计算思维与计算机基础讲解
计算思维与大学计算机基础教育
计算思维与大学计算机基础教育一、本文概述随着信息技术的飞速发展，计算机基础教育已经成为高等教育不可或缺的一部分。
特别是在当前数字化、智能化的时代背景下，培养学生的计算思维能力，已经成为大学计算机基础教育的核心目标。
本文旨在探讨计算思维的概念内涵，分析其在大学计算机基础教育中的重要性，以及如何在教学中有效地培养学生的计算思维能力。
通过深入研究和实践，本文旨在为大学计算机基础教育的改革与发展提供新的思路和方法，以适应时代的发展和社会的需求。
二、计算思维概述计算思维，作为一种独特的思维方式，正在逐渐改变我们对问题的认知和解决方式。
这种思维方式的核心在于运用计算机科学的基础概念和方法进行问题求解、系统设计和人类行为理解。
计算思维并不仅仅局限于计算机专业人士，它已经成为一种普遍适用的思维方式，对于提升个人的综合素质和创新能力具有重要意义。
计算思维强调抽象和自动化的概念。
通过将复杂问题分解为可管理的部分，并设计出解决方案，我们可以更有效地应对各种挑战。
这种思维方式的核心在于对数据和信息的有效处理，以及通过算法和程序实现自动化和智能化。
计算思维还具有普适性，可以应用于各种领域。
无论是在科学研究、工程设计、商业决策还是日常生活中，我们都可以运用计算思维来解决问题。
例如，在商业领域，通过数据分析和预测，企业可以制定更精确的市场策略；在医疗领域，通过算法和模型，医生可以更准确地诊断疾病和制定治疗方案。
计算思维还强调创新思维和协作精神。
在解决问题的过程中，我们需要不断探索新的方法和思路，并与其他领域的人进行跨学科合作。
这种思维方式有助于培养我们的创新意识和团队协作能力，为未来的社会发展和科技进步做出贡献。
因此，将计算思维融入大学计算机基础教育具有重要意义。
通过培养学生的计算思维能力，我们可以帮助他们更好地适应未来社会的发展需求，提升他们的综合素质和创新能力。
这也将为培养更多具有计算机科学素养的人才打下坚实基础，推动我国的科技进步和社会发展。
计算机基础与计算思维知识点
计算机基础与计算思维知识点
计算机技术正快速发展，不仅对于我们的日常应用而言重要，也正在成为当今社会的重要组成部分。
随着技术的发展，我们对计算机的基础知识和计算思维也变得越来越重要。
首先，我们需要了解计算机基础知识，这也是计算机技术学习的基础。
当我们开始学习计算机技术时，应该要了解什么是计算机、计算机的结构、如何构建和运行程序、计算机网络技术等等。
另外，还需了解计算机的常用操作系统以及如何使用常用软件。
这些知识可以帮助我们更加深入的理解计算机技术，并有效地应用它们。
接下来，计算思维也是一个重要知识点。
计算思维具有构建和解决问题的能力，也可以被用来理解、分析、提出、解决问题和设计系统的能力。
它是人们表达、传达、理解和利用计算机技术的方式。
在现代社会中，计算思维的重要性日益凸显，因为它可以帮助我们更好的利用计算机技术解决问题。
计算机思维也可以帮助我们更好的理解计算机语言，如C/C++、Java/Python/PHP等，以及扩展其他计算机相关知识，如数据库技术、Web开发等。
正确的学习方法包括观察、模拟、演示、试验、调试、推理等步骤。
在学习计算机有关知识时，可以使用这些方法获得更多的收获。
最后，计算机技术以及计算思维都是当今社会发展的基础，它们的重要性可以说是无可替代的。
因此，我们应该充分珍惜这些有趣的技术内容，并努力深入学习，以进一步提升自己的计算机技术水平。
大学计算机基础-01-计算机与计算思维
大学计算机基础-01-计算机与计算思维在当今的数字化时代，计算机已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
无论是工作、学习还是娱乐，我们几乎每天都会与计算机打交道。
而要真正理解计算机的运行原理和应用，就必须掌握计算思维。
接下来，让我们一起走进计算机与计算思维的奇妙世界。
计算机，这个看似复杂的设备，实际上是由一系列硬件和软件组成的。
硬件包括中央处理器（CPU）、内存、硬盘、显示器、键盘等组件，它们协同工作，使得计算机能够执行各种任务。
软件则是指安装在计算机上的程序和操作系统，如 Windows、Mac OS、Linux 等。
这些软件为我们提供了与计算机交互的界面和工具，让我们能够轻松地完成文档编辑、图像处理、游戏娱乐等各种活动。
计算机的发展经历了几个重要的阶段。
从最初的大型机到个人电脑的普及，再到如今的智能手机和平板电脑，计算机的体积越来越小，性能却越来越强大。
早期的计算机主要用于科学计算和军事领域，而随着技术的进步，计算机逐渐走进了千家万户，成为了人们日常生活和工作的得力助手。
那么，什么是计算思维呢？简单来说，计算思维是一种运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。
