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SPOC学校专有课程
计算思维与人工智能 2025春
第1次开课
开课时间: 2025年02月24日 ~ 2025年07月16日
学时安排: 2小时每周
当前开课已结束 已有 697 人参加
老师已关闭该学期,无法查看
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—— 课程团队
课程概述


这是本课程第十八期开放。本期课程,主讲教师对相关内容做了系统化地更新,对部分章节内容做了重新讲授【采用长学时讲授以保证碎片化内容的连贯性、脉络性和完整性】,全面而系统地讲授计算思维,包括计算+思维(含程序思维、系统思维和算法思维)、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。本课程将新版教学视频做了特殊标记,与旧版教学视频并行放置在课程中,同学学习时如有新版视频则可以新版视频为主,旧版视频作为补充。


大学计算机是一门什么课程呢?

(1)大学计算机是面向大学一年级学生开设的,与大学数学、大学物理有一样地位的通识类思维教育课程。它不是讲授计算机及其软件(如Office,Access,IE等)如何使用的课程;它也不是仅仅训练学生程序设计内容的课程;它是讲授每个大学生都应具备的计算思维的课程,大学生创造性思维培养离不开计算思维的培养。

(2)计算思维是互联网与信息时代每个人都应具备的一种思维方式。互联网公司(如阿里巴巴、Facebook、Apple、腾讯等)的成功应归属于计算思维运用的成功;1998年和2013年的诺贝尔化学奖授予一个计算手段的研究者说明:计算思维对非计算机学科人才实现复合性跨学科创新是非常重要的。

(3)大学阶段应更多地训练“思维”,而不应仅着眼于“知识”即事实的学习。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。


大学计算机课程应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。本课程分四个部分。

(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。

(V)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】

本课程为首批国家精品在线开放课程暨首批国家级线上一流课程,获大中华区优秀MOOC选拔赛2017“课程设计与品质”金奖,教育部在线教育奖励基金(全通教育)优秀项目奖,教育部4个教指委联合颁发首批十大“中国高校计算机教育MOOC 联盟优秀课程”。所对应的教材获国家首届教材奖二等奖,相关的课程案例获中国高等教育学会“信息技术与教学深度融合创新案例”一等奖,最终累积的成果获省级教学成果一等奖和特等奖,并最终获国家级教学成果奖一等奖。

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成绩 要求

为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项:

1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


课程大纲

第0章 课程的定位、目标与价值

【新版视频】课程的定位-目标与价值

【旧版视频】

第1章 计算机、计算与计算思维

【新版视频】从小白鼠验毒到数据传输校验-初识计算思维

【新版视频】从数学和计算机看方程求解—最基本的计算思维-枚举-计算-验证

【新版视频-扩展】计算与社会

【新版视频-扩展】大学计算思维教育空间-计算之树

第1章之导学文档与教学课件

【特殊教育】手语讲解计算机代际划分--适合特殊人群

旧版视频

第1章之模拟练习题及习题视频解析

【第1章之讨论话题】

第1章测验

第2章 计算本质-符号化、计算化与自动化

【新版视频】从加法自动计算看机器硬件实现—逻辑运算与逻辑门电路

【新版视频-扩展】机器是怎样处理符号与小数点的

【新版视频-扩展】机器是怎样表示文字声音图像的-编码与解码

第2章之导学文档与教学课件

【特殊教育】手语讲解硬件--适合特殊人群

旧版视频-1

旧版视频-2-基础

第2章之模拟练习题及习题视频解析

【第2章之讨论话题】

第2章 测验

特别章节-周以真教授亲自讲授计算思维--视频经微软亚洲研究院授权

周以真教授讲授计算思维(注意1个带有中英文字幕版本,1个无字幕版本)

第3章 计算本质-程序与递归:组合、抽象与构造

【新版视频】从多项式计算规则变化看自动计算—规则与迭代

【新版视频】从两种不同的递归函数看规模化计算的规则表达与执行--递归与迭代

【特殊教育】手语讲解操作系统-适合特殊人群

旧版视频(未有替代)

