编程学习对初中学生数学学习水平的影响

吴俊华

抚州市实验学校344000

摘要：编程学习能够帮助初中生改善数学学习现状，提升个人数学能力。本文介绍编程思维与数理思维的密切关系、将数学知识与编程学习相结合的优点，并提出编程学习提高数学学习水平策略。

关键词：编程学习；初中；数学；学习水平

引言：“学科整合”是随着新一轮课程改革的不断深化而形成的一种新型的教育模式。将数理知识有效地应用到数字程序设计中，有助于转变思维，培养学生的创造性，提高学生的运算能力，提高学生的整体素质。

一、编程思维与数理思维的密切关系

编程思维是个人在使用计算机技术的思考方式来解决问题时所发生的一种思考行为。编程思想是一种科学的思想方式，在计算机学科中被广泛地运用，是人类和机器一起解决问题的科学思想。因此，在这个人工智能的年代，我们必须具备一项能力，即用编程思维来处理问题。数学思考是指运用数学推理、判断等方法，运用语言的象征意义，来归纳、反映数学的事物。在处理问题时，很大程度上依靠人类的头脑[1]。尽管计算和数学思考的方法不同，但求解方法却是一致的：编程思维源自数学，运用数学的方法来求解问题，必须着重于定义和概念，确定问题的必要条件，然后通过归纳、推理、逻辑分析来构建数学模型，用数学的方法来求解问题。与问题的定义、问题分解、抽象分析、模型建立、算法实现等方面有着密切联系。因此，编程与数学思考有着密切的关系，并具备很强的可移植性，因此，在一定程度上培养学生的数学思考能力非常重要[2]。

二、将数学知识与编程学习相结合的优点

将数学内容与编程学习相结合，既可以激发学生的学习热情，又可以拓宽学生的眼界，有利于培养学生的运算能力，同时也能够增强学生的问题求解能力。

（一）激发学生的学习热情

编程可以将抽象的数学问题转化为实际应用，将其转换为可视化的应用，将其应用到编程中，从而提高课堂的兴趣，激发学生的学习热情[3]。

（二）促进编程应用

数学分析、运算、抽象思维能力的培养，有助于建立理性的逻辑思维方式，并促进数学思维的发展。解决问题有助于学生的运算能力，老师要主动地发现问题和编程之间的融合，用运算编程来分解问题，构建模式，找到解决问题的方法[4]。

（三）增强学生的问题解决能力

学生问题解题能力是培养学生全面素质、培养学生创造性运用的重要途径。在学习过程中，要充分挖掘编程与数学学习能力之间联系，创造新颖而又生动的课堂环境，使学生能够在不断地学习和强化自己的基础上，从不同的视角来看待问题，将自己所掌握数学理论转化为编程过程，体验用编程方式解决问题的快乐[5]。

三、编程学习提高数学学习水平策略

编程思维是一种思考方法，通过编程方式了解学习步骤，数据显示，编程思维是一种寻找解决问题方法，包括分解、模式识别、抽象和算法四个步骤。所以应该将编程思维与提升学生数学能力相融合。

（一）分解-对复杂问题分析能力

“分解”，就是将复杂的问题拆开成可执行的、易于理解的小步骤。例如，当学生在考虑问题的时候，会将问题分解为有逻辑性的过程。如此，便很容易计算问题，其在分解过程中也会被分解。而在编程学习分解练习中，学生可以通过反复练习来解决那些繁杂的问题。别小看练习，因为练习是数学的基本原理，只要将问题拆开，问题就有可能被解决。而且对数学研究也有很大的帮助，通常体现在阅读方面。如果能够将知识分解，不管是数学综合题，还是应用题，都会变得更加容易解决[6]。

比如手机账单，在遇到这个难题时，擅长分析的学生都会给出一个明确的答案，然后将问题一份份解出来，然后在实际应用中一一解答，就算不能全部解答，至少也能让学生明白自己是怎么做的。而没有分析过的学生，却不知道该从何处开始，学生大脑一片混乱，就像混有一堆乱七八糟的东西，根本找不到答案。

（二）模式辨识-培养“重复规律”的观察与归纳

“模式识别”，指的是找到类似或类似的模型，从而更好地处理问题。逐渐地，积累大量的经验，并将以前遇到的问题，重新整理出来。当重复的方式越来越多时，问题的求解将会更快。

例如，目前大量绘制100匹马匹，如何进行？一匹一匹地模仿一百匹？或者说，找到捷径。如果是后者，就需要了解一下马匹的颜色、体型、尾巴形状、坐姿等等。然后，可以按照“模式”批量绘制一百匹马，而不必再绘制一匹全新的马匹，只要更改一下其部分特性：一匹白马或一匹褐色骏马，一匹低着头进食的马匹，一匹昂首咆哮。这是一种突飞猛进的进步，对在数学领域里迷失自己人来说，无疑是一种巨大进步。

编程学习就是找出某些可以被复制的元素，并将其结合在一起，由电脑复制。很多人的解题速度都很快，就是因为学生擅长寻找和归纳“可重复使用的规则”，学生的脑子里都是“方法库”，如果有问题，可以随时呼叫，而不用从头开始思考，既节省大量的时间，又减少不必要失误。

（三）抽象化-对学生深度研究能力培养

“抽象”指的是寻找问题的本质，排除掉其他不重要的东西。有这个功能，之前只是简单的算术，现在有程序思考之后，就可以通过表面的数字，去思考后面的具体操作，去理解这些问题的实质，从多个维度去理解，从而提高自己的数学。

（四）算法-培养有效问题求解技巧

所谓算法，就是通过对一组问题的了解，来一步步地找到可行解法。在问题的实践中，有“逻辑思维”与“检查纠错”这两个重要技能。逻辑思考有一个很关键的原理，叫做MECE，中文的含义是不会再犯、不会忘记。而在编程学习中，每一步都要注意MECE原理。在做数学的时候，也是同样原理，确保把每一种可能的情形都包括在内，而不会出现任何疏忽和重复。当学生将这些问题分解之后，学生会考虑到，“怎样把数学问题归类到查无遗漏程度”、“怎样用循环、条件判断来解决问题”等等。在这个过程中，要有条理，要有缜密的分析，才能让自己的答案不至于错误。用严格编程过程，纠正自己疏忽，最直观的表现，就是在做数学问题的时候，准确度会大大提升。

结论：综上所述，在数学课堂教学中运用编程思维，对学生开展有效的数学教育，取得较为显著成效。既能提高学生数学学习热情，又能增强学生对数学问题细致思维。通过编程学习加强对数学学习水平培养，使其对数学问题的解题水平有进一步提高。

参考文献：

[1]郑向光.培养编程思维能力促进数学素养发展的实践思考[J].中学理科园地,2022,18(04):72-73.

[2]臧美凤.经典数学难题的现代哲学阐述——我们为什么要学编程[J].中国信息技术教育,2022(13):94-95.

[3]刘峥嵘.基于模糊数学理论的实时分布对象编程方法[J].微型电脑应用,2022,38(06):28-30.

[4]姚媛.智能算法在计算机编程优化中的应用[J].集成电路应用,2022,39(06):176-177.

[5]李国亮.计算机编程中的数学算法优化策略分析[J].集成电路应用,2022,39(04):184-185.

[6]林华政,许芝卉,康淑瑰.数学算法在计算机编程优化中的作用[J].数字通信世界,2022(01):16-18.