Bebras 计算思维课程大纲（20课时）- Grade 5/6

基于 ABC-Thinking 项目框架 & PACT 团队资源

核心：通过不插电活动与Bebras任务场景，培养分解、模式识别、抽象、算法、评估五大计算思维核心能力，为未来计算机科学学习奠定思维基础。

目标群体：5年级至6年级

课程时长：20课时

难度说明：使用Bebras A/B/C全难度级别题目，完整学习全部四个模块，推荐整合编程工具（Scratch/micro:bit），为Bebras竞赛或USACO衔接做准备。

---

模块一：计算思维基础构建 (6课时)

目标：建立计算思维的初步认知，掌握问题分解与模式识别的核心方法。

第1课：什么是计算思维 - 像计算机一样思考

• 思维主线(40%)：

  1. 计算思维的定义与五大核心要素（分解、模式识别、抽象、算法、评估）

  2. 计算机与人类思维方式的差异对比

  3. 计算思维在现实生活中的应用场景

• 实践活动(60%)：

  1. 课堂讨论：计算机如何“思考”？

  2. 合作完成Bebras入门任务（如“Beaver Organizes Bookshelf”）

  3. 总结本节课使用的计算思维方法

第2课：分解(一) - 拆解复杂问题的艺术

• 思维主线(60%)：

  1. 分解的定义：将大问题拆解为可管理的小问题

  2. 分解的策略：按步骤拆解、按组成部分拆解、按优先级拆解

  3. 生活中的分解案例（组织派对、做早餐、完成项目）

• 实践活动(40%)：

  1. 场景导入：如何高效组织一场班级派对？

  2. 完成Bebras分解任务（如“Beaver's Breakfast”）

  3. 小组讨论：分享日常生活中的分解实例

第3课：分解(二) ——实战演练与深化

• 思维主线(40%)：

  1. 分解的进阶策略：多层分解、并行分解

  2. 分解与问题规模的关系

  3. 分解后的子问题排序与依赖关系

• 实践活动(60%)：

  1. 完成Bebras分解任务（如“Maze Exit”）

  2. 小组挑战：将一个复杂任务（如“策划学校运动会”）分解为可执行步骤

  3. 交叉点评：各组展示分解方案，讨论优劣

第4课：模式识别(一) - 发现隐藏的规律

• 思维主线(60%)：

  1. 模式的定义：重复出现的结构或规律

  2. 模式识别的策略：观察序列、寻找重复、预测下一步

  3. 模式识别在编程中的重要性（循环、复用）

• 实践活动(40%)：

  1. 快速互动游戏：找规律填色/数字

  2. 完成Bebras模式识别任务（如“Holiday Decoration Pattern”）

  3. 总结：模式识别如何帮助我们预测和简化

第5课：模式识别(二) - 多场景应用

• 思维主线(40%)：

  1. 不同类型的模式：数字模式、图形模式、行为模式

  2. 从模式到规则：如何将观察到的模式转化为通用规则

  3. 模式识别的局限性：什么时候模式会失效？

• 实践活动(60%)：

  1. 完成Bebras模式识别任务（如“Beaver's Sequence”）

  2. 创意挑战：学生自己设计一个模式序列，让同学找出规律

  3. 连接编程：讨论如何用循环实现重复模式

第6课：模块一综合挑战 - 分解与模式识别联合作战

• 思维主线(30%)：

  1. 复习分解与模式识别的核心概念

  2. 综合解题策略：先分解找子问题，再识别模式简化

  3. 时间管理与答题技巧

• 实践活动(70%)：

  1. 独立完成4-6道混合型Bebras任务

  2. 小组互评解题思路

  3. 错题分析与方法总结

  ---

模块二：核心思维技能进阶 (8课时)

目标：深入学习抽象、算法思维与评估能力，掌握解决问题的完整思维链条。

第7课：抽象化(一) - 抓住本质，忽略细节

• 思维主线(60%)：

  1. 抽象化的定义：隐藏复杂细节，聚焦问题核心

  2. 抽象化的策略：识别关键信息、建立简化模型、忽略无关细节

  3. 现实世界的抽象案例（地铁地图、示意图、模型）

• 实践活动(40%)：

  1. 热身游戏：30秒描述复杂图片（训练筛选关键信息）

  2. 完成Bebras抽象化任务（如“Subway Map”）

  3. 总结：抽象化与真实世界建模的关系

第8课：抽象化(二) - 多层次抽象与建模

• 思维主线(50%)：

  1. 抽象的层次：从具体到一般的渐进过程

  2. 不同视角的抽象：同一问题可以有多种抽象方式

  3. 抽象与建模：如何用模型代表真实系统

• 实践活动(50%)：

  1. 完成Bebras抽象化任务（如“Beaver's Map”）

  2. 小组活动：为“学校食堂排队系统”建立抽象模型

  3. 展示与讨论：不同小组的抽象模型有何差异？

第9课：算法思维(一) - 步骤的力量

• 思维主线(60%)：

  1. 算法的三大特征：确定性（明确）、可行性（可执行）、有穷性（会结束）

  2. 算法的表达方式：自然语言、流程图、伪代码

  3. 算法效率的初步概念：步骤数量与执行时间

• 实践活动(40%)：

  1. 热身挑战：用3个步骤描述“刷牙”

