前言

大学计算机基础——计算思维与信息素养（第2版）随着信息化技术的普及，办公自动化、计算机网络、计算机应用已成为绝大多数人工作、生活的基本工具，计算机科学技术成为人们必须学习的基本技能。“大学计算机基础”“计算思维导论”等相关课程是大学本科教育的第一门计算机公共基础课程，在培养学生计算机知识、素质、应用能力方面具有非常重要的基础性和先导性作用。

1. 教材的定位

从社会和科技发展进步的变化中可以看出，大学计算机课程应该讲授计算思维，由知识/操作型课程转型为思维/能力培养型课程。因此，区别于以往对计算知识、计算机概念和操作的课程认识，作为科学文化基础课，课程的教学目标应重新定位为“使学生获得理解计算机发展、软硬件系统、算法、信息安全等方面的基本知识，掌握信息处理的基本方法和多媒体运用的基本技术，初步具备运用计算工具解决实际问题的能力，培养学生的信息素养和计算思维”，既不是单纯的理论知识，也不是简单的实验指导，而是一门思维方法的训练课程。

2. 教材的主要内容

为了更好地开展课程理论教学工作，作者根据多年的教学积累，以计算思维能力培养为目标，修改完善了计算机知识与计算思维有机融合的理论教程。

第1章，计算思维概述。本章介绍信息、数据、计算和计算机发展历史，突出信息素养的重要性，旨在让学生了解信息技术中的计算与传统数学计算的区别，以及计算机作为重要的信息化工具其发展历程和核心思想，从而体会计算思维的基本概念及其在计算机科学中的体现。本章重点是计算的概念、图灵机、计算机发展历史和计算思维。

第2章，信息的表示。本章介绍信息在计算机中的表示与存储，包括常见的数值型数据(二进制表示和编码)、非数值型数据(图、文、声、像)、数据压缩技术，突出01思维。本章重点是数值的二进制表示、声音/图像的数字化过程、数据压缩的必要性和可行性。

第3章，计算机硬件系统。本章介绍计算机硬件系统组成及各部件功能，突出系统思维，旨在让学生了解冯·诺依曼体系结构的核心思想和各组成部件的工作原理。本章重点是冯·诺依曼体系结构组成、CPU工作原理、存储系统。

第4章，计算机软件系统。本章介绍计算机软件系统相关概念，包括软件系统架构分层、程序设计语言、算法，突出算法思维，旨在让学生了解软件体系相关的知识。本章重点是软件的组成、算法的概念和评价。

第5章，操作系统。本章介绍操作系统的发展历史、基本概念和重要功能，突出系统思维，旨在让学生了解计算机底层系统软件的重要作用。本章重点是进程管理、内存管理、文件管理。

第6章，数据库技术。本章介绍数据库、数据库技术、数据库设计、数据思维的基本概念和数据库抽象模型的设计方法，突出数据思维和抽象思维，旨在让学生了解数据独立性的重要性，培养学生数据库设计的抽象能力。本章重点是概念模型ER图设计。

大学计算机基础——计算思维与信息素养（第2版）前言第7章，计算机网络技术。本章介绍计算机网络的发展历程、基本概念、体系结构和TCP/IP协议簇、互联网应用，突出系统思维、抽象思维和网络思维，旨在让学生了解计算机网络组成的基本要素和常见应用。本章重点是计算机网络基本概念、网络体系结构、TCP/IP协议簇和常见互联网应用。

第8章，人工智能。本章介绍人工智能的概念、发展历史、应用领域、实现技术和典型应用，突出算法思维和智能思想，旨在让学生了解人工智能的发展历程、发展趋势、技术内核和面临的挑战。本章重点是人工智能概念、人工智能研究领域、人工智能实现技术、人工智能学科交叉应用。

3. 教材的特色改进

本次教材改版增加“计算思维”模块内容，并结合“大学计算机基础”十四五规划精品课建设、“计算思维导论”课程建设，探寻更适应混合式教学模式的课程理论体系，关注从“思维”的角度分析问题，从“学”的角度解决问题。相比第1版，本教材改进如表01所示。

