摘 "要 "在推進(jìn)教育數(shù)字化的時(shí)代背景下，信息科技課程教學(xué)承擔(dān)著培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維與數(shù)字素養(yǎng)的育人使命。鄉(xiāng)村學(xué)校分布范圍廣且數(shù)量多，不少鄉(xiāng)村學(xué)校無(wú)法提供信息科技課程教學(xué)環(huán)境，需要通過“不插電”的教學(xué)策略有效達(dá)成面向計(jì)算思維培養(yǎng)的課程核心素養(yǎng)目標(biāo)。基于此，通過梳理信息科技課程“不插電”教學(xué)策略的有關(guān)概念，并結(jié)合計(jì)算思維的分治思想、抽象建模、模式識(shí)別、算法設(shè)計(jì)等維度，構(gòu)建“不插電”的信息科技課堂教學(xué)策略，最后分析“不插電”信息科技課程教學(xué)案例，以期為教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型下的信息科技課程教學(xué)高質(zhì)量發(fā)展提供指引。

關(guān)鍵詞 "計(jì)算思維；“不插電”教學(xué)；信息科技課程；具身活動(dòng)

中圖分類號(hào)：G642.4 " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2024）24-00-06

0 "引言

隨著我國(guó)推進(jìn)教育數(shù)字化，人工智能（AI）等新型信息技術(shù)深度融入經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，計(jì)算思維成了體現(xiàn)公民數(shù)字素養(yǎng)的關(guān)鍵性指標(biāo)[1]。教育部頒布的《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年

版）》明確將計(jì)算思維作為信息科技課程的核心素養(yǎng)之一[2]。鄉(xiāng)村學(xué)校課堂是落實(shí)新課標(biāo)理念的重要教學(xué)陣地，鄉(xiāng)村學(xué)生的計(jì)算思維培養(yǎng)關(guān)乎我國(guó)高質(zhì)量教育體系建設(shè)[3]。但由于我國(guó)鄉(xiāng)村學(xué)校數(shù)字化教育環(huán)境建設(shè)投入不足、數(shù)字化師資隊(duì)伍建設(shè)薄弱、數(shù)字化育人理念相對(duì)落后，信息科技課程教學(xué)活動(dòng)難以有效實(shí)施，因此難以應(yīng)用常規(guī)計(jì)算機(jī)房與網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下信息科技課程教學(xué)模式去培養(yǎng)鄉(xiāng)村學(xué)生的計(jì)算思維。

著名的計(jì)算機(jī)科學(xué)家迪杰斯特拉曾說(shuō)過：“計(jì)算機(jī)科學(xué)不只是關(guān)于計(jì)算機(jī)，正如天文學(xué)不只是關(guān)于望遠(yuǎn)鏡?！?997年，新西蘭的TIM等[4]提出“不插電的計(jì)算機(jī)科學(xué)”，這種教學(xué)策略旨在降低信息科技課程教學(xué)活動(dòng)對(duì)計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)等硬件環(huán)境的依賴，通過精心設(shè)計(jì)的教學(xué)活動(dòng)激發(fā)學(xué)生深入理解和體驗(yàn)計(jì)算機(jī)科學(xué)的原理。在學(xué)術(shù)界，“不插電”教學(xué)策略被視為培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的有效方法，特別是在鄉(xiāng)村教學(xué)環(huán)境中。如何有效地運(yùn)用“不插

電”教學(xué)策略來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，已成為鄉(xiāng)村教學(xué)場(chǎng)景下基礎(chǔ)教育信息科技課程教學(xué)的關(guān)鍵議題之一。

