部分  理 論 輔 導
第1章  計算機科學概述 3
1.1  關聯知識 3
1.1.1  信息社會 3
1.1.2  信息素養 4
1.1.3  計算機應用的拓展 5
1.2  習題解析 7
1.2.1  選擇題 7
1.2.2  問答題 8
1.3  知識背景 9
1.3.1  數學家——帕斯卡 9
1.3.2  分析機的創造者——巴貝奇 10
1.3.3  程序員的鼻祖——阿達 12
1.3.4  邏輯代數的創始人——喬治·布爾 13
1.3.5  信息論的創始人——香農 14
1.3.6  計算機科學之父——圖靈 14
1.3.7  計算機之父——馮·諾依曼 16
第2章  計算機學科體繫 18
2.1  關聯知識 18
2.1.1  科學、技術與工程 18
2.1.2  計算機學科的主要特點 20
2.1.3  計算機學科的研究範疇 21
2.1.4  計算機學科的人纔培養 23
2.2  習題解析 28
2.2.1  選擇題 28
2.2.2  問答題 29
2.3  知識背景 30
2.3.1  近代物理學之父——牛頓 30
2.3.2  微積分學創始人——萊布尼茨 32
第3章  計算思維及其作用體現 34
3.1  關聯知識 34
3.1.1  邏輯思維 34
3.1.2  算法思維 38
3.1.3  網絡思維 39
3.1.4  繫統思維 39
3.2  習題解析 41
3.2.1  選擇題 41
3.2.2  問答題 42
3.3  知識背景 43
3.3.1  計算機科學家——周以真 44
3.3.2  中國導彈之父——錢學森 44
3.3.3  計算機科學家——姚期智 45
3.3.4  模式識別之父——傅京孫 46
第4章  數據表示的基本思維 48
4.1  關聯知識 48
4.1.1  數據處理的溢出與判斷 48
4.1.2  浮點數的規範化與截斷誤差 49
4.1.3  數據的壓縮與編碼 50
4.1.4  人機交互 53
4.1.5  計算機圖形學 55
4.1.6  可視化計算 56
4.2  習題解析 57
4.2.1  選擇題 57
4.2.2  問答題 58
4.3  知識背景 59
4.3.1  電子管的發明者——弗萊明 59
4.3.2  晶體管的發明者——約翰·巴丁 60
4.3.3  集成電路的發明者——羅伯特·諾伊斯和傑克·基爾比 61
第5章  計算繫統的基本思維 64
5.1  關聯知識 64
5.1.1  繫統科學 64
5.1.2  操作繫統的特性 67
5.1.3  智能手機及其操作繫統 68
5.2  習題解析 70
5.2.1  選擇題 70
5.2.2  問答題 71
5.3  知識背景 72
5.3.1  計算機軟件之母——格蕾絲·霍珀 72
5.3.2  Windows的創始人——吉姆·阿爾欽 74
5.3.3  Linux的開發者——李納斯·托瓦爾茲 74
5.3.4  Word的創始人——查爾斯·西蒙尼 76
5.3.5  鼠標的創始人——道格拉斯·恩格爾巴特 77
5.3.6  微軟公司的創始人——比爾·蓋茨 78
第6章  程序設計的基本思維 79
6.1  關聯知識 79
6.1.1  程序、語言、算法的關繫 79
6.1.2  程序設計與思維方式的關繫 80
6.1.3  程序設計與學科形態的關繫 81
6.1.4  軟件工程相關知識 82
6.2  習題解析 85
6.2.1  選擇題 85
6.2.2  問答題 86
6.3  知識背景 87
6.3.1  C語言和UNIX的開發者——裡奇和湯普森 87
6.3.2  Pascal語言的開發者——尼克勞斯·沃思 88
6.3.3  結構化程序設計之父——艾茲格·迪傑斯特拉 90
6.3.4  現代軟件開發之父——伊瓦爾·雅各布森 91
6.3.5  軟件工程方法論的創始人——愛德華·尤頓 92
6.3.6  軟件開發方法學的泰鬥——肯特·貝克 92
第7章  算法構建的基本思維 94
