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| 編輯推薦： |
国家级一流本科课程主讲教材、“高等教育国家级教学成果奖”配套教材
本书从“科学、技术、交叉、素养”四个方面全面总结和概括了计算机科学的基础知识、理论、思维、技术和发展，以通俗易懂的语言和丰富多样的素材进行内容组织和介绍，让学生能够从科学、数学、逻辑、信息素养等角度广泛理解信息技术和其影响力，认识和了解计算思维的本质和内涵，从而能够在工作和日常生活中富有成效地运用信息技术，具有运用计算机处理和解决问题的能力。
本课程帮助学习者建立对计算机科学的全面认识，实现将信息技术与学习者原有的知识体系进行融合，通过批判思考和问题的解决过程达到创新和突破的目标。
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| 內容簡介： |
计算机科学作为一门科学学科，继承和发展着科学的研究方法与思维模式。其蓬勃发展和日新月异的知识，正在加速各学科的变革，推动学科交叉与融合，也已成为其他许多领域进步的必要动力。能够理解、领会和综合应用计算机技术也已是新时代人才的基础素质与能力。
本书立足于全面培养学生的计算思维和信息素养，贯彻国家立德树人的教育方针，从科学、技术、交叉、素养4方面组织内容和编写，实现知识、能力、素质的有机融合。在计算思维核心知识的学习中，融入科学素养、信息素养和创新交叉能力的培养，体现课程的高阶性和育人特点；开展思维训练、强调“抽象”理论的背景和应用，不仅介绍知识，也介绍知识的“来龙”和“去脉”，重视培养学习者的自主知识建构能力，让学生在学习技术知识的同时增强人文关怀，培养具有科学精神和社会责任感的新一代人才。
书中采用简洁明了的语言，使用大量示例与图解，内容切合实际，既适用于课堂教学，也适用于自学。全书共分为4篇11章，系统地介绍计算机科学中的基础知识和原理、前沿技术和交叉知识、信息素养等。以本书为基础，可以帮助大学生打下扎实的计算机基础，为进一步学习计算机后续课程和应用计算机相关技术奠定基础。
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| 目錄：
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第1部分科学篇
第1章计算机发展历史3
1.1逻辑学和计算3
1.1.1莱布尼茨的奇思妙想3
1.1.2把逻辑变成代数的布尔4
1.1.3弗雷格的谓词逻辑5
1.1.4希尔伯特计划6
1.1.5图灵和图灵机7
1.2机械式计算机的发展11
1.2.1机械式计算机发展概述11
1.2.2帕斯卡的计算器13
1.2.3查尔斯·巴贝奇的发明15
1.3电子计算机的发展16
1.3.1电子计算机发展概述16
1.3.2电子计算机的诞生18
1.3.3计算机的发展阶段19
1.3.4微型计算机的发展历史22
1.3.5计算机应用领域23
习题26
第2章计算系统27
2.10和1的信息表示27
2.1.1信息的符号化27
2.1.2数制的基本概念29
2.1.3不同数制之间的转换30
2.1.4数值的表示与计算32
2.1.5计算机文本的编码表示35
2.1.6计算机中图形和图像的表示39
2.2计算机的系统组成41
2.2.1冯·诺依曼计算机结构41
2.2.2多级存储体系44
2.2.3计算机基本工作原理48
2.3一个简单加法器的实现51
2.3.1计算机只懂0和151
2.3.2基本逻辑运算的实现52
2.3.3层次化思维实现加法器55
2.4计算机编程语言58
2.4.1计算机语言的发展58
2.4.2语言处理程序61
2.4.3程序设计技术62
习题67
第3章计算思维69
3.1计算思维概念69
3.1.1什么是计算思维69
3.1.2计算思维的特征70
3.1.3计算思维的影响71
3.2计算思维中的基本方法72
3.2.1抽象思维72
3.2.2虚拟化思维72
3.2.3分层抽象思维74
习题75
第2部分技术篇
第4章操作系统79
4.1操作系统概述79
4.1.1操作系统的发展79
4.1.2常见操作系统84
4.2现代操作系统89
4.2.1操作系统的功能89
4.2.2进程管理91
4.2.3存储管理92
4.2.4文件管理96
4.2.5设备管理97
习题100第5章软件技术102
5.1软件技术概述102
5.1.1软件定义102
5.1.2软件分类103
5.2人工智能技术105
5.2.1人工智能定义105
5.2.2人工智能发展历程106
5.2.3人工智能研究领域107
5.3基础软件109
5.3.1基础软件定义109
5.3.2基础软件分类110
5.4工业软件114
5.4.1工业软件定义和特色114
5.4.2工业软件分类116
5.5开源软件120
5.5.1开源软件定义120
5.5.2开源软件分类120
习题122
第6章硬件技术123
6.1微型计算机硬件系统123
6.1.1主机系统123
6.1.2总线和接口127
6.2芯片技术128
6.2.1历史发展128
6.2.2芯片技术概述129
习题131
第7章计算机网络技术132
7.1计算机网络基础132
7.1.1计算机网络的发展132
7.1.2计算机网络的功能134
7.1.3网络的拓扑结构135
7.1.4计算机网络协议137
7.1.5联网设备140
7.2Internet基础与应用143
7.2.1Internet发展概述143
7.2.2TCP/IP体系结构145
7.2.3IP地址和域名148
7.2.4Internet应用151
习题155
