PAGEPAGE10《大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)》教學(xué)大綱課程中文名稱：大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程英文名稱：TheFoundationofComputer課程編號：學(xué)分：2總學(xué)時：32 實(shí)驗(yàn)學(xué)時：0 上機(jī)學(xué)時：8開課學(xué)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(shè)計技術(shù)、人工智能開課單位：計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院一、課程性質(zhì)和教學(xué)目標(biāo)、二、課程教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時分配（一）理論教學(xué)第1章計算、計算機(jī)與計算思維（2學(xué)時）1.知識目標(biāo)理解計算的基本概念及其發(fā)展歷程；掌握計算機(jī)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(zhì)、特征及其在各領(lǐng)域的應(yīng)用。2.能力目標(biāo)能夠區(qū)分不同計算工具的特點(diǎn)及其歷史意義；能夠運(yùn)用計算思維方法分析簡單問題；能夠理解并初步應(yīng)用抽象與自動化思維。3.素質(zhì)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神與創(chuàng)新意識；4.教學(xué)重點(diǎn)計算的基本概念；計算模型；計算機(jī)的基本工作原理；計算思維的定義與本質(zhì)；5.教學(xué)難點(diǎn)計算思維的抽象與自動化理解；圖靈機(jī)與馮·諾依曼機(jī)的理解；計算思維在跨學(xué)科中的應(yīng)用。6.教學(xué)方法與手段講授法：系統(tǒng)講解知識點(diǎn)；案例分析法：通過實(shí)際案例（如漢諾塔、圖靈測試等）加深理解；互動討論：引導(dǎo)學(xué)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(jī)的基本結(jié)構(gòu)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(yīng)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(chǔ)（2學(xué)時）1.知識目標(biāo)理解二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制的表示方法及其轉(zhuǎn)換規(guī)則。掌握數(shù)值信息（原碼、反碼、補(bǔ)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(biāo)能夠熟練進(jìn)行不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換。能夠應(yīng)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(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)壓縮方法。3.素質(zhì)目標(biāo)培養(yǎng)邏輯思維與抽象建模能力。。）。4.教學(xué)重點(diǎn)二進(jìn)制與其他進(jìn)制的轉(zhuǎn)換方法。數(shù)值信息的原碼、反碼、補(bǔ)碼表示及運(yùn)算。字符編碼（ASCII、漢字編碼）與多媒體數(shù)字化原理。5.教學(xué)難點(diǎn)補(bǔ)碼的運(yùn)算規(guī)則與減法轉(zhuǎn)加法的原理。浮點(diǎn)數(shù)存儲格式的理解與應(yīng)用。有損壓縮與無損壓縮的適用場景區(qū)分。6.教學(xué)方法與手段案例教學(xué)法：通過漢字編碼、音頻采樣等實(shí)例講解編碼原理。實(shí)操練習(xí)：使用計算工具進(jìn)行數(shù)制轉(zhuǎn)換和補(bǔ)碼運(yùn)算。對比分析：對比中西方編碼思想（如《易經(jīng)》陰陽與二進(jìn)制）。7.作業(yè)與思考題將十進(jìn)制數(shù)123.625轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制。25825－10＝25＋(－10)ASCII設(shè)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(jī)系統(tǒng)與云計算（3學(xué)時）1.知識目標(biāo)掌握計算機(jī)硬件系統(tǒng)的組成、各部件的功能及性能指標(biāo)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(yīng)用2.能力目標(biāo)能識別主機(jī)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(wù)管理器分析資源分配3.素質(zhì)目標(biāo)培養(yǎng)對硬件技術(shù)發(fā)展的敏感性和實(shí)踐操作規(guī)范意識培養(yǎng)系統(tǒng)化思維建立對技術(shù)演變的辯證認(rèn)知（如從單機(jī)到云）4.教學(xué)重點(diǎn)整體硬件系統(tǒng)→核心部件→外設(shè)操作系統(tǒng)的概念、特征和資源管理的核心邏輯5.教學(xué)難點(diǎn)CPU的新技術(shù)高速緩沖存儲器進(jìn)程的概念6.教學(xué)方法與手段理論-實(shí)踐結(jié)合：通過實(shí)物、軟件工具增強(qiáng)直觀認(rèn)知CPUVR實(shí)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(jī)是否需要傳統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)？”