(1) 由思维模块划分代替原计算机发展技术模块续表表01本教材对比第1版的改进第 2 版第 1 版备注第1章

计算思维

概述第1章

绪论① 增加1.1节信息、信息技术、数据、符号基础知识；

② 重构计算的定义、计算机发展历程、图灵机、未来新型计算机组织架构；

③ 增加1.3节信息素养与计算思维第2章

信息的表示第2章

信息的表示

第8章

多媒体技术① 合并数值型数据、非数值型数据信息存储，突出计算机01思维；

② 凝练多媒体数字化知识点描述第3章

计算机硬件系统第3章

计算机系统① 拆分计算机系统为硬件系统和软件系统两章，第3章以冯·诺依曼体系结构为主介绍硬件组成及各部分功能；

② 增加3.2.2节指令系统第4章

计算机软件系统第4章

算法① 合并原3.3节计算机软件系统(分层)和原第4章算法，整体介绍计算机软件系统并区分计算机软件、程序、程序设计语言、算法的概念；

② 增加4.2节程序设计语言；

③ 凝练4.3节算法的概念、设计、评价知识点描述；

④ 增加经典Huffman编码、行程编码压缩算法第5章

操作系统第5章

操作系统① 修改5.1节基本概念，由静态的历史和概念的介绍，重构为动态的发展引导功能特征；

② 重组5.2节操作系统进程管理为CPU管理，增加图例说明进程概念，并删除进程控制块、进程创建、进程唤醒、进程阻塞等内容；

③ 调整5.3节内存管理的内容，增加分页技术及大量图例解释相关技术原理；

④ 优化凝练设备管理、文件管理、用户接口章节的部分内容第6章

数据库技术第6章

数据库技术① 调整以案例贯穿数据库系统设计；

② 增加6.3节大数据与数据思维，突出现代计算机应用第7章

计算机网络技术第7章

计算机网络① 合并原7.1节概念和原7.2节介质为7.1节计算机网络基础；

② 凝练7.2节计算机网络体系分层思维描述，突出抽象思维和系统思维； 

③ 增加7.5节互联网创新思维第8章

人工智能面对人工智能对社会影响的浪潮，扩充本章，从计算机学科角度阐述人工智能发展历史、研究领域、实现技术和典型应用(2) 结合课程建设区分导学、重难点、延展阅读

结合混合式教学模式课程建设，本次改版区分教学知识模块课前导学、重难点知识讲解和课后延展阅读，内容划分如表02所示，其中斜体加粗表示难点内容。表02混合式教学模式内容划分章节课前导学/基本知识重难点延 展 阅 读第1章

计算思维概述1.1.1节，1.1.2节，1.2.2节1.2.1节，1.2.3节，1.2.4节1.2.5节，1.3.1节，1.3.2节第2章

信息的表示2.1.1节，2.4.1节，2.4.4节，2.5.1节，2.5.4节2.1.2节，2.1.3节，2.2.1节，2.2.2节，2.3.1节，2.4.2节，2.5.2节，2.5.5节，2.6.1节2.3.2节，2.3.3节，2.4.3节，2.5.3节，2.6.2节第3章

计算机硬件系统3.1.1节，3.2.1节，3.4.1节，3.5.1节，3.5.2节3.1.1节，3.1.3节，3.2.1节，3.2.2节，3.2.3节，3.3.1节，3.3.2节，3.5.3节3.1.2节，3.2.4节，3.3.3节，3.4.2节，3.5.4节第4章

计算机软件系统4.1.1节，4.1.2节，4.1.3节，4.3.1节，4.3.2节4.1.1节，4.2.1节，4.2.2节，4.2.3节，4.3.1节，4.3.3节4.3.4节第5章

操作系统5.1.1节，5.4.1节，5.5.1节，5.5.2节5.1.2节，5.2.1节，5.2.2节，5.3.1节，5.3.2节，5.3.3节，5.3.4节，5.4.2节，5.5.3节，5.5.4节，5.6节5.2.3节第6章

数据库技术6.1.1节6.1.2节，6.2.1节，6.2.2节，6.2.3节6.1.3节，6.3.1节，6.3.2节第7章

计算机网络技术7.1.1节，7.2.1节，7.4.4节，7.4.5节，7.4.6节，7.5.1节7.1.2节，7.1.3节，7.1.4节，7.2.2节，7.2.3节，7.2.4节，7.3.1节，7.3.2节，7.3.3节，7.4.1节，7.4.2节，7.4.3节7.5.2节，7.5.3节第8章

人工智能8.1.1节，8.1.2节，8.1.3节8.2.1节，8.2.2节，8.3.1节，8.3.2节，8.3.3节8.3.4节(3) 引入历史人文案例灌输正确价值导向

本次改版增加部分计算机科学和工程领域的重要历史事件，还有一些历史上具有杰出贡献的科学家简介，以及国产计算机领域发展经典成果和前沿领域。从励志角度激励学生思考并创新，从精神层面传递科学工匠精神。

本教材适合高校各专业学生学习，也适用于对计算机基础感兴趣、面临迎考的读者参阅。

本书第1章、第8章由王梅娟编写，第2章由张赛男编写，第3章由宦蕾编写，第4章由蒋园园编写，第5章由郑长友编写，第6章由李辉编写，第7章由胡斌编写。全书由王梅娟负责统稿，李辉、张赛男对全书知识点、案例进行了梳理，赵沫、成玲为本书的文字整理和校对做了大量工作。

本书编写过程中，得到了陆军工程大学有关专家多方面指导，在此一并表示衷心的感谢。由于编者的水平有限，书中可能存在不足之处，希望读者提出宝贵意见。本书同步配套出版《大学计算机基础实验教程》(第2版)，供读者选用，建议配合使用。

编者

2025年1月于南京