北京大学计算概论DataFilesSK2026B

北京大学计算概论IntroductiontoComputation—理科主干基础课导学与课程全景介绍Contents目录北京大学计算概论学术导学01课程概述与核心价值02分层教学与因材施教体系03课程知识体系全景04实验教学与实践平台05学习资源与进阶发展CHAPTER01课程概述与核心价值理解《计算概论》在北大本科教育体系中的基石地位与教学使命CourseOverview课程定位：北大计算机基础教育的基石《计算概论》是北京大学面向全校理科一年级学生开设的覆盖面最广、选课人数最多的主干基础课，年选课超2000人。课程以'立足基础、因材施教、强化实践'为教学理念，在计算机基础教育体系中承担承上启下的核心角色。北京大学未名湖畔01课程覆盖面最广：面向理学、工学和医学全部一年级本科生开设，是信息科学技术学院选课人数最多的基础课程，年选课规模超2000人02近三十年持续建设：自1996年起为理科学生开设，在许卓群、代亚非等教师主持下逐步形成成熟的'立足基础、因材施教、强化实践'教学理念03核心教学目标超越编程：强调问题抽象能力培养，学习如何将实际问题用数学形式表示并以符号化方法处理，同步训练逻辑思维与解题思路04课程基本属性：课程号04830041，3学分主干基础课，英文名称IntroductiontoComputation(A)，无先修要求，采用英文授课MILESTONES·发展历程课程建设历程：从理科试点到全校覆盖《计算概论》经历了从理科专业试点到全校文理工医全面覆盖的发展历程，每个关键节点都标志着北大计算机基础教育的重大推进。1996理科全面启动北京大学为所有理科学生开设计算概论和数据结构课程，标志着计算机基础教育在全校理科范围的制度化铺开。首次实现理科全覆盖，奠定课程建设基础1998向文科延伸面向全校文科学生开设文科计算机基础课程，实现计算机教育从理科到人文社科的跨学科覆盖。突破学科壁垒，开创文科计算机教育先河1999医学院纳入体系医学院并入北大后同步开设计算概论和数据结构课程，文理工医四大板块全部纳入统一教学框架。完成四大学科门类全覆盖，体系趋于完整制度化保障确立所有本科生须修满两学期以上计算机基础课程，该系列课程被列为本科生主干基础课进行重点建设。纳入必修体系，确立主干基础课地位CurriculumArchitecture课程在培养体系中的定位《计算概论》处于北大理科计算机教育课程群的基础层，上承数学与物理基础，下接数据结构、算法分析等进阶课程，是整个计算机基础教育框架中不可替代的起点和基石。PREREQUISITE前置基础支撑以数学基础课程和物理基础课程为知识前置，学生需具备基本逻辑推理能力和科学思维素养无编程先修要求，课程从零起点出发设计，对跨学科背景学生友好数学·物理CORESKILLS本课程核心能力掌握程序设计基本概念与方法，逐步建立规范化编程习惯和代码调试能力培养问题抽象能力，学习将实际问题转化为数学模型并用符号化方法处理编程·抽象ADVANCEDPATH后续进阶衔接直接衔接《数据结构与算法》和《算法分析与设计》，为算法学习奠定编程基础为程序设计实习和算法实习提供实践能力储备，支撑大学生程序设计竞赛参赛数据结构·算法CHAPTER02分层教学与因材施教体系解析课程如何通过分层次、分班级教学实现大规模高质量计算机基础教育教学体系因材施教：两层次三类型的分层教学《计算概论》针对不同专业背景和基础水平的学生实施精细化分层教学。按专业分为A/B两个课程层次，按学生能力分为实验班、普通班和辅导班三种班型，确保每位学生都能获得适合自身水平的教学支持。A层次·电子信息科学类：课程内容深度更大，涵盖指针、结构体、链表等高级数据结构与递归、动态规划、贪心等经典算法。B层次·其他理科专业：侧重基础编程技能和常用算法应用，教学内容和实习设计针对不同专业背景做针对性调整。