计算机导论教与学(教学大纲+教学PPT+微视频)
- 2026-09-24 11:49:29
✦
课程教学大纲
✦
01
课程简介
1.中文课程简介
本课程为计算机类相关专业的专业基础课程，承担专业导学的核心作用。课程从知识、能力、素质、方法、思维、职业六个维度构建学生的专业认知体系，为后续专业课程学习与综合素养培育奠定基础。同时重视 IT 职业素养塑造，强化学生在职业规范、团队协作、信息安全、职业伦理及社会责任等方面的意识。
2.英文课程简介
This course is a fundamental professional course for computer‑related majors, serving the core function of academic orientation. It builds students’ professional cognition system across six dimensions: knowledge, competence, quality, methodology, thinking, and career, laying a foundation for subsequent professional course learning and comprehensive literacy development. Meanwhile, it emphasizes the cultivation of IT professional literacy and strengthens students’ awareness of professional norms, teamwork, information security, professional ethics and social responsibility.
02
课程目标
课程目标1：能够系统化、概括性地解释计算机工作的基本原理，理解计算机科学相关的基本知识和思维方法，了解人工智能、量子计算、隐私计算等新兴技术，形成初步的专业认知。
课程目标2：能够基于专业认知，综合计算机发展的历程，理解计算机领域的相关技术标准体系、知识产权、产业政策、法律法规以及社会文化对产业发展的影响。
课程目标3：正确理解IT工程师对公众的安全、健康和福祉的社会责任，理解包容性、多元化的社会需求，具备IT从业人员应有的职业规范、职业伦理和社会责任意识。
03
课程思政内容
精选具有前沿性和时代性的案例引出课程思政内容，培养学生爱国情怀，树立社会主义核心价值观，养成良好的职业素养。课程思政内容包括但不限于如下方面：
1. 通过介绍中国第一代计算机科学家不畏艰难，艰苦创业，研制中国首台计算机的故事，激励学生们向老一辈学者学习，不忘初心，牢记使命。
2. 通过国产超算、国产数据库等关键领域的案例，使学生了解制约我国信息技术发展的瓶颈，认识“卡脖子”风险，激发学生扎根祖国、创新图强的民族精神。
3. 通过介绍国产软件发展的艰难历程和光明前景，激发学生树立科技报国的远大理想。
04
课程教学内容提要与基本要求
05
教学方式方法
以问题的方式组织教学内容，引导学生开展探究式学习；
1.问题导向的学习。以问题的方式组织内容，围绕问题的解决引出相关知识点，帮助学生理解知识之间的关联，逐步建立计算机学科的知识地图。
2.批判性思维培养。引导学生合理使用AI，例如辅助撰写调研报告，但是要有自己的见解，批判性地接纳。
06
课程考核方式及成绩构成比例建议
✦
参考书籍
✦
《计算机导论（第2版·微视频版）》
ISBN：9787302726609
作者：李宁
定价：49元
本课国家级一流本科课程“计算机导论”指定教材，教育部高等学校计算机类专业教学指导委员会规划教材
内容简介
本书是国家级一流本科课程“计算机导论”指定教材，以专业导学为目标，培养学生“知识、能力、素质、方法、思维、职业”六个维度的专业认知，为后续计算机专业课程的学习和综合专业素质的培养打下基础。本书内容包括计算机原理、数据处理、算法与软件、自动控制、多媒体技术和计算机发展史等专业基础知识，以及大数据、云计算和人工智能等前沿技术。每章内容都通过问题和案例切入，引出原理性知识的学习、计算思维的启迪和前沿问题的思考，使学生能够掌握相关知识，解释概念，简述原理，分析问题，以适应未来的专业学习；同时激发学生的专业兴趣，引导学生逐步形成发现问题、分析问题和解决问题的思维方式，造就自己成为合格的计算机专业人才。 本书可作为高等学校计算机相关专业的“计算机导论”课程或新生研讨课的教材，也可作为其他专业的学生学习计算机基础知识的参考用书。
