PAGEPAGE10《大學計算機基礎》教學大綱課程中文名稱：大學計算機基礎課程英文名稱：TheFoundationofComputer課程編號：學分：2總學時：32 實驗學時：0 上機學時：8開課學期：1適用專業(yè)：所有專業(yè)先修課程：無后續(xù)課程：程序設計技術、人工智能開課單位：計算機科學與技術學院一、課程性質和教學目標、二、課程教學內(nèi)容及學時分配（一）理論教學第1章計算、計算機與計算思維（2學時）1.知識目標理解計算的基本概念及其發(fā)展歷程；掌握計算機的發(fā)展階段、分類及基本工作原理；理解計算思維的定義、本質、特征及其在各領域的應用。2.能力目標能夠區(qū)分不同計算工具的特點及其歷史意義；能夠運用計算思維方法分析簡單問題；能夠理解并初步應用抽象與自動化思維。3.素質目標培養(yǎng)學生的科學精神與創(chuàng)新意識；4.教學重點計算的基本概念；計算模型；計算機的基本工作原理；計算思維的定義與本質；5.教學難點計算思維的抽象與自動化理解；圖靈機與馮·諾依曼機的理解；計算思維在跨學科中的應用。6.教學方法與手段講授法：系統(tǒng)講解知識點；案例分析法：通過實際案例（如漢諾塔、圖靈測試等）加深理解；互動討論：引導學生思考計算思維在生活中的體現(xiàn)；多媒體輔助：PPT展示圖片、圖表、視頻等資源。7.作業(yè)與思考題簡述圖靈機的基本結構及其意義。舉例說明計算思維中的一個方法（如遞歸、并行處理）在生活中的應用。思考：人工智能是否具備真正的“智能”？為什么？第2章計算基礎（2學時）1.知識目標理解二進制、八進制、十六進制的表示方法及其轉換規(guī)則。掌握數(shù)值信息（原碼、反碼、補碼）和非數(shù)值信息（字符、漢字、多媒體）的編碼原理。熟悉數(shù)據(jù)的組織方式（位、字節(jié)、字）及數(shù)據(jù)壓縮的基本方法。2.能力目標能夠熟練進行不同數(shù)制之間的轉換。能夠應用編碼規(guī)則解析文本、圖像、音頻的數(shù)字化表示。能夠根據(jù)需求選擇適當?shù)臄?shù)據(jù)壓縮方法。3.素質目標培養(yǎng)邏輯思維與抽象建模能力。。）。4.教學重點二進制與其他進制的轉換方法。數(shù)值信息的原碼、反碼、補碼表示及運算。字符編碼（ASCII、漢字編碼）與多媒體數(shù)字化原理。5.教學難點補碼的運算規(guī)則與減法轉加法的原理。浮點數(shù)存儲格式的理解與應用。有損壓縮與無損壓縮的適用場景區(qū)分。6.教學方法與手段案例教學法：通過漢字編碼、音頻采樣等實例講解編碼原理。實操練習：使用計算工具進行數(shù)制轉換和補碼運算。對比分析：對比中西方編碼思想（如《易經(jīng)》陰陽與二進制）。7.作業(yè)與思考題將十進制數(shù)123.625轉換為二進制、八進制、十六進制。25825－10＝25＋(－10)ASCII設計一個無損壓縮方案（如哈夫曼編碼）壓縮英文短文。討論數(shù)據(jù)壓縮中“有損”與“無損”的倫理邊界（如醫(yī)療影像壓縮）。第3章計算機系統(tǒng)與云計算（3學時）1.知識目標掌握計算機硬件系統(tǒng)的組成、各部件的功能及性能指標掌握操作系統(tǒng)的定義、發(fā)展歷程及分類理解操作系統(tǒng)資源管理的核心邏輯熟悉云計算的概念和應用2.能力目標能識別主機箱內(nèi)硬件部件，分析不同CPU/存儲器的適用場景能對比不同操作系統(tǒng)適用場景能用任務管理器分析資源分配3.素質目標培養(yǎng)對硬件技術發(fā)展的敏感性和實踐操作規(guī)范意識培養(yǎng)系統(tǒng)化思維建立對技術演變的辯證認知（如從單機到云）4.教學重點整體硬件系統(tǒng)→核心部件→外設操作系統(tǒng)的概念、特征和資源管理的核心邏輯5.教學難點CPU的新技術高速緩沖存儲器進程的概念6.教學方法與手段理論-實踐結合：通過實物、軟件工具增強直觀認知CPUVR實物演示或者3D仿真；不同OS啟動速度/資源占用對比視頻7.作業(yè)與思考題書后作業(yè)+“未來量子計算機是否需要傳統(tǒng)硬件結構？”“如果量子計算機普及，操作系統(tǒng)需要哪些革命性改變？”第4章計算機網(wǎng)絡與物聯(lián)網(wǎng)（3學時）1.知識目標理解計算機網(wǎng)絡的基本概念、分類、組成及功能。掌握Internet的網(wǎng)絡模型（TCP/IP）、地址系統(tǒng)（IP地址、域名）及基本服務（WWW、FTP、電子郵件等）。