电子信息类三档班型：基础好的学生进入实验班接受更深入教学，大部分学生在普通班学习，基础较弱学生可参加辅导班获得个别指导。其他理科三类选课：通选课供各院系基础好的学生选修，元培班面向北大元培学院学生，普通班覆盖各院系其余学生。北京大学教学楼实景COURSECOMPARISONA/B层次课程详细对比两个课程层次在面向对象、内容深度和教学侧重点上存在明确差异，但共享统一的网络教学平台与实验环境，确保所有学生都能获得高质量的教学资源支撑。计算概论A与B课程对比对比维度计算概论A计算概论B面向对象电子信息科学类专业一年级学生其他理科专业（理学、工学、医学）一年级学生学分3学分3学分开课院系信息科学技术学院信息科学技术学院内容深度涵盖指针、结构体、链表、递归、动态规划、贪心算法侧重基础编程、常用数据类型与基本算法应用教材C++大学教程（第二版）、程序设计基础根据各专业特点选用适配教材授课语言英文中文/英文教学平台北大网络教学平台+国家级实验教学示范中心北大网络教学平台+国家级实验教学示范中心A层次内容更深入、面向信科专业，B层次侧重基础、面向其他理科，两者共享教学资源平台CHAPTER03课程知识体系全景从计算机基础认知到程序设计与经典算法，系统梳理九大知识模块CHAPTER01–02基础认知模块：计算机与信息社会课程前两个模块构建了学生对计算机和信息社会的全景认知，从二进制数制基础到互联网架构应用，为后续深入学习硬件原理和程序设计奠定必要的知识基础。第1章计算机与信息社会重点讲授计算机和互联网的发展历程与现状，帮助学生建立对信息技术演进脉络的系统认知核心要求熟练掌握二进制数制表示方法、运算规则及数值编码原理，这是后续章节的计算基础二进制数制与计算概念第2章互联网与信息共享讲授互联网硬件设施与通信协议的角色和作用，涵盖TCP/IP协议栈、域名系统等核心概念要求学生熟悉互联网各类基本应用，并了解动手组建局域网、接入互联网的实践操作知识互联网基础设施场景COMPUTERFUNDAMENTALS硬件与信息编码模块第三章和第四章从计算机硬件组成和信息二进制编码两个维度，帮助学生理解计算机系统的底层运作机制，建立从硬件到信息的完整认知链条。计算机主板与核心硬件组件CH.03|计算机的基本组成掌握CPU、总线、内存和外设之间的硬件组成关系，了解各类型计算机部件设备的功能与特点理解"硬件→操作系统→系统软件→应用软件"的四层软硬件层次关系，掌握从底层到上层的系统架构了解计算机硬件装配过程和软件系统安装过程，建立对计算机系统完整生命周期的实践认知数字图像RGB像素微观细节CH.04|信息表示与输入输出掌握声音、颜色、图像、文字等多媒体信息的二进制编码基本原理，理解数字化的本质过程了解多媒体信息文件格式及编码与压缩技术，理解JPEG、MP3等常见格式背后的编码策略了解人机交互技术的发展与应用，认识从键盘鼠标到触控、语音、手势的交互方式演进Chapter5–6存储系统与CPU处理机制存储系统和CPU处理是计算机运作的两大核心引擎。课程从存储器层次结构到CPU指令执行全流程进行系统讲授，帮助学生理解数据在计算机内部的完整生命周期。第5章信息存储掌握计算机存储系统从寄存器、高速缓存、内存到外存的层次结构，理解各层存储器件在速度、容量和成本上的权衡了解磁盘、光盘和闪存的存储原理，认识不同存储介质在物理层面的工作机制差异第6章CPU的信息处理了解图灵机计算原理，理解可计算性理论的基本思想及其对现代计算机科学的奠基意义掌握CPU内部组成及指令执行过程，理解取指、译码、执行、回写的指令周期掌握CPU访问主存储器的工作原理，了解整数和浮点数在主存中的存储与表示方式第7章：软件与硬件的协同工作从操作系统、文件系统到信息安全，三维度建立计算机系统宏观认知。