第8章问题求解与实现156
8.1问题求解和算法表示156
8.1.1计算机中求解问题156
8.1.2算法的表示形式158
8.2算法的分析162
8.2.1算法的时间复杂性162
8.2.2算法的空间复杂性164
8.3典型算法165
8.3.1基本排序算法165
8.3.2查找算法168
8.3.3迭代算法170
8.3.4递归算法172
习题175
第3部分交叉篇
第9章信息交叉179
9.1计算生物学179
9.1.1计算生物学定义179
9.1.2研究内容180
9.2计算经济学183
9.2.1计算经济学定义183
9.2.2研究方法184
9.3计算新闻学186
9.3.1计算新闻学定义186
9.3.2计算新闻实践187
9.4计算社会学188
9.4.1计算社会学定义188
9.4.2研究内容189
习题191
第10章前沿技术193
10.1普适计算193
10.1.1普适计算定义193
10.1.2研究内容194
10.2感知计算196
10.2.1感知计算定义196
10.2.2研究范畴197
10.3物联网200
10.3.1物联网定义200
10.3.2应用领域201
10.4云计算203
10.4.1云计算定义203
10.4.2云分类204
10.5情感计算206
10.5.1情感计算定义206
10.5.2情感计算分类207
10.6绿色计算210
习题212
第4部分素养篇
第11章信息素养215
11.1信息素养概述215
11.1.1信息素养的含义215
11.1.2信息素养内涵217
11.2信息社会的伦理道德218
11.2.1信息伦理学的发展219
11.2.2信息伦理学定义220
11.2.3互联网规定和规则221
11.3知识产权和学术道德223
11.3.1学术规范和学术道德223
11.3.2违反学术道德规范的常见行为226
11.3.3知识产权228
习题231
参考文献232
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| 內容試閱：
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本书是国家级线上一流本科课程“计算机科学基础”的主讲教材。
人类社会发展的历程是不断探索自然和改造自然的过程。计算机科学属于科学范畴，是一门系统的学科，它继承了科学的研究方法和逻辑思维，内容涵盖各种计算和信息处理的主题，从抽象的算法分析、形式化语法到更具体的编程语言、程序设计、软件和硬件等。
近年来，计算机科学发展极为迅速，知识日新月异，促使人类社会进入网络化与智能化时代，计算机技术正在加速人类社会的变革与发展。计算机科学的发展使得新的研究方法和手段层出不穷，极大地促进和拓展了其他学科的发展，日益成为其他学科研究的必要工具，尤其是在高科技领域，如航空航天等国民基础领域，这一趋势尤其明显。计算机知识和技能的掌握，不再仅仅是信息类专业学生的需求，而是新一代人才的基本能力和素质。
高等学校大学计算机课程教学指导委员会于2015年制定了《大学计算机基础课程教学基本要求》，提出以计算思维为导向的改革方向。近年全国高校的大学计算机基础课程教学内容改革主要方向从以往的计算机应用技术为主，转为以培养计算思维为核心，提升课程的内涵。为了适应我国的发展现状，国家和对高校育人提出了新的要求。2018年发布的《关于一流本科课程建设的实施意见》中指出要落实立德树人根本目标，提升课程高阶性、突出创新性原则等。高等学校大学计算机课程教学指导委员会和的文件为本书的编写提供了理论基础和指导方向。
本书的特色在于，立足于计算思维培养，从科学、技术、交叉和素养4方面组织和编写内容，介绍计算机科学的核心知识和技术，帮助学习者实现将信息技术与学习者原有的知识体系进行融合，通过批判性思考和问题解决达到创新和突破的目标。
本书内容总体上分为4篇，如图01所示。科学篇，从科学和计算机科学的关联和发展角度出发，从科学发展史、逻辑学角度出发介绍现代计算机诞生中的基础原理、让学生深刻了解计算机科学的概念和核心理论，掌握知识的来龙去脉；技术篇，通过介绍计算机中计算思维的应用和解决问题的方式，促进学生批判思考、达到创新和突破的目标；交叉篇，介绍计算技术和多领域、多学科交叉的成果和应用，引导学生融合运用专业技能和计算机信息技术，提升创新交叉能力；素养篇，从现代信息素养的内涵和概念入手，介绍相关知识，旨在提高数字公民素养。
图01科学、技术、交叉、素养的含义
本书语言通俗易懂，素材丰富多样，通过全面的介绍让学生在较短时间内认识和了解计算思维的本质，达到理解并能有意识在学习和实践中进行融合和应用，并且强调培养学生道德情操，增强人文关怀与社会责任感、创新精神和社会担当的素质。
首先，本书适合作为高等教育阶段的公共基础课教材使用。本书立足于培养学生的计算思维与信息素养，为各专业学生打下共同的知识与能力基础，帮助学生构建计算机科学的基本知识框架，培养运用信息技术的基本能力。这些都是高等教育阶段学生的知识与素质。其次，本书也非常适合作为想要全面了解计算机技术知识的学生的自学参考用书。
本书第1～4章和第6～8章由詹涛编写，第5章、第9章和第10章由段俊花编写，第11章由姜学锋、詹涛、段俊花编写，全书由詹涛主编并统稿，姜学锋老师对本书的编写提出许多宝贵的建议。在书稿的编写过程中，得到多位专家的关心和支持。在此，对所有鼓励、支持和帮助过本书编写的领导、专家、同事和广大读者表示真挚的谢意！
由于时间紧迫以及作者水平有限，书中难免有错误，疏漏之处，恳请读者批判指正。
编者2023年3月
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