它不仅仅是关于编程和算法，更是一种解决问题的方式和思维模式。
计算思维具有几个重要的特点。
首先是抽象。
在面对复杂的问题时，我们需要将其抽象为简单的模型，以便更好地理解和解决。
例如，在设计一个在线购物系统时，我们可以将用户、商品、订单等元素抽象为数据结构，并通过算法来处理这些数据。
其次是逻辑。
计算思维要求我们遵循严格的逻辑规则，确保我们的解决方案是正确和有效的。
无论是编写程序还是设计系统，逻辑的严密性都是至关重要的。
此外，计算思维还强调分解和组合。
我们可以将一个大问题分解成若干个小问题，分别解决后再将它们组合起来，形成最终的解决方案。
计算思维在各个领域都有着广泛的应用。
在科学研究中，科学家们利用计算思维来模拟自然现象、分析实验数据，从而推动科学的进步。
大学计算机—基于计算思维知识点
大学计算机基础知识点第一章计算思维与计算机1、三大科学思维——理论思维（以数学为基础的理论思维）、实验思维以物理为基础的实验思维、计算思维2、计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动.3、计算思维的本质：抽象+自动化4、计算机是一种能存储程序和数据，自动执行程序、快速而精确地完成对各种数字化信息处理的电子设备5、1946年(美)宾夕法尼亚大学第一台数字电子计算机 ENIAC诞生。
6、按照计算机所使用的逻辑部件将计算机的发展分为四代：第一代：(1946-1957) 电子管时代第二代：(1958-1964) 晶体管时代第三代：(1965-1970) 中小规模集成电路第四代：(1971－至今) 大规模、超大规模集成电路(出现网络，使用面日益广泛)7、存储程序的工作原理是：在计算机中设置存储器，将程序和数据存放到存储器中，计算机按照程序指定的逻辑顺序依次取出存储器中的内容进行处理，直到得出结果。
计算机有两个基本能力：一是能够存储程序和数据二是能够自动地执行程序程序(Program) ：是指可以连续执行的一条条指令的集合指令(Instruction) ：是指计算机完成某一种操作的命令指令是一组二进制代码操作码：指出进行什么操作地址码：是规定操作数的值或地址、操作结果的地址及下一条指令的地址等计算机硬件系统第二章⏹数制（Numbering System）即表示数值的方法，有进位计数制和非进位计数制两种⏹进位计数制的基本特点如下:☐使用固定个数的数码表示数值的大小☐逢R进一☐采用位权表示法数制的转换二进制、八进制、十六进制和十进制之间的转换信息的存储单位（位、字节）除字节外，还有千字节(KB)、兆字节(MB)、吉字节(GB)、太字节(TB)，拍字节(PB)。
它们的换算关系原码、反码、补码之间的转换ASCII（American Standard Code for Information Interchange）码，即美国标准信息交换代码。
《信息技术基础教学课件》第1章计算思维和计算机基础
础
目录
• 计算思维 • 计算机基础 • 信息技术的发展历程 • 信息技术基础课程的学习方法
01
计算思维
计算思维的定义
计算思维：一种解决问题的思维方式， 通过抽象、分解、概括等方式，将复 杂问题转化为可计算的问题，并利用 计算技术 包括理解问题、抽象化、设计解决方 案、实施解决方案以及评估解决方案 的有效性。
理解信息技术在日常生活和工 作中的应用。
培养自主学习和解决问题的能 力。
学习方法与技巧
理论与实践相结合
在学习理论知识的同时，结合实际操 作，加深理解和记忆。
案例分析
通过分析实际案例，了解计算思维和 计算机技术在不同领域的应用。
小组讨论
与同学一起讨论学习内容，互相交流 心得，提高学习效果。
主动探索
积极寻找相关的学习资源，如网络教 程、在线课程等，拓宽知识面。
计算机的工作原理
二进制数制
计算机内部采用二进制数制进行 计算和存储，因为二进制只有0和
1两种状态，易于表示和实现。
指令执行
计算机执行指令的过程包括取指令、 解码、执行和写回等阶段，通过一 系列指令完成程序设定的任务。
数据存储
计算机存储数据的方式包括内存储 器和外存储器，内存储器速度快， 但容量较小，而外存储器容量大， 但速度较慢。
计算机的应用领域
科学计算
计算机在科学计算领域 的应用包括数值计算、 数据处理和模拟实验等。
工业控制
计算机在工业控制领域 的应用包括自动化生产 线、机器人和智能制造
等。
电子商务
计算机在电子商务领域 的应用包括网上购物、 电子支付和物流配送等。
计算机基础与计算思维知识点
计算机基础与计算思维知识点
计算机基础与计算思维是计算机科学中一个重要的研究领域。
它主要包括计算机基础、数
学基础和计算机科学逻辑学。
它也是计算机科学应用研究的基础知识。
它以概念、技术和
任务构成了一种系统的、正确的计算机学习和思考的总体框架，对计算机思维、算法及编
程有非常重要的意义。
