本书是全新设计编写的学科综述性导引课程教材，全书针对职业教育本科计算机类专业学生的发展需求，结合一系列富含学科知识的内容与实践，把计算学科的概念、理论和技术知识融入实践当中，使学生保持浓厚的学习热情，加深对专业知识的认识、理解和掌握。本书包含了计算学科的各个方面，涉及计算机与数据，硬件基础与体系结构，软件基础，操作系统基础，文字处理、电子表格和演示文稿，文件管理与数据存储，数据库从SQL到NoSQL，程序设计与软件工程，从数字媒体到元宇宙，网络与Web技术，云计算与物联网，大数据与人工智能，安全与法律法规，专业伦理与职业素养等内容。
本书是为职业教育本科、高等职业院校计算机相关专业的信息技术计算机应用基础等课程编写的教材，也可供具有一定实践经验的软件开发人员参考或作为继续教育的教材。
学科综述性导引课程教材，针对职业教育本科、高等职业教育计算机类专业学生的发展需求。
基于因特网的实验活动，培养学生借助网络环境进行自主学习的能力。
通过对教材和专业文章的广泛阅读，培养学生探究性学习、理性思考和创新思维的能力。
配套提供电子课件、微课视频、教学大纲、教案、习题参考答案、教学进度表。
在学科综述性导引课程的构建问题上，人们容易将计算机文化与计算机导论混为一谈。其实，这是两门性质不同的课程。计算机文化（或大学计算机基础等）要解决的是人们对计算机功能的工具性认识，其目的在于培养学生操作计算机的初步能力，所以常着眼于应用操作的具体细节；而计算机导论除了培养学生操作计算机的能力，关键是要解决计算机类专业及相关专业学生对本专业以及对计算本质的认识问题。IT专业的学生不能局限于仅把计算看成一种工具，而更应该理解和掌握计算学科的基本原理、根本问题及解决问题的新思维模式。换句话说，在不降低操作技能要求的同时，应该着眼于专业知识面的开拓，做到宽基础、高素质。
职业教育向本科层次提升对相关专业课程的教学提出了更高的要求，新的教育形势需要我们积极进行教学改革，研究和探索新的教学方法。在长期的教学实践中，我们体会到，因材施教是教育教学的重要原则之一，把实验实践环节与理论教学相结合，通过抓实验实践教学来促进学科理论知识的学习，是有效改善教学效果和提高教学水平的重要方法之一。
本书是全新设计编写的学科综述性导引课程教材，主要基于以下几个目的。
● 引导学生重视对本专业以及对计算本质的认识，使其理解和掌握计算学科的基本原理、根本问题及解决问题的新思维模式，着眼于专业知识面的开拓，打好坚实基础。
● 通过主要基于因特网的实验活动，培养学生借助网络环境进行自主学习的能力。
● 通过主要针对各课程知识的实践活动，培养学生的动手能力。
● 通过对教材和专业文章的广泛阅读，培养学生探究性学习、理性思考和创新思维的能力。
本书可作为职业教育本科计算机类专业及相关专业计算机导论（信息技术计算机应用基础）课程的具有较强实践性的主教材。
本课程的教学进度设计见课程教学进度表，该表可作为教师授课参考和学生课程学习的概要。具体执行时，应按照教学大纲编排教学进度，按照校历及本学期节假日安排，确定本课程的具体教学进度。
本课程的教学评测可以从以下几个方面入手。
1）对每个项目中知识的阅读检查（14个项目）。
2）每个项目课后的习题（14组）。
3）每个项目课后的项目实施（14项）。
4）课程学习与实践总结（大作业，项目14）。
5）平时考勤。
6）任课老师认为必要的其他考核方法。
我们为本书精心录制了20讲教学微课视频。与本书配套的教学PPT课件等文档可登录机械工业出版社教育服务网下载。
本书的编写得到了浙大城市学院、浙江机电职业技术大学、浙江商业职业技术学院、浙江安防职业技术学院等多所院校师生的支持。除署名作者外，尤光辉、倪宁、蔡锦锦、张丽娜参加了本书部分内容的编写，在此一并表示感谢！
由于作者水平有限，书中难免有疏漏之处恳请读者批评指正。
周苏，浙大城市学院教授，清华大学访问学者，科技部相关机构认证创新工程师（二级），清华大学《计算机教育》杂志周苏专栏作者。自1999年参加独立学院工作以来，潜心体验大众化教育背景下的教学活动并探索其规律，认真踏实地进行教改研究，在教材研究与建设，教学方法改革与创新等方面积累了丰富的经验，成绩显著，在独立学院和应用型院校计算机学科的教学方法上走出了具有开创性的步伐，得到全国同行的广泛认同。从事计算机专业教学四十载，近年来更是追逐大数据、人工智能、元宇宙、低空经济的技术发展浪潮，在杭州电子科技大学、浙大城市学院、浙江商业职业技术学院等开设人工智能通识、生成式人工智能、AIGC通识、低空技术基础等课程，与时俱进。曾获浙江省高等教育教学成果奖二等奖，国家科学技术部创新方法成就奖，浙江大学先进工作者称号。
前言
项目1计算机与数据
