ACM通信
教育
CS不插电还是编程课?
信贷:Yuriy Golub
计算机科学不插电(CS不插电，或简称“不插电”)是一种向小学生传授计算思想的教学方法没有使用一台电脑。一个它是在20世纪90年代初开发出来的，当时在课堂上使用电脑通常不实用，它是一种必需品，但它仍然被广泛采用，作为计算机基础课程的补充，即使设备很容易获得。这对一些人来说是矛盾的(如果你教计算机科学，为什么不花尽可能多的时间在电脑上?)，而对另一些人来说，它提供了一个减少屏幕时间的机会，得到体育锻炼，并以一种动觉的方式与学生互动。不幸的是，“不插电”也可以被用来为糟糕的决定辩护，因为它本身就是一个完整的课程——一个没有时间或支持来扩展自己的新课程内容的老师可能会依赖于“足够”，或者管理者可能会建议学校使用“不插电”教学，而不是购买设备来证明缺乏资金。
Unplugged方法被广泛使用，在数十篇关于CS教育的研究论文中提到，被翻译成许多语言，并被广泛应用于教师专业发展。1许多研究都对它的使用表示肯定。然而，也有人对在没有计算机的情况下教授计算机科学提出了担忧(例如，斯塔格和马丁内斯7)，因为它似乎与学习编程背道而驰。
那么，为什么它对一些人有效，而对另一些人无效呢?
CS拔掉插头的意图
不插电基于a建构主义方法:学生通过基于简明描述的规则的计算挑战构建自己的知识，解决挑战的过程让他们理解重要的原则。2他们所处理的游戏和谜题具有计算方面的局限性，这使学生能够发现来自计算机科学的重要思想，例如，一种算法不一定需要两倍的时间来处理两倍的数据;或者理解日常生活中的概念，例如使条形码扫描可靠的错误检测;或者纠结于可以计算的极限。
Unplugged是计算机科学家与儿童合作开发的，向他们展示计算机科学家的热情所在。它的重点是让学生体验计算机科学家所从事的思维方式，比如解决图形问题、处理数字表示，以及应对计算的复杂性。后来，短语“像计算机科学家一样思考”8将会以计算思维(CT)的描述出现，因此“不插电”活动与将CT引入学校的运动产生了共鸣。
由于计算机断层扫描已经成为正式课程的一部分，而且许多学校的设备也很容易获得，学生现在有机会接触计算机编程。Unplugged从来没有试图取代计算机编程，而是在不依赖于编程的情况下提供有影响力的计算机科学经验。我强烈提倡学生参与编程，因为对一些学生来说，利用思想创造出无中生有的东西的体验可以改变他们的生活。然而，我们不应该认为接触设备是学习编程的唯一障碍，而且已经出现的情况是，在编程中使用Unplugged活动可以提高学生的自我效能，并吸引更多样化的受众。
转折点是赫尔曼和艾瓦洛格鲁的一项研究，5他与两组学生一起工作:一组在学习编程之前花了10周的时间做不插电活动，另一组则花了整整10周的时间来编程。他们发现两组之间“对编程概念的理解没有差异。然而，不插电的第一组表现出了更强的自我效能感，而且……词汇量(命令)更广。”在这里，“不插电”活动似乎充当了催化剂，当与编程相结合时，可以带来更好的结果。
为了鼓励这种联系，CS的“不插电”网站现在包括了一个“插入”的部分，明确地将不插电的活动与编程联系起来，而不是让教师来进行连接。
向年轻学习者介绍计算机科学的目标
有时，学校的CS教育主要被视为开发有能力的程序员来解决劳动力短缺的问题，但如果我们想避免把注意力集中在一小部分学生身上，就必须考虑到更深层次的社会目标。
数字不插电的活动:
不仅仅是知识和技能。我们必须解决计算机行业缺乏多样性的问题，要做到这一点，重要的是找到激发那些可能不认为自己在这个角色上有兴趣的门户。普鲁塔克指出，“教育不是灌满一桶水，而是点燃一团火”——教学应该超越知识和技能，需要重视自我效能等品质。6
如何最好地为学生“点燃一把火”取决于语境。Guzdial最近的文章中讨论了一个例子，4该课程对编程的重视程度较低，并包括不插电教学，这增加了未被充分代表的学生对高级CS课程的参与。
并不是每个人都能接触到。在许多国家，学生都有方便使用教育设备的特权，但并不是所有人都有足够的机会发展编程技能。有时问题是经济上的——一些学校根本没有电脑——但原因也可能是哲学上的(例如，华德福学校不鼓励低年级学生使用电脑)或法律上的(例如，在许多司法管辖区，监狱囚犯不允许使用电脑b）.