1 "“不插電”的數(shù)字化教學(xué)設(shè)計(jì)方法

1.1 "計(jì)算思維的內(nèi)涵

2006年，美國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)家周以真教授提出：計(jì)算思維是利用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念來(lái)解決問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類行為，其涵蓋了計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的一系列思維工具[5]。至今，國(guó)內(nèi)外關(guān)于計(jì)算思維內(nèi)涵的闡述尚未形成統(tǒng)一的表述。眾多學(xué)者傾向于從多元維度分解視角構(gòu)建計(jì)算思維發(fā)展與評(píng)估框架，該框架主要包括計(jì)算概念、計(jì)算實(shí)踐和計(jì)算觀念三個(gè)維度[6]。此外，周以真教授提出的算法、分解、抽象、概括和調(diào)試這五大要素，也被廣泛視為計(jì)算思維的核心組成部分，為深入理解和發(fā)展計(jì)算思維提供了強(qiáng)大的理論支持。

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》對(duì)計(jì)算思維作出闡述：計(jì)算思維是指?jìng)€(gè)體運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在問題解決過程中涉及的抽象、分解、建模、算法設(shè)計(jì)等思維活動(dòng)[7]。這一解釋凸顯了計(jì)算思維在義務(wù)教育信息科技教育中的重要地位。

1.2 "“不插電”的教學(xué)設(shè)計(jì)概念

“不插電”的計(jì)算機(jī)科學(xué)教育理念由新西蘭TIM等學(xué)者提出，其編寫的《不插電的計(jì)算機(jī)科學(xué)》（Computer Science Unplugged）是該教育理念的經(jīng)典著作。在我國(guó)基礎(chǔ)教育信息科技教師的積極傳播與實(shí)踐下，我國(guó)學(xué)者對(duì)“不插電”的計(jì)算機(jī)科學(xué)（信息科技）教育教學(xué)活動(dòng)產(chǎn)生了濃厚的興趣，并進(jìn)行了深入探究?！安徊咫姟钡慕虒W(xué)活動(dòng)并非完全脫離數(shù)字化教學(xué)環(huán)境，而是指不考慮程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言語(yǔ)法、計(jì)算機(jī)軟硬件和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等具體技術(shù)情形，使用數(shù)字圖像、視頻、動(dòng)畫、小程序、虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)等在生活中易感知、易獲取的數(shù)字化或?qū)嶓w化教具媒體，圍繞計(jì)算機(jī)科學(xué)原理實(shí)施情境化、具身性、活動(dòng)式教學(xué)，讓學(xué)生在具身化的游戲活動(dòng)過程中思考、探索，領(lǐng)悟計(jì)算機(jī)科學(xué)原理，形成并發(fā)展應(yīng)用相關(guān)原理解決生活問題的計(jì)算思維[8]。

從教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)視角考察“不插電”教學(xué)活動(dòng)，以培養(yǎng)與發(fā)展計(jì)算思維為教學(xué)目標(biāo)，在鄉(xiāng)村有限設(shè)施物理空間與無(wú)限資源數(shù)字空間混合的教學(xué)環(huán)境下，其教學(xué)過程主要有以下四個(gè)步驟。

1）具身生活場(chǎng)景問題導(dǎo)入。在這個(gè)環(huán)節(jié)教師要把計(jì)算機(jī)科學(xué)原理與學(xué)生的日常生活場(chǎng)景應(yīng)用建構(gòu)關(guān)聯(lián)，并為學(xué)生提供若干生活場(chǎng)景具身性問題支架，以此作為學(xué)習(xí)的起點(diǎn)，引發(fā)其具身認(rèn)知活動(dòng)，激發(fā)他們的好奇心和探究欲望。

2）在物理或數(shù)字教學(xué)空間中設(shè)計(jì)感知計(jì)算機(jī)科學(xué)原理的游戲活動(dòng)策略。在這個(gè)環(huán)節(jié)，教師首先向?qū)W生明確特定教學(xué)場(chǎng)域中的游戲規(guī)則和任務(wù)工具等，在喚起學(xué)習(xí)注意、引起認(rèn)知沖突、啟發(fā)深層次探究等關(guān)鍵教學(xué)環(huán)節(jié)，教師可使用數(shù)字化教具（如具象化圖片、視頻、動(dòng)畫等教學(xué)媒體）作為學(xué)習(xí)支架幫助學(xué)生聚焦關(guān)鍵、加深理解、梳理思路。在游戲化教學(xué)情境中，學(xué)生將觸及不同難度等級(jí)的問題式任務(wù)，教師利用遞進(jìn)式追問的方式引導(dǎo)學(xué)生深入體悟計(jì)算機(jī)科學(xué)原理，游戲結(jié)束后教師再對(duì)相關(guān)問題線索進(jìn)行引導(dǎo)、啟發(fā)、點(diǎn)撥與歸納。

