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SPOC学校专有课程
计算机与计算思维
第4次开课
开课时间: 2024年08月01日 ~ 2025年01月31日
学时安排: 3-5小时每周
当前开课已结束 已有 7615 人参加
老师已关闭该学期,无法查看
spContent=计算手段已发展为与理论手段和实验手段并存的科学研究的第三种手段,计算思维已成为各专业学生都应掌握的思维方式。本课程用通俗易懂、趣味案例、深入浅出的方式,介绍计算学科所蕴含的经典的计算思维,属于面向全体本科生开设的计算机系列课程中第一层次的课程,是本科生必修的通识教育课程。
计算手段已发展为与理论手段和实验手段并存的科学研究的第三种手段,计算思维已成为各专业学生都应掌握的思维方式。本课程用通俗易懂、趣味案例、深入浅出的方式,介绍计算学科所蕴含的经典的计算思维,属于面向全体本科生开设的计算机系列课程中第一层次的课程,是本科生必修的通识教育课程。
—— 课程团队
课程概述

  计算思维已成为各专业学生都应掌握的一种思维方式,它对于所有学科的人员建立复合型的知识结构,以便未来进行各种新型计算手段研究以及基于新型计算手段的学科创新都有重要的意义。

本课程是学校第一门计算机公共基础课程,旨在让学习者理解典型的计算思维,达到以下能力:

  (1)掌握计算机科学中的基本概念、基本知识及基本原理,理解典型的计算思维及计算机系统本质性的内容;

  (2)激发学习兴趣,满足各专业学生对计算思维与所学学科的多元化融合需求和泛在学习需求;

  (3)立足翻转课堂,培养学习者通过问题建模、抽取数据、数据分析、模型应用、反馈结果等环节,训练主动问题思考与探究的能力;

  (4)激发学习兴趣,使学生初步具备利用计算机分析问题和解决问题的思维意识与实践能力;

 (5)让学习者形成利用信息化工具提升信息素养的理念和个性化拓展学习的习惯;

 (6)实现知识获得与价值塑造的协同效应。

  课程提供两种修读方式:正常修读和课堂免修,具体实施,详见课程实施方案。

成绩 要求

平时成绩

期末成绩

65%

35%

  详细考核办法,详见课程实施方案。

课程大纲

SPOC 第一章 信息的表示

1.1 计算机的信息表示方法

1.2 文字信息的编码

1.3 数值信息的编码

1.4 多媒体信息的编码

1.5 基本门电路

1.6 进制之间的转换

信息的表示-导学文档

第一章 信息的表示-在线测试

第一章 信息的表示-在线测验 秋季学期

SPOC 第二章 计算机系统

2.1 冯•诺依曼计算机的思想

2.2运算器

2.3存储器

2.4控制器

2.5 I/0及主板

2.6 操作系统对CPU的管理

2.7 内存管理

2.8 磁盘管理与文件管理

计算机系统-导学文档

第二章 计算机系统-在线测验

第二章 计算机系统-在线测验 秋季学期

SPOC 第三章 算法与程序设计

3.1 概述

3.2 算法的定义、描述及其优化

3.3 常见经典算法——最值算法、累加/累乘算法、查找算法、插入算法、排序算法

3.4程序设计语言和程序设计方法

3.5 程序设计开发环境

算法与程序设计-导学文档

第三章 算法与程序设计-在线测验

第三章 算法与程序设计-在线测验 秋季学期

SPOC 第四章 计算机网络

4.1 计算机网络基础(网络分类、组网、网络协议)

4.2 计算机网络基础(网络应用、数据交换技术)

