不插电的计算机科学点燃信息技术高效课堂
——浅谈不插电的计算机科学在高中信息技术教学中的尝试
摘要：“不插电的计算机科学”仿佛一缕清新的空气，吹进了我的教学，激发了我和学生的热情，也“燃”起了信息技术课堂。借助生动有趣的教学内容，激发学生主动自发地了解各种信息技术、乐于体验使用信息技术解决问题的过程与方法，是我一直追求的目标。笔者首先从揭示高中信息技术教学现状入手，对比分析信息素养与计算思维两种培养目标，探讨各自优势特点，在此基础上，选取部分专题，尝试将“不插电计算机”引入高中信息技术教学，吸收借鉴新的教学方式，探索信息技术高效课堂。文中以 “信息校验”专题为例，介绍了具体教学实践的过程与思考。
关键词：不插电计算机；高中信息技术；高效课堂
〇、引言：
“拔掉计算机的插头，享受学习计算机科学的乐趣！”——似乎令人难以置信？
这正是“不插电的计算机科学”，不依靠任何实体的计算机，透过一些既有趣又容易的活动，帮助学生更好地理解计算机科学，拓展创造能力，开发“计算思维”，达到学习计算机科学的目的。
借助生动有趣的教学内容，激发学生主动自发地了解各种信息技术、乐于体验使用信息技术解决问题的过程与方法，是我在教学中一直追求的目标。 “不插电的计算机科学”的教学内容与活泼的教学方式深深地吸引着我，能否让学生们也能享受到这样的教学呢？于是，2012-2013年度第一学期，在高一两个班的信息技术教学中进行了尝试。课堂教学的效果既在意料之中，也有意外惊喜。
一、不插电计算机与高中信息技术教学
（一）高中信息技术教学现状
高中信息技术课程以义务阶段课程为基础，以进一步提高学生的信息素养为宗旨，强调通过合作解决实际问题，从解决学生日常生活和学习中的实际问题入手，运用信息获取、加工、管理、表达与交流的基本方法，在主题活动、探究性学习等多种形式的学习过程中逐步提升学生的信息素养。
2004年9月，我市高中信息技术率先其他学科开始了新课程的实施，至今已将近9年。9年前，网络刚刚普及，教学内容恰好满足学生了解信息技术的需要，但随着时间流逝，9年间，信息技术发生了翻天覆地的变化，几乎随处都可以上网，运用搜索、下载软件与文字、编写博客，QQ聊天等更是很多高中学生的强项。然而，高中信息技术教材仅在2008年时做了一次修订，整体上变动不大。与日新月异的信息技术发展相比，明显落在后面。
新的课标与教材正在酝酿中，中国教育技术协会信息技术教育专业委员会于2011年6月推出《“基础教育信息技术课程标准”征求意见稿》， 2012年3月修订为1.0版，至今仍在完善。天津市的《信息技术学科学业质量标准》也正在研制中，一旦成型，将进一步开发本市中小学信息技术新教材。
目前，高中信息技术的教学中，遇到了一些实际困难：对于新的信息技术，学生非常感兴趣，学生自发地钻研使用新的智能手机、平板电脑，乐于试用新软件，对于新的东西乐此不疲。对比现有教材，内容比较陈旧，陈述缺乏新意，软件操作要点等等，远远不能满足学生的要求，学生甚至不喜欢，如果按照教材直接搬到课堂上，很可能会导致课堂效
率低下。
从提升教学效率、关注学生兴趣的角度，要求信息技术教师提升自身水平，加大备课力度：挖掘教材内容，加入新鲜元素，多方寻找可借鉴的素材，设计趣味主题活动，力争既达到教学目标，又能使学生在过程中享受学习，学有所获。因此，课堂教学效率与教师能力水平、备课质量密切相关，教师的信息技术学科专业知识与能力水平直接影响信息技术课程教学质量。在理想与现实的困惑中，信息技术教师期待着一个统一的课程与教材，不仅教学形式上，更是教学内容上，让教师和学生充分享受教与学的乐趣。
（二）关于“不插电的计算机科学”
“不插电的计算机科学”是一个世界范围的信息学科学普及项目，着眼于各项计算机技术的原理，展示真实发生在计算机世界中的点滴，帮助学生理解新技术是如何被设计出来的，开发学生的“计算思维”来提高解决问题的能力。
“不插电的计算机科学”是一系列的学习活动，这些活动是专为青少年学习者设计的，活动中介绍了计算机科学中的很多概念，像二进制数、排序算法、以及数据压缩等。不使用计算机，学生通过参与游戏、破解谜题，可以学到计算机科学中的很多思想。每项活动都配有详细的解释说明，指出与相关性技术之间的联系，以及如何进一步影响我们的生活。
“不插电的计算机科学”的学习活动，原创者是新西兰Canterbury大学的教授和两位中小学教师，他们依据自己教学经验设计了大多数活动。而后，随着“不插电的计算机”在世界范围内的普及，具有各国特色的新颖案例也不断补充进来。这种“玩中学，做中学”（learning by playing,learning by donging）的信息技术学习方法目前已经在美国、新西兰、意大利、日本、韩国产生广泛的影响。