计算机基础包括计算机构造、编程语言、软件工程原理、数据库、操作系统等基础知识。
这些基础知识将为学习计算机科学、利用计算机解决问题和实现技术创新提供支援。
数学基础是解决计算机问题的基本技能，最少应用数学，包括：数论、集合论、代数、数
值分析、微积分、几何、概率论、统计学等知识。
这部分知识涉及逻辑、证明及系统分析，掌握它将帮助使用者将复杂问题转化为结构化的计算机问题，进而提高解决复杂问题的能力。
计算机科学逻辑学是计算机科学中最基本的，也是最重要的部分。
它研究计算机思维和计
算逻辑，包括证明论、演算论、图论等，以及大量的算法及算法分析知识。
它是计算机基
础设施和计算思维能力的核心，对学习和研究任何计算机方面的问题都具有重要的意义。
计算机基础与计算思维能力是计算机科学领域最基础的部分，也是最重要的部分，它涉及
计算机基础、数学基础、计算机科学逻辑学和算法等多方面的知识，是计算机学习、利用
计算机解决问题和实现技术创新的基础，对计算机思维、算法及编程有非常重要的意义。
计算机基础与计算思维知识点
计算机基础与计算思维知识点计算机科学与技术作为一门专业，涉及的知识点广泛而且日新月异。
其中最重要而又基础的内容之一就是计算机基础与计算思维。
本文将为大家介绍计算机基础与计算思维的相关知识点。
一、计算机基础知识1. 计算机硬件与软件计算机硬件包括中央处理器（CPU）、内存（RAM）、硬盘、显卡等组成部分，而软件则是指计算机的操作系统、应用程序等。
硬件是计算机的基础，而软件则是实现硬件功能的关键。
2. 二进制与十进制计算机使用的是二进制，即由0和1组成的数字系统。
而人类通常使用的是十进制，即由0到9组成的数字系统。
转换二进制与十进制可以加深对计算机数字表示的理解。
3. 计算机网络计算机网络包括局域网（LAN）、广域网（WAN）等，通过各种设备连接起来，实现信息的传输与共享。
了解计算机网络的基本概念与工作原理对于网络通信有着重要的意义。
4. 数据结构与算法数据结构是组织和存储数据的方式，而算法是解决问题的一系列步骤。
了解不同的数据结构和算法有助于学习编程和解决实际问题。
5. 操作系统操作系统是计算机的核心软件，负责管理计算机的硬件和软件资源，并提供给用户一个友好的界面。
掌握操作系统的基本功能和原理有助于更好地使用计算机。
二、计算思维知识点1. 抽象与模型抽象是将复杂的问题简化为一系列可处理的概念和模型。
模型是对真实世界的一种简化和抽象，通过模型可以更好地理解问题的本质。
2. 分解与组合将一个问题分解为更小的子问题，通过解决各个子问题最终解决整个问题。
同时，将多个简单的问题组合起来也可以解决复杂的问题。
3. 模式识别与建模通过观察和分析，寻找问题的规律和模式，并将其抽象为合适的模型，以便于问题的解决和优化。
4. 自动化与智能化计算机的最大特点就是可以执行自动化任务。
计算思维要求我们将复杂的问题进行自动化处理，同时，利用人工智能等技术实现智能化任务。
5. 算法设计与优化设计高效的算法是解决问题的关键，同时也需要不断地考虑算法的优化和改进，以提升计算效率和解决问题的质量。
计算机技术与计算思维基础
一.一一.二计算机技术计算思维基础学目地•了解计算机地发展,分类及应用•掌握计算机地特点•了解计算思维基本概念一.一计算机技术计算机(电脑)是一种能够接收信息,并按照存储在其内部地程序对输入信息行处理,并产生输出结果地高度自动化地数字电子设备。
计算机地诞生(一) ENIAC （埃尼阿克）世界上第一台电子计算机诞生于一九四六年,美宾夕法尼亚大学;(二)规模 一八零零零多个电子管,一七零方米,三零吨,功率一四零千瓦;(三)速度 五零零零次/秒。
一.一 计算机技术一.一.一 计算机地发展•七零多年来发展速度之快大大超出们地预料:•能,体积,价格,···•应用领域•软件技术与软件产品一.一 计算机技术一.一.一 计算机地发展问题:七零多年来没变地是什么？基本工作原理按照采用地物理元器件,分为四代:（一）第一代（二零世纪四零年代-五零年代末）CPU:电子管机器语言与汇编语言程序速度几千次到几万次/秒应用范围:科学计算一.一 计算机技术一.一.一 计算机地发展计算机地分代一.一计算机技术一.一.一 计算机地发展计算机地分代（二）第二代（二零世纪五零年代,后期-六零年代）• CPU:晶体管•高级语言（Fortran）•体积小•速度几十万次/ 秒•应用范围扩大:科学计算,数据处理一.一计算机技术一.一.一 计算机地发展计算机地分代（三）第三代（二零世纪六零年代-七零年代初）• CPU:SSI,MSI（小,规模集成电路）•体积更小•速度几十万次/ 秒~几百万次/秒•出现了操作系统与数据库管理系统•应用范围扩大:科学计算,数据处理, 辅助设计,工业控制等（四）第四代 （七零年代期至今）• CPU:LSI,VLSI （大规模,超大规模集成电路）• 体积更小• 速度上千万次/ 秒~数十万亿次/秒• 软件丰富• 应用范围扩大:各个领域一.一 计算机技术一.一.一 计算机地发展计算机地分代一.一计算机技术一.一.二 计算机地特点一. 处理速度快二. 具有庞大地信息存储能力三. 自动处理例如:求一~一零零地与四. 具有逻辑判断能力例如:判断二<三地对错五. 计算精度高能行天文数据地计算等六. 通用强（数值型数据与非数值型数据）一.巨型机即超级计算机,采用并行处理地体系结构,数以万计地CPU组成,处理速度达到每秒亿亿次以上。
