1引言
1.1研究背景
计算思维是当前国内外计算机学界和教育学界广为关注的重要课题，计算思维的研究对我国计算机教育有着重大的意义。2006年3月，美国卡内基梅隆大学教授、美国国家自然基金会计算机与信息科学工程部助理部长周以真英文名，在美国计算机权威刊物上首次系统详细的提出了计算思维的概念。计算思维的概念一经出，立刻得到了我国各界的广泛关注，计算思维的思想迅速在计算机界和教育教学界蔓延开来。计算思维的提出和发展改变了传统的人们对于计算机以及计算机教育的看法和理念，从科学思维的高度重新界定了计算机和计算机教育。
科技飞速发展，计算机的普及应用和计算机科学的研究已经影响到人类社会的方方面面，离开计算机科学，社会甚至不能正常运转。计算思维作为三大科学思维（逻辑思维、实证思维、计算思维）之一是二十一世纪所有人所必备的思维能力。人类在认识世界和改造世界的科学活动中离不开思维活动。思维不仅是作为个人的才能产生对物质世界的理解和洞察力，更重要的是思维活动促进了人与人之间的交流，从而可以使人类获得了知识交流和传承的能力，这个意义的重要性是不言而喻的。计算思维能力的培养成为一个灸手可热的课题，对于如何在大学计算机基础课程的授课过程中弓入思维培养，成为当今计算机基础课程教学所势在必行的改革。基于思维培养的计算机基础教学是培养学习者思维能力最有效的方式之一，既可以保证学习者掌握课程所授的技能和知识又能潜移默化的培养学习者的思维习惯，从而使学习者成为具备科学思维能力的新型创新性人才。
目前在读的大学生这一代人有其鲜明的性格特点，他们站在当前科技发展和教育信息化的风口浪尖，正是现在的社会背景孕育出了这样一代人，他们的性格特点正是顺应了时代发展的潮流。他们开放的思想无论是在教育中还是在社会中只要适当的加以引导，合理的利用，则可以形成强大的创新能力；他们自我为中心的性格特点以及独立的思想，只要合理的引导，在科研的道路上也是极其重要的不可或缺的宝贵品质。总之，计算思维的提出以及当代大学生的性格特点都是顺应了时代发展的潮流，在计算思维的指导下对大学生进行思维能力培养的教育正是新时代的要求。
1.2研究内容与方法
针对计算机基础教学的具体情况以及计算思维目前的国内外发展状况，本研究探索了基于思维培养的计算机基础课程教学和学习模式。研究内容主要是在现有的研究基础之上，对计算思维相关的概念和内容、教与学的理论和实践经验、有关学习者和教学与学习资源以及环境的分析等内容进行归纳和研究，并在总结已有的研究成果之上，从理论上提出有效可行的教学模式并进行初步的探索实践。
计算思维是本研究的基本理论依据和出发点，对计算思维的相关研究主要从计算思维的概念和特性以及计算思维对学习者思维能力培养方面进行研究。教与学的理论是教育者教学和学习者学习过程中主要依靠的指导思想，可以有效提高教与学的效果；教与学的实践经验能够检验教与学的理论是否可行也可以归纳总结出新的理论，是教与学有效进行的试金石。有关学习者的分析主要从当代大学生的性格特点以及其课前己有的经验水平进行调查，是进行有效教学过程的基础。在综合分析以上内容的基础上提出本课题中基于思维培养的计算机基础教学的研究。
本文所釆用的研究方法主要综合了以下几种：（1）文献分析法。主要是依据研究的内容，有目的阅读已有的国内外相关理论的文献资料，并进行归纳总结，整理提取出和研究相关的具有指导意义的理论知识，做好存档和记录，为课题研究提供有力的理论支持，本文中计算思维和理论基础部分主要采用文献分析法。（2）问卷调查法。主要是在课程开始之前为了解学习者的基本状况以及课程结束后让学习者对课程进行评价反馈以了解学习者学习效果所发放的有针对性的一系列问题，通过学生的作答来了解相关内容。（3）行动研究法。主要是立足于大学计算机基础教学，运用计算思维相关方法作为理论指导来进行思维能力培养的教学实践，通过对研究对象在教学过程中问题解决的过程进行分析，对学习者进行客观评价，从而了解学习者的学习效果。
本文主要从理论研究和教学实践探索两个方面进行，从理论的部分总结出能够有效进行思维能力培养的教学方式，进而实施教学实践，以此来检验教学方式的有效性，最后得出研究的结论。
2计算思维与计算机基础教学
计算思维不是到现在才出现的，而是它早就存在于我国古代的数学当中，只是现在周以真教授使之更加系统化和清晰化。计算思维是一种普适思维能力，在不远的将来，它会成为每一个人所必备的思维方式之一。现阶段信息技术与计算机科学在社会各行业各领域中不断的应用普及，养成科学的思维方式对于每一个人来说都势在必行，在学校通过计算机基础教育对学习者思维能力的培养则成为不可或缺的有效途径之一。在探讨基于思维培养的计算机基础教学研究之前，本章先对计算思维与计算机基础教学进行介绍。