Linux服务器集群·操作系统运行环境操作系统功能与作用了解引导过程，掌握进程管理、内存管理、设备管理等核心模块，通过Windows/Linux实例理解抽象概念文件系统原理与应用理解文件组织原理，掌握目录结构设计、文件存取控制和磁盘空间管理等关键技术信息安全基础入门了解安全基本概念，学习对称与非对称加密原理，认识计算机病毒类型和防范策略第8–9章·程序设计程序设计：从入门到进阶程序设计是课程的核心实践模块，从问题抽象、代码编写到程序调试全流程覆盖，并逐步引入数组、指针、链表等高级数据结构和递归、动态规划等经典算法思想。第8章程序设计入门篇01理解从问题抽象到程序测试的完整过程，掌握问题分析、算法设计、编码实现与调试测试的方法论02了解编程语言从机器语言到汇编再到高级语言的演进，通过C语言示例理解程序执行机制03建立规范化的程序设计风格，强调代码可读性、注释规范和模块化设计第9章程序设计进阶篇01掌握数组、指针、结构体和链表等核心数据结构，理解不同数据类型在内存中的存储与访问机制02学习递归算法思想，通过阶乘计算、汉诺塔等经典问题理解问题分解策略和终止条件设计03初步接触动态规划和贪心算法，通过背包问题、最短路径等实例开阔算法解题思路ABILITYMATRIX课程培养的核心能力矩阵《计算概论》不仅培养编程技能，更构建了涵盖问题抽象、算法设计、系统认知、工程素养和创新思维的六维能力矩阵，为学生的计算机专业发展奠定全面基础。课程六维能力培养目标数据来源：北京大学计算概论课程大纲A层次与B层次在六个维度上形成明确梯度，体现分层培养的差异化目标设计。01编程实践与问题抽象—A层次分别达到90和85分，是能力矩阵的核心锚点，两层次差距最为显著。90/8502系统认知与算法设计—A层次处于80-85区间，B层次65-75区间，体现进阶培养的梯度设计。15分梯度03工程素养与创新思维—两层次得分相对接近（差值10-15分），是未来教学优化与资源投入的重点方向。优化方向CHAPTER04实验教学与实践平台国家级实验教学示范中心与在线评测系统构建的多层次实践环境实验教学平台国家级计算机实验教学示范中心北京大学计算机实验教学中心作为国家级示范中心，为全校三个层次的学生提供差异化的计算机实验教学模块，依托网络教学平台构建了多层次开放的实践环境。北京大学计算机实验教学中心实景国家级平台定位北京大学计算机实验教学示范中心是国家级实验教学平台，承担全校计算机基础教育的核心实践环节三层次教学覆盖分别为全校文理工医本科生、信息学院本科生和计算机科学技术系本科生设计不同深度和广度的实验模块网络教学平台支撑依托北大网络教学平台，为教师提供功能完善的教学与互动工具，为学生提供丰富的在线学习资源多层次开放环境辅以多个具有不同专业特点的课程网站，构建了一个多层次、可自主探索的网络教学与实验环境PRACTICEPLATFORMPOJ与PG：双平台驱动的实践训练体系北京大学自主开发的POJ在线评测系统和PG编程网格系统构成了双平台驱动的实践训练体系，将日常编程练习、课程作业管理与程序设计竞赛选拔有机结合，持续培养学生的动手能力和创新思维。POJ程序设计在线评测系统01支持代码在线提交与自动评测，系统即时编译运行并与标准数据比对，反馈Accepted/WA/TLE等评测结果02题库涵盖从基础语法练习到竞赛级算法难题的完整梯度，学生可按水平逐步挑战、持续提升03与大学生程序设计竞赛（ACM/ICPC）紧密结合，平台表现优异者可获竞赛选拔机会大学生程序设计竞赛现场PG编程网格系统01为教师提供课程作业发布、提交管理和进度跟踪功能，实现编程教学的数字化管理02支持代码抄袭检测和完成情况统计，帮助教师精准掌握每位学生的编程训练状态03与POJ系统互补，PG侧重教学管理，POJ侧重自主练习，共同构成完整的实践训练闭环大学生编程学习场景Practice&Assessment编程实践环节的具体安排编程实践是《计算概论》的核心教学环节，通过每周上机实验、平台作业提交和程序调试训练，确保学生将理论知识转化为实际编程能力，实践成绩占总成绩30%-40%。