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基于计算思维的小学不插电计算机教学模式

实践

作者：***

来源：《中国信息技术教育》2020年第09期

目前，人们普遍认为计算思维的培养在课堂教学中主要通过计算机编程及其相关的教学活

动来实现，其中小学多以Scratch编程、机器人、开源芯片创客等活动为主。尽管计算机编程

教学对培养学生计算思维有直接效果，但在实际教学活动中教师仍需要面对许多问题。例如，

编程教学对计算机和相关硬件设备有着强大的依赖性，硬件资源往往无法满足大量学生同时使

用的需求;又如，信息技术学科还包含大量非编程的学科知识，教师仍需要在规定课时内完成

这部分教学内容。面对这些矛盾，笔者认为可以运用不插电计算机的教学活动，弥补原有课堂

教学活动的不足，提升计算思维的培养效果。

不插电计算机的教学特点

不插电计算机（ComputerScienceUnplugged）的概念最初是由新西兰坎特伯雷大学的Tim

Bell教授和IanH.Written、MikeFellows两位教师共同发起的一个研究项目。他们认为，传统

课程所授的计算机编程是人们将自己的想法付诸现实的工具和方法，但是这门学科更重要的是

让学习者认识计算机实现功能的过程。不插电计算机教学的目的并非是让学生精准地掌握计算

机的某一项知识，而是通过认识计算机解决问题的过程，理解其中的原理概念，感受这门学科

所涵盖的创意和趣味。由于不插电计算机教学具有不受时间和地点限制的特点以及适合低年段

学生学习计算机科学知识的优势，该项目得到全球计算机科学学科研究者的认可，并对信息技

术学科的教学产生巨大影响。

由于在不插电计算机的教学活动中不需要学生直接操作计算机或者其他媒体设备，所以这

种教学活动可以面向没有计算机学习基础的学生开展，对学习者的能力门槛较低，适合小学阶

段学生参与学习。尽管如此，不插电计算机教学的内容仍然始终围绕计算机科学的核心知识。

这种教学方式对于帮助学生理解计算机的运行原理、编程的逻辑规律、算法的执行过程等学生

难以直观看到的学科知识有着自己独特的教学效果。

传统的信息技术教学往往关注学生应用技术解决生活问题的操作和思维方面的培养，但实

际上学生学到的本领常常与生活实际面对的环境有着巨大差异。不插电计算机的教学一般从二

进制数概念、人工智能原理、算法流程等计算机科学的核心知识出发，通过运用贴近生活情景

的互动游戏的方式呈现这些知识概念和规律，从而使学生在掌握知识的同时提升其在信息技术

环境中的自适应能力。

不插电计算机的教学形式一般以师生之间和生生之间的交互游戏和实践活动为主，注重学

生在整个活动过程中的体验和思考。通过开展围绕计算机科学知识的互动游戏，组织一系列具

有趣味性和挑战性的活动，实现对计算机科学的概念、知识和技术的解释。学生在活动的过程

中不仅认识计算机科学的相关知识，培育学科思维能力，更能体验计算机科学的魅力，产生学

习兴趣和探索欲望，最终真正实现“玩中学”的教学效果。

基于计算思维培养的不插电计算机教学模式设计

基于计算思维培养的不插电计算机教学是以让学生在掌握学科知识的同时提升计算思维为

目标，将计算思维培育的要素渗透于不插电计算机的教学活动。结合不插电计算机教学的活动

特点，随着教学的深入，将生活案例、学科知识以及互动游戏相结合，使学生能够主动参与学

习，并在深度体验的过程中培育计算思维。

结合不插电计算机教学的特点，围绕计算思维培育的相关概念，笔者认为，以培育小学生

计算思维为目标的不插电计算机教学活动主要包含“情境互动”“明确问题”“体验探究”“归纳现

象”“应用实践”“总结推广”六个主要阶段（如图1）。

①情境互动阶段，创設任务情境，激发学习兴趣。不插电计算机的教学活动一般以包含计

算机科学的现象、问题或游戏为主。通过情境互动，将学科知识与学生的生活情境产生联系，

用“可参与”的互动方式使学生体验计算机科学知识的趣味，充分调动学生参与活动的欲望和学

习兴趣。

②明确问题阶段，分析问题现象，确定教学内容。本阶段是将生活中的现象或问题抽象为

学科性的问题，在生活现象和学科知识间起到承上启下的作用。通过组织学生对第一阶段所观

察到的现象进行分析，逐步抽象出其中与计算机科学以及信息技术学科相关的知识内容。面对

比较复杂的问题和现象，教师可以通过引导使学生将复杂问题分解成若干子问题并形成问题

集，在之后的教学活动中逐一解决或解释这些问题和现象。

③体验探究阶段，开展探究体验，领略学科知识。本阶段是教学活动的主体，也是解释和

解决学科知识的