7.1  關聯知識 94
7.1.1  數值計算的誤差分析 94
7.1.2  數值計算的穩定性問題 96
7.1.3  問題求解的近似計算 98
7.1.4  問題求解的離散結構 101
7.2  習題解析 104
7.2.1  選擇題 104
7.2.2  問答題 105
7.3  知識背景 106
7.3.1  歐氏幾何學開創者——歐幾裡得 106
7.3.2  算法和程序設計技術的先驅者——高德納 107
7.3.3  算法大師——約翰·霍普克羅夫特和羅伯特·塔揚 108
7.3.4  中國現代數學之父——華羅庚 110
第8章  數據庫技術 114
8.1  關聯知識 114
8.1.1  數據管理技術的發展 114
8.1.2  模型抽像與學科形態 116
8.1.3  數據庫技術的研究與發展 117
8.2  習題解析 120
8.2.1  選擇題 120
8.2.2  問答題 122
8.3  知識背景 123
8.3.1  關繫數據庫之父——弗蘭克·科德 123
8.3.2  網狀數據庫之父——查爾斯·巴赫曼 124
8.3.3  事務處理技術的創始人——詹姆斯·格雷 125
8.3.4  標準查詢語言（SQL）之父——錢伯倫 126
8.3.5  實體聯繫模型的創始人——陳品山 128
第9章  計算機網絡技術 129
9.1  關聯知識 129
9.1.1  奇偶校驗碼 129
9.1.2  差錯糾正碼 130
9.2  習題解析 134
9.2.1  選擇題 134
9.2.2  問答題 135
9.3  知識背景 136
9.3.1  ARPANET的創始人——勞倫斯·羅伯茨 136
9.3.2  分組交換技術的創始人——克蘭羅克、巴倫、戴維斯 138
9.3.3  TCP/IP協議的創始人——卡恩和瑟夫 140
9.3.4  以太網的創始人——阿布拉門遜和麥特考夫 141
9.3.5  萬維網的創始人——蒂姆·李 143
9.3.6  E-mail的創始人——雷·湯姆林森 144
9.3.7  著名黑客——泰潘·莫裡斯 144
第10章  計算機前沿技術 146
10.1  關聯知識 146
10.1.1  人工神經網絡 146
10.1.2  神經網絡專家繫統 149
10.1.3  智能機器人 150
10.2  習題解析 153
10.2.1  選擇題 153
10.2.2  問答題 154
10.3  知識背景 155
10.3.1  LISP之父——約翰·麥卡錫 155
10.3.2  人工智能專家——馬文·明斯基 156
10.3.3  人工智能專家——赫伯特·西蒙 157
10.3.4  人工智能專家——艾倫·紐阨爾 158
10.3.5  人工智能專家——愛德華·費根鮑姆 159
10.3.6  人工智能專家——拉吉·雷迪 160
第二部分  實 驗 輔 導
第11章  構建微機繫統 163
11.1  構建微機硬件繫統 163
11.1.1  實驗任務——如何實現部件連接 163
11.1.2  主機箱內部連接 164
11.1.3  主機箱外部連接 164
11.2  BIOS設置 166
11.2.1  實驗任務——如何進行BIOS設置 166
11.2.2  啟動BIOS設置 167
11.2.3  BIOS的設置項目 167
11.3  構建微機軟件繫統 169
11.3.1  實驗內容——如何構建軟件平臺 169
11.3.2  低級格式化 169
11.3.3  磁盤分區 170
11.3.4  高級格式化 171
11.3.5  安裝繫統軟件 171
第12章  文字錄入方法 173
12.1  打字指法練習 173
12.1.1  實驗任務——如何實行高速打字 173
12.1.2  掌握正確的打字姿勢 173
12.1.3  利用金山軟件練習打字 176
12.2  拼音輸入法 181
12.2.1  實驗任務——如何實行拼音輸入 181