计算机科学不仅仅是编程。CS不仅仅是砍掉代码。我们不是为计算机编写程序，而是为人类编写程序。这意味着我们需要培养一种文化，即知道如何让程序快速响应，拥有考虑到用户的界面，并尊重数据。从计算机中退一步思考如何解决这些问题提供了一个机会，而不是匆忙地编写一个程序，结果发现似乎要花很长时间才能完成计算。
为什么不插电对某些人有效而对另一些人无效?
有些人对计算机科学教学的一系列方面持有强烈的想法，这在一定程度上是因为个人可能会非常关注特定的方法在特定的环境下如何工作。老师们可能会形成极端的观点:一些老师经验丰富，他们的抱负可能会让学生不知所措，而另一些老师害怕教授他们没有经验的话题，于是回到熟悉的话题。
环境是很重要的。Busuttil和福尔摩沙3.发现学生们在不插电的健身房比在计算机实验室更投入，这反映了我的经验——在实验室中任何非计算机活动似乎都是在浪费访问(可能有限的)计算机资源的机会，学生们可能会置之不理。考虑学习者的价值观、经验和期望也是很重要的，这些可能会有很大的差异!
CS不插电不是一门课程。“不插电”有时被视为一门课程(没有连接到电脑)，而不是一种教学方法。事实上，试图将CS“不插电”作为一门独立的课程，而不是将其编织到现有的课程中，已经被发现是无效的。有时在没有计算机的情况下教授常规课程是必要的，但是在一个资源充足的教育环境中，CS不插电的活动是用来与传统的编程课程以及任何其他有效的CS教学工具结合使用的。
Unplugged是计算机科学家与儿童合作开发的，向他们展示计算机科学家的热情所在。
教师需要支持。我们必须承认，在许多国家，随着新的CS内容被引入学校课程，让教师跟上进度的时间有限。对教师的投资不足迫使他们要么投入自己的时间(他们可能没有捐赠的奢侈)，要么很容易理解地抓住对他们来说有意义的第一个想法，然后凑合着用。培养学生的自我效能感是我们的目标，但教师自身也需要得到支持来培养他们在这门学科中的自我效能感，这样他们才能有信心和能力教学!
结论
解决如何教授计算机科学并不简单，当一种特定的工具在不同的环境中使用，以及对教师使用它的不同支持时，我们看到不同的结果也就不足为奇了。当Unplugged在30年前创立的时候，它是为与现在世界各地出现的课程完全不同的环境设计的，但它已经成为一个有用的工具，作为许多方法的一部分，可以让不同的学生参与到计算机科学中来。如果我们希望吸引不同类型的学生，我们需要多种方法的结合，我们必须支持教师采用适当的教学方法选择。我们还必须意识到他们是在高度受限的环境中工作。有机会与教师互动的计算机专业人员通常会专注于他们个人认为有吸引力的一个特定方面，但我们需要意识到可供选择的工具范围，并考虑在每个教师的环境下什么工具会起作用。
不插电可以被理解为一种催化剂，支持学习编程。虽然有时由于资源的限制，离线学习是必要的，但即使不存在这些限制，也可以利用Unplugged来提高学生的自我效能，而不必增加教学时间或降低编程技能。
参考文献
1.贝尔，T.和Vahrenhold, J. CS不插电-它是如何使用的，它是否工作?在下限与高态度之间的冒险。施普林格,可汗。(2018), 497 - 521年);doi: 10.1007 / 978 - 3 - 319 - 98355 - 4 - _29
2.Bell, T.和Lodi, M.不使用计算机构建计算思维。布鲁塞尔自由大学，特刊《建构主义与计算思维》，建构主义基础14， 3 (2019)， 342-351;https://constructivist.info/14/3/342.bell
3.刘国栋，刘国栋。没有电脑的教学计算:不插电的计算作为一种教学策略。教育信息学19， 4 (2020)， 569-587;https://doi.org/10.15388/INFEDU.2020.25
4.如果我们要增加CS的多样性，那么第一门CS课程的目标应该是提升信心:赌赢了。计算机教育研究博客(2020年12月29日);https://bit.ly/3bSEN7c
5.Hermans, F.和Aivaloglou, E.挠还是不挠?:一项对照实验，比较插电式和不插电式编程课程。在12个th中小学电脑教育工作坊。ACM，纽约，美国，2017,49-56;https://doi.org/10.1145/3137065.3137072
6.马丽萍，李志强等。编程教育中情绪、态度和自我效能的理论与模型。在冷藏工人20虚拟活动，新西兰。(2020), 36-47);https://doi.org/10.1145/3372782.3406279
7.Stager, G. S.和Martinez, S.教孩子编程的13个注意事项。在肯塔基州汉博，创造小学的编码生成:跨课程教学的实践指南。劳特利奇,2017;https://doi.org/10.4324/9781315545813
8.计算思维。Commun。ACM 49， 3(2006年3月)，33-35;http://doi.acm.org/10.1145/1118178.1118215
数字图书馆是由计算机协会出版的。版权所有©2021 ACM, Inc。
没有发现记录