融入計算思維的中小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)理念初探

張智

【摘要】作為中小學(xué)階段一門重要的基礎(chǔ)性課程，數(shù)學(xué)學(xué)科對于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，促進其全面發(fā)展，具有十分重要的意義.新課程改革背景下，中小學(xué)數(shù)學(xué)教師應(yīng)積極主動地適應(yīng)信息化時代趨勢，重視將計算思維這一重要的思維方式融入教學(xué)實踐，實現(xiàn)教學(xué)理念與模式的整體轉(zhuǎn)變，力求通過融入計算思維，增強學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣與應(yīng)用實踐能力.本文主要分析現(xiàn)階段中小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)中存在的主要問題，在中小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中融入計算思維具有重要價值的基礎(chǔ)上，探討融入計算思維的具體實踐路徑，以供參考.

【關(guān)鍵詞】計算思維;中小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué);理念

計算思維，即應(yīng)用計算機科學(xué)的基本概念和知識對問題進行分析和解決、展開系統(tǒng)設(shè)計及對人類行為進行理解的一種思維方式.計算思維對于理解復(fù)雜事物，適應(yīng)信息時代的全新發(fā)展趨勢，具有十分重要的意義.新課改下，中小學(xué)數(shù)學(xué)教師應(yīng)提高對計算思維的重視程度，采取有效措施在數(shù)學(xué)教學(xué)實踐之中融入計算思維，力求在幫助學(xué)生掌握基礎(chǔ)數(shù)學(xué)知識和基本數(shù)學(xué)應(yīng)用方法的同時，培養(yǎng)其形成應(yīng)用計算思維進行思考和探究的良好習(xí)慣.

一、現(xiàn)階段中小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)實踐中存在的主要問題

當(dāng)前，中小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)實踐之中仍然存在著諸多問題，主要表現(xiàn)為以下幾個方面：其一，未能把握數(shù)學(xué)這門學(xué)科的實質(zhì).應(yīng)用性與實踐性是數(shù)學(xué)學(xué)科的根本特性，學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的根本目的在于應(yīng)用知識及方法解決生活中的實際問題，然而，目前中小學(xué)數(shù)學(xué)課程的授課重點為數(shù)學(xué)運算，盡管運算能力是一項重要的數(shù)學(xué)實踐應(yīng)用能力，但僅憑運算能力顯然無法解決所有與數(shù)學(xué)科目相關(guān)的實踐問題;其二，未能結(jié)合生活實際引入拓展內(nèi)容與素材.現(xiàn)階段，教師普遍將課程內(nèi)容局限為既定教材，受制于教材更新周期長、容量有限等原因，導(dǎo)致課程內(nèi)容與學(xué)生的生活之間存在著較大程度的脫節(jié)，不利于學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng);其三，未能有效應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù).當(dāng)前，隨著計算機與互聯(lián)網(wǎng)普及程度的不斷提高以及信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，社會已全面步入信息化時代，各項信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)逐步與各個領(lǐng)域結(jié)合，其中也包括教育領(lǐng)域.然而，目前中小學(xué)數(shù)學(xué)教師普遍缺乏應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)的意識與能力，仍然沿襲傳統(tǒng)的線性灌輸方法，嚴重阻礙了課堂效率的提升，同時不利于培養(yǎng)學(xué)生的信息化思維能力.

二、在中小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)過程中融入計算思維的重要價值

（一）有利于強化學(xué)生的數(shù)學(xué)探究能力

計算思維強調(diào)應(yīng)用計算機科學(xué)基礎(chǔ)概念和基本理論分析和解決實際問題，事實上，這一要求充分符合數(shù)學(xué)科目的本質(zhì)，在課程中融入計算思維，教師能夠有效調(diào)動學(xué)生展開探究性學(xué)習(xí)，促使其進行獨立思考、自主探究及小組交流討論，對于強化其探究實踐能力，具有十分重要的意義.與此同時，在計算思維的指導(dǎo)下，教師必須著力將學(xué)生從知識的被動接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃犹骄空撸欣谶M一步增強其自學(xué)能力，提高其在課堂中的參與程度.

（二）有利于提升整體的數(shù)學(xué)教學(xué)水平

計算思維的融入，對于解決現(xiàn)階段中小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)普遍存在的三方面問題，具有極其突出的作用.首先，這一思維方式以問題解決為目標，符合數(shù)學(xué)科目的實踐性與應(yīng)用性特征;其次，此思維方式重視關(guān)注現(xiàn)實生活，有利于拓展和豐富課程內(nèi)容，增強授課內(nèi)容的生活氣息和時代氣息;最后，計算思維與計算機科學(xué)之間有著密切聯(lián)系，為現(xiàn)代教育技術(shù)的融入打下良好基礎(chǔ).