目录
向上滑动阅览
第1章计算机如何工作/1
1.1什么是电子计算机1
1.2怎样把字符输入计算机2
1.2.1典型的输入设备是怎样工作的2
1.2.2还有哪些输入设备5
1.3计算机如何记录和保存代码5
1.3.1什么是编码字符集标准6
1.3.2为什么要把代码保存起来7
1.4计算机如何读懂程序8
1.4.1什么是指令和指令集8
1.4.2怎样让高级语言程序变成机器指令8
1.5计算机如何执行程序10
1.5.1机器如何转变成大脑11
1.5.2机器的大脑如何记忆12
1.5.3计算机的大脑有什么样的结构12
1.5.4什么是CPU的心率13
1.5.5操作系统如何助力程序执行13
1.5.6内存中怎样存放指令和数据15
1.5.7一个简单的程序是如何一步步执行的16
1.5.8怎样提高计算机的速度21
1.6计算机如何显示结果23
1.6.1print语句究竟都做了什么23
1.6.2屏幕上的字形是如何显示出来的24
1.6.3还有哪些输出设备25
1.6.4计算机有哪些多元化需求26
1.7什么是计算机系统28
1.8计算机有哪些常用概念28
研讨问题29〖1〗计算机导论（第2版·微视频版）目录〖3〗〖3〗第2章计算机如何记算/30
2.1计算机如何表示数据30
2.1.1什么是模拟数据和数字数据30
2.1.2人们都想到哪些记数的方法31
2.2计算机如何实现算术运算32
2.2.1什么是布尔代数32
2.2.2怎样用开关电路实现逻辑运算33
2.2.3逻辑电路真的能做加法吗36
2.2.4怎样用晶体管构建逻辑电路37
2.3计算机如何记住数据39
2.3.1怎样做一个磁芯存储器39
2.3.2怎样做一个半导体存储器40
2.3.3计算机会用到哪些存储器41
2.4计算机如何存放数据42
2.4.1什么是字和字节43
2.4.2为什么要用十六进制数43
2.5计算机为什么需要数据类型45
2.5.1什么是数据类型45
2.5.2数据量的单位和量纲有哪些46
2.6计算机如何找到并读取数据47
2.6.1如何实现对内存数据的访问47
2.6.2数据为什么需要索引48
2.7计算机怎样有效地管理数据49
2.7.1怎样保存销售数据49
2.7.2数据库管理系统有什么作用49
2.8数据怎样让计算机变得聪明51
2.8.1什么是数据挖掘51
2.8.2大数据带来了什么改变52
2.9计算机的存储技术是怎样发展的53
研讨问题56
第3章如何让计算机具有智慧/57
3.1计算机博弈有哪些重要的里程碑57
3.2怎样写一个最简单的五子棋弈棋程序59
3.3关于算法我们需要了解哪些61
3.3.1什么是算法61
3.3.2如何判断算法的好坏62
3.4如何设计一个聪明的弈棋程序63
3.4.1如何交手三子棋63
3.4.2如何分析一棵博弈树64
3.4.3如何认识算法的复杂度66
3.5如何改进博弈树搜索算法68
3.5.1什么是博弈树的剪枝68
3.5.2计算机如何赢得国际象棋69
3.6计算机怎样通过学习变得更聪明70
研讨问题73
第4章人工智能神奇在哪里/75
4.1人脑有什么样的结构75
4.2人怎样区分苹果和香蕉76
4.3计算机怎样向人脑学习区分苹果和香蕉77
4.3.1怎样找到一条区分苹果和香蕉的分割线77
4.3.2怎样构建一个简单的神经网络79
4.3.3单层感知机有哪些不足83
4.4什么是卷积神经网络85
4.4.1CNN的原理是什么86
4.4.2关于CNN我们还需要了解哪些88
4.4.3CNN怎样用于自然语言处理90
4.4.4深度学习神经网络怎样下棋91
4.5神经网络和人工智能有什么关系93
4.6人工智能是如何发展的93
4.6.1规则和推理如何带来智能94
4.6.2统计机器学习如何带来智能96
4.7大模型如何带来智能97
4.7.1计算机如何表示知识98
4.7.2大模型有什么特点98
4.7.3大模型能做什么100
4.7.4大模型存在哪些问题101
4.7.5大模型的发展情况是怎样的102
4.8怎样判断机器是否具有智能103
4.9人工智能带给我们哪些烦恼105
