基于游戏化教学的背景，探索编程游戏与数学课堂的融合

蔡惠贻

【摘 要】本文基于游戏化教学的背景，探索编程游戏与数学课堂的融合，阐述了研究的现状、编程工具的选择及探索过程。文中列举了探索过程中的多个实践案例，并对研究进行了思考与总结。

【关键词】编程游戏 游戏化数学 数学教学 融合

一、编程游戏与数学课堂融合的现状及概念阐述

游戏化教学是数学课堂教学的大趋势。游戏化教学是指将游戏元素引入数学课堂的一种教学方式。这种方式不僅能提高学生的学习积极性，还能调动学生的数学思维。数学课堂游戏的种类众多，有视频游戏、卡牌游戏、编程游戏等。其中，编程游戏可以使教学情境多样化及数学思维可视化。但是编程游戏对教师的信息技术要求较高，因此编程游戏与数学课堂融合的探究并不多。

作为一线数学教师，笔者认为将编程游戏与数学教学融合是很有价值的。编程是程序设计的工具，但也是小学信息技术学科的学习课程。在设计编程游戏的过程中，教师能迅速提高信息技术能力。在理解编程游戏的过程中，学生能高效地理解数学知识。部分思维活跃的学生还能结合信息技术课程的知识理解编程背后的数学逻辑与思维。

对于“融合”，有三种阐述。一是教师将编程作为游戏设计的工具，使编程的游戏作品与数学课堂融合。这是以数学教学目标为主的融合教学。二是在小学信息技术课中，教师将数学知识渗透在编程设计中，学生可以通过编程设计来理解数学知识。这是以编程教学目标为主的融合教学。三是教师将数学教学目标和编程教学目标融合于一节课中，以项目式学习的方式进行课堂教学。本文以“融合”理解为第一种阐述内容，探索以数学教学目标为主的融合教学。

二、编程工具的选择

编程软件众多，且各有特点。选择一款适合教师使用且适合学生理解的编程软件，才能更好地发挥编程在教学中的作用。因此，选用的编程软件需要具备以下特点：编程功能强大，能满足课堂教学的大部分需求;编程图形化，教师容易理解;编程设计操作简单，教师可以掌握并高效完成编程设计。少儿编程工具AIspark就具备以上特点。

AIspark是一种积木式编程工具。第一，它具有可视化的特点。AIspark用不同的积木模块代替繁杂的编程代码。软件中的编程积木模块有智能语音、人脸识别、智能翻译、KNN（K近邻算法）、AI实验室、控制、运动、外观、声音、事件、侦测、运算、变量和自制积木。第二，它具有图形化拖曳的特点。教师可以拖曳不同的积木模块去堆叠，或直接将不需要的积木模块放回脚本区即能实现删除效果。第三，AIspark内部资源丰富，为交互式的设计如动画、故事片、游戏等提供了丰富的素材。总的来说，AIspark功能强大，编程简易，趣味性强，能轻松达到交互式故事、动画、游戏等效果。因此，选用AIspark作为设计游戏的编程工具是非常合适的。

三、编程游戏与数学课堂融合的探索

小学数学教材将知识内容分为数与代数、图形与几何、统计与概率、综合实践四个领域。在探索编程游戏与数学课堂融合的过程中，图形与几何、数与代数领域都有探索。

（一）将编程游戏融入图形与几何领域的课堂教学

在北师大版数学五年级上册“平移”一课中，学生不仅需要明确平移的特征并能说出物体平移的方向和距离，还需要在方格纸中根据物体的平移路径画出平移后的图形。在学习本节课之前，学生在三年级时便学习了物体的简单平移，所以能比较轻松地说出物体平移的方向和距离。但是对于基础较差的学生来说，根据物体平移路径准确画出平移后的物体是有一定难度的。基于教材分析和学情分析，这节课笔者设计了小猫追逐钱袋的两个编程游戏来进行重难点教学。

1.编程游戏导入，回顾平移的知识

游戏规则：在小猫追逐钱袋的方格中，钱袋会在3～5秒内自动随机变换位置，玩家需要通过键盘操作上移、下移、左移、右移键使小猫移动去追逐钱袋。当小猫位置与钱袋位置重合时，分数增加1分。游戏限时60秒，两人先后进行游戏，得分高者获胜。

游戏结束后，教师让学生依次思考几个问题：①游戏过程中运用了哪些数学知识？②物体平移有什么特点？③游戏过程中小猫平移的路径是怎样的。

在设计游戏的过程中，竞争是考虑的关键因素。竞争游戏能极大调动学生的学习积极性，提高学生的学习兴趣。游戏结束后，学生通过回顾游戏的过程来复习平移的相关知识，为本节课的新知识学习做铺垫。这是顺应学生思维认知的。此外，游戏后教师引导学生思考三个问题能有效减少学生注视电子屏幕的时间，保护学生的视力。

