计算思维导论教案.docx

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计算思维导论教案

附件

XX科技大学

本科课程教案

（20XX—20XX学年第一学期）

课程名称

计算思维导论

课程性质

通识教育类

开课学院（部）

计算机科学与信息工程学院

系/教研室

计算机公共基础系

主讲教师

课程号

课程学时

32

课程学分

2

课次

第1课次，总16课次

章节名称

第1章计算思维和计算

授课方式

课堂讲授（√）；实验（）；

研讨（）；上机（）

教学时数

2

授课方法手段

使用PPT结合板书讲授，师生互动，研讨。

教学目标

了解课程的整体情况

掌握计算思维的概念，计算思维与各学科发展的关系

了解计算和自动计算关系

了解计算工具的发展历史

教学基本内容

0.课程的整体情况

1.计算思维概述。

计算思维概念，计算机思维的6个基本内容：

二进制0和1的基础思维、指令和程序的思维、递归的思维、计算机系统发展的思维、问题求解的思维、网络化的思维。

2.计算思维与各学科的关系：

应用计算手段促进各学科的研究和创新、各学科创新自己的新型计算手段、计算思维可以帮助培养各专业的人才

3.计算与自动计算：

计算的定义，解决计算问题的两种办法。

计算科学的基本问题。

4.计算工具的发展史

（1）解决自动计算的4个基本问题

（2）计算工具的发展：

手动计算器、计算机的雏形——机械式计算器、电子计算机（3）元器件的发展：

电子管、晶体管、集成电路。

教学重点难点

重点：

计算思维的概念

难点：

自动计算的基本问题

教学过程设计

教师使用PPT结合板书，讲述本章各个知识点，结合案例加强学生的理解，并引导学生参与部分问题的讨论。

课后作业

书后选择题，填空题，简答题。

参考资料

阅读教材本章内容

网络上查阅计算思维在生活中应用的案例

XX百科：

计算思维词条。

课后小结

注：

教案按课次填写，每课次原则上均应填写一份，全部课次构成完整的教案。

课次

第2课次，总16课次

章节名称

第2章计算系统的基本思维

授课方式

课堂讲授（√）；实验（）；

研讨（）；上机（）

教学时数

2

授课方法手段

使用PPT结合板书讲授，师生互动，研讨。

教学目标

了解0和1的思维，了解数据编码，

掌握图灵机的基本思维，冯•诺依曼计算机结构

教学基本内容

1．0和1的思维

（1）进位计数制：

十、二、八、十六进制

（2）不同进制数的转换：

十、二、八、十六进制相互转换

（3）二进制与易经，二进制与逻辑运算，二进制与元器件；计算机中采用二进制数的优点。

存储单位关系。

2.二进制与数据编码

（1）二进制与数字的表示：

机器数，原码，反码，补码

（2）字符编码：

ASCII

（3）汉字编码：

国标码，机内码，输入码，输出码：

点阵字库、矢量字库

3.图像的数字化编码，点阵图像容量；声音的数字化编码：

音频的容量；数据压缩技术，压缩的指标：

压缩比、压缩质量、压缩和解压缩速度。

4．图灵机：

图灵机的基本思想，图灵测试。

5．冯.诺依曼计算机：

冯·诺依曼计算机的主要内容，五个部件的功能，存储器的工作原理。

6．存储程序控制原理：

指令、指令系统和程序，指令执行过程。

教学重点难点

重点：

0和1的思维，数据编码，冯•诺依曼计算机结构

难点：

0和1的思维，数据编码

教学过程设计

教师使用PPT结合板书，讲述本章各个知识点，结合案例加强学生的理解，并引导学生参与部分问题的讨论。

课后作业

书后选择题，填空题，简答题。

参考资料

阅读教材本章内容

互联网查阅：

图灵机，冯.诺依曼计算机。