研讨问题107
第5章计算机如何改变外部世界/108
5.1计算机如何感知信息108
5.1.1传感器有什么作用108
5.1.2模拟信号怎样转换为数字信号110
5.2传感器的数据如何传送给计算机111
5.3什么是控制和反馈113
5.4计算机是一个自动控制系统吗115
5.4.1图灵机是什么115
5.4.2什么是有限状态自动机117
5.5汽车里的计算机有什么特点118
5.5.1怎样从系统的角度认识计算机119
5.5.2有哪些专用计算机系统119
5.6计算机如何识别障碍物122
5.7自动驾驶需要哪些计算技术123
5.8什么是机器人和具身智能125
5.8.1什么是机器人125
5.8.2机器人和具身智能有什么关系126
5.9什么是脑机接口127
研讨问题128
第6章计算机如何通信/129
6.1数字信号是怎样传送的130
6.1.1无线通信是怎样出现的130
6.1.2模拟信号如何传送数字信号132
6.2怎样构建一个简单的网络133
6.3计算机网络能做什么135
6.4计算机网络有哪些种类136
6.4.1有哪几种计算机网络的拓扑结构136
6.4.2不同的计算机网络覆盖范围有多大137
6.5在网络中如何找到对方138
6.6计算机网络中如何传送数据140
6.7以太网是怎样工作的142
6.8常见的网络设备都起什么作用143
6.8.1集线器有什么作用143
6.8.2路由器有什么作用144
6.8.3交换机有什么作用144
6.9什么是互联网145
6.10为什么网络安全非常重要149
6.10.1什么是计算机病毒149
6.10.2什么是特洛伊木马152
6.10.3怎样保证网络安全152
6.11网络中怎样建立可信的关系153
6.11.1怎样让“该看的人看到该看的东西”153
6.11.2怎样证明“这是我说的话”158
6.11.3怎样证明“我是我”159
6.11.4怎样证明“那是我做的事”159
6.11.5量子通信为什么安全性高160
6.12共享单车都用到了什么网络技术161
研讨问题162
第7章计算机如何创造虚拟时空/163
7.1计算机如何表示文字163
7.1.1如何给文字编码164
7.1.2怎样高效输入中文165
7.1.3怎样描述字形165
7.1.4自然语言处理有什么作用168
7.2计算机如何表示声音168
7.2.1怎样把模拟的声音数字化168
7.2.2声音的数字化需要什么器件169
7.2.3计算机可对数字声音做哪些处理170
7.2.4什么是MIDI171
7.3计算机如何表示图像172
7.3.1计算机怎样表示色彩172
7.3.2计算机怎样表示位图173
7.3.3计算机怎样表示图形174
7.3.4计算机怎样处理或展现图像175
7.4计算机如何表示影像176
7.4.1影像的动感是如何产生的176
7.4.2怎样减少数字影像的数据量176
7.4.3怎样制作动画177
7.4.4怎样看到立体的影像180
7.5计算机如何融合真实与虚幻180
7.5.1什么是虚拟现实181
7.5.2什么是增强现实182
7.5.3增强现实有哪些应用183
7.6计算机如何寻找信息185
7.6.1数据和信息有什么区别185
7.6.2为什么需要信息提取185
7.6.3如何检索多媒体内容186
7.7我们应该如何面对元宇宙188
研讨问题188
第8章计算机如何从过去走向未来/189
8.1机械也能计算吗189
8.2第一台电子计算机是哪个193
8.3电子计算机经过了几代发展195
8.3.1什么是第一代电子计算机195
8.3.2什么是第二代电子计算机196
8.3.3什么是第三代电子计算机197
8.3.4什么是第四代电子计算机199
8.3.5新一代的电子计算机将会是怎样的200
8.4现代计算机有哪些发展203
8.4.1如何让计算机并行工作203
8.4.2超级计算机的现状是怎样的205
8.4.3计算机如何向微型化方向发展207
8.4.4未来的计算机会怎样发展210
8.5软件是怎样发展的211
8.5.1计算机编程语言经过了怎样的变化211
8.5.2怎样提高软件的生产能力212
8.5.3存在哪些种类的软件217
8.6我国的计算机事业是怎样起步的219
8.7什么是信息技术产业222
8.8我们未来能做什么224
研讨问题228
索引/229
