《大学计算机》教学大纲.doc

大学计算机教学大纲IntroductiontoComputer Science课程编码：27A31105 学分：2.0 课程类别： 通识必修课计划学时：40 其中讲课：24 上机：16适用专业：制药、药学、生物技术推荐教材：1. 郝兴伟等，大学计算机计算思维的视角（第3版），高等教育出版社，2014年4月第三版2. 李英奎 高仲合主编，大学计算机实验指导，高等教育出版社，2015年8月第一版参考书目：2.龚沛曾、杨志强等，大学计算机基础（第五版），高等教育出版社，2009年4月3.我要自学网网站，课程的教学目的与任务大学计算机基础是学院学生的核心通识课程，属于计算机基础教学第一层次的课程，是教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会制定的核心课程。其教学目标是全面培养学生的信息素养，提高学生的计算机应用水平，培养学生养成良好的计算思维能力。作为通识类核心课程，课程的任务分成两个方面：一方面是要提高学生的科学修养和信息素养，第二个方面培养学生的计算机基础知识和培养学生的计算思维能力。为此，在本轮的教学内容改革上，淡化各种工具软件操作的讲解，纠正“狭隘的工具论”认识，更加重视方法论层面的讲解，从泛学科的广度介绍问题求解，计算科学的发展，计算机技术，算法及复杂性，网络技术以及计算科学前沿。通过内容改革，来展示计算科学的美好和力量，传达计算思维的思想和光辉。课程的基本要求根据课程定位和课程教学两个方面的教学任务和目标，本课程的基本教学要求包括：了解计算机和信息技术的基本知识和主要应用；理解计算机的基本工作原理，掌握常用的数制转换等；理解微型计算机的硬件组成部件；了解常用操作系统和系统软件，并能熟练掌握一些常用的系统软件；了解常用的应用软件，并要求能重点掌握一些常用办公软件；了解网络和数据通信的相关知识，初步掌握局域网的互联技术；了解Internet和Intranet的相关知识，了解HTML语言；了解数据结构的概念，掌握常用的三种数据结构的物理结构和逻辑结构；理解算法及复杂性的概念，掌握常用的算法，掌握两大基元问题的算法；了解信息系统安全方面的相关概念，增强学生的网络道德意识。教学手段：根据所面向学生的不同特点和专业要求，针对不同的教学内容采用不同的组织方式。对理论性较强的内容以课堂教学为主；对应用性强的部分精讲多练，加强课内实验和课外自主练习；对比较复杂的操作性内容采用任务驱动的案例教学；对知识性方面的内容以学生自学为主，同时让学生充分利用网络资源、教育平台进行启发式、讨论式、研究式的自主学习，在教学中给学生提供多样化的探索空间，鼓励他们进行个性化发展。1. 课堂讲授：在多功能教室中采用电子教案授课，授课时以基本知识点为主结合计算机的特点，边讲、边演示，注意引入学科新知识、新动态，提高授课质量，加大课堂信息量。注意：授课内容的先后顺序不要受教材章节的限制，教师可根据具体情况安排教学内容的先后顺序。2. 实验：在网络环境下以Windows 7为平台，配备课程的教学大纲、电子教案、网络教学辅助平台等实验环境进行教学实践，加强课程的综合应用，以案例驱动为主进行实验设计，并要求提交实验结果，突出能力培养。3. 作业：由于本门课程涉及较多的理论知识，在加强实验环节的同时，可以适当布置作业。4. 能力培养要求：注重培养学生的自学能力、动手能力与解决实际问题的计算机综合应用能力。考核方法：学生成绩由平时成绩和考试成绩两部分组成。考试成绩即期末统一考试成绩占60%，平时成绩占40%，平时成绩包括理论课出勤率和平时理论课作业，课堂表现和演讲，上机课出勤率和作业三个部分。各章节授课内容、教学方法及学时分配建议（含课内实验）第一章： 绪论 建议学时：2教学目的与要求 介绍科学、科学方法、素质、思维、逻辑等跨学科范畴的通识性知识，这也是每个学科的导论性课程的基本教学方法。阐明了计算科学在科学研究和知识创新中的重要性，讲解了计算机技术在问题求解中的重要性，介绍了计算思维的概念及主要方法。教学重点与难点 信息社会和信息素养，掌握计算机求解问题的步骤，计算思维的概念和主要方法授 课 方 法 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。授 课 内 容1.1 科学与科学研究 科学的概念，科学分类，科学研究方法1.2 信息社会与知识社会 信息社会，信息社会的特征，信息素养1.3 计算科学与计算思维 计算，思维，逻辑思维，形象思维，计算思维1.4 知识可视化与人类思维 概念图，思维导图1.5. 