【学习目标】
【知识学习】
11计算的渊源
111巨石阵
112安提基特拉机械
113阿拉伯数字
12巴贝奇与数学机器
121差分机
122分析机
13计算机的出现
131为战争而设计的计算机器
132计算机的定义
133计算机无处不在
134量子计算机
14用户界面
141提示与命令
142菜单和对话框
143图形对象与鼠标
144键盘
145显示器
15数据和数的表示
151存储和组织数据
152数据的表示
153数的不同进制
154整数和浮点数表示法
16数字化与数字文明
161什么是数字化
162数字社会
163数字文明
【项目实施】熟悉计算机基础操作
任务1引导、运行、浏览和搜索
任务2熟悉键盘使用
【习题】
项目2硬件基础与体系结构
【学习目标】
【知识学习】
21数字电路
211集成电路
212主板
213数据传输
22内存
221随机存取存储器（RAM）
222虚拟内存
223只读存储器（ROM）
224CMOS存储器
225地址空间
23中央处理器
231CPU体系结构
232指令与指令周期
233CPU的性能因素
234流水线和并行处理
235现代微处理器
24输入/输出
241显示器
242扩展端口和电缆
243设备驱动程序
25微控制器
【项目实施】熟悉硬件及其体系结构
任务1观察计算机内部
任务2研究RAM
【习题】
项目3软件基础
【学习目标】
【知识学习】
31软件的历史
32软件的相关概念
321软件的定义
322编程语言
323编译和解释
324过程性语言
325脚本语言
326面向对象程序设计语言
33常用应用软件
331文字处理软件
332电子表格软件
333数据库软件
334图形处理软件
335音乐与视频编辑软件
336娱乐与游戏软件
34软件版本、版权
341软件版本与升级
342软件版权和许可证
343共享软件、公共域软件与自由软件
35数字版权管理
351DRM技术
352信号加扰与数字水印
【项目实施】了解编程语言TIOBE排行榜
【习题】
项目4操作系统基础
【学习目标】
【知识学习】
41操作系统概述
411操作系统活动
412引导过程
413操作系统组成
42现代操作系统
421Microsoft Windows
422macOS与iOS
423UNIX和Linux
424安卓
425鸿蒙
43其他操作系统
431嵌入式操作系统
432虚拟机
433云操作系统
434物联网操作系统
435机器人操作系统
【项目实施】操作系统的基本概念与操作
任务1深入了解磁盘存储
任务2概念理解
任务3操作与分析
【习题】
项目5文字处理、电子表格和演示文稿
【学习目标】
【知识学习】
51文字处理
511写作过程
512改进写作质量
513格式化文档
514纸版印刷和电子出版
515文档自动生成
52电子表格
521创建简单的工作表
522公式计算与模板
523测试和修改工作表
524电子表格的智能
525设计建议与假设分析
53演示文稿
531建立演示文稿
532设计外观统一的演示文稿
533插入并处理对象
534演示文稿放映
535打印演示文稿
【项目实施】Word应用进阶
任务1Word编辑
任务2Word排版
【习题】
项目6文件管理与数据存储
【学习目标】
【知识学习】
61文件基础知识
611文件名与通配符
612可执行文件和数据文件
613配置文件、程序模块和其他文件
614保留符号与保留字
615文件格式
62文件资源管理器
621设备驱动器号
622文件目录和文件夹
623文件资源管理器操作
63文件存储技术
631磁技术
632光技术
633磁道、扇区和簇
634文件分配表
64存储设备
641磁存储设备
642光存储设备
643固态存储器
644闪存设备
645云存储
646内存存储
【项目实施】Excel应用进阶
任务1Excel工作表的建立、编辑和格式化
任务2Excel数据的管理和图表化
【习题】
项目7数据库从SQL到NoSQL
【学习目标】
【知识学习】
71数据库基础
711数据库的基本结构
712数据库的特点
713数据库管理系统
714ACID特征
72数据库检索
721菜单和超文本索引
722关键字搜索
73数据仓库与数据挖掘
731数据仓库的组成
732数据挖掘技术
74大数据存储概念
741分布式存储
742分布式文件系统
743存储虚拟化
744CAP定理
745BASE设计原理
75NoSQL数据库
751键-值存储
752文档存储
753列簇存储
754图存储
76NewSQL数据库
【项目实施】了解大数据存储技术
【习题】
项目8程序设计与软件工程
【学习目标】
【知识学习】
81算法
811问题描述