“不插电的计算机科学”中运用了游戏教学的方式，通过精心设计游戏内容，其中不露声色地埋藏计算机原理知识，将抽象、复杂的计算机原理形象化、简单化，激发学生们依靠自己的力量发现新事物。通过游戏，使学生在激烈的竞赛中，在无比的兴奋中，甚至是在刺激和上瘾中，不知不觉地学到了青少年必须掌握的知识。其中体现了教学设计的智慧，在我看来，这是信息技术教学的一种理想境界。
（三）信息素养与计算思维
高中信息技术课程的总目标是提升学生的“信息素养”。强调培养学生使用计算机这个工具本身的能力，利用现有工具与软件解决实际问题的能力。那么，什么是信息素养呢？“学生的信息素养表现在：对信息的获取、加工、管理、表达与交流的能力；对信息及信息活动的过程、方法、结果进行评价的能力；发表观点、交流思想、开展合作并解决学习和生活中实际问题的能力；遵守相关的伦理道德与法律法规，形成与信息社会相适应的价值观和责任感。”
“不插电的计算机科学”重点培养“计算思维”，注重开发计算机科学家一样思考的能力，着重提高解决问题的方法和自我获取新知识的能力，趋向于培养计算机科学的开发者与设计者，而不是单调地学习和运用已有的信息技术。那么，什么是“计算思维”呢？简单地说，就是学会用计算机科学家的思维方式思考并解决问题。具体而言，“计算思维就是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为。它包括了涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。”目前，国内外很多从事计算机教育的科学家都认为：计算思维，应该逐渐地成为我们每个人必备的一项基本技能，不仅掌握阅读、写作和算术，还要学会计算思维。
通过对比，可以看出两者的共同点都是培养解决实际问题的能力，不同之处在于：“信息素养”侧重于利用现有工具与软件解决实际问题的能力，而“计算思维”注重开发计算机科学的思考能力，趋向于培养计算机科学的开发者与设计者。
我一直在想，如果把这两者有机地结合在一起，将会是一个完美的信息技术课堂。
二、不插电计算机在高中信息技术教学中的尝试。
不插电的计算机围绕计算机存储数据、处理信息两大内容，涉及了15个专题，每个专题由浅入深设计了若干小游戏，逐步引导学生了解计算机原理，学习科学知识，过程中提升逻辑思维能力以及与同伴的沟通能力。每一个内容都很精彩，时间恰好是一课时。结合高中信息技术教学，我相应选取了部分专题，进行教学尝试。这里仅以“信息的校验”专题为例，进行教学的简要说明。
（一）教学内容分析
“信息的校验”专题与高中信息技术教材中的“甄别信息的方法”在内容上非常契合,因此，我将“信息的校验”作为教学拓展课程，在学生了解信息甄别方法后，从外而内，引导学生全面了解计算机内部信息是如何校验的。丰富现有教材，开阔学生的视野。（见表1）
表1 教学内容分析
专题模块 信息的校验 《不插电的计算机科学》 内容分析 从内部的信息存储与传输的角度，介绍“计算机内部是如何对信息进行校验的”，使学生理解并思考计算机中的奇偶校验法、RAID磁盘阵列的原理、以及信息校验的方法在生活中的应用。 从外部的信息内容与来源的角度，让学生了解信息甄别的重甄别信息的方法 《高中信息技术》 要性，对获取信息不盲从；初步具有甄别信息的意识，学习归纳甄别信息的方法；通过甄别信息的活动，规范自身网络行为。 1 1 课时 （二）教学过程设计
（教学设计简述请见表2）
表2 教学过程设计
教学环节 教学设计简述 在计算机内部，信息采用二进制数字来存储，无论是存储还是传输，其中都有不可见的信息校验环节，避免因存储设备或者传输设备发生故障而导致数情景引入 据意外改变。 此处，例举一些常见故障（CD，硬盘，网络），学生发现，原来计算机内部的信息同样需要进行校验，进而思考如何进行信息的校验。 观看魔术视频，通过学生参与卡片游戏，发现魔术真相：被翻动过的卡片魔术探秘 所在的行和列中白色卡片数量都变成奇数了。而后，揭示常见的信息校验方法——奇偶校验法。 借助卡片游戏，学生归纳总结奇偶校验法；发现奇偶校验法可以检测并修奇偶校验法 复数据中的一个比特错误。 通过参与卡片游戏，学生探究“数据中多个错误时，奇偶校验是否可以检测并修复？”动手尝试当翻动2张、3张、4张卡片之后，还能否保持每行和应对数据中多个错误 每列的白色卡片数量均为偶数？分组填表，总结规律。 由一种特殊的情况（一个奇偶校验的阵列中的某一列数据全部丢失）引出此时的多个错误，奇偶校验法也可以恢复数据。