思想的力量与启示 科学创新，理论创新，应用创新。第二章： 计算与计算机 建议学时：8教学目的与要求 从人类的记数讲起，简要介绍了计算工具的演化过程。讲解现代电子计算机的发明，数据及其编码，电子计算机的基本组成及其工作原理，计算机操作系统的组成及功能，对计算机的应用进行分类介绍。教学重点与难点 进制之间的转换，数的定点表示和浮点表示，字符编码的过程，计算机的基本组成及其工作原理，计算机操作系统的组成及功能，计算机的应用。授 课 方 法 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。授 课 内 容 2.1 数与计算问题 1. 数与计算问题 数的记法，数的符号，阿拉伯数字，算筹，算盘，纳皮尔筹，计算尺，计算器。 2. 计算的自动化 差分机，分析机，机电式计算机，图灵机，ENIAC计算机，UNIVAC计算机，计算机的发展。2.2 数据与数据编码 1数的进制及转换；原码、反码和补码； 2 数的定点表示和浮点表示； 3 数据存储单位； 4 字符编码（ASCII码和汉字编码）2.3 计算机系统结构 1计算机体系结构: 冯诺依曼计算机体系结构，基于总线的微型计算机结构，多处理器计算机结构，中央处理器，多核处理器，CPU指令集，运算速度，存储器，内存储器，外存储器，机械硬盘，固态硬盘，硬盘分区，I/O系统，接口，指令系统； 2 微型计算机：微机，主机，主板，接口。2.4 计算机系统结构 1. 计算机系统管理 操作系统，操作系统的分类，进程，处理器管理，内存储器管理，外存储器管理，设备管理。 磁盘硬件结构、数据存储原理、磁道、扇区的柱面的概念、磁盘的分区和格式化、文件和目录（文件夹）的概念、文件的绝对路径和相对路径。 2. 计算机过程 BIOS芯片，CMOS，加电自检（POST），硬盘主分区，逻辑分区 3. 计算机应用 数值计算、事务处理、计算机辅助、自动控制，人工智能第三章： 问题求解与算法 建议学时：8教学目的与要求 从心理学、方法论的视角介绍了人类问题求解的思想，介绍了数学建模、计算机问题求解模型的概念。讲解了算法及复杂性问题，总结并介绍了问题求解的主要方法，并给出了相应的典型例子。较详细的讲解了复杂问题求解中的两类常见基元问题，即查找和排序算法，并对算法的复杂性进行了分析。教学重点与难点 计算机问题求解模型，算法概念及复杂性问题，问题求解的主要算法，两大基元问题查找和排序的概念和算法，并对算法的复杂性进行分析。授 课 方 法 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。授 课 内 容 3.1 问题与问题求解 问题，问题求解，问题归约，基元问题，问题求解系统，问题求解策略，算法式，启发式，计算机求解问题概念模型。3.2 算法与算法分析 算法，算法描述，流程图，伪代码，算法分析，算法复杂性，P问题，NP问题，NP完全问题，NP难度问题，时间复杂性。3.3 算法设计及算法分类 算法设计，穷举法，递推法，递归法，回溯法，迭代法，分治法，贪心法。3.4 搜索问题与查找算法 1. 搜索问题与查找算法 搜索，关键字，主关键字，次关键字，顺序查找，折半查找，平均查找长度。 2. 排序问题及排序算法 排序，稳定排序，内部排序，外部排序，选择排序，交换排序，插入排序，归并排序，基数排序，十进制基数分类。 3. 网络搜索问题 搜索引擎，PageRank算法，网页重要性度量。第四章： 数据与数据结构 建议学时：2教学目的与要求 数据和程序是计算机应用的两个方面，讲解数据结构的概念，数据结构在软件编程中的重要性。对三种主要的数据结构，线性表、树和图进行了较详细的讲解，讲解了他们的逻辑结构、物理存储结构及常用操作算法。教学重点与难点 数据结构的概念，三种主要的数据结构，线性表，数和图的概念，逻辑结构，物理存储结构及常用操作算法。授 课 方 法 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。授 课 内 容 4.1 数据及其关系 数据，数据类型，简单数据类型，构造数据类型，数据结构，抽象数据类型，逻辑结构，物理结构（存储结构），顺序存储结构，链式存储结构。 4.2 线性结构 先后关系，线性结构，线性表，线性表基本操作，堆栈，队列。 4.3 树形结构 层次关系，树形结构，树，树根，子树，结点的度，叶子（终端结点） 4.4 图结构 任意关系，图结构，第六章： 计算机网络 建议学时：4教学目的与要求 介绍了计算机网络的概念，网络的起源和发展历程。