大學計算機基礎課程計算思維案例庫要求

1、大學計算機基礎課程案例庫一、案例制作背景隨著大學計算機基礎課程內(nèi)容改革的不斷深入，以計算思維為切入點的教學 改革已經(jīng)得到各個高校的認可。在幾年來的教學實踐中，各個高校都在探索和嘗 試將典型計算思維培養(yǎng)方法轉(zhuǎn)化為教學案例和教材，以便搭建起適合本校使用的、可行的大學計算機基礎課程教學方案。但針對全國眾多高校存在著學生層次不同 的差異，以及教師對計算思維知識點的把握不足等現(xiàn)象的特點，適時提供一批高 質(zhì)量的與計算思維概念緊密結(jié)合的教學案例，會對各個學校提高計算機基礎課程 教學質(zhì)量起到巨大的推動作用。二、案例內(nèi)容要求1 案例以大學計算機基礎課程教指委編制的大學計算機基礎課程教學基本要求關于計算思維的核心

2、概念為依據(jù)，請參閱附錄二和附錄三。2案例要與本校大學計算機基礎課程教學內(nèi)容緊密結(jié)合。3案例要針對大學計算機基礎課程教學中的重點和難點。三、案例制作要求案例需要有Word文檔、演示文稿和視頻三部分。1. Word文檔內(nèi)容和格式如下： 案例名稱： 教學目標及層次（概念、方法、應用）說明：說明本案例屬于概念、方法還是應用層次，達到的教學目標：了解、理解、掌握。 相關計算思維核心概念（分類 /核心概念）例如，通信/信息編碼說明；請參閱白皮書中的表 2.1 相關知識點（領域/子領域/知識點）例如，系統(tǒng)平臺與計算環(huán)境/計算機系統(tǒng)/信息的表示（核心1） /信息編碼 說明；請參閱白皮書中的表 3.1 設計思路

3、及內(nèi)容 思考題2. 演示文稿（PPT）:是指在教學時使用的 PPT3. 視頻文件格式要求：聲音清晰，畫面清楚，MP4格式，H264編碼。每一 個案例時長一般為 5-10分鐘。4. 其他文檔四、案例提交方式案例以各個工作組為單位進行組織編寫，每個工作組需提供符合要求的案例 25個，提交的案例需經(jīng)工作組專家團隊評審通過后才可進入大學計算機基礎課程 案例庫。五、案例使用方式各工作組參與成員可使用大學計算機基礎課程案例庫中的相關案例建設自己 的SPOC課程。附錄一：案例11. Word文檔內(nèi)容和格式如下： 案例名稱：1000瓶酒中找出1瓶毒酒 教學目標及層次（概念、方法、應用） 應用信息編碼的思想，達

4、到掌握信息編碼方法。 相關計算思維核心概念（分類 /核心概念） 通信/信息編碼 相關知識點（領域/子領域/知識點）系統(tǒng)平臺與計算環(huán)境/計算機系統(tǒng)/信息的表示（核心1） /信息編碼 設計思路及內(nèi)容問題：一共有1000瓶酒，其中一瓶有毒。如果一只老鼠喝了有毒的酒，會在 一天后死亡。如果給一天時間，讓你判定哪瓶酒有毒，至少需要幾只老鼠？分析：由于時間是限定的，一只老鼠不能喝兩次，也不能等待其他老鼠喝酒 后的結(jié)果發(fā)生了再決定下一步的喝酒策略。因此：一、只能同時喝酒，故不能采 用像二分法這樣的方法求解；二、喝的酒可以是混合的（即幾瓶酒混合在一起）；三、根據(jù)老鼠死活的情況判斷哪一瓶有毒。思路：喝酒后每一只

5、老鼠只有2種狀態(tài)：死和活，n只老鼠就有這n個死或活的狀態(tài)，由此聯(lián)想到對應二進制的0或1狀態(tài)。那么，正如使用n位二進制可以表示2n個不同的數(shù)值，采用n只老鼠的死活狀態(tài)的組合就可以反映2n種不同的可能性。目前需要判斷 1000瓶酒的毒性，根據(jù) 2n=1024,我們可以試著去用 10 個老鼠去嘗試。方法：（1 ）編號：將 1000瓶酒編號：1、2、 、678、1000（2 ）二進制：將編號轉(zhuǎn)換成 10位的二進制 0000000001、0000000010、1010100110、 、1111101000（3）倒酒：關鍵，把每一瓶酒倒入自己二進制編碼中為1的杯子中。例如，第678瓶酒倒入第1、3、5、8

