计算思维与小学数学教学的融合探究

发表时间:2020/10/23   来源:《中小学教育》2020年7月第21期   作者:许应美
[导读] 信息技术几乎渗透到日常生活的方方面面,
        许应美
        云南省文山实验小学663000
        摘要:信息技术几乎渗透到日常生活的方方面面,在改变人们生活方式的同时也潜移默化地影响着人们的思维方式。计算统计学、化学计量学、生物信息学等交叉学科的涌现体现了信息科学在众多学科领域的重要性。数学学科与计算思维之间存在着明显而众多的联系,特别是在问题解决、数据分析和建模领域。计算思维作为一项具有普适性的21世纪关键技能,应该像阅读、写作和算术一样纳入到每个孩子的分析能力中,其培养不能仅仅局限在信息技术课堂。基于此,本篇文章对计算思维与小学数学教学的融合进行研究,以供参考。
        关键词:计算思维;小学数学;融合教学
引言
        计算思维教育在K-12教学活动中应当得到良好应用,因此CSTA与ISTE针对计算思维提出了具体的操作性定义,明确指出了计算思维属于问题解决的过程,同时在培养学生计算思维时必不可少地要对学生解决复杂问题的信心、不惧怕困难的决心、解决开放式问题的能力以及与他人合作的能力等进行培养。所以,在具体的操作性定义提出的计算思维框架与概念支持下,为小学数学教学中培养学生计算思维提供了重要指导。
一、小学数学课堂中的计算思维
        计算思维扎根于计算机科学领域,科学家们对计算思维的定义和构成要素作出了阐述。2006年,周以真教授首次明确提出“计算思维”这一概念,认为它是一种利用计算机科学的基本概念进行问题求解、系统设计和理解人类行为的方法。2011年,周教授基于更为普适的视角对计算思维进行了新的解读,将其看作是一种思维过程,思考如何以信息处理代理能够有效执行的方式进行问题阐述和问题解决方案设计。随后学术界纷纷对计算思维的概念进行探究,目前尚未形成统一意见,普遍认同计算思维是一种利用计算机科学基本概念解决复杂问题的思维过程或者是思维方法。因此,不依托可视化编程、数字有形物等工具,在非计算机科学领域开展计算思维教育具有可行性。
二、计算思维与小学数学教学的融合
        (一)让“数学”与“技术”跨界融合,提升学生数学核心素养
        利用智能计算思维解决数学建模问题,在学生解决该问题的过程中,充分运用智能化平台与智能技术,根据所要解决的问题,选择一个适当的程序语言作为描述工具,为数学问题的解决提供了技术支持,反过来,在解决该数学问题的过程中,培养与发展了学生的智能计算思维,真正地让数学与技术完成了跨界融合;同时,在数学化过程中培养了学生的数学抽象素养,利用计算机和数学软件对抽象的数学问题的进行求解时,培养了学生的数据分析、数学运算的核心素养,整个数学建模问题解决过程培养学生的数学建模素养,让数学核心素养真正“落地”。


        (二)提倡基于问题解决的合作学习方式
        有学者发现CSTA计算思维教学符合建构主义“以学生为中心”的教学要求,伙伴协作和个人活动在所有的教学案例中均有体现。计算思维作为一系列在问题解决过程中产生的思维活动,高度真实的开放式问题情境是开展计算思维教育的理想载体。教师作为支持者,在学习者解决问题的过程中不断提供鼓励和必要的引导。学习者作为积极主动的知识建构者,在教师的指导下正确描述与分解问题、抽象组织数据、设计具有自动化特征的解决方案等。此外,鉴于开放式问题的解决方案存在多样性,营造具有高度容错性的课堂氛围非常重要,在这种学习氛围中,学习者被允许思考可能不奏效的方案,开放性地进行错误分析和创造性地解决问题。
        (三)数学建模的教与学帮助教师形成教育技术的资源观
        教育资源的建设是教育信息化的关键,教育资源的建设要从静态的“库”的建设思路,发展到着眼于“人”的动态平台建设思路,要求资源有多样性、流动生成性、共享性,同时还要有情境性.而数学建模的教与学也更重视的学习资源,其很大一部分是动态生成的,这就需要教师在日常生活、教学和学习中,不断留心,注意积累挖掘教与学的素材,扩充自己的教育技术的资源库,在此过程中培养了教师动态资源开发、消费、再生的意识。
        (四)重视学习者非智力因素的培养
        非智力因素虽然不直接参加认知加工过程,但它对认知过程具有重要的动力、定向、引导、维持、调节和强化作用。计算思维除了包含上述的一系列核心技能之外,还涵盖了许多支持和增强这些技能的性格和态度,如应对复杂问题的信心、解决难题的坚持、对歧义的容忍、处理开放式问题的能力、与他人沟通和合作以实现共同目标或解决方案的能力。有研究者在此基础上,基于数学教育背景构建出了包含关键倾向、关键敏感性和关键能力三个维度的计算思维情感态度框架,即对歧义的容忍、坚持和合作。关注学习者情感态度的发展,也是《课标》所设定的四大总目标之一。两者之间存在诸多相似之处,均强调培养学习者克服困难的意志力与信心以及与他人合作交流的能力等。
结束语
        综上所述,由CSTA与ISTE共同开发的K-12计算思维教育操作定义,同时根据此设计出了相应的教学案例,为不同学科教师的教学提供了明确指导。尽管国内外的教学内容与目标并不相同,但是通过案例的分析,我们可以结合学生的具体学情对计算思维进行借鉴,在小学数学教学中去培养学生的计算思维。
参考文献
[1]付卓玛.小学数学教学中培养学生计算能力的策略探究[J].教育革新,2019(11):58.
[2]彭辉,张纯然,马倩.情境教学下小学数学与计算思维的融合[J].办公自动化,2019,24(12):44-47.
[3]张顺利,黄文芝.计算思维导向的离散数学混合教学模式研究[J].计算机教育,2019(03):39-43.
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