第2版前言

计算思维与Python编程基础（第2版·微课视频版）近年来，以高速互联、泛在移动、天地一体、智能便捷、综合集成为特征的新一代信息基础设施正在加速形成并不断完善，以大数据、云计算、人工智能为代表的新一轮信息技术创新浪潮席卷全球，技术创新强力推动着人类社会发展。计算机不仅仅是运行应用软件的工具，还蕴含着一种科学的方法论——计算思维。计算思维能力，就是“像计算机科学家一样去思考问题、解决问题”，计算思维已被明确倡导为与读、写、算并列的第四种基本技能。计算思维的内涵并不仅仅停留在计算机科学的基础上，而是一系列运用计算机科学的基础概念进行求解问题、设计系统和理解人类行为的思维活动。计算思维是每个学生都应掌握的能力，计算思维的培养成为贯穿各个学段的核心思想。教育部也要求大学计算机教学的总体建设目标定位在“普及计算机文化，培养专业应用能力，训练计算思维”上。

“计算思维”是非计算机专业学生进入大学的第一门计算机基础课程。将计算思维与计算机基础教育相结合，根据学生专业类别和知识能力水平精准定位计算思维的学习，已经得到计算机基础教育工作者的认可。本书作者团队长年扎根计算机基础教学第一线，明确学生的实际需求，希望能探索出最适合、最有针对性的计算机基础教育新模式。

计算思维的培养，不仅包括计算机系统理论知识学习，还包括计算思维活动能力的实践。计算思维实践的核心精神在于以问题求解为牵引，以程序设计为载体。如何选择适合的编程语言来设计程序呢？大数据时代帮我们选择了Python。Python语言简洁易学，功能强大，跨越各种平台，很适合各专业（特别是非计算机专业）的学生快速入门。以本书为例，直接利用Python 语言第三方库（turtle 库）进行编程实践，让学生结合特定编程模式不断拓展思路，层层递进式地更改参数，得到越来越丰富的输出效果。不仅能让学生改变了编程抽象、枯燥的固有观念，对实践产生了兴趣，还能让其切身体会利用计算工具解决问题的过程。

全书共分上下两篇。上篇主要介绍计算思维和计算机相关的知识概念，包含计算思维的概念、经典的计算机科学知识、最新的计算机科技的发展及计算机求解问题的基本方法。下篇主要通过Python语言程序的实例分析和语法结构介绍切实解决了计算思维“落地”的问题，还涵盖了Python的跨学科应用——第三方库的使用。全书主要特色如下。

（1） 内容全面。全书力求涵盖计算机、计算思维、Python语言等主要知识点，并且与时俱进地融入了当今主流的计算机科学技术——人工智能、云计算、物联网、边缘计算等，确保知识体系的完整性、实用性。

（2） 理论与实践结合。上下两篇的侧重点各有不同，但联系紧密。上篇理论部分通俗易懂，简洁朴素；下篇程序语言实践案例简单，极易上手，并在程序解决过程中全程融入“计算思维”理念。

（3） 配套微课视频。每章重要知识点都配有微课视频，读者扫描封底刮刮卡注册，即可扫码观看学习。

（4） 每章配有习题，教材提供配套的课件、例题案例、章节案例和综合案例的源码。

经过3年的教学实践，结合最新的技术发展和科研成果，对本书第1版的有关章节和内容进行了调整或补充，主要体现在如下方面：

（1） 第1章添加了人工智能发展的最新成果。近几年人工智能特别是大语言模型的出现，使人工智能进入新的发展时代。其代表成果ChatGPT作为一种人工智能对话模型，展现了令人瞩目的语言理解和生成能力。

（2） 第4章添加了计算机网络的前沿技术——边缘计算。随着物联网设备的迅速增长和海量数据的产生，传统的云计算模式遇到挑战。边缘计算模式应运而生，它将计算和存储资源直接部署到离数据源头更近的边缘设备上，使数据可以在其上实时处理，进一步降低延迟，提高效率，更好地保护了数据隐私。

（3） 第5章添加了部分算法实现的Python代码，便于读者理解算法和代码的关系，也可以运行这些代码深入理解相应的算法思想。

（4） 第6章在turtle绘图之前添加了Python基本语法介绍。便于读者在阅读Python绘图程序时查阅和理解代码功能，尝试自己模仿写出程序。

（5） 调整了第7章和第8章。第7章调整为数据类型，包含所有数据类型，第8章调整为程序控制结构，包含顺序结构、选择结构和循环结构，使逻辑更加清晰。

（6） 第11章添加了图形化编程——tkinter库的使用。使用带有图形界面的用户接口更加友好，代码的功能呈现更加直观。选取的案例是生活中常见的功能或工具，读者编程实现这些功能会更具亲和力，大大提高编程成就感。