12.2.2  熟悉拼音輸入法 181
12.2.3  利用金山軟件練習拼音打字 184
12.3  五筆字型輸入法 186
12.3.1  實驗任務——如何實行五筆打字 186
12.3.2  分析漢字的結構形成 186
12.3.3  利用金山軟件練習五筆打字 189
第13章  Windows 7的基本應用 193
13.1  Windows 7對資源的管理 193
13.1.1  實驗任務——如何實行資源管理 193
13.1.2  文件的基本操作 193
13.1.3  磁盤管理與優化 196
13.2  Windows 7的附件工具 196
13.2.1  實驗任務——如何使用附件工具 196
13.2.2  文字處理工具 197
13.2.3  計算器 197
13.2.4  圖形工具 198
13.2.5  DOS命令提示符 199
13.3  Windows 7的多媒體功能 200
13.3.1  實驗任務——Windows 7對多媒體硬件的支持 200
13.3.2  認識多媒體數據格式 200
13.3.3  Windows 7媒體播放器 202
13.4  文件的壓縮與解壓 202
13.4.1  實驗任務——利用WinRAR壓縮和解壓文件 202
13.4.2  文件壓縮 203
13.4.3  文件解壓 206
第14章  Word 2010的基本應用 208
14.1  文檔的建立與編輯 208
14.1.1  實驗任務——編寫求職自薦信 208
14.1.2  創建Word文檔 209
14.1.3  設置文檔格式 210
14.1.4  設置段落格式 210
14.1.5  美化Word文檔 211
14.2  制作Word表格 212
14.2.1  實驗任務——制作求職簡歷表 212
14.2.2  創建與編輯表格 213
14.2.3  美化表格 213
14.3  文檔的圖文混排 213
14.3.1  實驗任務——制作求職信封面 213
14.3.2  制作圖形 214
14.3.3  插入藝術字 215
14.3.4  插入圖形圖片 215
14.3.5  插入數學公式 216
14.4  文檔的高級設置 216
14.4.1  實驗任務——畢業論文的編輯排版 216
14.4.2  Word文檔規範 217
14.4.3  樣式和宏的應用 218
14.4.4  設計封面和創建目錄 219
14.4.5  插入分節符、頁眉和頁腳 219
14.4.6  頁面設置與預覽打印 220
14.4.7  保護重要文檔 220
第15章  Excel 2010的基本應用 222
15.1  創建Excel表格 222
15.1.1  實驗任務——創建學生成績表 222
15.1.2  創建工作表 223
15.1.3  工作表的基本編輯 224
15.1.4  數據的錄入 224
15.1.5 &nbs格的編輯操作 225
15.1.6  美化學生成績表 226
15.2  計算和分析數據 226
15.2.1  實驗任務——分析、計算學生成績表 226
15.2.2  使用公式計算數據 227
15.2.3  公格的引用 228
15.2.4  使用函數計算數據 228
15.2.5  分析工作表中的數據 229
15.3  數據管理與打印 230
15.3.1  實驗任務——成績排序與篩選 230
15.3.2  數據排序 231
15.3.3  數據篩選 231
15.3.4  數據分類彙總 232
15.3.5  頁面設置與打印 232
第16章  PowerPoint 2010的基本應用 233
16.1  創建和編輯演示文稿 233
16.1.1  實驗任務——制作教學課件文本 233
16.1.2  創建演示文稿 234
16.1.3  編輯演示文稿 236
16.1.4  存取演示文稿 238
16.2  在演示文稿中插入對像 238
