大学计算机考纲

大学计算机基础教学大纲（2014-2017）大学计算机基础是我校非计算机专业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。第一部分大纲说明一．课程的性质和任务《大学计算机基础》是山东大学非计算机专业本科生的核心通识类课程。由于计算机技术的快速发展和计算机应用的普及，为了适应各学科人才培养的需要，大学计算机课程的内容也不断发展和变化，其根本目的就是培养学生利用计算机来分析问题、求解问题的能力，培养学生的计算思维能力，更好的为各个学科的科研和各项工作服务。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，计算机程序，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。二．课程基本教学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以下几个方面：1．了解计算科学的发展历程，理解计算科学在科学研究和工作中的重要性、功能及作用。2.了解计算机系统的组成，包括计算机体系结构，操作系统等系通过知识，掌握微型计算机的基本构成，理解其工作原理。3.理解问题求解、算法及复杂性等计算机基础理论知识，掌握常用的算法分类及其思想。4．理解计算机程序、数据结构等基本概念，掌握程序设计语言的基本构成，能够看懂简单的计算机程序。5．理解计算机网络的概念，功能和分类，理解OSI模型的思想，TCP/IP及网络协议的思想。了解网卡、交换机等网络硬件的基本功能。6.理解计算科学的前沿发展，从思想上理解各项前沿技术发展的动因、目标和采用的策略。7．掌握基本的计算机应用技能，包括文字处理、多媒体技术、数据库技术，互联网技术、网络服务及Web应用等。三．教学方法和教学形式建议本课程是一门理论和实践相结合的课程。传统的大学计算机过于强调上机操作，忽视计算学科基础知识、基本理论、基本思想和方法的讲解，造成内容枯燥、乏味，学生学习兴趣普遍下降。为提高学生学习兴趣，更好的适应各学科人才培养的需要。在课程教学方法上，淡化软件工具的操作步骤等技能教学模式，鼓励对知识点按照学科发展的主线讲解，例如：发展的背景、历程、动因、解决的问题、核心思想、前景等，以扩展学生科学视野，培养创新思维。对于教学形式，采用课堂理论教学和实验教学结合的方式。实验课以演示、实际操作、项目小组等多种多样的形式。对于较难的问题，可以教师演示，学生观摩，提高学生的感性认识和体验。四．知识点教学要求的层次1．了解（*）：要求学生能够一般性地了解相关知识点，理解其概念和含义即可。2．理解（**）：要求学生能够理解相关知识点，并能够理解知识点的相关应用。可以分基本理解，深入理解等不同层次的对知识点的把握。3．掌握（***）：要求学生能够全面深入理解和掌握的知识点，并能够熟练运用于实际应用。掌握程度可分为基本掌握和熟练掌握。4.综合应用（****）：能够深入掌握知识点以及相关的知识点，熟悉它们之间的相互关系，并且综合应用到实际问题求解过程中。第二部分教学内容、基本要求与学时分配根据课程的要求以及课时安排，在这里将各个教学模块以及各模块中的主要知识点进行了更详细的统一安排，以便于任课教师更好地按照模块组织教学。授课学时共32学时。模块一、绪论（3学时）知识单元及相关知识点：1.科学与科学研究（*）科学的概念，科学分类，科学研究方法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4.知识可视化与人类思维（*）概念图，思维导图5.思想的力量与启示（*）科学创新，理论创新，应用创新。模块二、计算与计算机（6学时）知识单元及相关知识点：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。3.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）4.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。5.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（***）。6.计算机过程（*）BIOS芯片，CMOS，加电自检（POST），硬盘主分区，逻辑分区7.计算机应用（*）数值计算、事务处理、计算机辅助、自动控制，人工智能模块三、问题求解与算法（8学时）知识单元及相关知识点：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。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.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。4.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。5.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。6.网络搜索问题（*）搜索引擎，PageRank算法，网页重要性度量，正向链接，反向链接，PR值。模块四、数据与数据结构（6学时）知识单元及相关知识点：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。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。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），分支结点，树的度，孩子，双亲，兄弟，祖先，子孙，树的深度，二叉树，满二叉树，完全二叉树。4.图结构（**）任意关系，图结构，无向图，有向图，边，弧，圈，网，邻接矩阵，邻接表，逆邻接表，图的遍历，深度优先搜索，广度优先搜索，生成树，最小生成树。5.应用举例（*）最短路径，Dijkstra算法，AOV网络，拓扑有序，AOE网络，关键路经。模块五、计算机程序（4学时）知识单元及相关知识点：1.计算机程序概述（*）计算机程序，编译型程序，解释型程序，计算机程序设计语言，机器语言，汇编语言，高级语言，软件开发环境，程序编译，程序连接，函数库，动态连接库（DLL）。2.C/C++程序设计语言（***）c语言，c程序结构，c语言字符集，转义字符，关键字（保留字），标识符，数据类型，定点数，浮点数，运算符，表达式，赋值语句，输入/输出语句，分支语句，重复语句，构造类型，类型定义，结构化编程，函数，局部变量，全局变量。3.类与对象（选讲）面向对象的思维方式，类，对象，成员变量（属性），成员函数（方法），构造函数，析构函数，基类，派生类，面向对象编程。4.数据存储与管理（选讲）（1）数据文件及其操作（***）：文件，文本文件，二进制文件，（2）数据库与数据库管理系统（**）：数据库，数据表，数据库管理系统（DBMS）（3）结构化查询语言（SQL）（*）：T-SQL，数据查询，聚合查询，分组查询，连接查询（多表查询），数据更新，插入数据记录，修改数据记录，删除数据记录。5.Web应用（**）（选讲）客户/服务器（C/S）计算模式，终端网络，浏览器/服务器（B/S）计算模式，Web应用，Web应用与传统程序的区别。模块六、计算机网络基础（5学时）知识单元及相关知识点：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（*）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（），连接到互联网。3.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（），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。4.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）。5.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。模块七、计算科学前沿（选讲）知识单元及相关知识点：1.计算的新模式（*）计算机的弗林（Flynn）分类，并行计算，流水线技术，并行计算机，向量机，对称多处理（SMP），计算机集群（机群），分布式计算，网格计算，计算网格，数据网格，云计算，云安全，云存储，普适计算，社会计算，情感计算。2.数字化生存（*）数字地球，3S技术，地理信息系统（GIS），遥感（RS），全球定位系统（GPS），智慧城市，生活实验室（LivingLab），微观装配实验室（FabLab），物联网，传感器技术，射频识别（RFID）技术，嵌入式技术，大数据，个人隐私。3.新型计算机（*）摩尔定律，超导现象，超导体，约瑟夫逊效应，约瑟夫逊结，超导计算机，量子，量子力学，量子计算，光计算机，人工神经网络，神经网络计算机，DNA计算机，生物计算机。第三部分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，由于不同学院对本课程的实验要求不尽相同，任课教师可根据教学需要和本校学时安排的实际情况对上机实验进行调整。一．微型计算机组成和基本Windows操作练习（2学时）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