（三）有利于促進學(xué)生實現(xiàn)全面發(fā)展

良好的計算思維能力是信息化時代對于人才所提出的全新要求，教師通過在數(shù)學(xué)課程中融入計算思維，逐步幫助學(xué)生掌握此思維方式的特征和具體思考模式，為學(xué)生未來的發(fā)展打下良好基礎(chǔ)，有效強化其社會適應(yīng)能力及綜合實踐應(yīng)用能力，對于提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)，推動其走上全面發(fā)展之路具有十分重要的意義.

三、在中小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)過程中融入計算思維的實踐策略

（一）結(jié)合計算思維創(chuàng)新教學(xué)模式

計算思維指導(dǎo)下，教師應(yīng)重視以思維能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，推動學(xué)生在自主探究與合作分享的過程之中，掌握知識和方法，并圍繞具體問題提出行之有效的實踐解決方案，從而真正將其還原為課堂重心與主體，有效增強其思維能力及分析和解決問題的能力.具體而言，計算思維解決問題的過程主要由以下四個步驟共同構(gòu)成.第一步，定義問題，即從復(fù)雜的數(shù)與數(shù)量關(guān)系之中，找到能夠得到處理和解決的問題;第二步，將問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型，即將第一步中確定的問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題，并尋找與之相應(yīng)的算法和技巧;第三步，使用計算機對數(shù)學(xué)模型進行計算和求解，得到以某種數(shù)學(xué)形式呈現(xiàn)的答案;第四步，將所得到的以數(shù)學(xué)形式呈現(xiàn)的答案轉(zhuǎn)換為符合現(xiàn)實的求解答案，及時發(fā)現(xiàn)和修正其中存在的問題，對第三步中的數(shù)學(xué)模型進行優(yōu)化調(diào)整，在反復(fù)迭代中提高問題答案的精確程度.實踐之中，教師需重視結(jié)合上述四個步驟組織教學(xué)，從而創(chuàng)新課堂模式，有效培養(yǎng)學(xué)生的思維能力.例如，對于“二元一次方程組與實際問題”這一節(jié)的教學(xué)，結(jié)合計算思維解決問題的四個步驟，教師應(yīng)采取以下流程開展教學(xué)：第一步，應(yīng)用生活化的素材，引入實際問題;第二步，結(jié)合二元一次方程組的相關(guān)知識，調(diào)動學(xué)生進行思考，并建立相應(yīng)數(shù)學(xué)模型;第三步，求解與問題相對應(yīng)的二元一次方程組，得到以數(shù)學(xué)形式呈現(xiàn)的答案x=

y=;第四步，結(jié)合實際問題中給出的信息，檢驗第三步中得到答案的適用性，如果不符合現(xiàn)實問題的實際需求，則需要對第二步中得到的數(shù)學(xué)模型進行修正.在這四個步驟中，教師需重視為學(xué)生創(chuàng)造充足的思考和探究空間，調(diào)動其積極主動地展開分析與討論.

（二）增加課堂互動促進交流討論

交互性是計算思維的重要特征，這與計算機的運行原理密切相關(guān)，從這一特征出發(fā)，教師應(yīng)增加課堂過程中的師生互動及生生互動，通過交流和討論活躍課堂氣氛，幫助學(xué)生快速進入學(xué)習(xí)狀態(tài)，調(diào)動其主動結(jié)合已有知識及經(jīng)驗展開思考.為此，教師需圍繞目標教學(xué)內(nèi)容合理設(shè)計問題，確保問題具有針對性和實效性.與此同時，教師應(yīng)重視合理應(yīng)用評價，充分發(fā)揮評價的引導(dǎo)與激勵功能，力求切實增強學(xué)生的學(xué)習(xí)自信.例如，在進行“π”的教學(xué)時，教師可以結(jié)合圓的周長計算公式和面積計算公式，思考“π”對于求解與圓有關(guān)的實際問題的重要價值與作用，并引導(dǎo)學(xué)生閱讀祖沖之求解“π”小數(shù)點后七位的故事，鼓勵其發(fā)表個性化見解，并給予充分肯定.

