大學計算機基礎

計算機是信息社會的必備工具之一。2006年，美國計算機科學家Jeannette M. Wing正式提出了計算思維的概念和體系，該理論被認為是近十年來產生的最具有基礎性、長期性的學術思想。未來不論是計算機科學家、專業人士、甚至每個普通人，必須學會運用計算思維解決工作和生活遇到的問題。大學計算機基礎課程作為高等教育的第一門計算機公共基礎課程，承載着培養計算思維“第一課”的重任，已從過去唯工具論的應用時代全面進入圍繞問題求解的思維訓練時代，從知識傳遞的科普時代逐步轉為能力導向的實訓時代。 ^[1] 

大學計算機基礎課程將推出貫穿課程始終的基於python的闖關式能力實訓路徑，先以全國計算機實驗案例競賽獲獎作品為基礎快速入門，掃除編程障礙，將信息表示與處理、計算機系統、網絡、數據庫、多媒體等傳統的知識模塊作為運用計算思維求解問題的研究對象加以實踐，在問題求解的過程中凝練方法、內化知識。 ^[1] 

（注：表格內容參考資料 ^[1-13]  ）

大學計算機基礎課程共六單元，第一單元計算工具與計算思維，主要介紹了計算思維概述自動化等內容；第二單元開啓python之旅，主要介紹了繪製炸彈軌跡等內容；第三單元信息表示與編碼：0與1的故事，主要介紹了什麼是信息等內容；第四單元計算機系統的程序員視角，主要介紹了馮·諾依曼體系結構等內容；第五單元網絡知多少，主要介紹了互聯網從何而來等內容；第六單元數據庫探秘等六單元內容，每單元最後還附帶有單元小結。 ^[1] 

（注：課程大綱排版從左到右列 ^[1]  ）

（注：表格內容參考資料 ^[1]  ）

1、計算工具與計算思維學習目標：能夠描述計算思維的兩個核心要素，並解釋計算自動化的內涵是什麼，抽象在理解計算本質的過程中發揮了什麼樣的作用；能夠舉例説明什麼是計算、什麼不是計算，複述計算的本質；能夠根據某單一功能圖靈機的規則表分析出該圖靈機的功能。

2、開啓python之旅學習目標：能正確使用Python的基本語法，包括表達式/變量/賦值、if-else分支/while循環/for循環等控制結構、numpy等科學計算庫的基本功能、列表等數據類型、內置函數和自定義函數等；能將“繪製炸彈軌跡”問題（以及同等難度的科學計算問題）的求解過程抽象成算法；能用流程圖描述給定算法，並將流程圖轉換成程序；能利用報錯信息、調試功能發現和改正程序中的錯誤。

3、信息表示與編碼：0與1的故事學習目標：能解釋進制的概念，説明計算機為什麼採用二進制；能熟練地完成二進制運算，並進行不同進制之間數值的轉換；能説明原碼和補碼兩種數值編碼規則，能判斷補碼運算是否發生了溢出，能説明浮點數在計算機內是怎麼表示的；建立計算機無法精確表示所有信息和數據表示範圍的意識；能用程序實現進制和碼制轉換；能描述聲音和圖像的數字化過程，並解釋數字化過程中產生的相關參數。能用Python對字符、音頻、圖像信息進行基本處理。

4、計算機系統的程序員視角學習目標：能列舉馮諾依曼體系結構的5個組成部分及其主要功能；能説明存儲程序原理；能給出CPU主要組成部分，並用解釋各部分在CPU執行一條或多條指令時的工作過程；能區分主存和輔存，並簡要描述主存結構和存儲特性；能讀懂簡單的彙編代碼，並通過模擬指令執行過程解釋計算自動化的基礎。能列出操作系統的主要功能；能給出進程的定義及其特性，並簡述進程管理的工作機理；能用Python編碼實現簡單的文件操作類應用。

5、網絡知多少學習目標：能夠用類比的方式簡單描述互聯網的工作方式，能夠説明雙絞線、同軸電纜、光纖、交換機和路由器的基本特徵和作用；能夠描述因特網體系結構分層模型、各層功能和主要協議，能夠解釋數據在網絡中傳輸封裝和解封裝的過程；能夠識別IP地址的分類，並計算網絡號和主機號；能夠用層次結構解釋域名的含義；能夠用Python獲取網絡信息，並對信息進行整理和分析。

該課程以計算思維為主線，串聯編排相關知識和技能模塊，採用“問題引導”“知識植入”“增量設計”的講授思路，設計了實踐環節，以通俗易懂的語言、 精心製作的教具、生動有趣的案例和充滿挑戰的實驗，來深刻地認識計算和信息的本質、計算機運行工作的原理，體驗現實世界問題映射到計算機世界求解的過程、方法和技術，揭開計算世界的神秘面紗，體驗計算之美，最終理解並初步掌握計算思維方法。 ^[1] 

2017年12月26日，大學計算機基礎課程被教育部認定為國家精品在線開放課程。 ^[14] 

劉越 ：女，1968年生，碩士，副教授，曾獲全軍育才獎銀獎、學校教學優秀個人獎。 ^[15] 

周海芳：女，博士，教授，碩士生導師，國防科技大學計算機學院計算機基礎教研室主任。 ^[16] 

周競文：曾獲全國高校綠色計算大賽一等獎、軍隊院校計算機基礎課程教學案例設計競賽一等獎。 ^[17] 

吳荻：女，就職於長沙國防科技大學計算機學院計算機教學實驗中心。2013年獲得軍隊科技進步獎三等獎。 ^[18] 

寧偉勳：國防科技大學計算機學院老師。 ^[19] 

張軍：國防科技大學實驗師。 ^[20]