3）對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)原理的深層次意義建構(gòu)。隨著課程知識(shí)遞進(jìn)，教師對(duì)真實(shí)復(fù)雜場(chǎng)景進(jìn)行系統(tǒng)化的項(xiàng)目式活動(dòng)教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)應(yīng)用計(jì)算機(jī)科學(xué)原理解決真實(shí)社會(huì)生活場(chǎng)景中的體系化、工程化、學(xué)術(shù)化問題。

4）對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)原理的跨情境遷移應(yīng)用。這是指在“不插電”教學(xué)活動(dòng)中，教師通過情境模擬、任務(wù)協(xié)作、實(shí)踐探究等線下活動(dòng)支架引導(dǎo)學(xué)生將課堂所學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)原理在交通、飲食、運(yùn)動(dòng)、休閑等不同主題情境中實(shí)現(xiàn)遷移延伸，以體驗(yàn)式、探究式、協(xié)作式等項(xiàng)目教學(xué)活動(dòng)促進(jìn)學(xué)生在真實(shí)復(fù)雜環(huán)境中應(yīng)用計(jì)算思維進(jìn)行綜合分析、評(píng)價(jià)與創(chuàng)新創(chuàng)造，形成高階信息科技課程核心素養(yǎng)[9]。

1.3 "“不插電”的教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)踐原則

信息科技課程以培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維為重要目標(biāo)?！安徊咫姟毙畔⒖萍冀虒W(xué)活動(dòng)被認(rèn)為是在技術(shù)成熟度不高的教學(xué)環(huán)境下培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用計(jì)算思維解決問題的有效教學(xué)方式[10]。結(jié)合《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的具體要求，應(yīng)用教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)原則，“不插電”的信息科技教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循教學(xué)媒體倡導(dǎo)突破傳統(tǒng)的物理教學(xué)環(huán)境限制、教學(xué)活動(dòng)倡導(dǎo)在學(xué)生生活場(chǎng)景中建構(gòu)活動(dòng)支架、教學(xué)內(nèi)容倡導(dǎo)忽略具體工程環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)而聚焦思維訓(xùn)練等原則。

1.3.1 "教學(xué)媒體倡導(dǎo)突破傳統(tǒng)的物理（計(jì)算機(jī)房）教學(xué)環(huán)境限制

“不插電”信息科技教學(xué)活動(dòng)場(chǎng)域融合線上數(shù)字空間與線下物理空間，教師所采用的教具媒體倡導(dǎo)簡(jiǎn)潔實(shí)用、易于獲取的原則。在線下教學(xué)活動(dòng)中，教師巧妙運(yùn)用卡片、紙張、棋牌等實(shí)體教具與數(shù)字化媒體素材、小程序等多樣化媒體工具設(shè)計(jì)體驗(yàn)、探究、協(xié)作等活動(dòng)環(huán)節(jié)，通過設(shè)置游戲任務(wù)和遞進(jìn)式追問等方式激發(fā)學(xué)生的思考，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與線下教學(xué)活動(dòng)探究計(jì)算機(jī)科學(xué)原理，從而有效培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。這一特點(diǎn)有望破解鄉(xiāng)村學(xué)校因教學(xué)條件不足而無(wú)法開設(shè)信息科技課程的困境，為鄉(xiāng)村學(xué)校在常規(guī)多媒體教室甚至傳統(tǒng)教室里開展面向計(jì)算思維培養(yǎng)的信息科技教學(xué)提供了新的教學(xué)設(shè)計(jì)方法。