4.3 搜索引擎

4.4 信息安全

4.5 PT中的网络搭建

4.6 网络强国与网络安全

计算机网络基础和信息安全-导学文档

第四章计算机网络基础和信息安全-在线测试

第四章 计算机网络基础和信息安全 -在线测试 秋季学期

SPOC 第五章 数据库

5.1 信息与数据

5.2 数据库DB

5.3 数据库管理系统DBMS

5.4 数据库系统

5.5 结构化查询语句SQL

5.6 大数据

5.7 分布式数据库-noSQL

5.8 大数据挖掘

5.9 大数据思维

信息系统与数据库-导学文档

第五章信息系统与数据库-在线测试

第五章 信息系统与数据库-在线测试 秋季学期

SPOC 第六章 虚拟现实

6.1 虚拟现实技术概要

6.2 虚拟现实技术的应用

6.3 虚拟现实分类及发展趋势

6.4 构建真实感的虚拟现实世界

6.5 沉浸式虚拟现实与增强现实

SPOC 第七章 office操作

1 Word 长文档排版

2 Excel公式及数据统计

3 PPT制作

操作素材

MOOC 第1讲 计算机、计算与计算思维

【讨论1-1】计算思维的价值

1.1 计算机是什么?

1.2 为什么要学习和怎样学习大学计算机课程?

1.3 计算与自动计算

1.4 电子自动计算——元器件

1.5 电子自动计算——计算机系统

1.6 计算系统之发展趋势

1.7 什么是计算思维?

1.8 大学计算思维教育空间计算之树

第1讲之导学文档

第1讲之模拟练习题及习题视频解析

第1讲之教学课件

MOOC 第2讲 符号化、计算化与自动化

2.1 符号化计算化示例-易经

2.2 符号化计算化示例-逻辑

2.3 计算0和1化示例-数值性信息

2.4 计算0和1化示例-非数值性信息

2.5 自动化0和1示例-电子技术实现

第2讲之导学文档

第2讲之模拟练习题及习题视频解析

第2讲之教学课件

【讨论2-1】学完“0和1”的思维,有收获吗?

【补充学习资料】进位制与小数点--计算机专业学生才应该深入学习的

MOOC 第3讲 程序与递归:组合、抽象与构造

3.1 计算系统与程序-程序的作用和本质

3.2 程序构造示例I-计算对象的定义-构造与计算

3.3 程序构造示例II-运算符的定义-构造与计算

3.4 程序构造示例III-条件组合式的构造与总结

3.5 递归的概念

3.6 原始递归函数-复合与递归

3.7 两种不同的递归函数-递归与迭代

3.8 运用递归与迭代

3.9 递归与迭代程序的执行

第3讲之导学文档

第3讲之模拟练习题及习题视频解析

第3讲之教学课件

【讨论3-1】学习“计算思维”不如学习“计算机语言”有用吗?

MOOC 第4讲 冯.诺依曼计算机—机器级程序及其执行

4.1 图灵机的思想与模型简介

4.2 冯诺依曼计算机思想与构成

4.3 自动存取存储器的工作原理

4.4 机器指令与机器级程序

4.5 机器级程序的执行机制

4.6 机器级程序的执行过程模拟

第4讲之导学文档

第4讲之模拟练习题及视频习题解析

第4讲之教学课件

【讨论4-1】理解机器级程序是如何被执行的有必要吗?

MOOC 第5讲 现代计算机—复杂环境下程序执行

5.1 现代计算机系统的构成

5.2 现代计算机的存储体系

5.3 操作系统对计算机资源的分工-合作与协同管理思想

5.4 操作系统对几种资源的分工管理

5.5 操作系统对资源的合作与协同管理

5.6 计算机系统的工作过程

5.7 现代计算机的演进

第5讲之导学文档

第5讲之模拟练习题

第5讲之教学课件

【讨论5-1】复杂系统--你真的理解不了吗?

MOOC 第6讲 由机器语言到高级语言---程序编写编译

6.1 由机器语言到高级语言

6.2 高级语言程序的基本构成要素

6.3 用高级语言构造程序

6.4 计算机语言的发展

6.5 不同抽象层级计算机-虚拟机器

*6.6 计算机语言与编译器-一种抽象与自动化机制示意(选学内容--了解即可)

*6.7 协议与编解码器-另一种抽象-自动化机制示意(选学内容--了解即可)

*6.8 分层次抽象-自动化机制示意-操作系统对设备的分层次管理(选学内容--了解即可)

第6讲之导学文档

第6讲之模拟练习题

第6讲之教学课件

【讨论6-1】各种高级语言是如何表达程序基本要素的?

