大学计算机信息技术教程CollegeComputerIn

大学计算机信息技术教程CollegeComputerInformationTechnologyCourse（双语教学）(BilingualTeaching),南通大学计算机科学与技术学院鲁松CollegeofComputerScience&TechnologyNantongUniversityLuSong,使用教材：TheTeachingMaterials,英文教材采用世界著名大学核心教材（计算机类原版影印版）：计算机文化（美）JuneJamrichParsons,DanOja著北京.机械工业出版社，2006.1第1版书名原文：NewPerspectivesonComputerConcepts:Comprehensive,EighthEdition计算机科学导论（第7版）（美）J.GlennBrookshear著北京.清华大学出版社，2004.1第1版书名原文：ComputerScience:AnOverview,SeventhEdition中文教材采用江苏省普通高校计算机等级考试统编教材：大学计算机信息技术教程南京大学出版社张福炎孙志挥主编2007.8第4版修订本大学计算机信息技术实验指导与测试苏州大学出版社郑国平王杰华主编2006.9第1版,主要参考书目：TheSupportingBibliographies,双语教学辅助教材和参考书目：计算机专业英语ComputingEssentials(2003影印版)（美）TimothyJ.OLeary,LindaI.OLeary著北京.高等教育出版社，2003.1第一版新概念计算机英语ComputingConcepts(2003影印版)（美）StephenHaag,MaeveCummings,AlanIRea,Jr.著北京.清华大学出版社，2003.11第1版中文主要参考书：大学计算机基础南京师范大学出版社蔡绍稷吉根林主编2007.3,前言(Preface),Informationtechnologyisplayinganincreasinglyimportantroleintheworkandpersonallivesofcitizens.Computers,communications,digitalinformation,software-theconstituentsoftheinformationage-areeverywhere.信息技术（IT）在人们的生活和工作中正在起着越来越重要的作用，计算机、通信、数字信息、软件这些信息时代的主要组成部分到处可见。,一、MotivationIT教育的动机认识,信息技术如此快地进入我们的生活，大多数人并没有经过正规的教育准备；正在使用信息技术的许多人，对他们使用的工具了解有限，这些工具并未得到充分使用；许多人面对信息技术缺乏信心；许多人要求获得信息技术潜在的好处；部分公民担心信息技术带来的变化会使人的社会价值、自由或经济利益等受到损害。好奇心如此强大而普适的技术到底是怎样工作的？总之：TobeproductiveintheworkplaceTobeaninformedcitizenToapplyITtopersonallyrelevanttasks,二、Tolearnwhat?IT教育的问题,为了现在和将来能更有效地使用信息技术，人们需要学什么？（WhatshouldeveryoneknowaboutInformationTechnology？）技术发展和变化如此迅速，开设一门内容固定的、一劳永逸的、通用并且有效的课程是不可能的。,计算机文化与FITness,Computerliteracy:掌握当前若干计算机应用(如文字处理、e-mail等)的能力.以技能为主，缺乏必要的持久能力FITness(Fluencywithinformationtechnology)FITpersons能够创造性地表达自己、能重构知识、能综合生成新的信息.FITness是一个终生学习的过程，在此过程中，人们不断地应用他们知道的知识来适应变化并借此获得更多的知识，从而使得他们能在工作和生活中更有效地使用信息技术.,FITness的3个组成部分,3类知识：当代技能（ContemporarySkills）基本概念（FundamentalConcepts）智能（IntellectualCapabilities）3者的关系：相互关联（Interdependent）同样重要（Co-equal）,FITness的第1类知识,1Contemporaryskills指当前的计算机操作应用技能：如文字处理、WWW浏览、编程等，它能使人们立即使用信息技术。其内容与计算机文化相近。重要性：为就业作准备提高学习效率的工具增加了实际经验，有利于掌握FITness其它2个方面的知识特殊性：Amovingtarget,reliantonthestate-of-the-art,FITness的第2类知识,2Foundationalconcepts指的是作为信息技术基础的关于计算机、网络、信息等的基本原理和思想。例如,“TCP/IP是怎样把计算机网络组织起来的”。基本概念可以用来：解释信息技术是如何工作的，为什么？信息技术的机会和局限性理解新的信息技术和应用提高信息技术与个人的相关性学习形式：booklearning,FITness的第3类知识,3Intellectualcapabilities将信息技术应用于复杂持久情况的能力、将高级思维包装在信息技术中的能力、遇到问题进行处理的能力、培养关于信息及其处理方面的更高抽象思维的能力和life-longITlearning的基础.例如：抽象思维（Abstractthinking）逻辑推理（Logicalreasoning）分析（Analysis）评判、估计、模仿（Judgment,estimation,analogies）,(1)InformationTechnologySkills,1.组装PC机(Settingupapersonalcomputer)能将计算机各个部分（包括打印机之类的外设）进行互连，知道电缆、I/O端口的物理外观，懂得如何配置计算机（如设置系统时钟、选择屏幕保护等）。2.使用操作系统的基本功能(Usingbasicoperatingsystemfeatures)能安装新软件、删除不要的软件、安装与调用应用程序等，以及如发现磁盘空间够不够等其它一些能力。,Skills,3.使用文字处理软件制作一个文本文档(Usingawordprocessortocreateatextdocument)至少能选择字型、标页码、组织文档、编辑文档，将图象与其它数据进行集成，使用写作工具软件制作Web页面等。