《计算思维与人工智能》课程简介

(1)《计算思维与人工智能》是面向大学一年级学生开设的，与大学数学、大学物理同样重要的通识类思维教育课程。本课程以计算学科知识脉络为主线，通过介绍计算学科的经典理论和方法，让学生从计算学科的角度深入理解计算机。从而，培养学生的计算思维能力，提高大学生的创造性思维。

(2)计算机学科知识的膨胀速度是非常快的，“知识”的学习必须有所选择，因此应学习计算机学科经典的、对人们现在和未来有深刻影响的思维模式；“知识”随着“思维”讲解而介绍,“思维”随着“知识”的贯通而形成，“能力”随着“思维”的理解而提高。

本课程为首批国家级线上线下混合一流课程，课程全面而系统地讲授计算思维，包括程序思维、系统思维、算法思维、互联网+思维、大数据思维和人工智能+思维，增加了趣味性，强化了脉络性，使读者学习起来更加易于理解和掌握。

课程围绕着大学计算思维教育空间-计算之树，进行内容的组织和讲解，共分四个部分。

(I)计算与程序，主要讲授计算与计算思维，符号化、计算化和自动化，计算系统与程序构造，程序构造方法：递归与迭代，这些是由社会/自然到计算的、最基本的抽象和自动化机制；

(II)计算系统，主要讲授程序是如何被执行的，包括内存环境下程序的执行和复杂环境下借助于操作系统管理的程序的执行，以及如何编写让计算系统可以执行的程序；

(III)算法思维，主要讲授算法类问题求解框架-问题与数学建模、算法策略设计、数据结构和控制结构以及算法复杂性与正确性，还将以案例形式介绍由问题到环境，再到受限资源约束下的问题求解算法，以及难解性问题、计算和算法之间的关系等； 

(IV)数据化与网络化思维。数据化思维即：数据获取==>数据管理==>数据分析与运用；网络化思维即：机器网络==>信息网络==>群体互动网络==>网络化社会。

(IV)智能化思维。AlphaGo是怎样战胜人类围棋职业世界冠军的？机器是怎样通过学习提高智能的，深度学习又是怎样通过深度神经网络提高智能化程度的。

                       【计算之树-大学计算思维教育空间图片】

通过本课程的学习，学生应具备以下知识、能力和素质，具体课程目标如下：

目标1：了解计算思维的重要性、认识计算科学的基础概念、复述关键知识点；掌握计算环境与计算系统的基本原理；解释信息在计算机中的表现形式和处理机制，论证典型算法的适用场景，预测计算技术的发展趋势；能够将计算机学科知识和算法用于推演、分析专业工程问题。

目标2：从复杂情境中提炼核心要素，构建出计算机可处理的模型或逻辑框架；建立问题分析求解策略，将大问题细化为易于解决的小问题；根据问题特性设计算法并规划实施步骤；设计实验并分析实验结果得出有效结论；协调跨学科知识，将计算机学科知识应用于专业工程问题，提升综合解决能力。

目标3：针对复杂工程问题，应用恰当信息资源和相关软件进行分析、计算与设计；认识到信息技术对社会发展的重要性，遵守信息技术领域的法律法规和道德规范，能够批判性地思考其社会影响，确保技术的正向发展；比较不同方案的优劣，能够评价自己的解决方案，提出改进建议。

MOOC平台成绩最终占课程期末成绩的10%，

此部分成绩由平台后台记录成绩（总分100分）后折合成10分，计入课程结课成绩一个环节。

MOOC部分具体成绩分配如下：

视频+其他文档资料40%，阶段测验50%、讨论10%、

课程对传统课程内容做了大幅度的改进和提升，主要是以讲授计算思维为主，问题求解的思路即可。学习过程中，需要耐心的看视频、仔细思考，慢慢体会计算思维。此外，本课程涉及到一部分计算机基础知识、基础数学知识，部分实验中引入了程序设计内容，目的是通过程序理解计算机解决问题的方式，推荐大家可以用python程序设计语言尝试实现。学生可以在老师的引导下体验其过程即可，不必过于纠结语法。如果遇到不懂的语法，建议学生通过网络查找资料，或者在老师的帮助下尝试完成。

配套教材：

大学计算机-计算思维与信息素养（第4版）, 战德臣,张丽杰编著 高等教育出版社, 2024年7月

参考教材：

《大学计算机——理解和运用计算思维》(第2版 微课版) 战德臣 张丽杰 聂兰顺 张伟男 著.人民邮电出版社.2022

(1)课程摒弃了传统课程中以讲软件应用为主（如Office,Windows等）的内容，而专注于从计算思维的角度讲授计算机相关方面的知识，以期对学生创造性思维的培养有所贡献，毕竟计算思维是大学生未来创新所必须具有的一种思维模式。

(2)不要把计算思维的学习看成理论课的学习。“高度决定视野, 角度改变观念, 尺度把握人生”。计算机相关内容的学习，归根结底，还是计算思维的学习，还在于计算思维的学习。

(3)如何把握和学习本门课程？知识好比是穴位，而一年级时学习本门课程，是学习这个“脉络”，你要熟悉这些脉络，要知道哪些脉络能治哪些病。当你经过若干年的不断努力，深入理解知识，做到知识的融会贯通时，你就能将思维转变成能力--应用计算思维的能力。

计算思维有丰富的内涵，不可能在一讲内就完全明白，它需要你在学习后不断地悟，越悟越有味道。通过学习这门课，你应该知道“符号化-计算化-自动化”，你应该知道“计算系统与程序的关系”，你应该知道“程序是如何被机器自动执行的”……这些都是计算思维，都是计算思维直观的例子。耐心地看视频，以潜移默化的方式理解和接受计算思维，是把握和学习本门课程最最重要的。