每周上机实验安排2-3学时实验室上机，完成指定编程任务，教师和助教现场提供指导答疑，确保问题及时解决2–3学时/周平台化作业管理编程作业通过PG平台提交，每次包含数道从基础语法到综合应用递进的编程题，支持自动评测和反馈PG自动评测调试能力专项训练强调程序调试在软件开发中的核心地位，要求学生掌握调试工具使用、变量追踪和逻辑错误定位方法错误定位实践考核占比显著编程实践部分占总成绩30%-40%，涵盖平时作业、上机考试和课程项目，体现实操能力的权重30–40%总成绩CHAPTER05学习资源与进阶发展从教材资源到竞赛通道，规划计算概论之后的计算机学习进阶路线COURSERESOURCES教材与学习资源课程配备国内外经典教材和完善的网络教学资源体系，从纸质教材到在线平台构建了全方位的学习支持环境，满足不同层次学生的自主学习需求。C++大学教程·第二版主教材《C++大学教程》（第二版），HarveyM.Deitel著，电子工业出版社2006年版，国际经典C++入门教材，实例丰富、讲解循序渐进《程序设计基础》，吴文虎著，清华大学出版社2006年版，贴合国内教学实际，注重编程思维培养和中文语境下的案例设计自主学习场景在线学习资源北大网络教学平台提供课件下载、课程视频录像、例题解析和扩展阅读材料，支持学生课前预习和课后复习多个专业课程网站提供针对性的专题资源，电子信息科学类和其他理科专业可获取差异化的补充学习材料PATHWAYS进阶学习路径与发展方向《计算概论》是计算机学习的起点而非终点。课程之后衔接数据结构、算法设计等核心课程，同时为程序设计竞赛和跨学科应用提供多元发展通道。核心进阶课程直接衔接《数据结构与算法》和《算法分析与设计》，系统学习栈、队列、树、图等数据结构，掌握分治、动态规划、贪心等高级算法策略，为后续专业课程奠定坚实基础数据结构→算法设计实践深化环节《程序设计实习》和《算法实习》提供大量项目实战机会，在真实开发场景中锤炼代码能力，将课堂理论知识转化为可交付的工程开发能力与团队协作经验项目实战→工程能力竞赛发展通道优秀学生可入选北大程序设计竞赛队，参加ACM/ICPC国际大学生程序设计竞赛、CCPC等全球顶级赛事，与顶尖高校同台竞技，在高压环境中快速提升问题解决能力ACM/ICPC→全球竞技跨学科应用前景计算思维可赋能生物信息学、量化金融、数字人文等交叉领域，为非计算机专业学生开辟独特竞争优势，成为连接技术与行业的桥梁型人才交叉领域→复合人才STUDYGUIDE高效学习《计算概论》的四个建议学好《计算概论》需要在实践训练、思维培养、资源利用和习惯养成四个维度同步发力。编程能力的提升没有捷径，持续动手练习和深度思考是唯一可靠的学习路径。多写代码多调试编程是实践性技能，建议每天在POJ平台练习至少一小时，通过大量编码和调试积累实战经验POJ·每天≥1h重视问题抽象先行遇到编程题先分析问题结构、设计算法方案再动手编码，好的设计能让实现过程事半功倍分析先行·编码在后善用平台与社区资源充分利用POJ题解讨论、PG进度跟踪和课程论坛提问，在协作交流中加速理解和突破瓶颈POJ·PG·课程论坛养成规范化编程习惯从第一课起注重代码风格、注释完整和模块化设计，这些习惯将在后续所有编程课程中持续受益代码风格·注释·模块化SYLLABUSOVERVIEW课程九章内容总览课程九大章节从计算机基础认知到系统运作机制再到程序设计实践，构成了完整的知识链条。前四章建立认知框架，中间三章深入系统原理，后两章聚焦编程实战。