  2. 完成Bebras算法任务（如“Beaver Crosses the River”）

  3. 延伸讨论：比较不同算法方案的效率差异

第10课：算法思维(二) - 条件与循环

• 思维主线(60%)：

  1. 算法中的分支：条件判断（如果-那么-否则）

  2. 算法中的重复：循环结构（重复直到完成）

  3. 嵌套结构：条件与循环的组合使用

• 实践活动(40%)：

  1. 完成Bebras算法任务（如“Robot Collects Gems”）

  2. 算法设计挑战：为“机器人走迷宫”设计最优路径算法

  3. 流程图绘制：将算法可视化表达

第11课：评估(一) —— 选择最优解

• 思维主线(70%)：

  1. 评估的标准：正确性（能解决问题吗？）、效率（快/步骤少吗？）、资源消耗

  2. 多方案比较：如何判断哪个方案更好？

  3. 真实场景中的权衡：时间 vs. 空间、准确性 vs. 速度

• 实践活动(30%)：

  1. 课堂讨论：什么是“好”的程序解决方案？

  2. 完成Bebras评估任务：分析并比较多个算法方案，选出最优解

  3. 总结：情境决定“最佳”解

第12课：评估(二) - 多维度评估实战

• 思维主线(50%)：

  1. 评估的多维度扩展：可读性、可维护性、可扩展性

  2. 评估中的权衡分析：为什么没有“完美”方案？

  3. 评估与优化的迭代关系

• 实践活动(50%)：

  1. 完成Bebras评估任务：对同一问题的多个解法进行综合评分

  2. 小组辩论：在给定约束下，哪个方案是最优的？

  3. 设计自己的评估指标体系

第13课：算法+评估综合应用

• 思维主线(30%)：

  1. 算法设计与评估的协同：先设计，再评估，后优化

  2. 迭代优化流程：方案1.0 → 评估 → 方案2.0

• 实践活动(70%)：

  1. 综合项目：为“海狸过河”问题设计至少2种算法方案

  2. 使用评估标准对比分析，选出最优方案

  3. 方案优化：尝试改进现有方案

第14课：模块二综合挑战 - 四维能力联合作战

• 思维主线(30%)：

  1. 综合运用抽象、算法、分解、模式识别、评估五大能力

  2. 复杂问题的多阶段解题策略

• 实践活动(70%)：

  1. 独立完成5-8道综合型Bebras任务（涵盖A/B/C难度）

  2. 解题思路分享与讨论

  3. 个人能力画像：五大能力的强弱分析

  ---

模块三：应用领域拓展 (4课时)

目标：将计算思维延伸到数据编码、网络通信与硬件流程三大应用领域。

第15课：数据与编码(一) - 计算机如何表示信息

• 思维主线(70%)：

  1. 二进制系统：0和1如何表示一切信息

  2. 字符编码：ASCII码、字母与数字的映射关系

  3. 数据压缩的基本逻辑：去冗余、找规律

• 实践活动(30%)：

  1. 课堂讨论：计算机如何表示文字和图片？

  2. 完成Bebras编码任务（如“Beaver's Password”）

  3. 真实世界连接：条形码、二维码、互联网中的编码

第16课：数据与编码(二) - 加密与解密实战

• 思维主线(50%)：

  1. 凯撒密码：替换加密的基本原理

  2. 异或加密：二进制层面的加密思想

  3. 校验位与错误检测：如何发现数据传输错误

• 实践活动(50%)：

  1. 完成Bebras编码任务（如“QB Code”解码）

  2. 加密挑战：设计自己的简单加密算法，让同学破解

  3. 讨论：为什么加密对网络安全很重要？

第17课：网络与通信 - 信息如何传递

• 思维主线(70%)：

  1. 网络结构：节点与连接、局域网与互联网

  2. 数据传输的基本概念：数据包、路由规则、错误检测

  3. 协议的作用：约定规则保证通信顺畅

• 实践活动(30%)：

  1. 热身游戏：传话游戏（模拟网络传输）

  2. 完成Bebras网络任务（如“Beaver's Network”/“Information Transfer”）

  3. 总结：互联网工作原理的简化解释

第18课：硬件与流程 - 计算机内部发生了什么

• 思维主线(70%)：

  1. 输入-处理-输出（IPO）循环：计算机工作的基本模型

  2. 指令执行流程：CPU如何逐条执行指令

  3. 硬件与软件的协同关系

• 实践活动(30%)：

  1. 课堂讨论：点击鼠标后，计算机内部发生了什么？

  2. 完成Bebras不插电任务（如“CPU Simulation”/“Beaver's Factory”）

  3. 总结：理解计算机基本运作原理

  ---

模块四：综合实践与反思 (2课时)

目标：整合所学思维技能，通过挑战任务和成果展示实现能力内化。

第19课：综合挑战 —— 团队协作攻关

• 思维主线(40%)：

  1. 团队协作策略：任务分工、思路交流、共识达成

  2. 复杂问题的拆解与分工方法

  3. Bebras比赛规则回顾：计分方式、时间管理、答题策略

• 实践活动(60%)：

  1. 小组合作完成“CT障碍课程”（PACT团队官方任务卡套装）

  2. 各组展示解决问题的独特思路

  3. 核心收获分享与总结

第20课：成果展示与反思总结

• 思维主线(50%)：

  1. 元认知：回顾自己的学习历程与思维成长

  2. 计算思维自我评估：五大能力的掌握程度

  3. 未来学习路径规划建议（Bebras竞赛备赛、USACO入门衔接）

• 实践活动(50%)：

  1. 学生展示：自己最喜欢的题目解法/自创的Bebras风格任务

  2. 完成计算思维能力自我评估表

  3. 课程总结与个性化学习建议

     名校导师团队 资深执教经验

     扫码咨询Bebras专业辅导，开启备赛之旅↓