1.3.2 "教學(xué)活動(dòng)倡導(dǎo)在學(xué)生生活場(chǎng)景中建構(gòu)活動(dòng)支架，以符合學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)并有效喚起學(xué)生對(duì)原理層知識(shí)的探索欲

“不插電”信息科技教學(xué)活動(dòng)提倡采用富有趣味的教學(xué)手段，吸引學(xué)生的注意力并激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。教師所選取的教具媒體、活動(dòng)主題、思維支架、評(píng)價(jià)方式等要素都應(yīng)緊密貼近學(xué)生的具身認(rèn)知與沉浸體驗(yàn)，能夠有效促進(jìn)知情意行等全維度意義建構(gòu)。同時(shí)，這些教學(xué)要素應(yīng)體現(xiàn)寓教于樂原則，通過“不插電”教學(xué)方式在線下物理空間中設(shè)置開放式、實(shí)踐性、遞進(jìn)式活動(dòng)，使學(xué)生在教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中通過主動(dòng)建構(gòu)、深度探索、具身體驗(yàn)、綜合應(yīng)用等方式掌握信息科技原理知識(shí)，進(jìn)而培養(yǎng)和發(fā)展計(jì)算思維。

1.3.3 "教學(xué)內(nèi)容倡導(dǎo)忽略集成界面、配置環(huán)境、調(diào)試代碼等具體工程環(huán)節(jié)[11]，轉(zhuǎn)而聚焦任務(wù)分解、模型抽象、模式識(shí)別、算法分析等邏輯思維的訓(xùn)練

在常規(guī)的計(jì)算思維培養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)活動(dòng)中，完成特定的工程任務(wù)或編程作品需要學(xué)生掌握較高專業(yè)門檻的工程實(shí)踐技能，同時(shí)需要了解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、編譯原理、數(shù)學(xué)建模等高階專業(yè)知識(shí)。雖然這些工程知識(shí)與技能對(duì)于發(fā)展系統(tǒng)性、高階性的工程思維不可或缺，但它們并非培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的剛需因素，相反，由于它們對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)知識(shí)薄弱的學(xué)生來(lái)說(shuō)具有較高的認(rèn)知與實(shí)踐壁壘，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中生成較高的認(rèn)知負(fù)荷，缺乏較高效能感驅(qū)動(dòng)的正向表現(xiàn)性評(píng)價(jià)，不利于獲得積極的獲得感與體驗(yàn)感。

從具身教學(xué)系統(tǒng)視角審視教師的實(shí)踐性知識(shí)，系統(tǒng)化的信息科技實(shí)踐教學(xué)需要教師具有相對(duì)完備的計(jì)算機(jī)科學(xué)知識(shí)體系與親身參與真實(shí)系統(tǒng)開發(fā)的經(jīng)歷。鄉(xiāng)村地區(qū)的教師普遍專業(yè)素養(yǎng)薄弱，很難開展系統(tǒng)化的計(jì)算機(jī)科學(xué)實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，從體系化工程設(shè)計(jì)視角難以觸發(fā)正向?qū)W習(xí)的內(nèi)驅(qū)力。由于“不插電”教學(xué)活動(dòng)將工程細(xì)節(jié)屏蔽，將計(jì)算思維以概念具象化、體驗(yàn)具身化的方式融入現(xiàn)實(shí)生活的教學(xué)問題與任務(wù)，使學(xué)生在當(dāng)前可接受的認(rèn)知范圍內(nèi)接受信息科技知識(shí)，發(fā)展目標(biāo)分解、問題抽象、模式識(shí)別與算法設(shè)計(jì)等計(jì)算思維，學(xué)生只需具備基本的運(yùn)算、讀寫、協(xié)作與表達(dá)等初階技能即可。在“不插電”的教學(xué)活動(dòng)情境下，教師的教學(xué)設(shè)計(jì)無(wú)須關(guān)注集成化的工程環(huán)境，只需關(guān)注計(jì)算思維在學(xué)習(xí)支架中的呈現(xiàn)形式，從而有效凸顯了學(xué)生和教師在計(jì)算機(jī)科學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)方面的思維內(nèi)核，使相對(duì)復(fù)雜的信息科技知識(shí)得以祛魅。相比于關(guān)注工程化的編程語(yǔ)言與調(diào)試技能的傳統(tǒng)教學(xué)，“不插電”的信息科技教學(xué)活動(dòng)更聚焦于學(xué)生基于計(jì)算思維的認(rèn)知投入與具身參與，通過場(chǎng)景化的教學(xué)支架引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)際問題解決過程中體悟計(jì)算機(jī)科學(xué)原理，從而提升學(xué)生的計(jì)算思維品質(zhì)。

