大学计算机基础_胡宏智主编_9787040382051

　　《大学计算机基础/教育部大学计算机课程改革项目规划教材》是教育部大学计算机课程改革项目规划教材，是以培养计算思维能力为导向来构建教学内容的教材。全书共分10章，主要内容包括计算科学与计算思维、计算机系统组成及其工作原理、信息的表示与技术、常用数据结构与算法、计算机操作系统、计算机网络、多媒体技术基础、数据库基础及应用、信息安全和Office应用基础。《大学计算机基础/教育部大学计算机课程改革项目规划教材》的每个知识点均采用相应的案例，寓知识讲解中贯穿计算思维的意识、方法和能力等3个层次的培养。每章均给出教学目标、知识要点、举案引思，以方便读者学习与参考。《大学计算机基础/教育部大学计算机课程改革项目规划教材》配有相应的电子课件，以供教学参考，并且配有相应的辅导教材《大学计算机基础实验与指导》。　　《大学计算机基础/教育部大学计算机课程改革项目规划教材》既可作为高等学校计算机专业的计算机导论教材，又可作为非计算机专业的计算机公共基础教材。

　　写作背景
　　人类历史上，计算机科学与技术相对于其他学科、技术和工具，其发展速度之快，应用普及之广，是前所未有的。尽管计算机不会像空气与水对生命之重要，但它与人们日常的工作、学习、生活日益密切相关。1984年，邓小平提出“计算机普及要从娃娃抓起”，从此国内计算机教育不仅仅是少数人的专业化教育与培养，而且“计算机基础”成为高等学校的通识教育课程，其宗旨是普及计算机基础知识，传承计算机文化，培养基本技能，破除计算机神秘感，并迅速、广泛地普及到中、小学信息素质教育当中。
　　如今，就像数学课程一样，从小学到大学，人人都要接受计算机基础课程教育。尽管中、小学信息素质教育水平有差异，但接受计算机教育的大学生并非都是“零”起点。因此，有必要因地制宜地改革“大学计算机基础”课程，改革的重点是教学内容，其取舍取决于教学目标。
　　2006年美籍华裔计算机科学家周以真教授首次提出“计算思维”概念，以及有关“计算思维”对人类社会发展的重大作用的论述，广泛地引起了计算机科学家和计算机教育家的高度重视。数学、物理、化学和生物学等学科教育蕴含着逻辑思维、验证思维的培养与训练，同理论思维和验证思维一样，作为三大科学思维之一的计算思维，也是人类认识自然、改造世界的重要思维方式。虽然计算机科学技术不是蕴含“计算思维”的唯一学科，但是计算机的特点及其广泛应用，却是最适合融入计算思维教育和培养的学科。基于此，人们把“培养学生健全的思维主体、系统的思维能力、良好的思维方式与品质”作为“提升学生的综合素质与分析、解决问题的综合能力”的目标之一。
　　本教材坚持思维与知识并进，知识教育中融入问题求解的思维启发，训练之教育理念，强化计算思维意识，提升计算思维认识，加强计算思维方法和能力培养，以当代大学生必须达到对计算机的认知能力、运用计算机解决问题的能力、基于网络的学习能力、依托信息技术的共处能力为基本要求，在构建课程的知识结构、内容体系中，注重融入计算思维方法，体现计算思维能力的培养。
　　组织结构
　　全书共由十章组成，每章均给出教学目标、知识要点、举案引思，以方便读者学习与参考。
　　第一章计算科学与计算思维，主要介绍思维的概念、分类，计算思维的概念、特征和本质及其与计算机的关系，用案例说明计算思维进行问题求解的一般过程，计算思维在人类社会发展中的作用和对人的能力发展的影响，计算科学研究与应用（普适计算、网格计算和云计算、人工智能、物联网等）。
　　第二章计算机系统组成及其工作原理，主要介绍计算机系统的硬件与软件组成结构，计算机的基本工作原理。
　　第三章信息的表示与技术，主要介绍信息的概念、特征与信息技术，常用数制的转换，数据的存储，数值和非数值的表示等。
　　第四章常用数据结构与算法，介绍数据结构的基本概念，问题求解算法的概念及算法的描述方式，常用数据结构（线性表、栈、队列、树及二叉树、图）以及最常用的算法有：顺序查找、有序表的查找、直接插入排序、冒泡排序等。
　　第五章计算机操作系统，结合常见的操作系统介绍其概念、作用、类型、功能，操作系统的基本操作（应用软件操作、磁盘操作、系统资源管理、文件及文件夹操作）、安装与运行，人机交互界面设计方法，计算机资源优化等。
　　第六章计算机网络，主要介绍计算机网络的概念、常见网络设备、网络协议、网络体系结构、Internet基础、邮件服务、文件传输服务、WWW服务、信息搜索、TCP/IP协议等。
　　第七章多媒体技术基础，主要介绍多媒体的概念、基本特征，多媒体数据的压缩技术与方法，多媒体通信的关键技术，虚拟现实的概念、重要特征和硬软件基础及其技术的体系结构和主要应用领域。
　　第八章数据库基础及应用，结合现实案例讲解数据库的基本概念，数据库系统的组成、模式结构，数据库管理系统，关系模型与关系数据库的基本概念，关系模型，完整性约束规则，关系的规范化，数据库及数据库表的定义，数据库表结构的维护、操纵与查询。
　　第九章信息安全，主要介绍信息安全的概念，引发信息安全问题的因素，从物理保护、访问控制、网络保护、数据加密、数据备份与恢复、防治计算机病毒、加强职业道德教育防范措施7个方面介绍保护信息安全的方法。
　　第十章Office应用基础，简单介绍Office办公软件统一风格的界面及其共性的知识点，针对Word、Excel和PowerPoint差异部分，分别讲解Word、Excel和PowerPoint各自的功能，编辑、排版、图文混排及其常见的和少量的特殊格式、效果的设置等。本章以操作为主，一般作为学生自学内容，可结合本书配套的辅导教材《大学计算机基础实验与指导》进行学习。
　　本书由胡宏智主编，第一、二、三、四、六、九、十章分别由安徽工业大学的胡宏智、黄洪超、黄瑾娉、陈学进、王广正、王小林和储岳中编写，第五章由阜阳师范学院的王峰编写，第七、八章分别由安徽建筑工业学院的管锦亮和黄晓梅编写。
　　授课建议
　　本书内容丰富，可供不同专业、不同起点的读者学习，既可作为高等学校计算机专业的计算机导论教材，又可作为非计算机专业的计算机公共基础教材。
　　大学计算机基础教学内容的取舍、课时的分配，应根据具体情况做适当的安排。建议教学的内容与学时分配如下表。