这与刚形成的结论产生冲突， 从而揭示RAID磁盘阵列主要采用了奇偶校验法的纠错方式，以提高系统运行速度，保障数据稳定性。 学生了解查询常用的信息校验方法。 教师指出信息校验方法都是基于类似的原理，通过在数据中增加额外的校常用的信息校验方法 验位，检查并纠错，以保证原数据的正确，或者保证至少能检测出原数据产生的错误。 学生认识到，信息的校验在数据的存储与传输过程中，发挥了重要的作用。 例举ISBN的信息校验方法，使学生了解信息校验在生活中的运用。分别讲生活中的信息校验 解10位、13位ISBN的校验位计算方法，并练习验证几个实际的ISBN校验位，引导学生发现校验码的验证书号的科学性。 课后思考 学生在思考中，回顾本课所学，激发想象力与创造力。 （三）课后反思：
什么是高效课堂？我认为，在课堂上实现教学内容与学生的需求有机结合，使学生在心理上与知识上都获得极大的满足，完成教学目标，这就是高效的。
本课的教学中，以神奇的魔术表演作为导入，揭秘魔术真相的过程中，卡片游戏贯穿整个教学环节。通过环环相扣的卡片游戏，引导学生尝试、思考，将学生一步步地带入了计算机信息校验的神奇世界，理解信息校验方法的同时，还了解了在磁盘存储、网络传输、书号设计中的实际应用。让学生发现，原来计算机科学源自生活又服务于生活。学生收获与教师的课堂成就感都很强烈，我认为这样的教学应该就是高效的。
除了游戏教学，还有什么可以在其他课程中借鉴的呢？我想，应该是科学合理的教学内容。
这节课中的教学流程、魔术视频、卡片游戏等均源自“不插电的计算机科学”，我仅仅对适应高中生的教学组织方式、一些实例的具体应用拓展，以及现有信息技术课堂上不容易实现的部分做了相应调整。比如：卡片游戏的环节，通过设计动态的翻卡网页，替换了实物卡片。学生仅通过点击相应的方块，就可以实现每张卡片白色与黑色的转换。方便直观，易于在课堂上操作。
给学生印象最深的还有针对内容精心录制的视频（教材中提供的原始资料），学生全神贯注地观看。课后，不少学生兴趣盎然地告诉我，他们要回家和父母变魔术，也给他们讲讲奇偶校验法。信息技术课堂在一定程度上实现了延伸。
这些都在我的意料之中，出乎我意料的是，学生的创造力与大胆质疑。比如：在课后思考环节“信息校验的方法还可以用在生活中哪些地方？”除了商品条形码之外，还有学生想到了电话号码，认为电话号码中也可以添加一个校验码，当用户拨错号码时，电话机能自动判断出错误，从而可以避免一次错误的连接，节省了话费。还有，比如在了解ISBN校验码的计算时，有的学生会质疑，为什么有的除以11，有的除以10？别的数字行不行？还没有等老师说明，同学之间便展开了争论。学生的创造性与探究能力是不言而喻的，他们需要的仅仅是适当的开启与点拨。
因此，“不插电的计算机科学”中精心编排的内容、合理的教学流程、适合学生的教学方法以及齐全的配套教学资料，能够大大降低了老师备课的难度，统一了课程质量，提高了课堂效率。
三、结语
信息技术已经深入到了我们生活的各个方面，许多人都知道如何使用信息技术，只有少数人理解技术的原理。带领学生探寻并领悟计算机的原理及其解决问题的思想，开发计算思维，更高效地使用计算机，培养运用所学研发促进社会
发展新技术的原动力。这是我们信息技术教师义不容辞的责任。
不插电的计算机科学是一个非常优秀的课程体系，在教学中我仅仅做了一些粗浅的尝试与思考。如果要将其完全引入高中信息技术教学，还需要结合学生与教学发展的实际，进一步地斟酌与筛选，寻找计算思维与信息素养的最佳结合点，吸收借鉴优秀的案例与教学方法，力争在愉快有序的氛围中，激发学生学习兴趣，培养创造力，打造信息技术高效课堂。
期待着理想的高中信息技术教材早日到来。
参考文献
[1] Tim Bell（孙俊峰等译）.不插电的计算机科学.华中科技大学出版社.2010.
[2] Wing J M. Computational Thinking[J]. Communications of the ACM,2006(3):33-35. [3] 王飞跃.计算思维与计算文化.中国计算机学会通讯[J],2007.3,（11）.
[4] 王荣良.计算思维对中小学信息技术课程的影响初探.中国教育技术装备[J],2012.9,(27):56-57. [5] 天津教育教学研究室.信息技术基础.中国地图出版社2009.
[6] 天津教育教学研究室.信息技术基础教师教学用书.中国地图出版社. 2009. [7] 教育部.普通高中技术课程标准（实验）.人民教育出版社.2003. [8] 崔允漷.有效教学.华东师范大学出版社.2009.