大學計算機基礎課程是國防科技大學於2014年5月20日首次在中國大學MOOC平台開設的慕課課程、國家精品線上開放課程。該課程授課教師為劉越、周海芳、周競文、吳荻、寧偉勛、張軍。據2020年12月19日中國大學MOOC官網顯示。該課程已開課13次。
大學計算機基礎課程主要介紹了計算工具與計算思維、開啟python之旅、信息表示與編碼：0與1的故事、計算機系統的程式設計師視角等方面內容
基本介紹
- 中文名：大學計算機基礎
- 開課時間：2014年05月20日（首次）
- 授課平台：中國大學MOOC
- 提供院校：國防科技大學
- 授課教師：劉越、周海芳、周競文、吳荻、寧偉勛、張軍
- 類別：慕課、國家精品線上開放課程
課程性質,開課信息,課程簡介,課程大綱,課前預備,授課目標,課程特色,所獲榮譽,教師簡介,
課程性質
- 課程背景
計算機是信息社會的必備工具之一。2006年，美國計算機科學家Jeannette M. Wing正式提出了計算思維的概念和體系酷屑雄牛，該理論被認為是近十年來產生的最具有基礎性、長期性的學術思想。未來不論是計算機科學家、專業人士、甚至每個普通人，必須學會運用計算思維解決工作和生活遇到的問題。大學計算機基礎課程作為高等教育的第一門計算機公共基礎課程，承載著培養計算思維“第一課”的重任，已從過去唯工具論的套用時代全面進入圍繞問題求解的思維訓練時代，從知識傳遞的科普時代逐步轉為朽譽能力導向的實訓時代。
- 課程定位
大學計算機基礎課程將推出貫穿課程始終的基於python的闖關式能力實訓路徑，先以全國計算機實驗案例競賽獲獎作品為基礎快速入門，掃除編程障礙，將信息表示與處理、計算機系統、網路、資料庫、多媒體等傳統的知識模組作為運用計算思維求解問題的研究對象加以實踐，在問題求解的過程中凝練方法、內化知識。
開課信息
| 開課次數 | 開課時間 | 授課教師 | 學時安排 | 參與人數 |
|---|---|---|---|---|
第1次開課 | 2014年05月20日-2014年07月21日 | 劉越、周海芳 | 2-4學時/周 | 23295 |
第2次開課 | 2014年11月04日-2015年01月12日 | 3-5學時/周 | 7998 | |
第3次開課 | 2015年03月17日-2015年05月28日 | 4學時/周 | 6045 | |
第4次開課 | 2015年09月15日-2015年12月11日 | 劉越、吳荻 | 24712 | |
第5次開課 | 2016年09月13日-2016年12月30日 | 3-5學時/周 | 16407 | |
第6次開課 | 2017年03月14日只承慨膠-2017年06月30日 | 劉越 | 15004 | |
第7次開課 | 2017年09月05日-2018年01月02日 | 周海芳、劉越、吳荻 | 29147 | |
第8次開課 | 2018年03月20日-2018年06月29日 | 13673 | ||
第9次開課 | 2018年09月11日-2018年12月25日 | 24223 | ||
第10次開課 | 2019年04月30日-2019年07月31日 | 17601 | ||
第11次開課 | 2019年09月03日-2019年12月03日 | 11039 | ||
第12次開課 | 2020年02月25日-2020年06月08日 | 周海芳、劉越、周競文、吳荻、寧偉勛 | 12854 | |
第13次開課 | 2020年10月12日-2021年01月30日 | 周海芳、周競文、吳荻、寧偉勛、張軍 | 4-8學時/周 | 待定 |
（註：表格內容參考資料）
課程簡介
大學計算機基礎課程共六單元，第一單元計算工具與計算思維，主要介紹了計算思維概述自動化等內容；第二單元開啟python之旅，主要介紹了繪製炸彈軌跡等內容；第三單元信息表示與編碼：0與1的故事，主要介紹了什麼是信息等內容；第四單元計算機系統的程式設計師視角，主要介紹了馮·諾依曼體系結構等內容；第五單元網路知多少，主要介紹了網際網路從何而來等內容；第六單元資料庫探秘等六單元內容，每單辨舉芝元最後還附帶有單元小結。