16.2.1  實驗任務——為教學課件添加對像 238
16.2.2  插入文本框和藝術字 239
16.2.3  插入圖形和圖片 239
16.2.4  插入表格和圖表 240
16.2.5  插入音頻和視頻 241
16.3  幻燈片的規劃設計和制作 241
16.3.1  實驗任務——美化教學課件 242
16.3.2  幻燈片的規範設置 242
16.3.3  設置動畫效果 243
16.3.4  設置幻燈片的切換效果 245
16.3.5  插入超鏈接 246
第17章  Internet的基本應用 247
17.1  獲取網絡信息資源 247
17.1.1  實驗任務——如何獲取網上信息資源 247
17.1.2  瀏覽網上信息資源 247
17.1.3  搜索網上信息資源 248
17.1.4  保存網上信息資源 248
17.1.5  下載網上信息資源 249
17.2  收發電子郵件 250
17.2.1  實驗任務——如何收發電子郵件 250
17.2.2  登錄和閱讀電子郵件 251
17.2.3  撰寫和發送電子郵件 251
17.2.4  回復和轉發電子郵件 252
17.3  網上信息發布 252
17.3.1  實驗任務——如何實現網上求職與招聘 252
17.3.2  網站制作 253
17.3.3  網頁制作 254
17.3.4  網上求職 256
17.3.5  網上招聘 257
第18章  信息安全工具軟件 258
18.1  殺毒工具軟件 258
18.1.1  實驗任務——選用防病毒工具軟件 258
18.1.2  瑞星殺毒軟件 258
18.1.3  360安全衛士 260
18.2  數據加密軟件 266
18.2.1  實驗任務——如何實現數據加密 266
18.2.2  PGP加密軟件 266
18.2.3  文件夾加密超級大師 271
附錄A  世界著名計算機組織與獎項 273
A.1  世界著名計算機組織 273
A.2  世界著名計算機獎項 274
附錄B  職業生涯規劃 275
一、職業生涯規劃的起源 275
二、職業生涯規劃的內涵 275
三、職業生涯規劃的意義 277
四、職業生涯規劃的方法 278
五、職業生涯規劃的步驟 279

- IV -
計算機科學與計算思維導論學習輔導

- V -
目??錄

計算機學科的特點是知識面寬、實踐性強、軟硬件技術更新換代快，所以既要重視理論學習能力的培養，也要重視實踐能力的培養，更要重視自我提高能力的培養。為此，編寫了與《計算機科學與計算思維導論》配套的本書，並在探索中形成了構建本書的指導思想：“準確定位、主輔結合、注重理論、兼顧實踐”。
（1）準確定位，明確教學目標。作為計算機學科綜述性引導課程，擔負著介紹計算機科學技術基礎知識，培養學生運用計算機學科方法和計算思維分析問題、探究問題和解決問題的能力，提高學生綜合素質與創新精神的重任。這就要求在知識傳授的過程中，注重學科知識的科學性、繫統性、完整性、動態性和有效性，為後續課程學習打下良好基礎。
（2）主輔結合，透視學科體繫。由於主教材篇幅的原因，因而將沒有被列入主教材的核心課程在輔助教材中進行簡要介紹，如社會與職業問題、計算機圖形學、可視化計算、人機交互計算、離散結構等。這些內容的引入，對全面了解計算機學科課程體繫是非常必要的。
（3）注重理論，引導研究探索。為了便於縱深學習，拓展了主教材所涉及的相關理論知識。例如，對計算機的數據表示，涉及數據處理的溢出與判斷、浮點數的規範化與截斷誤差、數據的壓縮與編碼等；對數值計算，涉及計算誤差分析和穩定性問題等；對網絡信息傳輸，涉及奇偶校驗碼和差錯糾正碼等；對人工智能技術，涉及人工神經網絡、神經網絡專家繫統、智能機器人等。這些內容的引入，能為學生日後在專業領域中的研究、探索、發現、創新奠定基礎。
（4）兼顧實踐，強化能力培養。在注重拓展理論知識以及知識的繫統性和完整性的同時，兼顧動手能力培養。為此，設計了體現計算機學科知識體繫基本操作技術的8個。
