大學計算機——計算文化與計算思維基礎:《大學計算機——計算文化與計算思維 -百科知識中文網

圖書簡介

本教材的編寫按照教育部高等學校大學計算機課程教學指導委員會2016年編制的《大學計算機基礎課程教學基本要求》，特別關注學生信息素養和計算思維能力的培養，將課程內容中的相關知識進行提煉，建立從知識認識到計算思維意識構建的橋樑，既強調教材的基礎性和系統性，又注重內容寬度和知識深度的結合，並通過把科學思維的要素、方法融入問題和案例，從問題分析著手，強調面向計算思維和信息素養的培養，從而提高學生主動使用計算機解決問題的意識和計算思維的能力。

本教材共8章，主要介紹計算文化與計算思維、0和1的思維、系統思維、算法思維、程式思維、數據思維、網路化思維、倫理思維，圍繞現代工程師應具備的素質要求，每章後還有基本知識練習和能力拓展與訓練題，從多方位、多角度培養學生的工程能力。附錄給出了《弟子規》原文，旨在使讀者感悟中華傳統文化的真諦。

此外，為便於讀者學習，對於一些重點、難點和抽象的知識點，提供了動畫短片，可以通過二維碼進行線上學習；編寫並出版了與本教材配套的教輔《大學計算機——計算文化與計算思維基礎實驗實訓》；配備了相應的教學課件。而且，訪問中國大學視頻公開課官方網站“愛課程”網的河北工程大學“心連‘芯’的思維之旅”課程，也可以線上學習本教材的相關視頻。

本教材既可作為大中專院校和相關計算機技術培訓的教材，也可作為辦公自動化從業人員的參考用書。

前言

大學計算機——計算文化與計算思維基礎近年來，以美國麻省理工學院為首的世界幾十所大學展開了CDIO（Conceiving，Design，Implement，Operate，構思設計實施操作/運營）工程教育模式的改革。CDIO大綱的第二部分為個人和職業技能和特質。該大綱指出，工程師應該具備的三種思維模式是工程思維、科學思維、系統思維。其中科學思維包括三種:以觀察和歸納自然規律為特徵的實證思維，以推理和演繹為特徵的邏輯思維，以抽象化和自動化為特徵的計算思維。因此，計算思維的培養將大大利於提高工程師的科學思維能力，符合CDIO理念的要求。

計算思維概念，最早是2006年3月由美國卡內基·梅隆大學周以真（JeannetteM.Wing）教授在CommunicationoftheACM上給出並定義的。她指出，計算思維是每個人的基本技能，不僅僅屬於計算機科學家。我們應當使每個孩子在培養解析能力時不僅掌握閱讀、寫作和算術，還要學會計算思維。

以往的計算機文化基礎課程採用以操作和技能講解為主線的教學模式，淡化了計算機科學的精髓。信息素養的培養，要求學生能夠對於獲取的各種信息通過自己的思維進行深層次的加工和處理，從而產生新的信息。

無論是計算機教育工作者，還是計算機普通用戶，在學習和使用計算機的過程中，應該著眼於“悟”和“融”:感悟和提煉計算機科學思維模式，並將其融入可持續發展的計算機套用中，這是作為工程人才不可或缺的基於信息技術的行動能力。大學生學習計算機基礎課程，不僅要了解計算機是什麼、能夠做什麼、如何做，更重要的是要了解這個學科領域解決問題的基本方法與特點。因此，在非計算機專業第一門計算機課程中引入計算思維能力的培養，是提高大學生信息素養和工程能力的有效途徑，是CDIO教學模式改革中極其重要的環節。

計算思維是計算機和軟體工程學科的靈魂，作為第一門非計算機專業的大學計算機基礎課程，應該把培養重點放在培養學生的計算思維與信息素養能力上，讓學生了解和掌握如何充分利用計算機技術，對現實世界中的問題進行抽象和形式化，達到人類求解問題的目的，應注重可持續發展的計算機套用能力培養，強調在分析問題和解決問題當中終身學習的能力，從而提高學生的思維能力，擴展思維寬度，提高解決實際問題的能力。

