大学计算机基础课程计算思维案例库要求

1、大学计算机基础课程案例库一、案例制作背景随着大学计算机基础课程容改革的不断深入，以计算思维为切入点的教学改 革已经得到各个高校的认可。在几年来的教学实践中，各个高校都在探索和尝试 将典型计算思维培养方法转化为教学案例和教材，以便搭建起适合本校使用的、 可行的大学计算机基础课程教学方案。但针对全国众多高校存在着学生层次不同 的差异，以及教师对计算思维知识点的把握不足等现象的特点，适时提供一批高 质量的与计算思维概念紧密结合的教学案例，会对各个学校提高计算机基础课程 教学质量起到巨大的推动作用。二、案例容要求1 .案例以大学计算机基础课程教指委编制的大学计算机基础课程教学基本要求关于计算思维的核心

2、概念为依据，请参阅附录二和附录三。2 .案例要与本校大学计算机基础课程教学容紧密结合。3 .案例要针对大学计算机基础课程教学中的重点和难点。三、案例制作要求案例需要有Word文档、演示文稿和视频三部分。1 . Word文档容和格式如下：案例名称：教学目标及层次（概念、方法、应用）说明：说明本案例属于概念、方法还是应用层次，达到的教学目标：了解、 理解、掌握。相关计算思维核心概念（分类 /核心概念）例如，通信/信息编码说明；请参阅白皮书中的表 2.1 相关知识点（领域/子领域/知识点）例如，系统平台与计算环境/计算机系统/信息的表示（核心1） /信息编码 说明；请参阅白皮书中的表 3.1设计思路

3、及容思考题2 .演示文稿（PPT）：是指在教学时使用的 PPT3 .视频文件格式要求：声音清晰，画面清楚，MP4a式，H264编码。每一个案例时长一般为 5-10分钟。4 .其他文档四、案例提交方式案例以各个工作组为单位进行组织编写，每个工作组需提供符合要求的案例 25个，提交的案例需经工作组专家团队评审通过后才可进入大学计算机基础课程 案例库。五、案例使用方式各工作组参与成员可使用大学计算机基础课程案例库中的相关案例建设自己 的SPOO程。附录一：案例11. Word文档容和格式如下：案例名称：1000瓶酒中找出1瓶毒酒教学目标及层次（概念、方法、应用）应用信息编码的思想，达到掌握信息编码方

4、法。相关计算思维核心概念（分类 /核心概念）通信/信息编码 相关知识点(领域/子领域/知识点)系统平台与计算环境/计算机系统/信息的表示(核心1) /信息编码设计思路及容问题：一共有1000瓶酒，其中一瓶有毒。如果一只老鼠喝了有毒的酒，会在 一天后死亡。如果给一天时间，让你判定哪瓶酒有毒，至少需要几只老鼠？分析：由于时间是限定的，一只老鼠不能喝两次，也不能等待其他老鼠喝酒 后的结果发生了再决定下一步的喝酒策略。因此：一、只能同时喝酒，故不能采 用像二分法这样的方法求解；二、喝的酒可以是混合的(即几瓶酒混合在一起)；三、根据老鼠死活的情况判断哪一瓶有毒。思路：喝酒后每一只老鼠只有2种状态：死和活

5、，n只老鼠就有这n个死或活的状态，由此联想到对应二进制的0或1状态。那么，正如使用 n位二进制可以表示2n个不同的数值，采用n只老鼠的死活状态的组合就可以反映2n种不同的可能性。目前需要判断1000瓶酒的毒性，根据 2n=1024,我们可以试着去用10个老鼠去尝试。方法：(1)编号：将 1000 瓶酒编号：1、2、.、678、.、1000(2)二进制：将编号转换成 10 位的二进制 0000000001、0000000010、.、 1010100110、.、1111101000(3)倒酒：关键，把每一瓶酒倒入自己二进制编码中为1的杯子中。例如，第678瓶酒倒入第1、3、5、8、9杯子中。(4)