从头学习计算机之计算思维（第一讲计算，计算机与计算思维）
从头学习计算机之计算思维（第一讲计算，计算机与计算思维）计算，计算机与计算思维1.计算思维的提出缘由-学科的发展，知识的膨胀周以真教授提出计算思维，Dennis提出计算的伟大原理。
《computational Thinking》计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。
计算思维的本质就是抽象（abstraction）与自动化（Automation）即在不同层面进行抽象，以及将这些抽象自动化。
计算思维是人类应具备的第三种思维（实验思维，理论思维，计算思维->计算科学）实验思维：实验-》观察-》发现、推断与总结。
---观察与归纳理论思维：假设、预设-》定义/性质/定理-》证明。
---推理和演绎计算思维：设计，构造与计算。
--设计与构造计算思维关注的是人类思维中有关可行性、可构造性和可评价性的部分当前环境下，理论与实验手段在棉铃大规模数据的情况下，不可避免的要用计算手段来辅助进行。
（1）计算之树的第一个维度-计算技术的奠基性思维“0和1”思维—符号化-》计算化-》自动化0和1是实现任何计算的基础；社会/自然与计算融合的基本手段；0和1是连接硬件与软件的纽带；0和1是最基本的抽象与自动化机制“程序思维”—千变万化复杂功能的构造、表达与执行程序是基本动作（指令）的各种组合，是控制计算系统的基本手段“递归”思维—无限食物及重复过程的表达与执行方法递归是最典型的构造程序的手段；递归函数是可计算函数的精确的数学描述；递归函数是研究计算学科理论问题的基础。
（2）计算指数的第二个维度-通用计算环境的进化思维（3）计算指数的第三个维度-交替促进与共同进化的问题求解思维“算法”问题的求解的一种手段—构造与设计算法算法是计算的灵魂；算法强调数学建模；算法考虑的是可计算性与计算复杂性；算法研究通常被认为是计算学科的理论研究“系统”问题的求解的一种手段—构造与设计系统系统是改造自然的手段；系统号强调非数学建模；系统考虑的是如何化复杂为简单（使其能够被做出来）；系统还强调结构性、可靠性、安全性等。
大学计算机基础教案计算机与计算思维教案(二)
第2讲计算机与计算思维（二）课时内容计算机与计算思维（二）授课时间课时 2教学目标☑掌握二进制数与其他进制之间的数值转换☑了解计算机中信息的表示和存储☑了解计算思维教学重点☑计算机中的数据及其单位、计算机中字符的编码规则☑计算思维的概念和计算思维的本质教学难点☑数制及其转换的方法☑二进制数的运算方法☑计算机中字符的编码规则教学设计1、教学思路：（1）讲解计算机中信息的表示和存储，包括认识计算机中的数据及其单位，以及计算机中常用的进位数制的表示方法；（2）讲解计算机信息处理的表示，非数值数据的编码。
（3）讲解计算思维的概念。
2、教学手段：（1）通过演示讲解基础知识，以及常见的二进制数的运算例题，讲解结束后通过课后练习巩固所学知识；（2）对于重点内容着重讲解。
3、教学资料及要求：除教材中的实例外，可以补充讲解思维，逻辑思维，实验思维，计算思维的的特征和代表学科，以及计算思维的应用领域，加深学员的知识面。
教学内容讨论问题：1、什么是信息？2、怎么将二进制数转换成八进制、十六进制数？3、什么是计算思维？内容大纲：具体可结合本章的PPT课件进行配合讲解。
任务一数值及不同进制之间数值的转换任务要求：掌握进位计数制的基本概念；掌握不同进制数之间的互相转换。
相关知识：计算机表示数值的方法。
按进位的方法进行计数。
任务实现：（一）进位计数制按进位的方法进行计数，称为进位计数制。
为了电路设计的方便，计算机内部使用的是二进制计数制，即“逢二进一”的计数制，简称二进制（Binary）。
但人们最熟悉的是十进制（Decimal），所以计算机的输入/输出也要使用十进制数据。
此外，为了编写程序的方便，还常常会用到八进制（Octal）和十六进制（Hexadecimal）。
下面介绍这几种进位计数制和它们之间的转换。
1．十进制任意一个十进制数都可以表示为一个按位权展开的多项式之和，如十进制数5678.4可表示为：5678.4=5 ⨯103+ 6 ⨯102+ 7 ⨯101+8 ⨯100+ 4 ⨯10−1其中，103、102、101、100、10−1分别是千位、百位、十位、个位和十分位的位权。