课后小结

注：

教案按课次填写，每课次原则上均应填写一份，全部课次构成完整的教案。

课次

第3课次，总16课次

章节名称

第3章计算机硬件的基本思维

授课方式

课堂讲授（√）；实验（）；

研讨（）；上机（）

教学时数

2

授课方法手段

使用PPT结合板书讲授，师生互动，研讨。

教学目标

了解现代计算机硬件的结构，掌握计算机各部件的主要功能、性能指标。

掌握计算机的选购策略，了解计算机应用领域，单片机，高性能计算。

教学基本内容

1.现代计算机的结构：

总线，地址总线（AB），数据总线（DB），控制总线（CB）

2．主板的功能

3．微处理器CPU：

主要性能指标：

主频、字长、内核数、高速缓存

4．计算机的存储体系：

存储的发展趋势。

计算机的存储体系采用“速度、容量、价格的存储资源优化组合的思维模式”。

（1）寄存器

（2）内存：

RAM（随机访问存储器，RandomAccessMemory）和ROM（只读存储器，ReadOnlyMemory）

（3）高速缓存Cache：

缓存的基本思维

（4）硬盘：

硬盘的工作原理，硬盘的性能指标：

尺寸、容量、转速。

固态硬盘。

（5）移动存储设备：

移动硬盘、光盘、软盘、U盘和存储卡，写保护口。

5．输入设备和输出设备：

输入设备-穿孔纸带、键盘、鼠标、扫描仪、手写笔，输入和输出设备-触摸屏，输入和输出设备-触摸屏，显卡，输出设备-打印机，输出设备-3D打印机，输入和输出设备-声卡。

6．接口：

接口的基本思维，了解硬盘接口：

IDE、SATA、SCSI、光纤通道，光纤通道，USB接口和PCI和PCI-E接口，图形显示接口：

VGA、DVI和HDMI。

7.选购计算机策略：

准备工作、准备工作、兼容机还是品牌机、操作系统的选择、操作系统的选择。

8.计算机的应用领域：

科学计算、数据处理、过程控制、多媒体应用、计算机辅助工程、人工智能和网络通信。

9.单片机的基本结构

10.高性能计算的基本结构，分布式计算的基本结构

教学重点难点

重点：

计算机的硬件结构

难点：

各部件的性能指标

教学过程设计

教师使用PPT结合板书，讲述本章各个知识点，结合案例加强学生的理解，并引导学生参与部分问题的讨论。

课后作业

书后选择题，填空题，简答题。

参考资料

阅读教材本章内容

阅读计算机CPU发展历史

XX百科：

计算机体系结构，高性能计算。

课后小结

注：

教案按课次填写，每课次原则上均应填写一份，全部课次构成完整的教案。

课次

第4课次，总16课次

章节名称

第4章计算机软件的基本思维

授课方式

课堂讲授（√）；实验（）；

研讨（）；上机（）

教学时数

2

授课方法手段

使用PPT结合板书讲授，师生互动，研讨。

教学目标

了解软件定义、系统软件的定义，操作系统定义及其主要功能

了解分时调度策略，多处理机调度策略

掌握分区与格式化，文件夹，文件，文件搜索，路径，文件分配表原理，磁盘查错和磁盘碎片整理

了解磁盘和文件的管理采用化整为零的基本思维

教学基本内容

1.软件系统概述：

软件定义，硬件定义，软件与硬件的关系。

2.系统软件定义，包括操作系统、语言处理程序、数据库管理系统、诊断程序和服务性程序。

3．操作系统：

操作系统定义，主要功能：

（1）进程管理，分时调度策略，多处理机调度策略

、存储管理、磁盘和文件管理和设备管理

（2）存储管理，虚拟内存技术。

（3）磁盘和文件管理：

分区与格式化，文件夹，文件，文件搜索，路径，文件分配表原理，磁盘查错和磁盘碎片整理，磁盘和文件的管理采用化整为零的基本思维。

4．设备管理，设备驱动程序，分层的思维方法

5.操作系统的其他基本思维:

虚拟机,虚拟主机,单机多系统,备份和还原操作系统

教学重点难点

重点：

操作系统的主要功能，分时调度策略，多处理机调度策略，分层的思维方法

难点：

分时调度策略，多处理机调度策略，分层的思维方法

教学过程设计

教师使用PPT结合板书，讲述本章各个知识点，结合案例加强学生的理解，并引导学生参与部分问题的讨论。

课后作业

书后选择题，填空题，简答题。

参考资料

阅读教材本章内容

阅读:

分时调度策略，多处理机调度策略,分层的思维方法

课后小结

注：

教案按课次填写，每课次原则上均应填写一份，全部课次构成完整的教案。

课次

第5课次，总16课次

章节名称

第5章问题求解的基本思维

授课方式

课堂讲授（√）；实验（）；

研讨（）；上机（）

教学时数

2

授课方法手段

使用PPT结合板书讲授，师生互动，研讨。

教学目标

了解计算机语言，程序设计的本质，算法概述

了解算法类问题的解决思想

掌握哥尼斯堡七桥问题，旅行商问题的算法思想

了解数学建模的方法，算法分析。

掌握顺序结构算法设计

教学基本内容

1.计算机语言。

（1）程序

（2）计算机语言：

机器语言、汇编语言、高级语言与编译器、构件化的语言，编程语言的分层结构，Java虚拟机。

2．程序设计基础：

程序设计的本质，常量，变量，算术运算符，关系运算符，关系运算符。

3.算法:

算法定义，算法举例，算法的表示：

自然语言、伪代码、伪代码、伪代码，算法的特性。

4．算法类问题：

哥尼斯堡七桥问题，数学建模，旅行商问题，贪心算法。

5．算法分析：

算法的正确性，算法的正确性：

算法的时间复杂性、算法的时间复杂性。

6.算法设计

（1）顺序结构：

三角形的面积，解鸡兔同笼问题。

算法设计训练：

1．设计算法，输入圆柱的半径r和高h，求圆柱体积和圆柱表面积。

2．设计算法，输入梯形的上底、下底和高，计算并输出面积。

3．设计算法，输入华氏温度值F，求摄氏温度C，其公式为

。

4．设计算法，求解二元一次方程组

的解，要求输入系数A1、B1、C1、A2、B2和C2。

教学重点难点

重点：

算法类问题求解算法思想，顺序结构算法设计

难点：

哥尼斯堡七桥问题，旅行商问题的算法思想

教学过程设计

教师使用PPT结合板书，讲述本章各个知识点，结合案例加强学生的理解，并引导学生参与部分问题的讨论。

课后作业

书后选择题，填空题，简答题。

每人在网上找到一个算法类问题，整理其求解的算法

参考资料

阅读教材本章内容

阅读:

数学建模有关内容

课后小结

注：

教案按课次填写，每课次原则上均应填写一份，全部课次构成完整的教案。

课次

第6课次，总16课次

章节名称

第8章数据库的基本思维

授课方式

课堂讲授（）；实验（）；

研讨（）；上机（√）

教学时数

2

授课方法手段

学生自主阅读教材，教师通过机房广播系统讲授，边讲边练

教学目标

了解数据库原理，了解关系数据库的有关原理

掌握数据库操作、表设计和创建

教学基本内容

1.数据库概述

（1）数据库体系结构：

数据库，数据库管理系统，数据库系统，软件，用户。

（2）概念模型：

实体，属性，实体型，实体集，实体间关系：

一对一、一对多、多对多，ER图。

（3）关系模型定义。

2.关系数据库：

（1）关系术语：

关系，元组，属性，域，关键字，主关键字，外部关键字，关系模式

（2）关系完整性：

实体完整性、参照完整性、用户定义完整性

3.数据库的基本操作

（1）创建数据库

（2）创建表：

创建表、数据类型、定义主键、字段大小、输入掩码、默认值、有效性规则和有效性文本、索引

教学重点难点

重点：

关系数据库的原理，数据表的设计，表的创建

难点：

数据表设计和创建

教学过程设计

教师讲授数据库概述，关系数据库原理

指导学生设计数据库结构

边讲边练，数据库操作，表的设计和操作等。

课后作业

书后选择题，填空题，简答题。

参考资料

阅读教材本章内容

通过网络阅读关系数据库的文献。

课后小结

课次

第7课次，总16课次

章节名称

第5章问题求解的基本思维

授课方式

课堂讲授（√）；实验（）；

研讨（）；上机（）

教学时数

2

授课方法手段

使用PPT结合板书讲授，师生互动，研讨。

算法设计边讲边练。

教学目标

掌握选择结构、循环结构的算法设计思想和方法

教学基本内容

（2）选择结构：

输入a、b值，输出其中较大的数；求函数f（x）

算法训练：

5．设计算法，输入x，求函数

的值。

6．设计算法，输入a和b的值，按公式

计算y值。

7．设计算法，输入噪声强度值，根据以下表格输出人体对噪声的感觉。

表5.4噪声强度表

强度分贝（db）

感觉

≤50

安静

51～70

吵闹，有损神经

71～90

很吵，神经细胞受到破坏

91～100

吵闹加剧，听力受损

101～120

难以忍受，呆一分钟即暂时致聋

120以上

极度聋或全聋

（3）循环结构：

求100!

，枚举法：

百钱买百鸡问题。

算法训练：

8．设计算法，计算

。

9．设计算法，计算

。

10．设计算法，求解搬砖问题：

36块砖36人搬，男一次搬4块，女一次搬3块，2个小儿一次抬1块，要求1次搬完。

问需男、女和小儿各多少人。

11．设计算法，输出1 000以内所有的勾股数。

勾股数是满足

的自然数。

例如，最小的勾股数是3、4、5。

（为了避免3、4、5和4、3、5这样的勾股数的重复，必须保持x

）

教学重点难点

重点：

选择和循环结构的算法设计思想和方法，进行训练

难点：

选择和循环的算法设计思想和方法

教学过程设计

教师使用PPT结合板书，讲述本章各个知识点，结合案例加强学生的理解，并引导学生参与部分问题的讨论。

算法设计部分，采取边讲边练的方法。

课后作业

书后选择题，填空题，简答题。

参考资料

阅读教材本章内容

课后小结

注：

教案按课次填写，每课次原则上均应填写一份，全部课次构成完整的教案。

课次

第8课次，总16课次

章节名称

第8章数据库的基本思维

授课方式

课堂讲授（）；实验（）；

研讨（）；上机（√）

教学时数

2

授课方法手段

学生自主阅读教材，教师通过机房广播系统讲授，边讲边练

教学目标

掌握查询的创建方法

掌握数据操作、关系、查询的创建。

教学基本内容

3.数据库的基本操作（3）数据记录操作：

插入、删除

（4）定义表之间的关系

4.查询

（1）创建选择查询，查询条件的表示

（2）创建交叉表查询

教学重点难点

重点：

数据基本操作、查询创建。

难点：

关系

教学过程设计

边讲边练数据基本操作、查询创建

课后作业

书后选择题，填空题，简答题。

参考资料

阅读教材本章内容

通过网络查询有关参考资料。

课后小结

课次

第9课次，总16课次

章节名称

第5章问题求解的基本思维

授课方式

课堂讲授（√）；实验（）；

研讨（）；上机（）

教学时数

2

授课方法手段

使用PPT结合板书讲授，师生互动，研讨。

算法设计边讲边练。

教学目标

理解递归的思想，掌握递归函数的设计。

教学基本内容

（5）函数与递归。

递归的思维模式，递归函数。

算法训练：

13．构造递归函数，求Fibonacci数列1、1、2、3、5、8、13、21…是一个无穷数列，求其第n项的值。

教学重点难点

重点：

递归的思想，递归函数

难点：

递归函数

教学过程设计

教师使用PPT结合板书，讲述本章各个知识点，结合案例加强学生的理解，并引导学生参与部分问题的讨论。

算法设计部分，采取边讲边练的方法。

课后作业

书后选择题，填空题，简答题。

参考资料

阅读教材本章内容

阅读:

网络阅读递归的思想。

课后小结

注：

教案按课次填写，每课次原则上均应填写一份，全部课次构成完整的教案。

课次

第10课次，总16课次

章节名称

第8章数据库的基本思维

授课方式

课堂讲授（）；实验（）；

研讨（）；上机（√）

教学时数

2

授课方法手段

学生自主阅读教材，教师通过机房广播系统讲授，边讲边练

教学目标

掌握关系运算与查询SQL语言，了解大数据的有关知识。

教学基本内容

5．SQL语言：

（1）SQL语言概述

（2）数据操作：

createtable，insertinto，update，delete

（3）关系运算与查询SQL语言：

选择查询，查询条件。

选择，投影，笛卡儿乘积，连接、分组统计。

6．数据挖掘与大数据

教学重点难点

重点：

SQL语句。

难点：

SQL语句

教学过程设计

边讲边练SQL语句练习。

课后作业

书后选择题，填空题，简答题。

参考资料

阅读教材本章内容

通过网络查询SQL语句参考资料。

课后小结

课次

第11课次，总16课次

章节名称

第6章计算机网络的基本思维

授课方式

课堂讲授（√）；实验（）；

研讨（）；上机（）

教学时数

2

授课方法手段

使用PPT结合板书讲授，师生互动，研讨。

教学目标

了解网络定义、网络分类、数据通信技术、网络协议、体系结构和操作系统，网络硬件设备

教学基本内容

1．网络概述。

网络定义、主要功能；网络的发展历史（终端联机系统，计算机网络，体系结构标准化的网络，Internet）。

2.网络分类

从网络地理范围分类，局域网、城域网、广域网；

从网络使用范围分类，公用网、专用网，VPN解决私有网络安全性的策略

拓扑的含义，从网络拓扑结构分类，星形结构、树形结构、总线结构、环形结构、全互连结构和不规则形结构，网络结构图分析。

3．数据通信技术。

模拟数据和数字数据；信号，模拟信号和数字信号；数据通信系统，三要素；数据编码：

信号，模拟信号和数字信号；差错控制，奇偶校验码和循环冗余校验（CRC）码。

4．网络协议。

网络协议的定义，OSI分层结构的启发，网络操作系统

5．网络硬件设备。

网络主体设备，服务器，客户机；网络传输介质：

波特率和比特率，宽带速率换算。

有线传输介质，双绞线（分类，组网），同轴电缆（分类，组网），光纤（分类）；

无线传输介质，无线电波、无线局域网、蓝牙（蓝牙设备的连接过程），红外线，激光。

网络连接设备，网络适配器（有线网卡和无线网卡），物理地址及其作用；交换机的功能，交换机原理；路由器工作原理。

教学重点难点

重点：

计算机网络分类，软硬件设备

难点：

计算机网络的通信技术

教学过程设计

教师使用PPT结合板书，讲述本章各个知识点，结合案例加强学生的理解，并引导学生参与部分问题的讨论。

课后作业

书后选择题，填空题，简答题。

参考资料

阅读教材本章内容

课后小结

注：

教案按课次填写，每课次原则上均应填写一份，全部课次构成完整的教案。

课次

第12课次，总16课次

章节名称

第5章问题求解的基本思维

授课方式

课堂讲授（）；实验（）；

研讨（）；上机（√）

教学时数

2

授课方法手段

教师使用机房广播系统，讲解演示程序设计过程、调试过程

程序设计和调试边讲边练

教学目标

掌握VB程序编写和调试方法。

教学基本内容

6.程序设计。

（1）类和对象,属性、方法和事件。

（2）VisualBasic编程：

求三角形的面积，求函数f（x），求n!