2.你说我移，突破平移的难点

教师事先准备好方格纸学习单。学习单上的方格只标注小猫的位置，学生根据教师提供的小猫平移路径信息画出平移后小猫的位置。其中，教师提供的平移路径信息由易到难。学生画完后同桌交流，集体评议，最后总结画图的技巧与方法。

将平移游戏从电子屏幕操作转移到纸笔操作是有必要的，这也是由具象思维到抽象思维的过渡。本环节的设计目的在于帮助学生总结画平移后图形的技巧与方法。

随后，教师拿出事先准备好的关于小猫平移路径信息的锦囊，选取两个玩家并分配游戏任务。A玩家根据教师提供的锦囊信息告诉B玩家小猫的平移路径，B玩家则操作电脑键盘使小猫平移到指定位置。当B玩家准确平移小猫到指定位置时，团队获得1分。小猫寻找钱袋的游戏由独立画图变为两人合作，更能激发学生的挑战意识。

在合作过程中，本环节能培养学生团结协作的精神，也能培养学生细心倾听、认真思考的品质。更重要的是，在游戏过程中，玩家专注于想象平移后的小猫位置，而其他学生观众则专注于根据想象小猫平移后的位置来判断玩家操作是否正确。因此，全体学生都在这个过程中巩固了新知。

（二）将编程游戏融入数与代数领域的课堂教学

“异分母分数大小比较”是北师大版数学五年级上册的内容。在学习本节课之前，学生已经对分数有初步认识且学过同分母分数大小比较的知识。本节课的教学重点是引导学生在探索异分母分数大小比较的方法中理解通分。在教材中，学生的探索是由易到难的，探索中思维也是发散的。如教材先引导用画图或通分等方法探索分母互质的分数大小比较，再探索分母有共同因数的分数大小比较。基于对相关内容的分析，本节课设计了将快问快答的编程游戏融入课堂教学。96C475A7-7C7C-475D-9A71-FBAF1628FE9C

1.人机互动，增加课堂趣味性

上课伊始，可以全班来玩一玩快问快答的游戏。屏幕上出示两个同分母分数，请全班一起回答。若回答正确，则屏幕显示“恭喜你，回答正確”，并在分数栏增加1分;若回答错误，则屏幕回应“对不起，回答错误”。在进行5次比较同分母分数大小的游戏后，第6次屏幕出示两个分母互质的分数，如与。当异分母分数出现时，学生中会出现不一致的答案。此时，教师便引导学生回顾同分母分数大小比较的方法，同时思考异分母分数大小比较的方法。

学生在课堂学习单上用自己喜欢的方法比较与的大小。有学生用了画图的方式，也有学生将两个分数化为分母为42的分数再比较其大小。在课堂上，教师可以将不同的学生作品展示出来，集体交流讨论后对通分的概念进行详细介绍。解决了比较分母互质的分数大小问题后，教师再次利用快问快答程序游戏出示类似分母互质的分数，并让学生单独回答。本次游戏进行了5轮，当学生遇到矛盾点时，教师适时停下来给学生思考探索的时间与空间。这也是学生突破本节课重点的关键环节。

人机互动的游戏是本节课的导入活动，时长控制在3分钟以内。这个游戏可以很自然地引发学生的认知冲突，迫使学生主动思考比较异分母分数大小的方法，并将方法落实在纸笔上。同时，有了比较同分母分数大小的知识铺垫，学生能较容易地想到将异分母分数转化为同分母分数再进行比较。

2.学生参与游戏设计，增强学习成就感

在突破教学重点之后，教师可以让学生在学习单上设计5道比较异分母分数大小的题目。教师有选择性地挑选分母有共同因数的异分母分数的学生作品，并根据学生的作品当场修改编程，制作成新的游戏。在玩新游戏的过程中，学生对比较这类分数的大小有困惑。以此为契机，教师可以再次引导学生探索这类分数通分的技巧与方法，从而突破学习难点。

在本环节中，学生由游戏玩家转变为游戏设计者。学生通过纸笔将游戏设计的想法表示出来，因此学生的学习积极性被极大地调动了起来。

在编程游戏与数学课堂教学融合的探索中，我们感受到了编程的强大性，更感受到了编程游戏与数学教学结合的研究价值。编程游戏与数学教学的融合是为了提高课堂教学的趣味性和有效性。这样的教学模式对教师提出了更高的要求。为了更好地实现编程游戏与数学教学融合，教师在熟练掌握编程技术的同时还要保持游戏精神，时刻学习和更新游戏设计理念。需要特别注意的是，编程游戏是数学课堂教学的辅助工具，不应该占用课堂的大量时间，要留更多的时间给学生进行思维的跃动与提升。96C475A7-7C7C-475D-9A71-FBAF1628FE9C