為了實現上述教學目標，我們精心設計課程輔導內容，並分為理論輔導和實驗輔導兩大部分。
部分理論輔導  教學目標是鞏固和拓展主教材的知識內容，並實現自主學習和提高。理論輔導與主教材各章內容一一對應，並且包括如下3方面。
（1）關聯知識。關聯知識是與主教材密切相關的知識點，是課堂理論教學的補充，為學生課後復習、自主學習、總結提高提供支持，更為學生日後研究探索指明方向。關聯知識是對主教材教學內容的引申和拓展。例如，僅就對問題求解算法而言，在第7章基礎上做了如下拓展。

作為計算機學科的學生，了解這些知識對理解“計算機學科是一門計算的學科”是非常重要的。
（2）習題解析。各章習題概括了該章的基本概念，通過選擇題和問答題解析，加深對基本概念的理解，自我檢查學習效果，達到鞏固和提高的教學目的。
（3）知識背景。主要介紹與計算機科學技術有關的著名科學家的生平事跡，以此拓展計算機科學技術領域的視野，達到三個教學目標：一是了解該章知識領域的形成與發展歷程，增強進行科學探索的信心；二是通過科學家們的生平事跡，將人文知識和人文精神有機地結合，激發學生堅韌不撥、鍥而不舍、頑強拼搏的鑽研精神；三是提高人文素質、傳承計算文化、弘揚科學精神。
第二部分實驗輔導  在探索理論教學改革的同時，也一直在對實踐教學進行研究探索。通過實驗教學，加深對理論知識的理解和提高實際應用能力，是理工類教學過程中極為重要的一個教學環節，更是計算機類專業教學的典型特征之一。因此，我們要不斷更新實驗教學理念，不斷調整實驗教學內容。實驗教學的指導思想是引導科學思維、培養創新意識、激發學習興趣、強化能力培養。實驗教學的設計思想是突出實驗內容的啟發性、趣味性、實用性、綜合性。
現在，高等學校的計算機基礎教育已不再是“零起點”，因而應注重培養學生分析問題和解決問題的能力。考慮到實驗設施的可行性並兼顧新生計算機基礎參差不齊等因素，本書設計了8個：構建微機繫統、文字錄入方法、Windows?7的基本應用、Word?2010的基本應用、Excel?2010的基本應用、PowerPoint?2010的基本應用、Internet的基本應用和信息安全工具軟    件，包含多個實驗項目。通過實驗教學，既能為日後工作奠定基礎，更能為畢業求職奠定基礎。
本書打破了以計算機基本操作步驟來訓練基本操作方法的傳統實驗模式，采用了基於任務驅動的案例教學模式，即將實驗內容以任務（案例）的形式給出，通過實驗描述（提出問題）、實驗分析（分析問題）、實驗實施（解決問題），讓學生帶著對案例的濃厚興趣，在實驗過程中熟悉基本操作方法、掌握基本操作技能、提高綜合應用能力。例如，Office方面的實驗，完成一個實驗項目，就是完成一項基本創作；完成一個，就能提交一份優秀的作品（如畢業論文、求職材料、網上應聘等）。實踐表明，采用這種教學模式，能激發同學們的學習興趣和創作熱情，從而克服了為熟悉基本操作而實驗的枯燥性，體現了案例教學的趣味性，提高了實驗教學的有效性，使學生能以一種愉悅的心境學習和提高計算機的應用能力，並在無形中抹平入校時參差不齊的差異。
本書是作者多年來對“計算機科學導論”課程教學方法研究和課程教學改革探索的結晶。教學輔導的設計思想是合理規劃輔導內容，精心設計，構建體現學科基礎特性、突出計算思維方法、形成涵蓋計算機學科主領域的知識體繫。將理論知識與實際應用緊密結合，構成一個完整的知識＋應用＋技能的體繫，形成一個融“教、學、做”為一體的學習環境，能極大地提高教與學的效果，有效地提高學生分析問題和解決問題的能力。
本書由李雲峰、李婷和丁紅梅編著，李雲峰負責統稿，曹守富、姚波等老師參加了課程資源建設。
由於計算機科學技術發展迅速，計算機科學導論教材也處在不斷探索和變化之中，雖然我們力求使本書盡善盡美，但由於水平有限，加之時間倉促，書中難免存在疏漏、不妥甚至錯誤之處，敬請專家和廣大讀者批評指正。

作  者?
2023年3月
- II -
計算機科學與計算思維導論學習輔導

- III -
前??言