課程大綱
01 計算工具與計算思維 課時 1.2 計算思維概述 1.3 計算的自動化 1.4 計算的抽象 1.5 單元小結 02 開啟python之旅 課時 2.1 環境準促嚷熱備 2.2 繪製炸彈軌跡 I——繪製一個坐標點 2.3 繪製炸彈軌跡 II——繪製n個坐定雄良標點 2.4 繪製炸彈軌跡 III——繪製一條軌跡 2.5 繪製炸彈軌跡 IV——更簡單疊訂立地繪製一條軌跡 2.6 繪製炸彈軌跡 V——繪製多條軌跡 2.7 單元小結 03 信息表示與編碼：0與1的故事 課時 3.1 什麼是信息 3.2 為什麼只有0和1？ 3.3 算術運算與邏輯運算 3.4 進制轉換 3.5 0/1表示的缺陷及計算機的局限 3.6 數值信息編碼--計算機碼制 | 3.7 字元信息的編碼 3.8 數字音頻及處理 3.9 數字圖像及處理 3.10 單元小結 04 計算機系統的程式設計師視角 課時 4.0 引言 4.1 馮·諾依曼體系結構 4.2 馮氏結構的軟體模擬——TOY計算機 4.3 作業系統漫談 4.4 檔案合併工具I 4.5 檔案合併工具II 4.6 檔案合併工具III 4.7 單元小結 05 網路知多少 課時 5.0 引言 5.1 網際網路從何而來 5.2 網際網路如何工作 5.3 網際網路“吸粉”的奧秘 5.4“觸摸”全球資訊網——網路數據獲取 5.5 單元小結 06 資料庫探秘 |
（註：課程大綱排版從左到右列）
課前預備
- 學習資料
| 書名 | 作者 | ISBN | 出版社 | 出版時間 |
|---|---|---|---|---|
《大學計算機基礎實驗教程（第2版）》 | 周海芳、周競文、譚春嬌、陳立前、李暾、毛曉光 | 978-7-302-50937-0 | 清華大學出版社 | 2018年9 月 |
（註：表格內容參考資料）
授課目標
1、計算工具與計算思維學習目標：能夠描述計算思維的兩個核心要素，並解釋計算自動化的內涵是什麼，抽象在理解計算本質的過程中發揮了什麼樣的作用；能夠舉例說明什麼是計算、什麼不是計算，複述計算的本質；能夠根據某單一功能圖靈機的規則表分析出該圖靈機的功能。
2、開啟python之旅學習目標：能正確使用Python的基本語法，包括表達式/變數/賦值、if-else分支/while循環/for循環等控制結構、numpy等科學計算庫的基本功能、列表等數據類型、內置函式和自定義函式等；能將“繪製炸彈軌跡”問題（以及同等難度的科學計算問題）的求解過程抽象成算法；能用流程圖描述給定算法，並將流程圖轉換成程式；能利用報錯信息、調試功能發現和改正程式中的錯誤。
3、信息表示與編碼：0與1的故事學習目標：能解釋進制的概念，說明計算機為什麼採用二進制；能熟練地完成二進制運算，並進行不同進制之間數值的轉換；能說明原碼和補碼兩種數值編碼規則，能判斷補碼運算是否發生了溢出，能說明浮點數在計算機內是怎么表示的；建立計算機無法精確表示所有信息和數據表示範圍的意識；能用程式實現進制和碼制轉換；能描述聲音和圖像的數位化過程，並解釋數位化過程中產生的相關參數。能用Python對字元、音頻、圖像信息進行基本處理。
4、計算機系統的程式設計師視角學習目標：能列舉馮諾依曼體系結構的5個組成部分及其主要功能；能說明存儲程式原理；能給出CPU主要組成部分，並用解釋各部分在CPU執行一條或多條指令時的工作過程；能區分主存和輔存，並簡要描述主存結構和存儲特性；能讀懂簡單的彙編代碼，並通過模擬指令執行過程解釋計算自動化的基礎。能列出作業系統的主要功能；能給出進程的定義及其特性，並簡述進程管理的工作機理；能用Python編碼實現簡單的檔案操作類套用。
5、網路知多少學習目標：能夠用類比的方式簡單描述網際網路的工作方式，能夠說明雙絞線、同軸電纜、光纖、交換機和路由器的基本特徵和作用；能夠描述網際網路體系結構分層模型、各層功能和主要協定，能夠解釋數據在網路中傳輸封裝和解封裝的過程；能夠識別IP位址的分類，並計算網路號和主機號；能夠用層次結構解釋域名的含義；能夠用Python獲取網路信息，並對信息進行整理和分析。