2.1计算思维的提出与发展
2.1.1计算思维的发展
计算思维这一概念一经提出，立即得到国内外计算机、教育教学等各界的广泛关注，引起了国内外的强烈反响，我国多所高等院校和教育机构多次召幵了专题会议，来探讨如何在教育教学中实施对学习者计算思维的培养。此后一些专家学者纷纷提出自己对于计算思维的意见和看法，各不相同。时至今日关于计算思维的定义并没有系统并完整的给出，只是用叙述的方式介绍了计算思维的一些理论，但不容否认的是，从思维的高度重新来认识计算机的作用得到了普遍的认可。
计算思维正处于其发展时期。关于计算思维在计算机基础课程教学当中应用的研究还处于初级阶段，从目前查到的文献来看，只有极少数学者做了系统的教学模式的研究，而大多数的学者还是将计算思维的一些理论和方法作为建议引入到课堂中。目前正是处于需要把计算思维作为指导理论并应用于教学模式研究的阶段。
2.2计算思维的内涵与特性
2.2.1计算思维的内涵
目前，国内外广泛认同的关于计算思维的定义是年美国卡耐基梅隆大学周以真教授提出的，她认为，计算思维是人们利用计算机科学的相关概念进行求解问题、系统设计和理解人类行为的一系列思维活动。计算思维涵盖了计算机科学的各个范畴。在周以真教授看来，计算思维应该是每个人都所必备的思维方式之一，而不仅只是属于计算机科学家的。在对于孩子的培养方面，我们除了要教给他们学习阅读、写作和算术，以外，还应该让他们掌握计算思维。
出版印刷促进了阅读、写作和算术的发展，同样的，计算机与计算机科学也将促进计算思维的发展和传播。计算思维即将渗入到我们每一个人的生活当中，那时诸如算法和前提条件已成为每一个人日常词汇的一部分，我们已经见证了计算思维在其它学科当中的影响，例如，机器学习已经改变了统计学。她认为，在将来的某一天，计算思维将成为每个人所必备的基本技能之一，计算思维之于明天就如普适计算之于今天。
计算思维涵盖了计算机科学技术所有的范畴，计算思维的概念主要包含了以下几个范畴：（1）计算思维是一种递归思维，它是把代码翻译成数据，又把数据翻译成代码，是由广义量纲分析进行的类型检查；（2）计算思维采用了分解以及抽象来迎接庞大的任务或者设计复杂巨大的系统，也就是我们所说的关注的分离（SOC方法）；（3）计算思维是通过容错、冗余以及纠错，按照保护以及预防的方式从最坏情景恢复的一种思维；（4）计算思维是利用启发推理来寻求答案，即在不确定情形下的规划、学习和调度，即通过一系列的搜索获得策略、结果等；（5）计算思维是通过简约、嵌入、转化和仿真等方法，把一个看起来困难的问题重新阐述成一个我们知道怎么解决的问题。
考虑一些日常中的事情：当你女儿早晨去学校的时候，她会把这一天所用到的东西全都放到背包里，这就是计算机基础概念中的缓存和预制。当你的儿子把他的手套弄丢时，你可以告诉他沿着走过的路往回找，这就是我们所说的计算机中回推的概念。什么时候我们应该为自己买一副滑板而停止租用呢？这就是一种计算机的在线算法。我们在排队结账的时候，应该选择哪一队呢？这就是在有多个服务器的系统当中的性能问题。为什么手机即使是在停电的时候也可以一直使用呢？
3研究的理论基础..........12
3.1学习理论..........12
3.1.1行为主义学习理论..........12
4基于思维培养的计算机基础教学研究与探索.........26
4.1课前调查及分析......26
5结论与展望.......41
5.1结论.....41
4基于思维培养的计算机基础教学研究与探索
第二章和第三章分别介绍了计算思维和计算机基础教学以及教学模式和学习理论，本章在前两章的基础上首先对学习者的情况进行了课前调查及分析，然后又对现有的教与学的资源以及当前社会背景下的学习环境进行了分析；在对计算思维和相关教与学的理论进行研究后，结合对学生的调查分析以及教与学的资源和环境的分析，提出了基于思维培养的计算机基础教学模式，最后依托《大学计算机基础》课程进行实践应用并分析了教学的效果。
4.1课前调查及分析
本节内容首先是从课前的问卷调查来了解学习者的计算机基础能力，然后分析了当代学习者的基本情况，最后又对当前学习者所处的学习环境以及所能用到的学习资源进行了分析，为基于思维培养的计算机基础教学模式及