理解物聯(lián)網(wǎng)的定義、特征、體系結構及典型應用（如智能物流）。掌握信息安全的定義、風險來源及防護措施（加密、認證、防火墻等）。2.能力目標能夠分析并區(qū)分不同類型的計算機網(wǎng)絡（LAN、MAN、WAN）及拓撲結構。能夠配置簡單的網(wǎng)絡連接（如IP地址、域名解析）。（（3.素質目標培養(yǎng)網(wǎng)絡安全意識與社會責任感，遵守信息倫理與法律法規(guī)。激發(fā)對新興技術（如物聯(lián)網(wǎng)、人工智能）的創(chuàng)新應用思維。增強團隊協(xié)作能力，在項目實踐中提升溝通與解決問題的能力。4.教學重點計算機網(wǎng)絡的組成與Internet的核心技術（TCP/IP、IP地址、域名）。物聯(lián)網(wǎng)的三層體系結構及關鍵技術（RFID、傳感器、云計算）。信息安全的防護措施（加密、身份認證、防火墻）。5.教學難點TCP/IP模型與OSI模型的對比與理解。IPv6地址格式與域名解析機制。物聯(lián)網(wǎng)中多技術（如RFID、WSN、M2M）的協(xié)同工作流程。信息安全中加密算法與入侵檢測系統(tǒng)的原理。6.教學方法與手段多媒體講授：結合PPT圖示（如網(wǎng)絡拓撲、物聯(lián)網(wǎng)架構）講解抽象概念。案例分析法：通過智能物流、病毒攻擊等實際案例深化理解。小組討論：分組設計物聯(lián)網(wǎng)應用方案并展示。7.作業(yè)與思考題基礎題對比IPv4與IPv6的地址格式，并說明IPv6的優(yōu)勢。分析題：設計一個基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)，列出感知層、網(wǎng)絡層、應用層的關鍵技術。思辨題：結合“蠕蟲病毒”案例，討論如何平衡技術創(chuàng)新與信息安全倫理。第5章算法設計基礎（2學時）1.知識目標掌握算法以及算法設計的基礎知識，并結合范例詮釋計算機科學中的枚舉、遞推、遞歸、分治、動態(tài)等經(jīng)典算法策略的核心思想，及其在數(shù)位拆分、求最值、排序、查找等具體問題中的靈活應用。2.能力目標能應用典型算法解決具體問題3.素質目標通過對算法基礎知識及其基本算法的理解和應該，為學習程序設計打好專業(yè)基礎，學會巧用計算法思維的基本邏輯指導生活。4.教學重點算法定義、特性以及描述方法以及算法設計的基礎知識，并結合范例詮釋計算機科學中的枚舉、遞推、遞歸、分治、動態(tài)等經(jīng)典算法策略的核心思想，及其在數(shù)位拆分、求最值、排序、查找等具體問題中的靈活應用，使大家能更好地理解并掌握算法的基本概念及簡單應用。5.教學難點經(jīng)典算法枚舉、遞推、遞歸、分治、動態(tài)等經(jīng)典算法策略的的理解，及其在數(shù)位拆分、求最值、排序、查找等具體問題中的靈活應用。6.教學方法與手段案例教學法：通過“石頭剪刀布”“百錢買百雞”等經(jīng)典問題引導算法設計。圖示法：使用流程圖、N-S圖可視化算法邏輯（配合PPT中的圖示講解）。7.作業(yè)與思考題簡答題：算法的五個基本特征是什么？請結合一個實際例子（如“石頭剪刀布”游戲）說明其中兩個特征的含義。用流程圖描述“判斷一個整數(shù)是否為偶數(shù)”的算法，需包含輸入、處理和輸出環(huán)節(jié)。算法評價：比較枚舉、遞推、遞歸三種策略的優(yōu)缺點，分別舉例說明其適用場景（如百錢買百雞、斐波那契數(shù)列、階乘計算）。第6章Python程序設計（2學時）1.知識目標了解計算機程序、程序設計、計算機語言及Python語言的相關概念；了解Python語言中的變量、常量、數(shù)據(jù)類型、運算符、表達式、賦值語句等構成要素；了解Python語言的分支、循環(huán)流程的程序設計方法及函數(shù)的使用方法。2.能力目標熟悉Python編程環(huán)境的使用、編寫簡單的Python程序。3.素質目標培養(yǎng)編程興趣、了解Python語言在諸多領域的廣泛應用，把Python編程應用到解決本專業(yè)的實際問題中。4.教學重點掌握分支、循環(huán)結構的編程、內(nèi)置函數(shù)及turtle庫函數(shù)的使用5.教學難點分支、循環(huán)結構的編程6.教學方法與手段課堂講授為主要手段，以動手實操為輔助。利用提問、思考、討論等互動式、探索式教學方式。