大學計算機—計算思維導論CAP

課程概述

本課程是大學先修課，即你在高中階段或上大學之前完成本課程的學習並獲得結課認證證書後，在入學時參加必要的測試考核（主要確認你確實學習過），通過後則你可在大學階段免修該課程直接獲得學分，這樣為你大學的學習節省時間和精力，使你在大學期間可做更多自己想要做的事情。

《大學計算機》是一門什麼課程呢？

(1)大學計算機是面向大學一年級學生開設的，與大學數學、大學物理有一樣地位的通識類思維教育課程。它不是講授計算機及其軟體(如Office，Access，IE等)如何使用的課程；它也不是僅僅訓練學生程式設計內容的課程；它是講授每個大學生都應具備的計算思維的課程，大學生創造性思維培養離不開計算思維的培養。

(2)計算思維是網際網路與資訊時代每個人都應具備的一種思維方式。網際網路公司(如阿里巴巴、Facebook、Apple、騰訊等)的成功應歸屬於計算思維運用的成功；1998年諾貝爾化學獎授予一個量子化學計算手段的研究者說明：計算思維對非計算機學科人才實現複合性跨學科創新是非常重要的。

(3)大學階段應更多地訓練“思兆和懂維”，而不應僅著眼於“知識”即事實的學習。計算機學科知識的膨脹速度是非常快的，“知識”的學習必須有所選擇，因此應學習計算機學科經典的、對人們現在和未來有深刻影響的思維模式；“知識”隨著“思維”講解而介紹,“思維”隨著“知識”的貫通而形成，“能力”隨著“思維”的理解而提高。

《大學計算機》課程應圍繞著大學計算思維教育空間-計算之樹，進行內容的組織和學習。

(I)計算與程式，主要講授計算與計算思維，符號化、計算化和自動化，計算系統與程式構造，程式構造方法：遞歸與疊代，這些是由社會/自然到計算的、最基本的抽象和自動化機制；--理解計算機最本質的內容。

(II)計算系統，主要講授程式是如何被執行的，包括記憶體環境下程式的執行和複雜環境下藉助於作業系統管理的程式的執行，以及如何編寫讓計算系統可以執行的程式；--理解計企獄兆算（機）系統是如何運行的。

(III)算法思維，主要講授算法類問題求解框架-問題與數學建模、算法策略設計、數據結構和控制結構以及算法複雜性與正確性，還將以案例形式介紹由問題到環境，再到受限資源約束下的問題求解算法，以及難解性問題、計算和算法之間的關係等；--理解用算法和程式求解社會/自然問題時需要考慮什麼。

(IV)數據化與網路化思維。數據化思維即：數據獲取==>數據管理==>數據分析與運用；網路化思維即：機器網路==>信息網路==>群體互動網路==>網路化社會。--理解數據化思維和網糠背絡化思維。

本課程包含前三個部分。

課程大綱

第1講計算機、計算與計算思維

1.1為什麼要學習和怎樣學習《大學計算機》課程？

1.2什麼是計算與什麼是自動計算？

1.3電子自動計算：元器件與計算機系統發展歷程及啟示

1.4什麼是計算思維？

1.5（選修）大學計算思維教育空間-計算之樹

本講討論話題

第1講之教學課件

第1講測驗

第2講符號化-計算化-自動化

2.1符號化計算化示例-易經

2.2符號化計算化示例-邏輯

2.3計算0和1化示例-數值性信息表達與計算

2.4計算0和1化示例-非數值性信息表達與計算

2.5自動化0和1示例-電子技術實現

本講討論話題

第2講之教學課件

第2講測驗

第1講視頻答疑

第3講程式與遞歸：組合-抽象-構造

3.1計算系統與程式-程式的作用和本質

3.2程式構造示例

3.3遞歸的概念與原始遞歸函式

3.4兩種不同的遞歸函式-遞歸與疊代

3.5遞歸與疊代的套用與執行過程

本講討論話題

第3講之教學課件

第3講測驗

第2講視頻答疑

第4講馮.諾依曼計算機—機器級程式及其執行

4.1計算機的理論模型-圖靈機

4.2馮.諾依曼計算機

4.3程式和數據如何實現自動存取-基於0/1存儲的存儲器

4.4機器指令與機器級程式是什麼樣的？

4.5機器級程式是如何被執行的？

本講討論話題

第4講多旬地蜜之教學課件

第4講測驗

第3講視頻答疑

第5講現代計算機—複雜環境下程式執行

5.1現代計算機從存儲體系開始

5.2分工-合作-協同：作業系統對資源管理的基本思想

5.3操故淚腿作系統對幾種資源的管理要點

5.4作業系統是如何協調各種資源來執行一個程式的？

5.5現代計算機的演進

本講討論話題

第5講之教學課只鍵拒漿件

第5講測驗

第6講由機器語言到高級語言---程式編寫編譯

6.1由喇凳整機器語言到高級語言的發展

6.2高級語言程式的基本構成要素

6.3用高級語言構造程式

6.4高級語言程式是怎樣被轉換成機器語言被執行的？

6.5計算機語言的發展與不同抽象層級的計算機

本講討論話題

第6講之教學課件

第6講測驗

第7講算法-程式與計算系統之靈魂

7.1算法與算法類問題求解

7.2數學建模與算法策略設計-算法思想

7.3算法的數據結構及其精確表達

7.4算法的控制結構及其精確表達

7.5算法的實現-程式設計

7.6算法分析與計算複雜性

本講討論話題

第7講之教學課件

第7講測驗

第8講怎樣研究算法-受限資源約束下的算法示例

8.1為什麼要研究排序算法

8.2無限資源環境下的排序算法

8.3受限資源約束下的排序算法

8.4網際網路中的排序問題--PageRank的思想與求解

本講討論話題

第8講之教學課件

第8講測驗

第9講怎樣研究算法-難解性問題求解算法示例

9.1什麼是可求解與難求解問題？

9.2觀察自然獲得計算問題求解算法-遺傳算法

9.3遺傳算法為什麼可以求解NPC問題?

9.4（選修）怎樣運用遺傳算法求解套用問題

9.5怎樣研究算法暨遺傳算法總結

本講討論話題

第9講之教學課件

第9講測驗

課程總結

大學計算機—計算思維導論CAP

基本介紹

課程概述

課程大綱

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