计算机-计算与计算思维
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计算机-计算与计算思维
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目录
• 计算与计算思维概述 • 计算机基础知识 • 计算思维的核心概念 • 计算思维在各领域的应用 • 计算思维的培养与教育
01 计算与计算思维概述
计算的定义与历史
定义
计算是指通过某种方式将输入转换为输出的过程，通常涉及信息的处理和转换。
历史
计算的历史可以追溯到古代的算盘和计数系统，而现代计算机的发展则始于20 世纪初，经历了从机械式、电子管式、晶体管式到集成电路、超大规模集成电 路等阶段。
建筑设计
在建筑设计中，计算思维 用于模拟建筑结构的受力、 热传导等物理过程，实现 绿色、节能的设计。
电子设计
在电子设计中，计算思维 用于设计和优化电路板、 集成电路等，提高电子设 备的性能和稳定性。
商业决策
数据分析
通过计算思维，商业分析师可以 处理和分析大量的业务数据，为
决策者提供有价值的洞察。
供应链管理
数据清洗、处理和分析是数据建模的 关键步骤。
系统设计与评估
系统是由相互关联的组件组成的整体。
系统设计需要考虑整体的功能、性能和安全性。
系统评估是对系统性能、可靠性和安全性的评估 和测试。
04 计算思维在各领域的应用
科学计算
物理模拟
通过计算思维，科学家可以使用 计算机模拟复杂的物理现象，如
气候变化、材料力学等。
在工程学领域中，计算思维有助于解决复 杂的系统设计和优化问题，如机械设计、 航空航天工程等。
02 计算机基础知识
计算机硬件组成
01
02
03
04
中央处理器
计算思维与大学计算机基础课程设计
计算思维与大学计算机基础课程设计引言计算思维是指人们利用计算机和程序的思维方法。
计算机科学已成为在全球范围内都有着广泛影响力的学科，计算思维也因此日渐流行，成为越来越多领域的必要能力。
大学计算机基础课程则是初学计算机的学生们逐渐掌握计算思维的关键课程。
本文旨在探讨计算思维与大学计算机基础课程设计之间的关系。
计算思维的基本思想计算机科学采用一种基于形式语言、数学、逻辑和算法的抽象思维方式。
计算机专业的学生们需要通过系统学习计算思维来深入理解计算机科学的本质，也需要运用计算思维方法解决实际问题。
计算思维方法包括分解、模式识别、抽象化、算法设计和评估等。
通过这些方法，人们可以将复杂的问题切分成更小、更简单的子问题，并应用模式识别技术来解决问题。
在应用抽象化思想来表达问题时，人们会将问题中的内容简化为最重要的部分，使问题更具可解性。
最后，人们可以选择和运用合适的算法来解决问题，并使用合适的评估策略来验证解决方案的有效性。
大学计算机基础课程设计在大学计算机基础课程中，计算思维被视为一个关键技能。
该课程旨在帮助学生获取这种思维方式，以便他们在未来的计算机科学课程中更好地学习。
在本课程中，学生将掌握计算机的基本概念和原理，了解计算机程序是如何工作，以及如何将计算思维应用于实际问题。
大学计算机基础课程设计应涵盖以下主题：1.计算机系统基础知识学生需要了解计算机是如何工作的，以及计算机组成部分之间的交互。
这包括硬件、软件、操作系统、网络和数据库等方面。
2.编程基础知识学生需要掌握编程的基础知识，包括程序设计语言、数据结构、算法和编程范例等。
这些基础知识将是解决实际问题的基石。
3.问题解决技能学生需要掌握运用计算思维来解决问题的技能。
这意味着学生需要了解如何分解问题、应用模式识别、抽象化问题、设计算法并评估解决方案等。
4.团队协作和沟通能力计算机科学中的团队协作和沟通能力是非常重要的。
学生需要在设计和完成大学计算机基础课程的项目时学会应用这些技能。
计算思维与计算机基础教学
ｕｄ ． ｒ．） Ｓ 、耿 志 强 系 统 分 析 与 设 计 【 徐 立 中， １ 】 马小平 多媒 体监视监控技 术与 系统 国 防工 （０ ９ ０ ２ ０ — ４出版、
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机 械 工 业 出 版 社
ｆ 接 第 １３页 １ 上 ４
之问 的差 异 。如果 ｓ ｉ ｏ ｓ （ 上一 次 的值 ） ｇ与 ｌ ｉ 其 ｄｇ 不 种 标 识使 得类 中 的每一 项 都 具 有 相 同 的标 识 ， 同 ．那么 就打 印换 行 符 （ 文件 中 的第 一条 记 录除 而该 类 以外的其他 项则 没有 该 标识 ，这 是很 有用 的。做程 序遇过 复杂 的问题 不 要 急于使 用最 开 始 外 ） 最后 一个 ｐｉｔ输 出最后 一个 换行 符 。 ｒ ｆ ｎ
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计算 思维与计算机基础教学