利用多媒體課件演示基本概念、基本應用方法等，使學生加深印象，更便于理解，同時也便于加大課堂信息量。對教學重點主要采用板書、舉例、編程實操的方法進行詳細分析、學生同步思考完成。7.作業(yè)與思考題基礎題：編寫程序，輸入三個數(shù)，輸出最大值（要求使用分支結構）。算法題：用遞歸函數(shù)計算斐波那契數(shù)列第n項。庫操作題：使用turtle庫繪制一個五角星。第7章數(shù)據(jù)庫與大數(shù)據(jù)（2學時）1.知識目標理解數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)管理的基本概念及其發(fā)展歷程（人工管理→文件系統(tǒng)→數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)→大數(shù)據(jù)）。掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成（DB、DBMS、DBS）及關系模型的核心概念（關系、屬性、記錄、關鍵字、域）。熟悉SQL基本操作：數(shù)據(jù)庫/表創(chuàng)建、數(shù)據(jù)更新（INSERT、UPDATE、DELETE）、數(shù)據(jù)查詢（SELECT）。理解大數(shù)據(jù)的5V特征（Volume、Velocity、Variety、Veracity、Value）及處理流程（采集→管理→預處理→分析→可視化）。2.能力目標能夠使用SQL語句完成數(shù)據(jù)庫及表的創(chuàng)建、數(shù)據(jù)增刪改查操作。能夠區(qū)分不同數(shù)據(jù)管理階段的特點及應用場景。能夠利用Python工具（如jieba、wordcloud）實現(xiàn)簡單的大數(shù)據(jù)分析（如詞云生成）。3.素質目標培養(yǎng)數(shù)據(jù)安全意識與倫理責任（如數(shù)據(jù)隱私保護）。）。（。4.教學重點數(shù)據(jù)管理各階段的特征對比（人工→文件→數(shù)據(jù)庫→大數(shù)據(jù)）。關系模型的核心概念與SQL基本操作。大數(shù)據(jù)的5V特征及處理流程。5.教學難點關系模型中關鍵字、域等抽象概念的理解。多表連接查詢的SQL語句編寫。大數(shù)據(jù)處理技術與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的差異（如Hadoop、MapReduce）。6.教學方法與手段案例教學法：通過“學生選課系統(tǒng)”數(shù)據(jù)庫案例講解SQL操作。對比分析法：對比數(shù)據(jù)管理各階段的優(yōu)缺點（如表格對比）。7.作業(yè)與思考題基礎題：編寫SQL語句，查詢“計算機學院”所有學生的姓名與年齡。設計題：設計一個“圖書館管理系統(tǒng)”的數(shù)據(jù)庫表結構（需包含圖書、借閱者、借閱記錄三張表）。第8章人工智能概述（2學時）1.知識目標掌握人工智能的定義、發(fā)展歷程、主流研究學派的核心思想；掌握人工智能的4個組成要素。2.能力目標能區(qū)分弱/強/超人工智能級別；辨析決策式人工智能與生成式人工智能的技術差異；分析人工智能倫理問題并提出解決方案。3.素質目標培養(yǎng)人工智能技術倫理意識；樹立人工智能發(fā)展的辯證觀；理解社會主義核心價值觀對人工智能倫理構建的引領作用。4.教學重點智能的特征、人工智能的概念、主流研究學派的核心思想、人工智能的組成要素、決策式人工智能與生成式人工智能的差異5.教學難點主流研究學派的核心思想及比較、決策式人工智能與生成式人工智能的技術差異6.教學方法與手段課堂講授、案例分析、對比討論7.作業(yè)與思考題簡述人工智能的概念和組成要素。簡述決策式人工智能與生成式人工智能的差異。針對人工智能的安全舉措有哪些？第9章人工智能基礎（2學時）1.知識目標掌握知識的概念、分類及表示方法理解產(chǎn)生式表示法的應用場景2.能力目標能運用產(chǎn)生式表示法編寫簡單規(guī)則能設計基礎框架表示數(shù)據(jù)結構能分析不同場景下的知識表示策略3.素質目標培養(yǎng)對知識本質的哲學思考能力AI4.教學重點知識的四維分類體系（作用/來源/確定性/結構）產(chǎn)生式表示法的三元組與四元組結構框架表示法的槽-側面繼承機制5.教學難點不確定性知識的可信度量化框架繼承性的實際應用設計知識圖譜的實體關系建模6.