4.使用绘图软件绘制插图、幻灯片或其它基于图象的表述形式(Usingagraphicsand/orartworkpackagetocreateillustrations,slides,orotherimage-basedexpressionsofideas)能使用现在流行的演示软件和绘图软件包.,Skills,5.将计算机连网(Connectingacomputertoanetwork)如与电话线连接并向因特网服务商预定服务等.6.使用因特网寻找信息和资源(UsingtheInternettofindinformationandresources)能使用浏览器和搜索引擎，包括如何提出查询请求和评估搜索结果.7.使用计算机与他人通信(Usingacomputertocommunicatewithothers)如电子邮件及其它一些方法。,Skills,8.使用电子表格软件模拟财务表格等简单过程(Usingaspreadsheettomodelsimpleprocessesorfinancialtables)包括会使用标准的表格软件和(或)报税软件之类的专用软件包.9.使用数据库系统建立并访问有用的信息(Usingadatabasesystemtosetupandaccessusefulinformation)能使用基于SQL的数据库系统（或面向Web的系统）进行个人信息管理.10.使用教学材料学会如何掌握新的计算机应用和特色功能(Usinginstructionalmaterialstolearnhowtousenewapplicationsorfeatures)例如使用联机帮助文件或印刷手册等.,1.Computers存储程序计算机的要点，如:什么是程序？Theprogramasasequenceofsteps,程序的解释过程Theprocessofprograminterpretation,存储器是程序和数据的仓储（包括存储器体系、RAM/ROM等）总体结构，包括与I/O设备的关系.（重点不是计算机的电子实现，而是它的如下一些概念：计算任务是由一个离散的指令序列来完成的；指令、指令顺序和控制流有确定性的解释；名字与值的区别，计算机按程序的规定完成任务；计算机的自动执行是因为有人能把任务分解为许多基本操作的序列并把它编写成为程序）,(2)InformationTechnologyConcepts,2.Informationsystems信息系统的一般结构特点，如硬件部分和软件部分、人和processes、接口（技术接口和人机接口）、数据库、事务、一致性、可用性、固定存储器、存档、跟踪审计、安全性和私密性及其技术基础.（大多数知识工人会与一个或几个信息系统打交道，应知道这些信息系统的知识和特点，了解其抽象结构能帮助人们更快地适应新的系统，更充分地发挥系统的能力）,Concepts,3.Networks网络的关键属性，如它们的物理结构(messages,packets,switching,routing,addressing,congestion,localareanetworks(LANs),wideareanetworks(WANs),bandwidth,latency,point-to-pointcommunication,multicast,broadcast,Ethernet,mobility),逻辑结构(client/server,interfaces,layeredprotocols,standards,networkservices).（理解计算机是怎样互连成网络的，信息在计算机之间是怎样按路由传输的，通信参数（如等待时间和带宽）如何影响网络的响应并限制了人的工作能力。）,Concepts,4.Digitalrepresentationofinformation信息二进制编码的一般概念；不同的信息编码：如ASCII文本,数字声音，图象，视频。内容包括表示精度、相互转换、互操作性（文件格式）、分辨率、保真度、变换、压缩、加密，以及表示方法的标准化。（在计算机和通信系统中，所有信息都是统一用二进制表示的；信息也可以不需要“源”而由计算机合成产生，因而计算机可以生成任何信息，从动画到电子邮件；符号化的机器可读形式的信息比物理形式的信息更容易检索。）,Concepts,5.Informationorganization信息组织的一般概念，包括：forms,structure,classificationandindexing,searchingandretrieving,assessinginformationquality,authoringandpresentation,andcitation.Searchenginesfortext,images,video,audio.（在计算机、数据库、图书馆等任何场合信息必须进行组织才能被有效存取和使用，怎样组织和建立索引决定于用户如何描述要找的信息以及描述的完整程度，能评估存储和检索到的信息的质量(精确性、权威性等)也很重要）,Concepts,6.Modelingandabstraction将现实世界的现象在计算机中建模的一般方法与技术，首先是采用合适的形式如方程组、图、关系等进行表示，然后使用诸如数组、表、过程等编程对象进行表示。内容有：continuousanddiscretemodels,discretetime,events,randomization,andconvergence,以及使用抽象来隐藏无关细节。（计算机能下棋、预测天气、模拟赛车碰撞等，都是通过对现实世界现象的抽象、并使用复制或近似实际过程的变换对这些抽象进行操作来完成的.学习建模和抽象的目标之一是理解现实与其表示之间的关系，如逼近程度、有效性、局限性等）,Concepts,7.Algorithmicthinkingandprogramming算法设计的一般概念，包括功能分解,repetition(iterationand/orrecursion),basicdataorganizations(record,array,list),generalizationandparameterization,gram,top-downdesign,andrefinement.对需要使用和懂得复杂数学的算法设计不作要求。（算法设计是了解信息技术很多方面的关键，它对理解信息系统怎样工作和为什么这样工作特别重要。为了在信息系统或应用或操作中排除一个故障，应能预测正确的行为应当怎样、失效的原因是什么。