对计算机网络技术进行了总结，讲解了OSI网络分层的思想，网络协议的智慧，介绍了TCP/IP网络模型。介绍了互联网的发展历史，讲解了互联网中主要服务及其思想。教学重点与难点 网络的概念，起源和发展过程，OSI网络分层的思想，网络协议的智慧，TCP/IP网络模型，网络的发展历史。授 课 方 法 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。授 课 内 容 6.1 计算机网络技术 1. 计算机网络技术 （1）网络的概念及基础理论：网络，计算机网络，局域网（LAN），广域网（WAN），城域网（MAN），OSI参考模型，网络协议，TCP/IP网络模型，IP地址，子网掩码 （2）网络硬件：网卡，中继器，网桥，交换机，路由器，网络地址转换（NAT），宽带路由器。 2. 互联网社会效应 电子商务，电子商务模式，网络社交工具，电子公告板（BBS），论坛，即时通信（IM），博客（Blog），微博，社交网站，六度分隔理论，主我与客我理论，网络社会生态学。6.2 互联网 1. 互联网 ARPA计划，阿帕网（ARPAnet），网络控制协议（NCP），TCP/IP协议，互联网（Internet），万维网（WWW），连接到互联网。 2. 网络服务 客户/服务器（C/S）模式，域名，域名解析（DNS），DNS服务器，域名解析过程，万维网（WWW），HTTP协议，浏览器/服务器（B/S）模式，统一资源定位符URL（网页地址，网址），电子邮件，远程维护，终端服务，远程桌面，远程控制。 3. 网络与信息安全 （1）网络信息安全：信息泄露，信息窃取，窃听、流量分析，冒名顶替，信息篡改，行为否认，授权侵犯，恶意攻击 （2）数据加密技术：数据加密标准（DES），常规密钥密码体制（对称密码体制），公开密钥密码体制（非对称密码体制），RSA公钥加密算法，数字签名； （3）信息安全设置：防火墙（Firewall），计算机病毒，木马（Trojan）。实验教学安排大学计算机课程实验和理论课教学时相对独立的课程。理论课程主要讲解计算学科的基本知识，计算的思想和方法，培养计算思维。实验课则是对所学理论内容的验证、思考和探索。课程实验内容和要求以及学时的分配建议如下。一微型计算机组成和基本Windows操作练习 建议学时：1实验内容 ： 1结合实验机型，了解微型计算机的硬件组成； 2计算机及Windows系统的启动与关闭，熟悉Windows的基本界面，掌握键盘、鼠标器、窗口、图标、菜单、对话框、剪贴板、快捷方式的操作，掌握“资源管理器”、“我的电脑”、“回收站”、“控制面板”的操作，基本掌握画图、记事本、写字板的基本操作方法。 3熟悉中文输入法的操作，打开记事本进行中文输入练习。 实验要求： 了解微型计算机的硬件组成，掌握Windows操作系统的基本操作，熟悉中文输入和简单的文字编辑。 二Windows操作系统下的应用程序的运行和文件操作 建议学时：1 实验内容 1. 试验启动一个应用程序，看它的运行情况，有条件的情况下，实验一个应用程序的安装和卸载过程。 2. 试验文件的操作过程（选定文件、文件的新建、复制、剪切、移动、删除、建立快捷方式等）。 实验要求 掌握应用程序的概念，了解应用程序和操作系统的关系，熟悉它的界面，了解如何安装和卸载应用程序。熟练掌握文件的操作。 三Word 2010字处理软件的高级应用 建议学时：4 1Word 2010的启动和退出； 2建立、编辑和保存文档； 3文档版面设计； 4图形的操作； 5表格的操作； 6文件格式的转换和输出预览。 实验要求 熟悉Word 的基本界面；掌握建立和编辑文档、文档版面设计、图形操作、表格操作的方法和文件格式的一般转换方法。自动更正和自动图文集、项目符号和编号、题注、注释和书签、分栏、样式和模板等的使用。 四Excel 2010电子表格软件的高级应用 建议学时：4 实验内容 1Excel的启动和退出； 2工作表输入和编辑； 3工作表的数据处理； 4工作表的格式化； 5图表的建立和格式化。 实验要求 熟悉Excel的基本界面；掌握Excel的文件的操作，掌握工作表的输入和编辑、数据格式的设置、公式和函数的使用。工作表与工作簿的管理，图表的建立和编辑；掌握数据清单的排序、筛选、分类汇总和数据透视表的创建和编辑等操作。五PowerPoint 2010文稿演示软件应用 建议学时：4实验内容 1PowerPoint的启动和退出； 2演示文稿的建立和编辑； 3幻灯片的美化； 4幻灯片放映技术。 实验要求 熟悉PowerPoint 2010的基本界面；掌握演示文稿的创建和各种编辑方