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【 摘 要 】 ：提 出计 算思 维 ， 出计算 思 维能力 的培养 在计 算机 基础教 学的重要 性 ， 讨如 何 指 探 在 非计 算机 专 业计算机 基础教 学 中加 强计 算 思维 能力 的培养 。 【 键词 】 关 ：计 算 ， 算思 维 ， 算机 基 础教 学 ， 计 计 计算 环境
计算思维与大学计算机基础教育课件精品教育文档
① 国家明确定位计算机基础课程是和数学、物理等同地位的基础课程。 ② 计算机不仅为不同专业提供了解决专业问题的有效方法和手段，而且提供了
一种独特的处理问题的思维方式。 ③ 熟悉使用计算机及互联网，为人们终生学习提供了广阔的空间以及良好的学
习工具与环境。
4. 2019年美国NSF的CDI计划
① CDI（Cyber-Enabled Discovery and Innovation，计算使能的科学发现和技 术创新）是美国国家科学基金会的一个革命性的、富有独创精神的五年计划， 该计划旨在通过“计算思维”领域的创新和进步来促进自然科学和工程技术 领域产生革命性的成果。
学习过程中，有35-50%的学生中途放弃。另外，不少的学生还通过抄袭或者 是作弊的方式来完成课程。
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二、大学计算机基础课程教学存在的问题(2)
2. 美国的情况(2)
② 毕业生的工资情况： 2019年11月，美国《Computing Research News》刊登的一篇名为《科学与工程专业
毕业生的工资》的报告： 2019年，在美国科学领域各学科中，计算机与信息科学专业毕业生的平均年工资最高，
11
五、计算思维(1)
1. 计算思维的定义： 计算思维（Computational Thinking，CT）是运用计算机科学的基础概
念去求解问题、设计系统和理解人类行为。CT的本质是抽象和自动化。 它是如同所有人都具备“读、写、算”（简称3R）能力一样，都必须 具备的思维能力。 2. 计算思维的例子： ① 计算思维是通过约简、嵌入、转化和仿真等方法，把一个困难的问题 阐释成如何求解它的思维方法。 ② 计算思维是一种递归思维，是一种并行处理，是一种把代码译成数据 又能把数据译成代码，是一种多维分析推广的类型检查方法。 ③ 计算思维是一种采用抽象和分解的方法来控制庞杂的任务或进行巨型 复杂系统的设计，是基于关注点分离的方法（SoC方法）。 ④ 计算思维是一种选择合适的方式陈述一个问题，或对一个问题的相关 方面建模使其易于处理的思维方法。
计算思维与智能计算基础人工智能基础
第9章工智能基础本章主要内容• 1.工智能概述• 2.工智能地研究领域• 3.工智能地典型应用案例1.工智能概述•工智能（ArtificialIntelligence,AI）是20世纪50年代期兴起地一门边缘学科,是计算机科学涉与研究,设计与应用智能机器地一个分支,是在计算机科学,自动化,控制论,信息论,仿生学,神经心理学,生物学,哲学,语言学等多学科基础上研究发展起来地交叉学科。
• 1.1工智能地概念与判定• 1.2工智能地发展历程• 1.3工智能地主流研究学派1.1工智能地概念与判定⑴工智能地概念智能指学习,理解并用逻辑方法思考事物,以与应对新地或者困难环境地能力。
智能分为自然智能与工智能。
工智能就其本质而言就是用工地方法在机器（计算机）上实现地智能,也称为机器智能(MachineIntelligence),其主要是研究如何使机器具有能听,会说,能看,会写,且能思维,会学习并能在诸多变化情况下去解决面临地各种实际问题地一门学科。
1.1工智能地概念与判定⑵工智能地判定——图灵测试"图灵测试"是由计算机,被测试者与提问者组成。
测试过程如下:⑴计算机与被测试者分开回答提问者提出地同一问题;⑵将计算机与被测试者地答案告诉提问者;⑶若提问者无法区别出答案是由计算机给出地答案还是被测试者给出地答案,那么就认为计算机与地智力相当。
艾伦·图灵1.2工智能地发展历程•工智能地发展大致可归纳为形成与第一个高峰,第一次低谷,第二个高峰,第二次低谷,稳步发展期与蓬勃发展期等阶段。
1.2工智能地发展历程⑴工智能形成与第一个高峰（1956年至20世纪60年代末）1956年达特茅斯会议参会者1956年夏,在美达特茅斯学院召开了一次关于机器智能地问题地学术研讨会,会上经麦卡锡提议正式采用了"工智能"这一术语,这次会议代表着工智能作为一门新兴学科正式诞生了。
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1.2计算机基础知识
4.计算机未来发展方向
神经计算机
分子计算机
量子计算机