算法设计也是将信息技术应用于个人事务的关键）,Concepts,8.Universality计算机的通用性是30年代计算机先驱A.M.TuringandAlonzoChurch发现的，其含义是任何计算任务可以由任何一台计算机完成，其内涵如下:Nocomputationaltaskissocomplexthatitcannotbedecomposedintoinstructionssuitableforthemostbasiccomputer.Theinstructionrepertoireofacomputerislargelyunimportantintermsofgivingitpowersinceanymissinginstructiontypescanbeprogrammedusingtheinstructionsthemachinedoeshave.Computersdifferbyhowquicklytheysolveaproblem,notwhethertheycansolvetheproblem.Programs,whichdirecttheinstruction-followingcomponentsofacomputertorealizeacomputation,arethekey.计算机的通用性是它区别于任何其它机器的本质所在。,Concepts,9.Limitationsofinformationtechnology计算复杂性、增长率、数值范围、易处理性(tractability),可决定性(decidability),状态组合爆炸等都反映了信息技术的某些局限性，在文本检索、分类、调度、排错等应用中应该在这些方面进行切实的考虑。（计算机没有直觉、创造性、想象力，更没有魔法，尽管应用非常广泛，但信息系统不是万能的。例如，它无法算出NASDAQ交易所某个股票的收盘价是多少，还有一些问题规模小的时候能解决，规模大了就无法解决.8所以，判断哪些信息技术可以使用以及什么时候应当使用，在今天的信息时代特别重要。,Concepts,10.Societalimpactofinformationandinformationtechnology信息和信息技术的社会影响，其技术层面应当关心的有：privacy,intellectualproperty,ownership,security,weak/strongencryption,基于访问网站的电子行为分析个人的特性、网络礼仪(“netiquette”)、垃圾邮件(“spamming“)、网络言论自由等。这些问题现在已经越来越普遍，越来越重要，对此应该有一个合理的判断。,Concepts,(3)IntellectualCapabilities,1.Engageinsustainedreasoning.进行持久推理从definingandclarifyingaproblem开始，搞清楚要解决的是什么问题。问题的精确的规格说明甚至比解决其它方面问题更重要。然后，提出多种解决方法。初始的方法通过反复不断得到修正和改进，并使得问题的定义得到优化（精化）。Reasoningisusedforplanning,designing,executing,andevaluatingasolution.Thesustainedaspectofthiscapabilityisintendedtoconveyanintegratedeffortthatcoversdaysorweeksratherthanaone-timeevent.Thus,individualsmightusedesktoppublishingprograms,computer-assisteddesigntools,visualizationandmodelingenvironments,Web-searchengines,oravarietyofothertechnologicalresourcestohelpimplementasolution.,IntellectualCapabilities,2.Managecomplexity.处理复杂问题3.Testasolution.测试解决方案Asolutiontoaproblemmustbetestedintwoways-todeterminethatthedesigniscorrectorappropriatetotheproblemathand(i.e.,thatthesolution,whenimplementedcorrectly,willmeetuserneeds)andtodeterminethattheimplementationofagivendesigniscorrect.4.Manageproblemsinfaultysolutions.在出错情况下处理问题5.Organizeandnavigateinformationstructuresandevaluateinformation.组织和操纵（导航）信息结构及评价信息,IntellectualCapabilities,6.Collaborate.合作7.Communicatetootheraudiences.与他人交流8.Expecttheunexpected.想到未估计到的结果9.Anticipatechangingtechnologies.预料技术的变化10.Thinkaboutinformationtechnologyabstractly.抽象考虑信息技术.,三、教学实现Implementation,ThethreeelementsofFITnessareco-equal,eachreinforcingtheothers,allareessentialtoFITness,andcannotbetaughtinisolationProjects-meaningcoherent,multiweekactivitiestoachieveaspecificgoalusingIT-arethekeyMotivatelearningskillsandexercisethemProvideanexposuretoseveralcapabilitiesProvidecontextforlearningconceptsProjectsTouchManyIdeas,DisciplineSpecificProjects,Ideally,FITnessshouldbetaughtinthecontextofastudentsinterestsormajorMotivationtolearnisstrongerTheresultshaveadirectapplicationThereareimpediments(障碍）.Freshmenhavenotchosenm