“如果量子計算機(jī)普及，操作系統(tǒng)需要哪些革命性改變？”第4章計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)（3學(xué)時）1.知識目標(biāo)理解計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念、分類、組成及功能。掌握Internet的網(wǎng)絡(luò)模型（TCP/IP）、地址系統(tǒng)（IP地址、域名）及基本服務(wù)（WWW、FTP、電子郵件等）。理解物聯(lián)網(wǎng)的定義、特征、體系結(jié)構(gòu)及典型應(yīng)用（如智能物流）。掌握信息安全的定義、風(fēng)險來源及防護(hù)措施（加密、認(rèn)證、防火墻等）。2.能力目標(biāo)能夠分析并區(qū)分不同類型的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（LAN、MAN、WAN）及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。能夠配置簡單的網(wǎng)絡(luò)連接（如IP地址、域名解析）。（（3.素質(zhì)目標(biāo)培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)安全意識與社會責(zé)任感，遵守信息倫理與法律法規(guī)。激發(fā)對新興技術(shù)（如物聯(lián)網(wǎng)、人工智能）的創(chuàng)新應(yīng)用思維。增強(qiáng)團(tuán)隊協(xié)作能力，在項(xiàng)目實(shí)踐中提升溝通與解決問題的能力。4.教學(xué)重點(diǎn)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成與Internet的核心技術(shù)（TCP/IP、IP地址、域名）。物聯(lián)網(wǎng)的三層體系結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)（RFID、傳感器、云計算）。信息安全的防護(hù)措施（加密、身份認(rèn)證、防火墻）。5.教學(xué)難點(diǎn)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(jī)制。物聯(lián)網(wǎng)中多技術(shù)（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(xué)方法與手段多媒體講授：結(jié)合PPT圖示（如網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、物?lián)網(wǎng)架構(gòu)）講解抽象概念。案例分析法：通過智能物流、病毒攻擊等實(shí)際案例深化理解。小組討論：分組設(shè)計物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方案并展示。7.作業(yè)與思考題基礎(chǔ)題對比IPv4與IPv6的地址格式，并說明IPv6的優(yōu)勢。分析題：設(shè)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(luò)層、應(yīng)用層的關(guān)鍵技術(shù)。思辨題：結(jié)合“蠕蟲病毒”案例，討論如何平衡技術(shù)創(chuàng)新與信息安全倫理。第5章算法設(shè)計基礎(chǔ)（2學(xué)時）1.知識目標(biāo)掌握算法以及算法設(shè)計的基礎(chǔ)知識，并結(jié)合范例詮釋計算機(jī)科學(xué)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(yīng)用。2.能力目標(biāo)能應(yīng)用典型算法解決具體問題3.素質(zhì)目標(biāo)通過對算法基礎(chǔ)知識及其基本算法的理解和應(yīng)該，為學(xué)習(xí)程序設(shè)計打好專業(yè)基礎(chǔ)，學(xué)會巧用計算法思維的基本邏輯指導(dǎo)生活。4.教學(xué)重點(diǎn)算法定義、特性以及描述方法以及算法設(shè)計的基礎(chǔ)知識，并結(jié)合范例詮釋計算機(jī)科學(xué)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(yīng)用，使大家能更好地理解并掌握算法的基本概念及簡單應(yīng)用。5.教學(xué)難點(diǎn)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(yīng)用。6.教學(xué)方法與手段案例教學(xué)法：通過“石頭剪刀布”“百錢買百雞”等經(jīng)典問題引導(dǎo)算法設(shè)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(jié)合一個實(shí)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(diǎn)，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(shè)計（2學(xué)時）1.知識目標(biāo)了解計算機(jī)程序、程序設(shè)計、計算機(jī)語言及Python語言的相關(guān)概念；了解Python語言中的變量、常量、數(shù)據(jù)類型、運(yùn)算符、表達(dá)式、賦值語句等構(gòu)成要素；了解Python語言的分支、循環(huán)流程的程序設(shè)計方法及函數(shù)的使用方法。2.能力目標(biāo)熟悉Python編程環(huán)境的使用、編寫簡單的Python程序。3.