旧版视频

第3章之导学文档与教学课件

第3章之模拟练习题及习题视频解析

【第3章之讨论话题】

第3章测验

特别章节-课程解疑释惑-哈尔滨工业大学聂兰顺副教授视频答疑

第一讲内容之视频答疑

第二讲内容之视频答疑

第三讲内容之视频答疑

第4章 系统思维与硬件思维-冯.诺依曼计算机—机器级程序及其执行

【新版视频】从学生宿舍管理看存储器—基于编码的管理思维

【新版视频】从多项式自动计算看机器程序--编码-指令与机器程序

【新版视频】机器程序是如何被执行的--一台典型的计算机

【新版视频】【扩展】计算机的基础理论模型-图灵机

旧版视频

【特殊教育】手语讲解计算机结构--适合特殊人群

第4章之导学文档与教学课件

第4章之模拟练习题及视频习题解析

【第4章之讨论话题】

第4章测验

第5章 系统思维与管理思维-现代计算机—复杂环境下程序执行

【新版视频】化整为零与还零为整看文件存取--计算思维是一种精细化管理思维

【新版视频】分工-合作-协同看操作系统--计算思维也体现高水平领导思维

【新版视频】如何产生与如何运用大规模计算能力—虚拟化与云计算

旧版视频

【特殊教育】手语讲解人物及术语-适合特殊人群

第5章之导学文档与教学课件

第5章之模拟练习题

【第5章之讨论话题】

第5章测验

第6章 系统思维与程序思维-由机器语言到高级语言---程序编写编译

【新版视频】由01指令编写程序到用符号-语句编写程序--机器语言与高级语言

旧版视频

旧版视频-抽象与自动化机制(扩展内容,未有替代)

【特殊教育】手语讲解软件相关的人物及术语--适合特殊人群

第6章之导学文档与教学课件

第6章之模拟练习题

【第6章之讨论话题】

第6章测验

第7章 计算+思维-算法-程序与计算系统之灵魂

【新版视频】从背包问题求解看算法

旧版视频(未有替代)

第7章之导学文档与教学课件

第7章之模拟练习题

【第7章之讨论话题】

第7章测验

第8章 计算+思维-问题-算法与计算环境

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章之导学文档与教学课件

第8章之模拟练习题

【讨论8-1】排序算法是构造其他算法的基础算法,你同意吗?

第8章测验

第9章 计算+思维-难解性问题求解与算法思维

【新版视频】什么是有限时间内能求解—问题的计算复杂性与分类

旧版视频

旧版视频-遗传算法(未有替代)

第9章之导学文档与教学课件

第9章之模拟练习题

【第9章之讨论话题】

第9章测验

第10章 数据化思维-数据聚集与管理

【新版视频】从表的管理看数据库

旧版视频【详细解析版】

第10章之导学文档与教学课件

第10章之模拟练习题

【第10章之讨论话题】

第10章测验

第11章 数据化思维-数据运用与分析

【新版视频】炒股不看股盘看微博—关联规则挖掘与大数据思维

旧版视频-SQL语言【详细讲解版本】

旧版视频-关联规则挖掘算法示例

旧版视频-抽象、设计与理论【扩展选学,未有替代】

第11章之导学文档与教学课件

第11章之模拟练习题

【第11章之讨论话题】

第11章测验

第12章 网络化思维-机器网络与万物互联

【新版视频】世界是怎样被联结在一起的--由机器网络到万物互联

旧版视频-机器网络

旧版视频-TCP/IP协议

第12章之导学文档与教学课件

第12章之模拟练习题

【第12章之讨论话题】

第12章测验

第13章 网络化思维-互联网与互联网+

【新版视频】用户创造内容与万般皆服务--互联网与互联网+思维

旧版视频-Web与标记语言

旧版视频-互联网创新思维

旧版视频-网络计算

第13章之导学文档与教学课件

第13章之模拟练习题

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?

第13讲测验

第14章 智能化思维-机器是怎样学习的

【新版视频】机器是怎样学习的—样本-训练与分类

教学课件

【第14章之讨论话题】

第15章 智能化思维-神经网络与人工智能

【新版视频】深度学习是怎样提高智能的--神经网络与深度学习

第15章之教学课件

【第15章之讨论话题】

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源课程

该SPOC课程部分内容来自以上源课程,在源基础上老师进一步增加了新的课程内容

哈尔滨工业大学
7 位授课老师
李雪

李雪

助理研究员

刘秉权

刘秉权

副教授

李全龙

李全龙

副教授

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