2 "面向計(jì)算思維培養(yǎng)的“不插電”教學(xué)策略

基于“不插電”信息科技教學(xué)實(shí)踐中的基層典型案例，結(jié)合計(jì)算機(jī)科學(xué)教育領(lǐng)域?qū)τ?jì)算思維的主流界定，從分治思想、抽象建模、模式識(shí)別、算法設(shè)計(jì)四個(gè)維度，構(gòu)建在鄉(xiāng)村教育場(chǎng)景下的教具仿真化、任務(wù)游戲化、情境故事化、活動(dòng)具身化教學(xué)設(shè)計(jì)策略（圖1），促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維品質(zhì)的形成與發(fā)展。

當(dāng)教學(xué)目標(biāo)指向計(jì)算思維培養(yǎng)時(shí)，以分治思想、抽象建模、模式識(shí)別、算法設(shè)計(jì)為核心的計(jì)算思維通過多模態(tài)教具、可視化模型、多場(chǎng)景案例、具身化支架等教學(xué)條件在“不插電”教學(xué)活動(dòng)策略中得以滲透與強(qiáng)化，同時(shí)在教學(xué)流程的迭代推進(jìn)中實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維品質(zhì)的遷移與創(chuàng)造，實(shí)現(xiàn)深層次學(xué)習(xí)。

應(yīng)用計(jì)算思維中的分治思想解決問題，即要求學(xué)生在面對(duì)復(fù)雜度較高、規(guī)模較大的真實(shí)問題時(shí)，根據(jù)分而治之的原則將其拆分為若干個(gè)復(fù)雜度較低、規(guī)模較小的問題子集[12]，每個(gè)問題子集的解決方案串聯(lián)成整個(gè)問題的解決方案，通過逐個(gè)破解的方式最終將真實(shí)問題解決。例如，當(dāng)學(xué)生要開發(fā)一個(gè)面向城市綜合治理的智慧門戶網(wǎng)站時(shí)，可通過多場(chǎng)景案例將其分解為面向智慧金融、智慧物流、智慧醫(yī)療、智慧教育等次級(jí)子場(chǎng)景，再進(jìn)一步依據(jù)需求分解策略將其劃分為更細(xì)粒度的子場(chǎng)景要素，然后逐一解決問題。

應(yīng)用計(jì)算思維中的抽象建模方法解決問題，即要求學(xué)生聚焦問題的關(guān)鍵核心，在梳理邏輯脈絡(luò)時(shí)可暫時(shí)性忽略問題的相關(guān)背景信息與細(xì)枝末節(jié)，從而形成突出問題主要特征的關(guān)鍵模型[13]。從教學(xué)目標(biāo)中素養(yǎng)培養(yǎng)的視角看待抽象建模，學(xué)生可以主動(dòng)挖掘場(chǎng)景中的研究對(duì)象要素及其主要特征，并主動(dòng)建構(gòu)其內(nèi)在邏輯關(guān)聯(lián)。比如通過“不插電”的教學(xué)活動(dòng)讓學(xué)生理解關(guān)鍵路徑算法，可以通過多模態(tài)教具與可視化模型讓小學(xué)低年級(jí)學(xué)生繪制家校往返路線，學(xué)生要忽略掉與路線無(wú)關(guān)的事物信息，利用可視化模型從紛繁的多模態(tài)信息中抽取出關(guān)鍵的特征路徑信息進(jìn)行可視化呈現(xiàn)。