素質(zhì)目標(biāo)培養(yǎng)編程興趣、了解Python語言在諸多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，把Python編程應(yīng)用到解決本專業(yè)的實(shí)際問題中。4.教學(xué)重點(diǎn)掌握分支、循環(huán)結(jié)構(gòu)的編程、內(nèi)置函數(shù)及turtle庫函數(shù)的使用5.教學(xué)難點(diǎn)分支、循環(huán)結(jié)構(gòu)的編程6.教學(xué)方法與手段課堂講授為主要手段，以動手實(shí)操為輔助。利用提問、思考、討論等互動式、探索式教學(xué)方式。利用多媒體課件演示基本概念、基本應(yīng)用方法等，使學(xué)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(xué)重點(diǎn)主要采用板書、舉例、編程實(shí)操的方法進(jìn)行詳細(xì)分析、學(xué)生同步思考完成。7.作業(yè)與思考題基礎(chǔ)題：編寫程序，輸入三個數(shù)，輸出最大值（要求使用分支結(jié)構(gòu)）。算法題：用遞歸函數(shù)計算斐波那契數(shù)列第n項(xiàng)。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(xué)時）1.知識目標(biāo)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(guān)系模型的核心概念（關(guān)系、屬性、記錄、關(guān)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(yù)處理→分析→可視化）。2.能力目標(biāo)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(diǎn)及應(yīng)用場景。能夠利用Python工具（如jieba、wordcloud）實(shí)現(xiàn)簡單的大數(shù)據(jù)分析（如詞云生成）。3.素質(zhì)目標(biāo)培養(yǎng)數(shù)據(jù)安全意識與倫理責(zé)任（如數(shù)據(jù)隱私保護(hù)）。）。（。4.教學(xué)重點(diǎn)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(guān)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(xué)難點(diǎn)關(guān)系模型中關(guān)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(shù)與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的差異（如Hadoop、MapReduce）。6.教學(xué)方法與手段案例教學(xué)法：通過“學(xué)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(diǎn)（如表格對比）。7.作業(yè)與思考題基礎(chǔ)題：編寫SQL語句，查詢“計算機(jī)學(xué)院”所有學(xué)生的姓名與年齡。設(shè)計題：設(shè)計一個“圖書館管理系統(tǒng)”的數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)（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(xué)時）1.知識目標(biāo)掌握人工智能的定義、發(fā)展歷程、主流研究學(xué)派的核心思想；掌握人工智能的4個組成要素。2.能力目標(biāo)能區(qū)分弱/強(qiáng)/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(shù)差異；分析人工智能倫理問題并提出解決方案。3.素質(zhì)目標(biāo)培養(yǎng)人工智能技術(shù)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(gòu)建的引領(lǐng)作用。4.教學(xué)重點(diǎn)智能的特征、人工智能的概念、主流研究學(xué)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(xué)難點(diǎn)主流研究學(xué)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(shù)差異6.教學(xué)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(chǔ)（2學(xué)時）1.知識目標(biāo)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(yīng)用場景2.能力目標(biāo)能運(yùn)用產(chǎn)生式表示法編寫簡單規(guī)則能設(shè)計基礎(chǔ)框架表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能分析不同場景下的知識表示策略3.素質(zhì)目標(biāo)培養(yǎng)對知識本質(zhì)的哲學(xué)思考能力AI4.教學(xué)重點(diǎn)知識的四維分類體系（作用/來源/確定性/結(jié)構(gòu)）產(chǎn)生式表示法的三元組與四元組結(jié)構(gòu)框架表示法的槽-側(cè)面繼承機(jī)制5.教學(xué)難點(diǎn)不確定性知識的可信度量化框架繼承性的實(shí)際應(yīng)用設(shè)計知識圖譜的實(shí)體關(guān)系建模6.教學(xué)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(shí)踐操作：使用Python構(gòu)建簡易產(chǎn)生式規(guī)則引擎小組任務(wù)：設(shè)計"智能手機(jī)"框架表示模型（槽/側(cè)面/約束）7.