２００８年６月，美國計算機科學技術教師協會（ＣＳＴＡ）在網上發布了《計算思維：一個所有課堂問題解決的工具》報告，對計算思維進行了分析和總結．同時，在公布的ＡＣＭ對ＣＣ２００１進行的中期審查報告（草案）中，就明確將計算思維與“計算機導論”課程綁定在了一起，并明確要求在該課程中講授計算思維的本質［２］國內，計算思維其實早已存在于我們平時的教學中，只不過周以真教授的提出才使得計算思維更加的清晰化和系統化，使我們真正認識到它的存在和重要．教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會非常重視計算思維的培養工作．自２００８年以來，就多次開展了與計算思維相關的專題研討會，探討了計算思維在計算機教學中的重要作用．２０１０年７月，在西安會議上，發布了《九校聯盟（Ｃ９）計算機基礎教學發展戰略聯合聲明》，確定了以計算思維為核心的計算機基礎課程的教學改革［３］．

計算機基礎教學存在的問題

大學計算機基礎課程是學生在校接觸的第一門計算機課程，因此計算機基礎課程的教學方式及教學效果，將會影響到學生對計算機這門學科的興趣及研究．目前，在計算機基礎教學中主要存在著以下問題：１）對計算機基礎教學認識不夠計算機基礎課程，特別是計算機應用基礎課，在很多學校都沒有得到充分的重視，因此缺乏對計算機基礎教學有深刻認識的領軍人物，不能吸引優秀的青年教師加入教學的團隊．２）忽視了計算機基礎教育的本質在計算機基礎教學中缺乏了對課程有深刻認識的教師，導致在教學過程中，照本宣科，忽視了計算機基礎教育的本質，難以吸引學生真正進入計算機領域．３）過多的強調計算機基礎教學中的基本技能衡量計算機基礎教學成果，目前主要是看學生掌握計算機的能力，也就是通過計算機這個工具學生能做出什么作品，或者是學生能通過計算機方面考試的人數，過多的強調學生計算機技能的培養，忽視了對計算機學科最重要的核心思想與方法的培養，使計算機成為了狹義的工具．

基于計算思維的計算機基礎教學模式

基于上述計算機教學中存在的問題，提出了基于計算思維的計算機基礎教學模式．在計算機基礎教學的過程中融入計算思維，通過計算思維的方法解決計算機面臨的問題，有助于教學效率的提高．

（1）基于計算思維的計算機基礎教學模型

基于計算思維的計算機基礎教學是通過任務驅動、目標驅動和考核驅動把教學者和學習者聯系起來［４］，教學者運用計算思維的方法設計教學任務、制訂教學目標和考核評價方式，學習者通過計算思維的方法來完成教學任務，達到教學目標，通過教學考核．教學者與學習者共同參加教學過程，教學者是主導，學習者是主體，以基于計算思維的三驅動教學模式來進行教學，有利于激發學習者的學習興趣，端正學習者的學習動機，培養學習者的創新能力和計算思維能力．便于理解，用數學式子表示為：Ｍ＝Ｆ（ＡＴ，ＡＳ，Ｇ），式中Ｍ表示計算機基礎教學模式，Ｆ（）表示一個過程函數，ＡＴ表示教學者的動作集，ＡＳ表示學習者的動作集，Ｇ表示教學過程中的動作集．在教學活動過程中，Ｇ包含的內容越豐富和科學，教學模式Ｍ的教學效果也就越高．通常情況下，ＡＴ，ＡＳ和Ｇ還包含的動作集和關系：ＡＴ＝｛ｑ，ｄ，ｓ，ｚ｝；ＡＳ＝｛ｐ，ｇ，ｗ，ｊ｝；Ｇ＝｛ｒ，ｍ，ｋ，ｃ｝．ＡＴ式中的ｑ表示教學者在進行課題教學之前的教學準備及對課堂的教學設計；ｄ表示教學者課堂的實施過程，即對教學內容的講授，對學習者課堂提問等；ｓ表示教學者布置教學任務，監督協助學習者完成任務的過程；ｚ表示教學者對學習者完成的教學任務進行考核評價；教學者ＡＴ在ｑ、ｄ、ｓ、ｚ中能科學的組織，必然教學者的教學效果將會很好．ＡＳ式中的ｐ表示學習者課前的知識預習和準備；ｇ表示學習者課堂認真學習，配合教學者完成課堂教學的過程；ｗ表示學習者接受學習任務，完成學習任務的過程；ｊ表示學習者參與考核評價之后的總結和提升．學習者ＡＳ在ｐ、ｇ、ｗ、ｊ中如能有效的完成，其學習者的學習效果也將會提升．Ｇ式中的ｒ表示教學中的任務驅動方式，教學者通過任務促使學習者在完成任務的過程中掌握和擴展所學知識；ｍ表示教學中的目標驅動方式，教學者制訂學習目標，促使學習者在任務的完成中精于求精；ｋ表示教學中的考核驅動方式，學習者最后的學習情況及考核等級是學習者最為關心的問題，因此教學者與學習者共同參與最后的考核評價，促使學習者認真對待學習過程；ｃ表示教學中采用的計算思維方法（如抽象與分解，遞歸，保護、冗余、容錯、糾錯和恢復，并行處理，關注點分析，啟發式推理，不確定情況下的規劃、學習和調度等等），教學者和學習者運用計算思維貫穿整個教學過程，達到教學的合理、科學和高效．教學者（ＡＴ）與學習者（ＡＳ）之間的一切教學活動及教學方法（Ｇ）組織得越科學和理，整個教學效果（Ｍ）也就越高．基于計算思維的計算機基礎教學 模 型 （Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｂａｓｉｃ　Ｔｅａｃｈｉｎｇ　Ｍｏｄｅｌ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ　Ｔｈｉｎｋｉｎｇ，簡稱ＣＢＴＭＣＴ），如圖１所示（圖略）．