6、喝酒：让10个老鼠分别吃一杯酒(5)判断：看老鼠怎么个死法。若第 1、3、5、8、9个老鼠死了，则可得到 二进制序列：1010100110,可判定第678瓶酒有毒。思考题：如何时间不受限制并且采用二分法则至少需要多少个老鼠？2 .演示文稿(PPT):略3 .视频文件格式要求：略4 .其他文档：无附录二：白皮书表2.1 “计算思维核心概念及相应重点”计算思维核心概念及相应重点分类(概念个 数)关注点核心概念相应重点计算(3)可计算性和计算复杂性计算模型、可计算性、计算复杂性了解计算发展的历史；了解图灵机、可计 算性、计算复杂性等基本概念抽象(4)关注对象的本质特 征抽象、抽象层次、概念 模型、实

7、现模型理解抽象及其过程；了解概念模型与实现 模型；掌握利用概念模型对问题进行分析 和建模；了解抽象层次及虚拟机概念自动化信息处理的算法设 计算法、程序，迭代、递 归，启发式策略、随机策略，智能理解算法、程序概念；掌握迭代、递归等 基本方法；了解典型问题算法求解策略设计(6)可靠和可信系统的构建分解、复合、折中，可 靠性、安全性、重用性了解分解、复合、试错、折中等设计系统 的基本方法；了解信息封装、接口、原型 系统等概念；了解实现重用性、安全性、 可靠性的思想评估(5)复杂系统的性能评 价评价指标与基准、瓶颈、 冗余、容错、性能仿真了解度量系统性能的指标和常见方法；理 解瓶颈、冗余、容错的概念；

8、了解可视化 建模与仿真通信(7)不同过程和对象间 的可靠信息传递信息及其表不、信息量(燧)、编码与解码、信 息压缩、信息加密、校 验与纠错、协议理解信息编码思想；理解信息在计算机的 表示与存储方式。掌握基本编码方法；了 解通信可靠性保障基本思想协调(5)多个自主计算实体 间的有效配合和时 序控制同步、并发、并行、事件、服务理解并发、并行、同步、死锁、事件、服 务的概念；了解常见的协同策略与机制记忆(5)信息的表示、存储和检索数据类型、数据结构、数据组织、检索与索引、理解常用数据类型和数据结构的概念；了 解数据类型、数据结构与算法和程序的相局部性与缓存互关系；掌握选择数据类型和数据结构的 方法；

9、了解提高数据管理、访问效率的常 用方法附录三：白皮书表3.1 “大学计算机基础教学知识体系以及需关注的计算思维培养重点”领域/子领域知识点需关注的计算思维培养重点核心1 （统一必修）核心2 （分类必修）扩展系统 平台 与计 算环 境1.信息与社会信息技术与应用网络道德规与社会责任信息安全基础知识产权与开源软件2.计算机系统信息的表不（二进制、数 值、字符、图像、汉字） 计算机系统的构成（诺 依曼计算机体系结构及 工作过程、硬件系统构 成、系统软件、应用软件） 操作系统基本原理（功能 与分类、进程/资源等概 念）逻辑运算和基本逻辑门微处理器存储器总线常用外部设备指令系统与汇编语言中断技术输入输出

10、系统处理器管理存储管理文件管理设备管理存储器接口设计嵌入式系统数字接口电路设计 模拟接口电路设计 单片机及其应用需关注的核心概念：信息及 其表示、编码与解码、校验 与纠错；同步、并发、并行、 事件；局部性与缓存；折中； 瓶颈等。需关注的掌握重点：理解信 息编码思想；了解计算系统 模块设计、重用、计算协同 等基本思想；理解存储体系 的折中、缓存设计思想。领域/子领域知识点需关注的计算思维培养重点核心1 （统一必修）核心2 （分类必修）扩展3.计算机 网络计算机网络基础知识（网 络和因特网发展、网络类 型与应用、移动互联网/无 线传感网络等概念） 数据通信基础（数据传输、 交换、路由等方面的概念）

11、 网络模型与协议（ISO参考 模型、TCP/IP模型、协议） 因特网应用网络操作系统与网络服务网络互连局域网技术广域网技术TCP/IP协议网络安全技术网络管理与维护局域网设计无线传感器网络关键技 术无线传感器网络设计 无线传感器网络应用方 案需关注的核心概念： 协议；同 步、服务；抽象层次、概念模 型、实现模型；可靠性、安全 性；瓶颈、冗余、容错、性能 仿真。需关注的掌握重点：了解抽象 层次、通信可靠性保障基本思 想；理解协议的作用；了解网 络性能的分析评价有关概念 和方法。算法 基础 与程 序开 发1 .计算模 型图灵模型 可计算性 计算复杂性需关注的核心概念： 计算模 型、可计算性、计算复