（三）強化學(xué)習(xí)體驗豐富實踐經(jīng)驗

體驗性是計算思維的一項重要特征，為提高這一思維方式在數(shù)學(xué)課堂中的融入程度，教師應(yīng)注重在實踐中為學(xué)生提供豐富的體驗及實踐機會.首先，教師需加強體驗情境的創(chuàng)設(shè)，以情境對學(xué)生的情感進行引導(dǎo)，促使學(xué)生聯(lián)想和回顧自身生活經(jīng)歷，將知識與生活實際有機聯(lián)系起來，并在此過程中完成其對數(shù)學(xué)知識意義的個性化建構(gòu)，同時引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出問題;其次，教師應(yīng)創(chuàng)新課堂中的實踐應(yīng)用環(huán)節(jié)，通過綜合應(yīng)用問題和課堂練習(xí)題等工具，初步檢驗學(xué)生對知識的掌握程度，獲取關(guān)于學(xué)習(xí)效果的真實反饋.例如，在進行“數(shù)據(jù)的分析”這一章節(jié)的教學(xué)時，教師可以借助多媒體向?qū)W生展示關(guān)于本班學(xué)生身高、體重的數(shù)據(jù)統(tǒng)計圖，以此創(chuàng)設(shè)具體的教學(xué)情境，使學(xué)生充分理解數(shù)據(jù)統(tǒng)計在生活中的應(yīng)用價值，同時調(diào)動學(xué)生在情境之中結(jié)合已有統(tǒng)計知識對統(tǒng)計圖表進行分析，展開相關(guān)數(shù)學(xué)計算，促使其理解數(shù)據(jù)的波動特征和分布趨勢等重要知識.教師在這一過程中還要引導(dǎo)學(xué)生展開交流互動，幫助學(xué)生解決在學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的問題，切實提升課堂交互性.

（四）著力引入現(xiàn)代信息教育技術(shù)

從計算思維與計算機科學(xué)和信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之間的密切關(guān)聯(lián)出發(fā)，教師應(yīng)重視在實踐中引入現(xiàn)代信息教育技術(shù)，包括多媒體、微課等技術(shù)，提高信息化教學(xué)水平，進一步拓展和豐富課程內(nèi)容，增強課程的生動性與趣味性.高效應(yīng)用多媒體技術(shù)的關(guān)鍵在于制作高質(zhì)量的多媒體課件，為此，教師需提高對備課環(huán)節(jié)的重視程度，不斷增強自身整合信息化課程素材與資源的能力，力求在課件中使用最具針對性和趣味性的素材，同時合理設(shè)計課件頁面，提高課件整體的美觀程度，在課堂上有效抓住學(xué)生的注意力，調(diào)動其迅速進入學(xué)習(xí)狀態(tài).高效應(yīng)用微課的關(guān)鍵，在于制作高水平的微課視頻，微課視頻時長一般不超過10分鐘，且單個微課中通常只包括一個知識點，對教師的濃縮概括能力和表達能力提出了較高的要求，同時要求教師掌握視頻錄制和剪輯的方法，為此，教師應(yīng)樹立終身學(xué)習(xí)的意識，不斷提高自身信息技術(shù)應(yīng)用的能力.

（五）設(shè)計多樣實踐應(yīng)用活動

實踐性既是數(shù)學(xué)科目的本質(zhì)特征，也是計算思維的重要特性.為此，教師需重視結(jié)合教材內(nèi)容，設(shè)計豐富多樣的實踐應(yīng)用活動，進一步強化學(xué)生的應(yīng)用意識及能力.例如，在進行“一次函數(shù)”的教學(xué)時，教師可以圍繞教材中“用計算機畫函數(shù)圖像”這一版塊，帶領(lǐng)學(xué)生走入學(xué)校機房進行實踐應(yīng)用，先向其演示使用計算機畫函數(shù)圖像的步驟和方法，再要求學(xué)生自主選擇某一具體的一次函數(shù)，使用計算機完成相應(yīng)操作，之后教師再對學(xué)生所繪制的電子圖像進行集中點評，進一步幫助其突破短板，實現(xiàn)提高.

四、結(jié)束語

總之，針對現(xiàn)階段中小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)實踐中普遍存在的未能充分認識學(xué)科本質(zhì)、未能融入生活化素材與內(nèi)容以及未能充分應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)等問題，教師必須增強自身創(chuàng)新意識，提高對計算思維這一符合信息化時代需求的重要思維方式的重視程度，通過在實踐中構(gòu)建創(chuàng)新型思維能力培養(yǎng)教學(xué)模式、增加課堂交互、強化學(xué)生實踐學(xué)習(xí)體驗、引入現(xiàn)代信息教育技術(shù)及設(shè)計多樣化的實踐應(yīng)用活動，切實提高計算思維在數(shù)學(xué)課堂中的融入程度，從而改善整體教學(xué)質(zhì)量.

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