教學方法與手段多媒體演示：圖9.1符號語義動態(tài)解析、自動駕駛決策過程動畫情境模擬：醫(yī)療診斷中的不確定性知識案例推演實踐操作：使用Python構建簡易產(chǎn)生式規(guī)則引擎小組任務：設計"智能手機"框架表示模型（槽/側面/約束）7.作業(yè)與思考題基礎作業(yè)：用產(chǎn)生式表示法描述"校園疫情防控"規(guī)則（至少5條）進階任務：設計"新能源汽車"框架表示（包含≥3個槽位和約束條件）思辨題目："知識表示會否成為AGI發(fā)展的瓶頸？"（需引用書稿P1-2觀點）第10章人工智能技術（2學時）1.知識目標理解人工智能的核心概念及其在計算機視覺、自然語言處理中的主要應用。掌握大模型的發(fā)展背景、基本特征以及在不同行業(yè)的應用場景。了解生成式人工智能（AIGC）的發(fā)展歷程、核心技術和主要應用方向。2.能力目標能夠分析和解釋人工智能在實際應用中的價值與挑戰(zhàn)。能結合案例識別AI技術在不同領域（如醫(yī)療、交通、教育、創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)）的潛在應用。具備利用人工智能工具進行信息處理、內(nèi)容生成與問題解決的基本能力3.素質目標增強在數(shù)字化社會中適應新技術的能力，提升信息素養(yǎng)。4.教學重點AIGC的發(fā)展背景與技術原理5.教學難點大模型的內(nèi)部機制與其對行業(yè)的深遠影響。AIGC的技術原理及與傳統(tǒng)人工智能方法的區(qū)別。如何將人工智能應用案例與理論知識有機結合。6.教學方法與手段講授法：系統(tǒng)闡述計算機視覺、自然語言處理、大模型與AIGC的核心知識。案例教學：結合醫(yī)療、教育、創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)中的AI應用案例，增強學生理解。多媒體演示：利用視頻、圖表直觀展示AI應用場景。7.作業(yè)與思考題請結合某一行業(yè)（如醫(yī)療、交通、教育）分析人工智能應用的優(yōu)勢與不足。大模型的應用有哪些潛在風險？請?zhí)岢鼋鉀Q思路。第11章人工智能應用（2學時）1.知識目標了解人工智能在工業(yè)、醫(yī)療、交通、教育等領域的具體應用場景。掌握工業(yè)機器人、醫(yī)學影像診斷、自動駕駛、智能教學等核心技術的原理與特點。理解人工智能技術對傳統(tǒng)行業(yè)變革的驅動作用。2.能力目標能夠分析人工智能在不同領域中的應用案例及其技術實現(xiàn)路徑。能夠結合實際場景提出人工智能技術的初步應用方案。能夠評估人工智能技術應用的倫理與社會影響。3.素質目標培養(yǎng)科技興國的使命感和創(chuàng)新精神。樹立技術應用中的倫理意識與社會責任感。增強對國產(chǎn)技術發(fā)展的信心與文化自信。4.教學重點工業(yè)機器人的分類與智能制造的核心概念。醫(yī)學影像診斷中AI技術的應用與優(yōu)勢。自動駕駛的分級與技術實現(xiàn)框架。智能教學系統(tǒng)的組成與教育智能化趨勢。5.教學難點多模態(tài)技術（如機器人輔助手術系統(tǒng)）的協(xié)同工作原理。自動駕駛環(huán)境感知與決策規(guī)劃的復雜性。人工智能技術在實際場景中的倫理與法律挑戰(zhàn)。6.教學方法與手段案例教學法：結合工業(yè)機器人、醫(yī)療影像、自動駕駛等真實案例講解技術原理。小組討論：分組探討AI技術在特定領域（如教育、交通）的倫理與社會影響。可視化演示：通過視頻、動畫展示機器人手術、自動駕駛等技術的操作流程。7.作業(yè)與思考題調研一款國產(chǎn)工業(yè)機器人（如新松機器人），分析其技術特點與行業(yè)應用價值。討論AI醫(yī)學影像診斷在基層醫(yī)療中的推廣難點及解決思路。從倫理角度分析自動駕駛技術在事故責任認定中的挑戰(zhàn)。（二）實驗教學1.長文檔排版了解Word2016基礎知識，熟練掌握文檔格式編輯，表格使用，圖文混排，長文檔編輯，頁面設置與打印等基本操作。Excel了解Excel2016基礎知識，熟練掌握工作表操作，工資表格式化，公式與函數(shù)，數(shù)據(jù)管理與分析，頁面設置與打印等基本操作。Python熟悉Python軟件界面，掌握啟動和退出Python的方法，了解如何編輯、運行一個Python程序。了解while循環(huán)結構的使用、變量