12、杂性 。 需关注的掌握重点：了解图灵 模型的发展背景和基本思想， 以及可计算性和计算复杂性 概念。领域/子领域知识点需关注的计算思维培养重点核心1 （统一必修）核心2 （分类必修）扩展2.算法与程序设计程序与程序设计语言（语 言作用、语言发展和类型） 基本控制结构（顺序、分 支、循环）算法基本概念（算法概念、 流程图）程序设计过程（程序设计 问题求解的基本过程）数据类型基础 过程与函数 构造类型与指针 数据结构基础 文件面向对象编程 图形界面编程 函数（类）库 算法设计及常用算法 We牖程技术需关注的核心概念：算法、程 序；迭代、递归；数据类型、 数据结构、数据组织；分解、 复合；重用性；评价

13、指标与基 准。需关注的掌握重点：理解算法、程序概念；掌握迭代、递 归等基本方法；了解典型问题 算法求解策略；理解常用数据 类型和数据结构的概念和作 用；了解程序模块化设计思 想，以及模块分解与复合等设 计思想；理解信息封装、接口 等概念，以及重用性、可靠性 的思想；了解程序测试的基本 方法和思想。领域/子领域知识点需关注的计算思维培养重点核心1 （统一必修）核心2 （分类必修）扩展3.软件开发软件开发过程软件体系结构软件工具与开发环境 项目管理与质量控制 需求分析软件设计软件测试人机交互技术组件和服务 信息系统开发 应用系统集成需关注的核心概念： 抽象；分 解、复合、折中；可靠性、安 全性、重

14、用性；评价指标与基 准。需关注的掌握重点：理解抽象 及其过程；了解软件模块分 解、复合、试错、折中等系统 设计的基本方法；了解信息封 装、接口、原型系统等概念； 了解实现重用性、安全性、可 靠性的思想。数据 管理 与信 息处 理1.数据组织与管理数据库系统基本（功能、 应用）数据模型（逻辑模型、物 理模型、E-R图、UML 关系数据库（关系数据模 型、关系代数等基本概念） 数据库安全数据仓库数据库新技术规化理论SQL语言事务处理数据库设计数据库管理与维护数据库系统开发技术WEB立用系统 管理信息系统需关注的核心概念：同步、并 发、并行、事件、服务；数据 组织、检索与索引；抽象、抽 象层次、概念

15、模型、实现模型； 可靠性、安全性、重用性；评 价指标与基准、瓶颈、冗余、 容错。领域/子领域知识点需关注的计算思维培养重点核心1 （统一必修）核心2 （分类必修）扩展需关注的掌握重点：理解并发、并行、同步、事件、服务 等概念；了解事务处理的协同 策略与机制；了解提高数据管 理、访问效率的数据组织、检 索与索引方法。了解数据库设 计抽象及其过程、概念模型与 实现模型；了解数据库中重用 性、安全性、可靠性的有关思 想。2.多媒体 信息处理多媒体技术的基本概念（媒体类型、多媒体系统的组成）多媒体数据处理（常用多媒体处理软件）多媒体文件格式及标准虚拟现实音频处理技术图像处理技术视频处理技术动画制作技术多媒体数据压缩技术多媒体存储技术网络多媒体技术平面设计与制作动画制作数字视频制作视频点播系统多媒体应用系统设计需关注的核心概念：信息及其 表不、信息量（1W）、编码与 解码、信息压缩、信息加密、 校验与纠错；同步、服务；瓶 颈、冗余、容错。需关注的掌握重点：理解信息 编码思想；掌握基本编码方 法；理解信息表示、信息度量 （燧）、信息压缩等基本思想和关系；了解多媒体系统中的 同步、协同机制，以及通信可 靠性保障基本思想。领域/子领域知识点需关注的计算思维培养重点核心1 （统一必修）核心2 （分类必修）扩展3.分析与决策统计分析 决策支