應(yīng)用計(jì)算思維中的模式識(shí)別方法解決問題，是指對(duì)大規(guī)模樣本數(shù)據(jù)的關(guān)鍵特征進(jìn)行自動(dòng)分類與判斷其所屬主客體間的狀態(tài)、程度、過程、關(guān)聯(lián)、因果等屬性，從而智能辨識(shí)其所屬共性范疇并精準(zhǔn)判定特定對(duì)象間的差異特征。這種對(duì)大規(guī)模樣本數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的狀態(tài)、行為、程度或規(guī)律進(jìn)行識(shí)別、分類和解釋的認(rèn)知機(jī)理與決策機(jī)制，構(gòu)成了模式識(shí)別思維方法的基本元素[14]，同時(shí)也構(gòu)成了機(jī)器學(xué)習(xí)的關(guān)鍵過程。例如，通過“不插電”的教學(xué)策略讓學(xué)生理解機(jī)器學(xué)習(xí)原理，可以通過觀察生活場(chǎng)景中的同類型事物的關(guān)鍵特征，通過多次類別學(xué)習(xí)后，將其應(yīng)用在大量的新事物特征識(shí)別與分類過程中，通過具身認(rèn)知投入?yún)⑴c的方式，讓學(xué)生體驗(yàn)并理解機(jī)器學(xué)習(xí)中對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行特征提取、模型訓(xùn)練與分類決策的工作機(jī)理。

應(yīng)用計(jì)算思維中的算法設(shè)計(jì)思想解決問題，是指將問題模型轉(zhuǎn)化為一系列界定明確的指令系統(tǒng)，該系統(tǒng)代表了描述問題解決過程的策略機(jī)制，其既具有明確的輸入與邊界條件，也具有可推演的輸出結(jié)果，是對(duì)問題解決方案準(zhǔn)確而完整的描述[15]。培養(yǎng)算法設(shè)計(jì)思維方法，即學(xué)生以程序化、序列化、邏輯化的過程和規(guī)則來(lái)理解、分析或解決問題，需在綜合分治思想、抽象建模、模式識(shí)別等關(guān)鍵計(jì)算思維能力的基礎(chǔ)上，基于嚴(yán)謹(jǐn)?shù)某绦蜻^程對(duì)界定清晰的輸入變量與環(huán)境條件作出最合乎邏輯推演的決策。例如，通過“不插電”的教學(xué)策略引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行推箱子游戲[16]，以具身參與的方式促使學(xué)生預(yù)測(cè)后續(xù)結(jié)果，學(xué)生在此過程中需要根據(jù)每個(gè)步驟的不同條件情形及其相應(yīng)的運(yùn)行邏輯去推演后續(xù)可能的各種結(jié)果，從而對(duì)事物演化過程及趨勢(shì)有所預(yù)

判，同時(shí)學(xué)生還需思考如何以最少的代價(jià)、最高的效率完成游戲任務(wù)，從而形成該類問題的可行解與最優(yōu)解。

在“不插電”的信息科技教學(xué)設(shè)計(jì)過程中，教師在前端分析階段應(yīng)首先對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)條件進(jìn)行科學(xué)量化的診斷，結(jié)合定性觀察與定量測(cè)量的方法全面了解學(xué)生的數(shù)學(xué)、語(yǔ)言、信息技術(shù)等相關(guān)學(xué)科的已有知識(shí)掌握程度及其學(xué)習(xí)偏好。在充分做好學(xué)情分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體計(jì)算問題的計(jì)算思維特性，選擇并應(yīng)用合適的教學(xué)方法，并從認(rèn)知參與、具身體驗(yàn)、思維品質(zhì)、遷移應(yīng)用、創(chuàng)新轉(zhuǎn)化等多種維度實(shí)施評(píng)價(jià)，確保教學(xué)的針對(duì)性和有效性?；诜抡娼叹叩墓适陆虒W(xué)法適宜作為“不插電”教學(xué)課前導(dǎo)入環(huán)節(jié)的教學(xué)方式，以故事時(shí)序線索構(gòu)建計(jì)算問題教學(xué)情境的邏輯進(jìn)展脈絡(luò)，從而有效建構(gòu)計(jì)算思維與故事線索的特定關(guān)聯(lián)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)投入故事發(fā)展脈絡(luò)；同時(shí)教師還可以將相關(guān)知識(shí)點(diǎn)或技能點(diǎn)設(shè)置為問題錨點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生在拋錨式問題支架中達(dá)成深層次學(xué)習(xí)目標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維在復(fù)雜情境中的創(chuàng)造性轉(zhuǎn)化與創(chuàng)新性發(fā)展。