（2）基于計算思維的計算機基礎教學的組織與實施

在基于計算思維的計算機基礎教學模型之中，教學者與學習者以任務、目標和考核為主線聯系起來．學習者知識的吸取、計算思維能力的培養，教學者起到很重要的作用，這就需要教學者運用高效的計算思維一系列方法進行教學的設計，包括教學目標、教學任務、教學流程、學習者任務和考核方式等等．教學者根據教學目標及學習者的具體情況來設計任務，創設學習情境，實時呈現學習任務，對學習任務合理分配給學習者，指引學習者之間協作學習進入解決問題的情景，運用計算思維的一系列方法來完成學習任務，教學者要實時注意學習者的學習狀態進行指導．任務完成教學者與學習者交流考核，分析和總結各自的優缺點，不斷的提升自我．　　根據提出的ＣＢＴＭＣＴ模型，以《Ｃ語言程序設計》這門課程來進行實踐研究．ＣＢＴＭＣＴ模型的第１步課前準備，教學者要熟悉掌握課程的內容，對教學過程進行設計分析，運用計算思維的方法進行教學任務的設計和分工．學習者也應該了解課程的主要內容，調整學習的心態，迎接教學．ＣＢＴＭＣＴ模型的第２步課堂教學的實施，教學者在教學的過程中應該創建一個活躍的教學氛圍，運用計算思維的方法進行知識點的講解，如講解《Ｃ語言程序設計》中循環控制時，除基本概念的講解，應以實例的方式體現循環控制的過程，如求式子∑２０ｎ－１ｎ！的值，教學者就可利用計算思維方法約簡、轉換任務，把看去復雜的問題，轉換為各個小問題來進行解決．首先將式子轉換為１＋２！＋３！＋…＋２０！的形式，先求出每項之值，再求出總的值．再如猴子吃桃的問題，猴子第１天摘下若干個桃子，當即吃了一半，又吃１個，第２天又吃了剩下的一半加１個，以后每天都如此，吃了前一天剩下的一半多１個，到了第１０天就只剩下１個桃，求第１天猴子摘了多少桃［５］．教學者利用計算思維方法遞歸思維、啟發式推理對學習者進行教學，第１天的桃子數是第２天桃子數加一后的２倍，第１０天有１個，那么第９天未吃前就應該是４個，第８天未吃前是１０個，以此類推，學習者從簡入繁，提高了學習的興趣和效率．ＣＢＴＭＣＴ模型的第３步教學任務的設計與布置，教學者在這個環節應充分考慮學習者的學習狀況，合理布置學習任務，也可以針對不同的學生布置不同的任務，教學者對學習者進行實時指導，合理運用計算思維方法來完成學習任務．學習者接受學習任務后，要對任務進行分析理解，收集相關的資料，可以分工完成，也可協作完成，探尋多渠道的解決方式，做到精益求精．ＣＢＴＭＣＴ模型的第四步考核評價，這一步不再是老師的獨角戲，要求教學者和學習者共同參與，對任務的完成結果和過程進行分析，學習者可以互相交流任務的完成過程，擴寬了視眼，內化了知識．這種考核方式對教學者和學習者都是一次質的提升．