812算法的概念
8133种基本结构
814算法的定义
815计算机建模
82软件工程与软件生存周期
821软件生存周期
822软件生存周期过程
823软件生存周期模型
824软件工程的定义
825软件模块化
83软件开发过程
831分析阶段
832设计阶段
833实现阶段
834测试阶段
84软件测试与文档
841软件质量
842测试应用程序
843软件测试自动化
844软件文档
85面向对象方法和UML
【项目实施】理解程序设计方法
【习题】
项目9从数字媒体到元宇宙
【学习目标】
【知识学习】
91多媒体基础
911多媒体的定义
912多媒体设备
92多媒体技术
921数字声音
922数字扫描
923数字摄影
924位图图形
925矢量图形
926三维图形
927数字动画和数字视频
93数字媒体技术
931数字媒体的核心内容
932数字媒体与多媒体的关系
933数据压缩技术
934动漫设计技术
94虚拟现实、增强现实与混合现实
941虚拟现实（VR）
942增强现实（AR）
943混合现实（MR）
95元宇宙技术的发展
【项目实施】PowerPoint作品欣赏与分析
【习题】
项目10网络与Web技术
【学习目标】
【知识学习】
101网络构建基础
1011网络设备
1012物理拓扑结构
1013局域网及其标准
1014通信协议
102有线网络
1021有线网络基础
1022以太网
103无线网络
1031无线网络基础
1032现代通信技术
104因特网技术
1041因特网的诞生
1042因特网基础结构
1043因特网的网络结构
1044WWW的系统结构
1045上行速率和下行速率
105因特网接入
106Web技术
1061Web基础
1062搜索引擎
1063电子邮件
【项目实施】熟悉网络测试操作
任务1用ping命令进行网络延迟测试
任务2用ipconfig/winipcfg命令检查TCP/IP配置
任务3用netstat命令显示TCP/IP统计信息
【习题】
项目11云计算与物联网
【学习目标】
【知识学习】
111云计算及其发展
1111云计算的定义
1112云计算实现机制
112主流云计算平台
1121谷歌云
1122阿里云
1123腾讯云
113边缘计算
1131边缘计算的定义
1132云计算与边缘计算协同
114物联网技术与发展
1141物联网的发展
1142物联网的定义
1143物联网技术架构
1144物联网典型应用
1145云计算与物联网协同
【项目实施】云计算应用实例
任务1熟悉案例：在线照片存储共享网站SmugMug
任务2熟悉案例：在线视频制作网站Animoto
任务3了解亚马逊云计算服务之土耳其机器人
【习题】
项目12大数据与人工智能
【学习目标】
【知识学习】
121人工智能概述
122机器学习基础
1221基本概念
1222基本结构
1223学习分类
1224神经网络方法
123语义分析
1231自然语言处理
1232文本分析
1233语义检索
124视觉分析
1241热点图
1242时间序列图
1243网络图
1244空间数据图
125大数据与大语言模型
1251人工智能大语言模型
1252大数据与大语言模型
【项目实施】熟悉阿里云大模型通义千问
【习题】
项目13安全与法律法规
【学习目标】
【知识学习】
131基于计算机系统的风险
1311掉电、电源尖峰、电源浪涌
1312硬件失效
132计算机病毒
1321计算机病毒的产生
1322恶意程序
1323反病毒技术
133风险管理
1331建立政策和规程
1332限制在线访问
1333用户权限
1334数据加密
1335因特网安全
1336提供冗余
1337数据备份
134计算机犯罪与立法
【项目实施】你的计算机系统安全吗
【习题】
项目14专业伦理与职业素养
【学习目标】
【知识学习】
141IEEE/ACM《计算课程体系规范》的相关要求
1411胜任力培养实践
1412我国计算机本科教育的现状
1413CC2020对中国计算机本科专业学科设置的启发
142计算思维
1421数据认知思维模型
1422计算思维的概念
1423计算思维的作用
1424计算思维的特点
143程序员的道德责任
1431了解程序员
1432职业化和道德责任
1433ACM职业道德责任
1434软件工程师道德基础
144计算机职业
1441计算机专业与工作分类
1442准备从事计算机行业工作
1443寻找工作的技巧
145计算机技术的哲学内涵
【项目实施】课程学习与实践
总结
【习题】
附录习题参考答案
参考文献
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