基于具身活動(dòng)的游戲教學(xué)法通常適用于課中環(huán)節(jié)。在此過程中，學(xué)生在“不插電”的教學(xué)環(huán)境下全身心參與具身活動(dòng)，嘗試采用不同的元認(rèn)知策略分析并解決任務(wù)問題，并能通過可視化模型即時(shí)觀察結(jié)果反饋。通過具身游戲活動(dòng)，學(xué)生在“不插電”教學(xué)環(huán)境下得以在親身實(shí)踐中學(xué)習(xí)，體驗(yàn)計(jì)算思維在特定問題解決過程中的實(shí)踐進(jìn)路，從而深入掌握信息科技課程的核心概念與主要方法。

作為“不插電”信息科技課堂的延伸拓展，課后服務(wù)活動(dòng)強(qiáng)調(diào)學(xué)生在實(shí)際操作中的學(xué)習(xí)與發(fā)展，其形式不限于游戲，還可包括學(xué)科競(jìng)賽、案例研討、角色模擬等多種類型。這些活動(dòng)更加注重“不插電”的信息科技原理與信息技術(shù)實(shí)際應(yīng)用之間的聯(lián)系，旨在使學(xué)生能夠?qū)W(xué)科原理遷移至具身應(yīng)用場(chǎng)景中，實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維品質(zhì)的深層次拓展。

計(jì)算思維的培養(yǎng)是一項(xiàng)較為復(fù)雜的教學(xué)活動(dòng)，往往由于其思維模式具有較強(qiáng)的數(shù)理邏輯而難以被學(xué)生充分理解和掌握。通過綜合運(yùn)用仿真化教具、游戲化任務(wù)、故事化情境、具身化活動(dòng)等“不插電”教學(xué)策略，可有效地強(qiáng)化學(xué)生的積極意義建構(gòu)與具身認(rèn)知投入，從而促使其更積極地在不同的問題情境中遷移計(jì)算思維方法，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)成果的創(chuàng)造性轉(zhuǎn)化與思維品質(zhì)的創(chuàng)新性發(fā)展。

3 "“不插電”的信息科技教學(xué)案例分析

以下通過小學(xué)四年級(jí)信息科技課程機(jī)器學(xué)習(xí)課例，展示教師在“不插電”學(xué)生活動(dòng)中進(jìn)行教學(xué)的具體流程。此處的“不插電”并非指教師完全不使用數(shù)字化教學(xué)設(shè)備，而是指學(xué)生的信息技術(shù)實(shí)踐活動(dòng)基本在“不插電”的線下進(jìn)行，即不考慮機(jī)器學(xué)習(xí)平臺(tái)具體的編程技術(shù)細(xì)節(jié)，使用仿真教具、故事拋錨、游戲支架、具身活動(dòng)、產(chǎn)品體驗(yàn)等多種“不插電”教學(xué)活動(dòng)，圍繞機(jī)器學(xué)習(xí)與模式識(shí)別原理實(shí)施生成性活動(dòng)教學(xué)，讓學(xué)生在具身化的任務(wù)活動(dòng)中思考、探索，領(lǐng)悟信息科技原理，形成并發(fā)展解決生活問題的計(jì)算思維。

