前言

人工智能的浪潮席卷全球，计算机专业教育正经历着一场深刻而广泛的变革。这场变革不仅重塑了教育的内容与形式，更对高等教育的培养目标与方式提出了全新的挑战与要求。它不再局限于传统知识的灌输，而是更加注重学生综合能力的塑造，着力培养出兼具扎实专业功底与技术应用能力的复合型人才。2026年，教育部等五部门联合印发《“人工智能+教育”行动计划》，明确“推动人工智能成为高校公共基础课，按学科专业分类编写课程教材”。这个面向智能时代的教育顶层设计，标志着我国高等教育正式步入融合创新、跨界发展的新阶段，这也为强化各专业人才的AI素养培养指明了方向。

在传统的高等教育体系中，“计算机导论”与“人工智能基础”是两门独立且互不衔接的课程。前者侧重于计算机硬件组成、网络、操作系统等模块化知识介绍；后者直接切入搜索算法、逻辑推理与神经网络，默认学生已具备扎实的计算思维与编程功底。两者之间存在明显割裂，导致学生难以建立起“计算机基础—人工智能技术—实际应用”的完整认知链条，无法将理论学习与产业需求有效衔接，这一现状与新时代人才培养目标形成了突出矛盾。

为了破解这个教育痛点，打通计算机学科与人工智能领域的知识壁垒，我们立足“夯实基础、衔接前沿、注重应用、兼顾伦理”的编写理念，编写了本书。本书最大的特色是打破传统教材的原有格局，以人工智能技术体系为主线，将计算思维、数据结构、算法设计等计算机学科核心内容巧妙融入人工智能知识框架，构建起“概述—计算思维—人工智能三要素—人工智能模型与算法—人工智能应用与伦理”的连贯知识链，实现计算机基础与人工智能技术的有机统一，帮助学习者形成完整的知识体系，培养其跨领域的思维能力与实践能力。

本书内容体系清晰，共分为5个模块，各模块层层递进、逻辑紧密，兼顾理论深度与教学实用性。全书主要面向高等学校大一计算类专业学生，适配计算机类、人工智能类及相关交叉专业的大一“计算机导论”课程教学需求，贴合大一学生的认知水平与入门学习特点。

第一个模块（第1章）为人工智能概述。作为全书的开篇，此模块旨在带领学生从总体上对人工智能的定义、发展历程、研究领域、核心价值及未来趋势形成宏观认知，破除对人工智能的认知壁垒，建立学习本学科的兴趣与基础认知，为后续知识的学习做好铺垫。

第二个模块（第2章）为计算与计算思维。该模块紧扣人工智能时代对人才核心素养的要求，明确计算思维是计算机专业学生必备的核心思维方式，不仅系统讲解计算思维的内涵、核心方法与发展演进，从传统“像计算机科学家一样思考”到AI时代“人类定义价值、机器协同解决”的协同计算思维，更注重引导学生理解并灵活应用计算思维解决实际问题，培养其抽象建模、分解问题、算法设计的核心能力，为后续人工智能技术的学习筑牢思维根基。

第三个模块（第3章～第5章）为人工智能三要素。该模块以数据、算力、算法为核心，系统介绍三者的内涵、特性及协同关系。数据是AI模型的训练基础，算力是技术落地的硬件支撑，算法是AI的“思考逻辑”，三者相互支撑、协同推进人工智能技术发展。本模块通过对三要素的详细讲解，自然引入计算机学科中的数据表示、存储与处理，以及硬件架构、并行计算等核心内容，帮助学生夯实计算机基础，理解人工智能技术的底层支撑逻辑。

第四个模块（第6章～第10章）为人工智能模型与算法。该模块系统地讲解人工智能的核心模型与经典算法，涵盖知识表示与推理、搜索、计算智能、机器学习及深度学习等主流技术，详细拆解算法的原理、实现思路与应用场景，帮助学生深入理解人工智能“具能、使能、赋能”的内在机制，掌握分析和应用人工智能模型的基本方法，提升技术应用与创新能力。

第五个模块（第11章～第14章）为人工智能应用与伦理。该模块实现理论知识与实际应用、价值引领的有机结合。本模块通过自然语言处理、计算机视觉、生成式人工智能等典型应用场景，引导学生从实际出发理解人工智能的落地价值，感受技术对生产生活的深刻影响；同时，围绕人工智能伦理建设的科学基础，探讨算法公平、隐私保护、责任界定等核心伦理问题，引导学生树立正确的技术观，明确人工智能技术的发展必须服务于人类福祉，培养其科技伦理素养与社会责任感。

在编写过程中，充分考虑大一计算类专业学生的认知规律与入门基础，兼顾教材的学术严谨性与教学适用性，避免过于深奥的理论堆砌，注重知识的循序渐进与逻辑衔接。每个模块均配套了贴合教学实际的案例，助力教师开展大一导论课程教学，引导学生主动思考、学以致用。本书既适合作为高等院校计算机科学与技术、人工智能、数据科学与大数据技术等计算类专业大一学生的导论课程教材，也可以作为非计算机类专业的人工智能通识课程教材，还可作为对计算机与人工智能领域感兴趣的读者的入门参考用书。各章内容相对独立，教师可根据课程学时安排和专业培养需求灵活选择并组合相应教学内容，且能够保障课程知识体系的结构完整性与逻辑连贯性。本书由赵雪专、田宝、张墨华、裴利沈担任主编，负责全书整体策划、大纲设计与统稿定稿。其中，赵雪专主持全书编写工作，张墨华统筹学科内容质量与专业知识把关，田宝负责教学适配设计与配套教学资源建设，裴利沈协助统稿并负责技术章节逻辑校验。具体编写分工如下：陈洋荣、裴利沈、田宝负责第1章至第5章的撰写；臧利萍、王海燕负责第6章至第9章的撰写；赵雪专、范远璋、张墨华负责第10章至第14章的撰写。全书由编写组交叉审读、共同完善。

本书的顺利出版得到了河南省高等教育教学改革研究与实践项目（项目编号： 2025SJGLX323Y、2026SJGLX355、2026SJGLX445）、河南省人才项目（项目编号： 254200510017、254000510003）、河南省科技攻关项目（项目编号： 262102210027、252102220053、262102320306）和河南省高校重点科研项目（项目编号： 25CY039）的资助，同时依托河南省低空技术与经济优势特色本科专业集群、软件工程河南省重点学科以及河南省空天智能技术与系统国际联合实验室、河南省人工智能技术校企研发中心和河南省多模信息感知计算工程研究中心完成。上述教研项目与学科专业平台为本教材的内容打磨、案例开发、教学试点与配套资源建设提供了充足经费、实践场景与师资支撑，有力保障了教材编写工作顺利推进，在此致以诚挚谢意。

人工智能技术的发展日新月异，教育模式与人才培养理念不断革新。我们深知，一本优秀的导论教材不仅要传递知识，更要引导学生建立终身学习的意识。本书在涵盖核心知识的基础上，兼顾前沿技术动态，力求为学生搭建起“基础扎实、视野开阔、能力突出”的知识框架。限于作者水平，书中难免存在疏漏与不足，恳请广大师生、读者在使用过程中提出宝贵意见，以便不断修订完善，更好地服务于新时代复合型人才的培养事业。

编者2026年5月