　　由于计算科学与生命科学在本质上具有许多相通之处，因而，计算科学中的研究成果应用于生命科学的研究会带来创新性的思维，而快速发展的生命科学会对计算科学具有重要的启示，促使计算科学的理论、方法与工程实践的迅速发展，推动了计算机科学的许多领域渗透到生物信息学应用研究之中，如数据库、数据挖掘、人工智能、算法、图形图像学、软件工程、网络工程、并行计算等都被运用于生物信息计算的研究。计算机科学家运用巧妙的算法，使得对人类基因组进行霰弹枪定序法测序成为可能，并使之成为各种测序的通用方法，极大地降低了基因组测序的成本，提高了测序的速度。再如数据挖掘和聚类分析方法在蛋白质的结构预测中也得到了广泛的应用。运用数据挖掘技术可以在大量的实验数据中发现其中蕴含的规律。
　　3.专家系统
　　专家系统就是把某个（些）专家的经验和知识规则，按照一定的数据结构存储到数据库中，结合人工智能技术，构建的专家知识库及软件系统。由计算机代替（模拟）专家，接收问题的描述和要求，自动地进行知识规则检索、对比、分析、推理和判断，并给出问题的解答。例如，中医专家系统，就诊者通过回答问题，系统会根据问题的描述，自动查询病状知识规则，通过比对，分析，综合推理、得出结论，给出治疗方案或开出处方。
　　4.数值计算
　　利用数值计算方法，建立相关化学学科的数学模型，进行数值计算或问题求解。如化学工程中的应用计算、分析化学中的条件预测等。
　　5.模拟
　　建筑学中的应力分析，是采用曲线拟合法来模拟实测工作曲线的。根据某一过程的测试数据，建立数学模型、预测反映效果等。
　　6.统计模式识别
　　统计模式识别是一种统计数据处理、按专业要求进行分类判别的方法，适用于多因素的综合影响。例如，按照化合物的相关参数（离子的半径、原子的价径比等），对化合物进行分类，预测化合物的性质等。模式识别技术还被广泛用于最优化设计中，根据物性的数据设计新的功能材料。
　　7.虚拟现实
　　虚拟现实技术又称灵境技术。其特点在于：计算机产生一种人为的虚拟环境，这种虚拟环境是通过计算机图形产生的三维空间，或者是将现实世界中的真实环境，编制到计算机中去产生逼真的“虚拟环境”，从而使得用户在视觉上产生一种沉浸真实环境的感觉。典型的应用如飞机飞行仿真系统、作战仿真系统、虚拟风洞、虚拟物理实验等。
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