《计算概论》九章核心内容速查章节核心重点学习要求第1章计算机发展历程、二进制数制与编码熟练掌握二进制运算及编码原理第2章互联网硬件设施与通信协议熟悉互联网应用，了解局域网组建第3章计算机硬件组成与软硬件层次掌握CPU/内存/外设组成关系第4章多媒体信息二进制编码原理掌握声音/图像/文字编码方法第5章存储系统层次结构掌握各层存储器件特点与原理第6章CPU工作原理与指令周期掌握指令执行过程和访存原理第7章操作系统功能与文件系统了解OS引导、文件管理和信息安全第8章程序设计要素与编程规范理解完整设计流程，掌握代码规范第9章高级数据结构与经典算法掌握指针/链表，理解递归/动态规划TeachingArchitecture北大计算机基础教育三层次全景北京大学计算机实验教学中心构建了覆盖全校文理工医、信息学院和计算机系三个层次的差异化教学体系，《计算概论》作为共同起点为所有学生奠定计算机基础。全校文理工医本科生覆盖面最广的教学层次，侧重计算思维培养和基础编程技能，帮助学生将计算机作为智力工具应用到各自专业领域。分通选课、元培班和普通班三种类型，根据学生基础差异提供适配的教学节奏和内容深度。通选课·元培班·普通班信息学院本科生要求更扎实的编程功底和系统理解能力，课程涵盖指针、结构体、链表等高级数据结构和经典算法。分实验班、普通班和辅导班三种班型，基础好的学生进入实验班接受更深入的挑战和训练。实验班·普通班·辅导班计算机科学技术系本科生专业方向学生需掌握最前沿技术和最严格工程规范，实验要求最高、考核标准最严格。快速衔接数据结构、操作系统、编译原理等专业核心课程，形成完整的专业培养链条。数据结构·OS·编译原理CoreInsight计算机：继语文和数学之后的第三大智力工具计算机科学与技术已成为继语文和数学之后的第三大智力工具。《计算概论》不仅传授技术技能，更培养一种新的思维方式，这是北大要求所有本科生必修计算机课程的根本原因。01语文培养表达与理解能力，数学训练推理与计算能力，计算机则赋予自动化、规模化和智能化解决复杂问题的能力，三者构成现代人才的核心智力基础核心智力基础02计算思维的核心要素包括问题分解、模式识别、抽象建模和算法设计，这些能力可迁移到任何学科和职业领域跨学科迁移03北大要求所有本科生无论专业方向都必须修满两学期以上计算机课程，正是基于计算机作为通用智力工具的战略判断≥2学期必修04《计算概论》作为这一体系的起点课程，承担着帮助2000余名新生建立计算思维的关键使命，影响深远2000+新生TEACHINGPHILOSOPHY课程四大教学特色《计算概论》以"立足基础、因材施教、强化实践、多层次开放"为四大教学特色，在年选课超2000人的大规模教学中实现了高质量与个性化的平衡。四大维度构成课程教学核心，支撑年选课超2000人的高质量交付。立足基础25%夯实计算思维与编程基本功，确保全体学生建立扎实的理论基础与规范的编码能力。因材施教30%针对不同学科背景与能力水平设计差异化教学路径，实现大规模下的个性化培养。强化实践28%通过多层次实验与真实项目驱动教学，将理论知识转化为可操作的编程实践能力。多层次开放17%面向全校多学科学生开放课程资源，提供灵活的选课与学习方案以适配不同学术需求。课程教学特色投入维度因材施教和实践环节获得最大资源投入EvaluationSystem课程考核方式与成绩构成课程采用平时表现、编程实践和期末笔试三位一体的多元评价体系，编程实践占比最高，体现了对动手能力和过程性评价的高度重视。25%平时成绩：包括课堂出勤、随堂练习与阶段性小测，持续跟踪学生的学习节奏与参与程度。40%编程实践：占比最高，覆盖多轮编程作业与上机实验，强调代码实现能力与调试思维的系统训练。35%期末笔试：闭卷考核计算思维与算法基础，检验学生对核心概念和理论知识的综合掌握。成绩构成比例编程实践占比最高达40%，体现课程对动手能力的核心重视TeachingTeam教学团队与组织保障课程由许卓群、代亚非等资深教授主持建设，信息科学技术学院配备经验丰富的主讲教师和助教团队，通过统一大纲、分班授课的模式实现大规模高质量教学。北京大学信息科学技术学院理科楼01资深教授主持建设：课程由许卓群教授、代亚非教授等资深教师长期主持，经过十余年持续建设形成成熟稳定的教学体系02经验丰富的教学团队：信息科学技术学院配备多名主讲教师和大量指导助教，确保每个班级都有充分的