機(jī)器學(xué)習(xí)課例通過讓學(xué)生模擬機(jī)器學(xué)習(xí)的過程，讓學(xué)生在實(shí)際生活的問題場(chǎng)景中具身體驗(yàn)計(jì)算機(jī)進(jìn)行特征訓(xùn)練與模式識(shí)別的內(nèi)在機(jī)制和工作原理。本課例教授人工智能的關(guān)鍵技術(shù)機(jī)器學(xué)習(xí)的原理及有關(guān)應(yīng)用，學(xué)生在鄉(xiāng)村教育場(chǎng)域中不具有完善的數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境，故在常規(guī)課室中開展“不插電”學(xué)習(xí)活動(dòng)以達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。根據(jù)《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》對(duì)信息科技課程核心素養(yǎng)的有關(guān)要求，本課例的教學(xué)目標(biāo)設(shè)定為以下幾個(gè)方面。

1）知識(shí)與技能：理解人類學(xué)習(xí)與機(jī)器學(xué)習(xí)過程的區(qū)別與聯(lián)系，掌握機(jī)器學(xué)習(xí)的一般過程，培養(yǎng)并發(fā)展類比聯(lián)系的信息意識(shí)與面向模式識(shí)別的計(jì)算思維。

2）過程與方法：在問題拋錨、游戲支架、具身活動(dòng)、產(chǎn)品體驗(yàn)等“不插電”教學(xué)活動(dòng)中分析、模擬、重現(xiàn)、表述機(jī)器學(xué)習(xí)的關(guān)鍵過程及性能優(yōu)化方法，培養(yǎng)并發(fā)展數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新素養(yǎng)品質(zhì)。

3）情感態(tài)度與價(jià)值觀：感受機(jī)器學(xué)習(xí)相關(guān)的人工智能技術(shù)賦能社會(huì)發(fā)展的優(yōu)劣，關(guān)注智能社會(huì)倫理，培養(yǎng)并發(fā)展信息社會(huì)責(zé)任感與科技強(qiáng)國(guó)的使命感。

本課例的教學(xué)重點(diǎn)是理解并掌握機(jī)器學(xué)習(xí)的一般過程，教學(xué)難點(diǎn)是分析機(jī)器學(xué)習(xí)特征訓(xùn)練的性能優(yōu)化方法，并應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中解決實(shí)際問題。其具體教學(xué)流程如表1所示。

4 "結(jié)束語(yǔ)

計(jì)算思維作為公民數(shù)字素養(yǎng)的關(guān)鍵內(nèi)核之一，其絕不僅僅體現(xiàn)在數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境中，在線下課堂教學(xué)活動(dòng)中也不乏分治思想、抽象建模、模式識(shí)別與算法設(shè)計(jì)等思維模式之泛化體現(xiàn)。鄉(xiāng)村教育場(chǎng)域中，融合線上線下多模態(tài)教具，實(shí)現(xiàn)教師數(shù)字化教學(xué)設(shè)計(jì)與學(xué)生“不插電”信息科技教學(xué)活動(dòng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，是破解鄉(xiāng)村教育信息科技資源環(huán)境受限之困與開辟新時(shí)代鄉(xiāng)村教育數(shù)字化新賽道的積極探索。此外，計(jì)算思維具有天然的數(shù)理邏輯、語(yǔ)言智能、人機(jī)協(xié)同的跨學(xué)科融合特征，在跨學(xué)科教學(xué)境脈中觀測(cè)計(jì)算思維，應(yīng)以語(yǔ)言符號(hào)或視覺符號(hào)表征抽象問題，以多模態(tài)感官載體綜合表征具象認(rèn)知客體，以促進(jìn)學(xué)生從多線索、多角度、多層次具身感知計(jì)算思維的深刻應(yīng)用。因此，教師不管采取何種“不插電”教學(xué)策略設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，都應(yīng)倡導(dǎo)適當(dāng)融入如學(xué)科知識(shí)圖譜等數(shù)字化智能支架[17]創(chuàng)建具身認(rèn)知場(chǎng)域，以促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維品質(zhì)的多向度發(fā)展。

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