本书由黄晓平、方翠、王亿首和吴呈瑜共同编写。其中，黄晓平编写了第2、8、9、11章并统稿，方翠编写了第1、3、6章，王亿首编写了第4、7章，吴呈瑜编写了第5、10章。本书在出版过程中，还得到了清华大学出版社的大力支持，在此表示诚挚的感谢。

由于作者水平有限，书中难免有不妥和疏漏之处，恳请各位专家、同仁和读者不吝赐教。

作者2024年5月计算思维与Python编程基础（第2版·微课视频版）第2版前言

第1版前言

计算思维与Python编程基础（第2版·微课视频版）近年来，以高速互联、天地一体、智能便捷、综合集成为特征的新一代信息基础设施正在加速形成并不断完善，以大数据、云计算、人工智能为代表的新一轮信息技术创新浪潮席卷全球，技术创新强力推动着人类社会由工业社会向信息化社会转型。在信息化社会，计算机无处不在，智能化、海量数据与人类生活密切相关。对人类而言，计算机绝不仅仅是运行应用软件的工具，而且蕴含着一种科学的方法论。那么，提高自身的计算机技术水平，更好地利用计算机自动化地解决问题，更大程度地进行创业创新，就需要全面培养计算思维能力。计算思维能力就是像计算机科学家一样去思考问题，解决问题，已被明确倡导为是与读、写、算并列的第四种基本技能。计算思维的内涵并不仅仅停留在计算机科学的基础上，它是一系列运用计算机科学的基础概念进行求解问题、设计系统和理解人类行为的思维活动。计算思维被认定为每个学生都应掌握的能力，计算思维的培养成为贯穿各个学段的核心思想。教育部也要求大学计算机教学的总体建设目标定位在“普及计算机文化，培养专业应用能力，训练计算思维”上。

“计算思维”是非计算机专业学生进入大学的第一门计算机基础课程，将计算思维与计算机基础教育相结合，根据学生专业类别和知识能力水平精准定位计算思维的学习，已经得到了计算机基础教育工作者的认可。本书作者团队长年扎根计算机基础教学第一线，清楚分析了学生的实际需求，希望能探索出最适合、最有针对性的计算机基础教育新模式。

计算机科学教育是计算思维培养中不可或缺的一部分，不仅包括计算机系统理论知识，还包括计算思维活动的实践。计算思维实践的核心精神在于以问题求解为牵引，以程序设计为载体。如何选择称手的编程语言来进行设计程序呢？大数据时代的市场帮我们选择了Python。Python语言简洁易学、功能强大，跨越各种平台，很适合非计算机专业的学生快速入门。以本书为例，不同于其他Python语言书籍，本书直接利用Python语言第三方库（turtle库）进行编程实践，让学生结合特定编程模式不断拓展思路，层层递进式地更改参数，得到越来越丰富的输出效果，也让学生改变了编程抽象、枯燥的固有观念，对思维实践产生了兴趣，也让其切身体会利用计算工具解决问题的过程。

全书共分上下两篇。上篇主要介绍了计算思维和计算机相关的知识概念，其中包含计算思维的概念、经典的计算机科学知识、最新的计算机科技的发展以及计算机求解问题的基本方法。下篇主要通过Python语言程序的实例分析和语法结构介绍，切实解决了计算思维“落地”问题，还涵盖了Python跨学科应用——第三方库的使用。全书主要特色如下。计算思维与Python编程基础（第2版·微课视频版）第1版前言（1） 内容全面。全书力求涵盖计算机、计算思维、Python 语言等主要知识点，并且与时俱进地融入了现在主流的计算机科学技术的介绍，如人工智能、云计算、物联网等，确保知识体系的完整性、实用性。

（2） 理论与实践结合。上下两篇的侧重点虽各有不同，但是联系紧密。上篇理论部分通俗易懂，简洁朴素；下篇程序语言实践案例简单，极易上手，并在程序解决过程中全程融入“计算思维”理念。

（3） 结构清晰。每章最后都给出本章知识结构的思维导图，图文并茂地帮助读者理清章节脉络，掌握基础知识架构，少走弯路。

（4） 每章都配有习题和微课视频，教材提供配套的课件、例题案例的源代码和习题答案。

本书由黄晓平、方翠、王亿首和吴呈瑜共同编写。其中，黄晓平编写了第2、8、9、11章并统稿，方翠编写了第1、3、6章，王亿首编写了第4、7章，吴呈瑜编写了第5、10章。本书在出版过程中，还得到了清华大学出版社的大力支持，在此表示诚挚的感谢。

由于作者水平有限，书中难免有不妥和疏漏之处，恳请各位专家、同仁和读者不吝赐教。

作者2021年5月