本教材特色如下。

（1）本教材的編寫宗旨是建設符合我國實際的DRCDIO(DoubleRegressionCDIO，回歸人本，回歸工程)人才培養模式的教材體系，有針對性地進行教學任務設計，特別是對於涉及計算思維運用的教學內容的設計。按照認知規律，採用由淺入深、由外入內的教學模式。教材內容不只是講授計算機方面的知識，更注重展現計算機學科的思維方式以及讀者思維能力和工程能力的訓練。

大學計算機——計算文化與計算思維基礎前言（2）圍繞現代工程師應具備的素質要求，多方位多角度培養學生工程能力。

教材中利用“思考與探索”“角色模擬”“分析與認證”“能力拓展與訓練”等欄目多方位、多角度培養學生工程能力，包括終身學習能力、團隊工作和交流能力、社會及企業環境下建造產品的系統能力、可持續發展的計算機套用能力等。

“思考與探索”是面向計算思維的對於知識的一種解析，旨在培養學生的計算思維能力和善於觀察、勤于思考、勤於探索的良好學習習慣和品質。

“角色模擬”主要是通過模擬工程師與真實世界之間的互動，通過項目分析、設計與實現，培養學生工程實踐套用能力，培養學生在團隊中有效合作、有效溝通、有效管理的能力，提高學生套用工程知識的能力和處理真實世界問題的能力。

“能力拓展與訓練”包括一些思維密度較大、思維要求較高和需要自主學習的問題和要求，旨在培養學生的系統思維能力、發散思維能力、創新思維能力、溝通能力、適應變化的自信和能力以及團隊協作創新的工作理念，激發學生自主探究的積極性，在拓展創作中實現自我價值，並培養主動學習、經驗學習和終身學習的能力。

（3）強調教育的根本目標是人的完善。

目前的教育過於重視學科知識和智力培養，偏離了“人的完善”這一教育根本目標。本教材按照DRCDIO人才培養模式，重視人的全面發展，在附錄中附有《弟子規》原文，旨在傳承中國傳統文化之精華，充分發揮中國傳統文化對校園和社會所產生的淨化心靈、薰陶品質的作用，使讀者感悟中華文化的真諦，提高內涵素養和外在修養，從而塑造正確的思想道德觀念和人生價值觀念，提升德行修養，塑造健全人格。

總之，本教材的編寫，在涵蓋適度的基礎知識與理論體系基礎上，突出回歸人本和回歸工程的教學方法論，既強調內容寬度和知識深度的結合，又通過把科學思維的要素、方法融入問題和案例，從問題分析著手，強調面向計算思維和信息素養的培養，力求達到“教師易教，學生樂學，技能實用”的目標。

本教材共8章，主要內容包括認識計算文化與計算思維，0和1的思維——信息在計算機內的表示，系統思維——計算機系統基礎，算法思維，程式思維——程式設計基礎（Python），數據思維——數據的組織、管理與挖掘，網路化思維，倫理思維——信息安全與信息倫理。

本教材由申艷光、王彬麗、寧振剛主編，參與編寫的還有方啟泉、楊麗（大）、楊麗（小）、劉志敏、張艷麗、薛紅梅、生龍、王瑞林8位老師。邯鄲市叢台飛揚多媒體設計服務有限公司製作了動畫短片，在此一併表示感謝！

由於作者的水平有限及時間倉促，書中難免存在不足之處，懇請讀者批評和指正，以使其更臻完善！

本書配套出版了《大學計算機——計算文化與計算思維基礎實驗實訓》（劉志敏主編，清華大學出版社），同時提供電子課件和實驗實訓素材，可以登錄出版社網站下載。本教材內容的相關視頻，參考河北工程大學的“心連‘芯’的思維之旅”課程。

申艷光2017年9月

大學計算機——計算文化與計算思維基礎

圖書簡介

前言

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