課程特色
該課程以計算思維為主線，串聯編排相關知識和技能模組，採用“問題引導”“知識植入”“增量設計”的講授思路，設計了實踐環節，以通俗易懂的語言、 精心製作的教具、生動有趣的案例和充滿挑戰的實驗，來深刻地認識計算和信息的本質、計算機運行工作的原理，體驗現實世界問題映射到計算機世界求解的過程、方法和技術，揭開計算世界的神秘面紗，體驗計算之美，最終理解並初步掌握計算思維方法。
所獲榮譽
2017年12月26日，大學計算機基礎課程被教育部認定為國家精品線上開放課程。
教師簡介
劉越 ：女，1968年生，碩士，副教授，曾獲全軍育才獎銀獎、學校教學優秀個人獎。
周海芳：女，博士，教授，碩士生導師，國防科技大學計算機學院計算機基礎教研室主任。
周競文：曾獲全國高校綠色計算大賽一等獎、軍隊院校計算機基礎課程教學案例設計競賽一等獎。
吳荻：女，就職於長沙國防科技大學計算機學院計算機教學實驗中心。2013年獲得軍隊科技進步獎三等獎。
寧偉勛：國防科技大學計算機學院老師。
張軍：國防科技大學實驗師。
2、開啟python之旅學習目標：能正確使用Python的基本語法，包括表達式/變數/賦值、if-else分支/while循環/for循環等控制結構、numpy等科學計算庫的基本功能、列表等數據類型、內置函式和自定義函式等；能將“繪製炸彈軌跡”問題（以及同等難度的科學計算問題）的求解過程抽象成算法；能用流程圖描述給定算法，並將流程圖轉換成程式；能利用報錯信息、調試功能發現和改正程式中的錯誤。
3、信息表示與編碼：0與1的故事學習目標：能解釋進制的概念，說明計算機為什麼採用二進制；能熟練地完成二進制運算，並進行不同進制之間數值的轉換；能說明原碼和補碼兩種數值編碼規則，能判斷補碼運算是否發生了溢出，能說明浮點數在計算機內是怎么表示的；建立計算機無法精確表示所有信息和數據表示範圍的意識；能用程式實現進制和碼制轉換；能描述聲音和圖像的數位化過程，並解釋數位化過程中產生的相關參數。能用Python對字元、音頻、圖像信息進行基本處理。
4、計算機系統的程式設計師視角學習目標：能列舉馮諾依曼體系結構的5個組成部分及其主要功能；能說明存儲程式原理；能給出CPU主要組成部分，並用解釋各部分在CPU執行一條或多條指令時的工作過程；能區分主存和輔存，並簡要描述主存結構和存儲特性；能讀懂簡單的彙編代碼，並通過模擬指令執行過程解釋計算自動化的基礎。能列出作業系統的主要功能；能給出進程的定義及其特性，並簡述進程管理的工作機理；能用Python編碼實現簡單的檔案操作類套用。
5、網路知多少學習目標：能夠用類比的方式簡單描述網際網路的工作方式，能夠說明雙絞線、同軸電纜、光纖、交換機和路由器的基本特徵和作用；能夠描述網際網路體系結構分層模型、各層功能和主要協定，能夠解釋數據在網路中傳輸封裝和解封裝的過程；能夠識別IP位址的分類，並計算網路號和主機號；能夠用層次結構解釋域名的含義；能夠用Python獲取網路信息，並對信息進行整理和分析。
課程特色
該課程以計算思維為主線，串聯編排相關知識和技能模組，採用“問題引導”“知識植入”“增量設計”的講授思路，設計了實踐環節，以通俗易懂的語言、 精心製作的教具、生動有趣的案例和充滿挑戰的實驗，來深刻地認識計算和信息的本質、計算機運行工作的原理，體驗現實世界問題映射到計算機世界求解的過程、方法和技術，揭開計算世界的神秘面紗，體驗計算之美，最終理解並初步掌握計算思維方法。
所獲榮譽
2017年12月26日，大學計算機基礎課程被教育部認定為國家精品線上開放課程。
教師簡介
劉越 ：女，1968年生，碩士，副教授，曾獲全軍育才獎銀獎、學校教學優秀個人獎。
周海芳：女，博士，教授，碩士生導師，國防科技大學計算機學院計算機基礎教研室主任。
周競文：曾獲全國高校綠色計算大賽一等獎、軍隊院校計算機基礎課程教學案例設計競賽一等獎。
吳荻：女，就職於長沙國防科技大學計算機學院計算機教學實驗中心。2013年獲得軍隊科技進步獎三等獎。
寧偉勛：國防科技大學計算機學院老師。
張軍：國防科技大學實驗師。