光子计算机
生物计算机 纳米计算机
1.2.3数据与信息
♥数据（data） 是载荷或记录信息的、按一定规则排列组合的 物理符号。数据可以是数字、文字、图像，也可 以是计算机代码。 ♥信息（Information） 是数据的内在与解释，是数据中有意义的内容， 是以适合于通信、存储或处理的形式来表示的知 识或消息。 在计算机系统中，各种字母、数字符号的组合、 语音、图形、图像、视频等统称为数据，数据经 过加工后就成为信息。
第1章 计算思维与计算机基础
主讲人 姜永生
1.1计算思维
1．思维的概念 思维是思维主体处理信息及意识的活动，是人
脑对客观事物间接的和概括的反映。 思维主体可包括自然进化而形成的动物（如人）
与将来逐渐发展完善的人工智能产品。 思维活动的对象是信息及意识。 信息是能被思维主体识别的事物现象及表象；
意识是思维活动的产物。 意识以信息的形式储存、表现和输出，意识
0，1，…，9
8i
10i
r=16 0，A1，，……，，F7，
16i
标识 B（Binary） O（Octal） D（Decimal） H（Hexadecimal）
1.2.3数据与信息
3.使用“计算器”转换数制
步骤1
步骤2
步骤3
步骤4
选择“开 始”→“所 有程 序”→“附 件”→“计 算器”命令， 启动计算器。
ASCII码 汉字编码 Unicode编码
1.2.4 计算机的特点与分类
计算机的特点
速度快 精度高
逻辑判 断能力
连续自 动执行
通用性 强
微型机 PC
计算机的分类
小型 计算机
大型机
巨型机
1.2.5计算机的应用领域
♥科学计算 ♥信息管理 ♥过程控制 ♥计算机辅助系统 计算机辅助设计CAD 计算机辅助制造CAM 计算机辅助教育CBE ♥人工智能 ♥多媒体应用 ♥计算机网络
一种手持 式屏幕坐 标定位设 备
机械式 光电式
由一组开关 利用光电扫 矩阵组成， 描将图像转 包括数字键、换成像素数 字母键、符 据输入到计 号键、功能 算机的输入 键及控制键 设备
将声波转 换为数字 音频信号 的输入设 备
1.3.1 计算机硬件系统
5.输出设备 将各种计算结果数据或信息以数字、字符、图
1.3计算机系统组成
1.2.5计算机的应用领域 ♥科学计算 ♥信息管理 ♥过程控制 ♥计算机辅助系统 计算机辅助设计CAD 计算机辅助制造CAM 计算机辅助教育（CBE） ♥人工智能 ♥多媒体应用 ♥计算机网络
1.3.1 计算机硬件系统
计算机硬件（Computer Hardware）是指构成 计算机系统的电子、机械和光电元件等各种物理 设备。 1.控制器----读取指令、分析指令和执行指令
计算器中， 选择“查 看”→“程 序员”命令 （XP中为 “查 看”→“科 学型”）。
选择数制如 十进制，输 入要转换的 数字如5566
选择转换数 制如十六进 制，得到转 换结果如
15BE
1.2.3数据与信息
使用WIN7的“计算器”转换数制
1.2.3数据与信息
4.常见的信息编码
常见的信息编码
BCD码
代
年份
字长
代表性处理器芯片
1 1971~1973 4位~8位
Intel4004、8008
2 1974~1977 8位
Intel8080
3 1978~1985 16位
Intel80386、80486
4 1986~2000 32位
Pentium及Pentium Pro
5 2000~至今 64位 Intel IAtathnliounm6（4安（腾速）龙，）AMD
ALU），是计算机中执行各种算术和逻辑运算的 部件。
算术逻 辑单元
累加器
状态 寄存器
通用 寄存器
算术逻辑运算单元的基本功能为加、减、乘、除四则 运算，与、或、非、异或等逻辑操作，以及移位、求补 等操作。
运算器与控制器共同组成了CPU的核心部分。
1.3.1 计算机硬件系统
3.存储器 存储器可接收计算机内的信息（数据和程序），
数十万~几 百万次/秒
工程设计、 数据处理
3 1965~1971 集成电路
结构化、模块化程 数百万~几 序设计、实时处理 千万次/秒
工业控制、 数据处理
4
1971~至今
大规模超大规 分时、实时数据处 上亿条指令/ 模集成电路 理、计算机网络 秒
工业、生活等 各方面
1.2计算机基础知识
3.微型计算机的发展阶段
Visual Basic
1.3.2 计算机软件系统
2.应用软件 为解决各类实际问题而设计的程序系统称为应
用软件。 它可以是一个特定的程序，如一个图像浏览器；
也可以是一组功能联系紧密，可以互相协作的程 序的集合，如微软的Office软件；还可以是一个 由众多独立程序组成的庞大的软件系统，如学校 的教务管理等数据管理系统。
指存储器完成一次读取或写入操作所需的时间 6. RAS技术 可靠性、可维护性、可使用性。
指令 寄存器
程序 计数器
指令 译码器
操作 控制器
用于保存 当前执行 或即将执 行的指令.