MOOC 第7讲 算法-程序与计算系统之灵魂

7.1 算法与算法类问题求解概述

7.2 数学建模与算法策略设计-算法思想

7.3 算法思想的精确表达-算法的数据结构设计

7.4算法思想的精确表达-算法的控制结构设计

7.5 算法的实现-程序设计

7.6 算法分析与计算复杂性

第7讲之导学文档

第7讲之模拟练习题

第7讲之教学课件

【讨论7-1】为什么说算法是程序与计算系统的灵魂?

[评论*]这两道题目,哪一个代表的是计算思维呢?

MOOC 第8讲 问题-算法与环境:排序算法研究示例

8.1 为什么要研究排序算法-结构化数据表查找问题

8.2 为什么要研究排序算法-非结构化数据文档查找问题

8.3 基本排序算法-内排序

8.4 受限资源约束下的算法-内排序与外排序问题

8.5 基本排序算法-外排序

8.6 PageRank网页排序算法

第8讲之导学文档

第8讲之模拟练习题

第8讲之教学课件

【讨论8-1】排序算法是构造其他算法的基础算法,你同意吗?

综合应用

知识分析题

水平测试模拟题(不计分)

要求

第9讲 难解性问题求解:遗传算法研究示例

9.1 可求解与难求解问题

9.2 遗传算法的崛起-生物学中的遗传与进化

9.3 计算学科的遗传算法

9.4 遗传算法为什么可以求解NPC问题

*9.5 怎样用遗传算法求解应用问题I-问题及其建模(选学内容--了解即可)

*9.6 怎样用遗传算法求解应用问题II-算法设计要点及解的编码(选学内容--了解即可)

*9.7 怎样用遗传算法求解应用问题III-策略选择的多样性(选学内容--了解即可)

*9.8 怎样用遗传算法求解应用问题IV-策略选择的随机性(选学内容--了解即可)

*9.9 怎样用遗传算法求解应用问题V-其他方面(选学内容--了解即可)

9.10 怎样研究算法-遗传算法总结

第9讲之导学文档

第9讲之模拟练习题

第9讲之教学课件

【讨论9-1】遗传算法为什么能求解NPC问题,关键点在哪里?

第10讲 怎样管理和利用数据I

10.1 数据为什么要管理-数据自有黄金屋

10.2 什么是数据库与数据库系统

10.3 基本数据模型-关系模型I之什么是关系

10.4 基本数据模型-关系模型II关系运算之并-差-交-积

10.5 基本数据模型-关系模型III关系运算之选择-投影-连接

10.6 应用关系运算进行数据库查询

第10讲之导学文档

第10讲之模拟练习题

第10讲之教学课件

【讨论10-1】有的称“关系”有的称“表”,二者有什么差异吗?

第11讲 怎样管理和利用数据II

11.1 由关系模型到结构化数据库语言SQL

11.2 SQL-SELECT之简单使用

11.3 SQL-SELECT之多表联合操作

11.4 SQL-SELECT之分组聚集操作

11.5 由数据库到数据挖掘I-数据挖掘示例之背景与概念

11.6 由数据库到数据挖掘II-数据挖掘示例之计算过程

*11.7 数据抽象与设计-怎样抽象与抽象的层次(选学内容)

*11.8 数据抽象与设计-怎样进行设计与怎样研究理论(选学内容)

第11讲之导学文档

第11讲之模拟练习题

第11讲之教学课件

【讨论11-1】什么是大数据?大数据从哪些方面能改变人的观念?

