質(zhì)和關(guān)鍵能力，凸顯學(xué)科的育人價(jià)值。

①融入人文教育。課始，教師通過PPT向?qū)W生介紹帕斯卡和費(fèi)馬在數(shù)學(xué)及其他領(lǐng)域做出的重要貢獻(xiàn)，用“數(shù)學(xué)文化”來潤澤課堂，這種人文教育兼勵(lì)志教育能促使學(xué)生人格的形成，提升其數(shù)學(xué)文化素養(yǎng)。

②培育科學(xué)精神。數(shù)學(xué)與編程的融合，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)教學(xué)無法達(dá)到的教學(xué)效果，為課堂教學(xué)注入了新的生機(jī)與活力。在本案例中，在課堂完成擲骰子20次，但其統(tǒng)計(jì)結(jié)果的信度不夠，還需要用更多次數(shù)加以佐證，于是有了擲骰子100次、500次乃至上百萬次的想法。傳統(tǒng)課堂無法實(shí)現(xiàn)，但編程后學(xué)生很容易模擬這么多次的游戲結(jié)果，通過結(jié)果再去理解數(shù)據(jù)背后的概率，學(xué)生的理解更深入，數(shù)據(jù)更有說服力。其實(shí)學(xué)生進(jìn)行編程的過程也是對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)運(yùn)用的過程，學(xué)生從這個(gè)案例中感受到編程和數(shù)學(xué)的深度融合，能極大地提高自己在單位時(shí)間內(nèi)的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)價(jià)值，有助于養(yǎng)成科學(xué)高效的學(xué)習(xí)方法，有利于發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)中科學(xué)精神和實(shí)踐創(chuàng)新能力。

③提升信息素養(yǎng)。信息技術(shù)素養(yǎng)是我國學(xué)生發(fā)展的六大核心素養(yǎng)之一，也是未來社會(huì)發(fā)展不可或缺的元素。隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)以及智慧學(xué)習(xí)終端等技術(shù)的迅猛發(fā)展，加強(qiáng)學(xué)生信息素養(yǎng)的培養(yǎng)成為當(dāng)前教育的重要內(nèi)容之一。根據(jù)《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》基本原則之一的“堅(jiān)持融合創(chuàng)新”，筆者嘗試在部分?jǐn)?shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容中融入編程元素，利用編程軟件趣味性強(qiáng)、簡單易學(xué)等特點(diǎn)，幫助學(xué)生理解數(shù)學(xué)知識(shí)，提升課堂教學(xué)質(zhì)量，同時(shí)，能讓學(xué)生更好地掌握信息技術(shù)相關(guān)知識(shí)，養(yǎng)成良好的信息素養(yǎng)。

● 小結(jié)

當(dāng)數(shù)學(xué)邂逅編程，智慧教育的理念融入了課堂，教師應(yīng)為學(xué)生積極構(gòu)建情境化、智能化、互動(dòng)化的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、創(chuàng)造性地解決問題，實(shí)現(xiàn)“教與學(xué)”向“學(xué)與教”方式的有效轉(zhuǎn)變。