指明程序 中下一次 要执行指 令地址的 一种计数 器.
将输入二进 制代码的状 态翻译成输 出信号，以 表示其原来 含义的电路
各寄存器 之间建立 数据通路
1.3.1 计算机硬件系统
2.运算器 又称算术逻辑部件（Arithmetic and Logic Unit，
对数据库 进行加工、 管理的系 统软件
1.3.2 计算机软件系统
语言处理系统
机器语言
汇编语言
高级语言
用二进制序列 编写的程序称 为机器语言程 序，是计算机 唯一能直接识 别并执行的低 级语言
采用指令的助 记符、符号地 址、标号等符 号书写程序， 以代替机器语 言的操作码。
高级语言的特 点是接近于人 类的自然语言 和数学语言， C++、Java、 COBOL、
计算思 维是思 想，不 是人造 物。
1.2计算机基础知识
1.2.1计算机的基本概念 计算机（Computer）全称：电子计算机，俗
称电脑，是一种具有算术运算和逻辑判断能力， 并能通过预先编好的程序来自动完成海量数据加 工处理的现代化智能电子设备。 1.2.2 计算机的产生与发展
1. 世界上第一台电子计算机叫 埃尼阿克（Electronic Numerical Integrator And Computer，电子 数字积分计算机，ENIAC），它 于1946年2月15日在美国宣告诞生。
存储程序思想：指令和数据不加区别混合存储 在同一个存储器中，让计算机能自动执行程序指 令和数据。
1.2计算机基础知识
3.计算机的发展
代 年份
电子元器件 数据处理方法
运算速度
应用领域
1 1946~1957 电子管
汇编语言、代码程 序
5千~3万次/秒
国防及高科技
2 1958~1964 晶体管
高级程序语言
把具有相同属性的事物归入一类。
1.1计算思维
3．思维的认知方式 ♥归纳与演绎 归纳是从个别性的前提推出一般性的结论，前
提与结论之间的联系是或然性的。 演绎是从一般性的前提推出个别性的结论，前
提与结论之间的联系是必然性的。 ♥抽象与概括 抽象是将事物的本质属性抽取出来，舍弃事物
的非本质属性。 概括是将抽取出来的本质属性综合起来，并推
1MB=210KB=1024KB
1GB=210MB=1024MB 1TB=210GB=1024GB
1.2.3数据与信息
2.数制及相互转换
二进制
八进制
十进制
十六进制
进位制 二进制
八进制
十进制
十六进制
规则 逢二进一 逢八进一 逢十进一
逢十六进一
基数 数码 位权
r=2 0，1
2i
r=8
r=10
0，1，…， 7
广到同类事物中去的思维方法。
1.1计算思维
4．思维的分类 根据思维过程中是以日常经验还是以理论、设
计构造为指导来划分
实证思维 逻辑思维 计算思维
实证思维以观 察和总结（归 纳的方式，不 是数学归纳） 自然规律（包 括人类社会活 动）为特征。
逻辑思维是以 科学的原理、 定理、定律等 理论为依据， 对问题进行分 析、判断的思 维。
1.3.3 计算机的主要技术指标
1.字长 是指CPU中每个字所包含的二进制代码的位数，
即计算机一次能同时接纳和处理数据的位数。 2.时钟频率
又称主频，是指CPU内部晶振的频率，即CPU 每秒钟平均运行的次数, 单位是MHz。 3.运算速度
指每秒钟计算机能执行指令的条数，单位MIPS. 4.内存容量 5.存储周期
地址总线AB 数据总线DB 控制总线CB
用于传送地址 信息，CPU通 过地址总线中 传送的地址信 息访问存储器
用于传送数据 信息，主要连 接CPU与各个 部件，是它们 之间交换信息 的通路
用于传送控制 信号，以协调 各部件之间的 操作
1.3.2 计算机软件系统
软件系统可分为系统软件和应用软件两大类 6.系统软件
像、声音等形式表示出来的设备
显示器
打印机
音箱
光驱
阴极射线 管显示器、
液晶显示 器、等离 子显示器
按印字方 式可分为 击打式和 非击打式 两类
将数字音 频信号转 换为模拟 信号
将硬盘数 据刻录到 光盘