第12讲 怎样连接和利用网络I

12.1 为什么要连接和利用网络

12.2 机器网络之网络通信基础

12.3 机器网络之计算机组网与连接I-局域网与广域网

12.4 机器网络之计算机组网与连接II-互联网与国际互联网

12.5 TCPIP协议之概述

12.6 TCPIP协议之IP层协议

12.7 TCPIP协议之应用层协议

12.8 TCPIP协议之其他层协议兼总结

第12讲之导学文档

第12讲之模拟练习题

第12讲之教学课件

【讨论12-1】若要机器网络能够通讯,需要解决什么问题呢?

第13讲 怎样连接和利用网络II

13.1 由机器网络到信息网络

13.2 标记语言-HTML

13.3 标记语言-由HTML到XML

13.4 互联网的创新思维

13.5 形形色色的网络与网络计算

13.6 网络计算的一个示例

第13讲之导学文档

第13讲之模拟练习题

第13讲之教学课件

【讨论13-1】你知道哪些互联网创新思维模式?

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参考资料


教材:大学计算机-计算思维与信息素养(第3版), 战德臣,张丽杰编著 高等教育出版社, 2019版。


常见问题


不要把计算思维的学习看成理论课的学习。一个人可以没有理论,但不能没有思维!“高度决定视野, 角度改变观念, 尺度把握人生”。学习大学计算机,也要像王国维先生所提出的境界一样, 也需要进入一定的境界, 即"昨夜西风凋碧树, 独上高楼,望尽天涯路",因为站得高,才能看得远,看得远,才能看得真。另一重境界是“衣带渐宽终不悔,为伊销得人憔悴”,既要由此及彼,浮想联翩,又要坚定执着,孜孜以求。应提醒的是“众里寻她千百度,蓦然回首,那人却在灯火阑珊处”,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《大学计算机——计算思维导论》的学习。



2 如何把握和学习本门课程?你知道中医吧?人身体上分布着若干“穴位”,不同的穴位链接起来就是“脉络”,不同的脉络可治不同的病,这是中医的基本认识。但你知道了脉络,为什么还不能治病呢,这是因为你没有能力让气息在脉络间流动,你做不到这点,而要做到这点,则就需要长期的锻炼。因此,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。

  大学一年级就像是一张白纸,画个什么样的底图,对后来成为什么样的作品很重要,所以要学习计算思维。但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。我们这门课,不是说给你个“计算思维”的定义,什么是计算思维,像中学学习一样,那个没有什么意义。很重要的,你可以不知道“计算思维”的定义,但你应该知道“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。


3 关于能否听懂大学计算机课程的问题本课程讲解可实现的思维,而不是实现细节,是能听懂的;通过案例及其模拟来讲授抽象的概念,是能听懂的;由浅入深的讲授,逐步揭示思维的奥妙,也是能听懂的。很多学生听不懂,一是因为本门课有太多的术语,二是很多知识,同学都是第一次接触,同学想一次性完全理解这些内容,应该说是有困难的。因此,正确的学习方法是很重要的。若想学好它,则本门课程的第1讲到第13讲的视频要耐心地看完,遇到不明白的术语,如果不影响理解可以暂时忽略或者先记下,等看到后面时可能就明白了,或者暂停去百度一下。但不管怎样,看完视频进行整体理解是很重要的---很多同学说,本课程是要消耗脑细胞的,开学以来最扩张脑洞的课。但本门课程的视频,估计看一遍是不行的,不是说你没有听懂,而是需要你思考,而你越思考感觉越不明白,这种感觉是正常的,有这种感觉的话,如果你能再看一遍,则就会豁然开朗。如果你坚持,你就能学好它。


能否听懂还取决于以下要素:(1)你是否有信念和信心? 信念和信心将决定你能否听得懂!(2)你是否坚持? 坚持听课,坚持训练,“铁杵磨针”,就能听得懂!(3)你是否主动思考主动探索? 思维的建立是不断思考的结果,对任何持疑的内容可通过互联网进一步探索和学习,或者及时与教师沟通获得提高!

记住:会不会应用计算机,会不会编写程序,根本来讲是有没有解决问题的计算思维。

相信自己:你行的,你一定行。我也相信你:你懂的,你会懂的!

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张淮鑫

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