。

程序设计训练：

1．编写程序，输入长方体的三条边长a、b和c，求其体积、表面积。

2．编写程序，输入噪声强度值，根据如表5.5所示表格输出人体对噪声的感觉。

表5.5噪声强度表

强度分贝（db）

感觉

≤50

安静

51～70

吵闹，有损神经

71～90

很吵，神经细胞受到破坏

91～100

吵闹加剧，听力受损

101～120

难以忍受，呆一分钟即暂时致聋

120以上

极度聋或全聋

3．编写程序，求解搬砖问题：

36块砖36人搬，男一次搬4块，女一次搬3块，2个小儿一次抬1块，要求1次搬完。

问需男、女和小儿各多少人。

教学重点难点

重点：

操作系统的主要功能，分时调度策略，多处理机调度策略，分层的思维方法

难点：

分时调度策略，多处理机调度策略，分层的思维方法

教学过程设计

教师先通过三角形面积案例讲解顺序结构程序设计和调试。

学生完成求体积问题练习。

教师先通过函数f（x）案例讲解选择结构程序设计和调试。

学生完成求噪声强度表问题练习。

教师先通过n！

案例讲解循环结构程序设计和调试。

学生完成求搬砖问题练习

课后作业

书后选择题，填空题，简答题。

参考资料

阅读教材本章内容

阅读:

宁爱军等.VisualBasic程序设计.中国铁道出版社，2015.3

课后小结

注：

教案按课次填写，每课次原则上均应填写一份，全部课次构成完整的教案。

课次

第13课次，总16课次

章节名称

第6章计算机网络的基本思维

授课方式

课堂讲授（√）；实验（）；

研讨（）；上机（）

教学时数

2

授课方法手段

使用PPT结合板书讲授，师生互动，研讨。

教学目标

掌握IP地址、端口号与域名，网络查错过程

了解WWW服务、电子邮件、FTP，远程登录与远程桌面，掌握信息检索

了解云计算与物联网，培养互联网+创新创业意识

教学基本内容

6．Internet概述。

Internet定义；客户机/服务器工作模式；

7．IP地址、端口号与域名。

IP定义，IP地址分层结构，IP地址的格式，IP数据包的发送过程；Ping命令功能；IPV6特点。

端口号作用；

DNS域名作用，域名分层结构，域名与IP地址的关系,域名的解析过程。

网络出错时的查错过程。

8．局域网接入Internet

组建局域网的过程：

（1）选购硬件设备

（2）无线路由器的设置，网络账号，MAC地址过滤，IP地址过滤，域名过滤。

9．WWW服务

WWW概念，HTML标记，文字格式、图片、超级链接等；网页访问过程；URL地址的含义。

10．电子邮件

电子邮件含义，电子邮箱地址的结构，电子邮件的工作过程，SMTP和POP3。

11．FTP与文件的上传和下载

FTP的作用，FTP的工作过程，FTP的使用。

12．远程登录与远程桌面。

远程登录（TELNET）和远程桌面的作用；Telnet的操作过程；远程桌面的服务端设置和连接过程。

13．信息检索

信息检索定义；光盘数据库（SCI，SSCI，EI，INSPEC（自主学习））；中国知网科技文献检索，高级检索、下载文档；网络信息检索，XX高级检索

14．云计算与物联网。

云计算的含义，云计算的三种服务。

物联网的含义。

15．互联网+的含义，互联网+创新创新创业的过程。

教学重点难点

重点：

Internet的有关应用技术的基本原理

难点：

HTML标记语言

教学过程设计

教师使用PPT结合板书，讲述本章各个知识点，结合案例加强学生的理解，并引导学生参与部分问题的讨论。

课后作业

书后选择题，填空题，简答题。

参考资料

阅读教材本章内容