作業(yè)與思考題基礎(chǔ)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(jìn)階任務(wù)：設(shè)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(diǎn)）第10章人工智能技術(shù)（2學(xué)時）1.知識目標(biāo)理解人工智能的核心概念及其在計算機(jī)視覺、自然語言處理中的主要應(yīng)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(yīng)用場景。了解生成式人工智能（AIGC）的發(fā)展歷程、核心技術(shù)和主要應(yīng)用方向。2.能力目標(biāo)能夠分析和解釋人工智能在實(shí)際應(yīng)用中的價值與挑戰(zhàn)。能結(jié)合案例識別AI技術(shù)在不同領(lǐng)域（如醫(yī)療、交通、教育、創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)）的潛在應(yīng)用。具備利用人工智能工具進(jìn)行信息處理、內(nèi)容生成與問題解決的基本能力3.素質(zhì)目標(biāo)增強(qiáng)在數(shù)字化社會中適應(yīng)新技術(shù)的能力，提升信息素養(yǎng)。4.教學(xué)重點(diǎn)AIGC的發(fā)展背景與技術(shù)原理5.教學(xué)難點(diǎn)大模型的內(nèi)部機(jī)制與其對行業(yè)的深遠(yuǎn)影響。AIGC的技術(shù)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(yīng)用案例與理論知識有機(jī)結(jié)合。6.教學(xué)方法與手段講授法：系統(tǒng)闡述計算機(jī)視覺、自然語言處理、大模型與AIGC的核心知識。案例教學(xué)：結(jié)合醫(yī)療、教育、創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)中的AI應(yīng)用案例，增強(qiáng)學(xué)生理解。多媒體演示：利用視頻、圖表直觀展示AI應(yīng)用場景。7.作業(yè)與思考題請結(jié)合某一行業(yè)（如醫(yī)療、交通、教育）分析人工智能應(yīng)用的優(yōu)勢與不足。大模型的應(yīng)用有哪些潛在風(fēng)險？請?zhí)岢鼋鉀Q思路。第11章人工智能應(yīng)用（2學(xué)時）1.知識目標(biāo)了解人工智能在工業(yè)、醫(yī)療、交通、教育等領(lǐng)域的具體應(yīng)用場景。掌握工業(yè)機(jī)器人、醫(yī)學(xué)影像診斷、自動駕駛、智能教學(xué)等核心技術(shù)的原理與特點(diǎn)。理解人工智能技術(shù)對傳統(tǒng)行業(yè)變革的驅(qū)動作用。2.能力目標(biāo)能夠分析人工智能在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用案例及其技術(shù)實(shí)現(xiàn)路徑。能夠結(jié)合實(shí)際場景提出人工智能技術(shù)的初步應(yīng)用方案。能夠評估人工智能技術(shù)應(yīng)用的倫理與社會影響。3.素質(zhì)目標(biāo)培養(yǎng)科技興國的使命感和創(chuàng)新精神。樹立技術(shù)應(yīng)用中的倫理意識與社會責(zé)任感。增強(qiáng)對國產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的信心與文化自信。4.教學(xué)重點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人的分類與智能制造的核心概念。醫(yī)學(xué)影像診斷中AI技術(shù)的應(yīng)用與優(yōu)勢。自動駕駛的分級與技術(shù)實(shí)現(xiàn)框架。智能教學(xué)系統(tǒng)的組成與教育智能化趨勢。5.教學(xué)難點(diǎn)多模態(tài)技術(shù)（如機(jī)器人輔助手術(shù)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(fù)雜性。人工智能技術(shù)在實(shí)際場景中的倫理與法律挑戰(zhàn)。6.教學(xué)方法與手段案例教學(xué)法：結(jié)合工業(yè)機(jī)器人、醫(yī)療影像、自動駕駛等真實(shí)案例講解技術(shù)原理。小組討論：分組探討AI技術(shù)在特定領(lǐng)域（如教育、交通）的倫理與社會影響?？梢暬菔荆和ㄟ^視頻、動畫展示機(jī)器人手術(shù)、自動駕駛等技術(shù)的操作流程。7.作業(yè)與思考題調(diào)研一款國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人（如新松機(jī)器人），分析其技術(shù)特點(diǎn)與行業(yè)應(yīng)用價值。討論AI醫(yī)學(xué)影像診斷在基層醫(yī)療中的推廣難點(diǎn)及解決思路。從倫理角度分析自動駕駛技術(shù)在事故責(zé)任認(rèn)定中的挑戰(zhàn)。（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)1.長文檔排版了解Word2016基礎(chǔ)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(shè)置與打印等基本操作。Excel了解Excel2016基礎(chǔ)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(shè)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(yùn)行一個Python程序。了解while循環(huán)結(jié)構(gòu)的使用、變量