6、、9杯子中。（4 ）喝酒：讓10個老鼠分別吃一杯酒（5）判斷：看老鼠怎么個死法。若第1、3、5、& 9個老鼠死了，則可得到二進制序列：1010100110，可判定第678瓶酒有毒。 思考題：如何時間不受限制并且采用二分法則至少需要多少個老鼠？2. 演示文稿（PPT）:略3視頻文件格式要求：略4.其他文檔：無附錄二：白皮書表2.1 “計算思維核心概念及相應重點”計算思維核心概念及相應重點分類（概念個數(shù)）關注點核心概念相應重點計算（3）可計算性和計算復雜性計算模型、可計算性、計算復雜性了解計算發(fā)展的歷史；了解圖靈機、可計 算性、計算復雜性等基本概念抽象（4）關注對象的本質(zhì)特 征抽象、抽象層

7、次、概念模型、實現(xiàn)模型理解抽象及其過程；了解概念模型與實現(xiàn) 模型；掌握利用概念模型對問題進行分析 和建模；了解抽象層次及虛擬機概念自動化（7）信息處理的算法設計算法、程序，迭代、遞 歸，啟發(fā)式策略、隨機 策略，智能理解算法、程序概念；掌握迭代、遞歸等 基本方法；了解典型問題算法求解策略設計（6）可靠和可信系統(tǒng)的構建分解、復合、折中，可靠性、安全性、重用性了解分解、復合、試錯、折中等設計系統(tǒng) 的基本方法；了解信息封裝、接口、原型 系統(tǒng)等概念；了解實現(xiàn)重用性、安全性、 可靠性的思想評估（5）復雜系統(tǒng)的性能評價評價指標與基準、瓶頸、冗余、容錯、性能仿真了解度量系統(tǒng)性能的指標和常見方法；理 解瓶頸、冗

8、余、容錯的概念；了解可視化 建模與仿真通信（7）不同過程和對象間的可靠信息傳遞信息及其表示、信息量（熵）、編碼與解碼、信息壓縮、信息加密、校驗與糾錯、協(xié)議理解信息編碼思想；理解信息在計算機內(nèi) 的表示與存儲方式。掌握基本編碼方法； 了解通信可靠性保障基本思想?yún)f(xié)調(diào)（5）多個自主計算實體 間的有效配合和時 序控制同步、并發(fā)、并行、事件、服務理解并發(fā)、并行、同步、死鎖、事件、服 務的概念；了解常見的協(xié)同策略與機制記憶（5）信息的表示、存儲和檢索數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)結(jié)構、 數(shù)據(jù)組織、檢索與索引、 局部性與緩存理解常用數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)結(jié)構的概念；了 解數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)結(jié)構與算法和程序的相 互關系；掌握選擇數(shù)據(jù)類型和

9、數(shù)據(jù)結(jié)構的 方法；了解提高數(shù)據(jù)管理、訪問效率的常 用方法附錄三：白皮書表3.1 “大學計算機基礎教學知識體系以及需關注的計算思維培養(yǎng)重點”領域/子領域知識點需關注的計算思維培養(yǎng)重點核心1 （統(tǒng)一必修）核心2 （分類必修）擴展系統(tǒng) 平臺 與計 算環(huán)境1.信息與社會信息技術與應用網(wǎng)絡道德規(guī)范與社會責任信息安全基礎知識產(chǎn)權與開源軟件2.計算機系統(tǒng)信息的表示（二進制、數(shù) 值、字符、圖像、漢字） 計算機系統(tǒng)的構成（馮諾依曼計算機體系 結(jié)構及工作過程、硬件系 統(tǒng)構成、系統(tǒng)軟件、應用 軟件）操作系統(tǒng)基本原理（功能 與分類、進程/資源等概 念）邏輯運算和基本邏輯門 微處理器存儲器總線常用外部設備指令系統(tǒng)與匯編

10、語言中斷技術輸入輸岀系統(tǒng)處理器管理存儲管理文件管理設備管理存儲器接口設計嵌入式系統(tǒng)數(shù)字接口電路設計 模擬接口電路設計 單片機及其應用需關注的核心概念：信息及 其表示、編碼與解碼、校驗 與糾錯；同步、并發(fā)、并行、 事件；局部性與緩存；折中； 瓶頸等。需關注的掌握重點：理解信 息編碼思想；了解計算系統(tǒng) 模塊設計、重用、計算協(xié)同 等基本思想；理解存儲體系 的折中、緩存設計思想。領域/子領域知識點需關注的計算思維培養(yǎng)重點核心1 （統(tǒng)一必修）核心2 （分類必修）擴展3.計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡基礎知識（網(wǎng) 絡和因特網(wǎng)發(fā)展、網(wǎng)絡類 型與應用、移動互聯(lián)網(wǎng)/無 線傳感網(wǎng)絡等概念）數(shù)據(jù)通信基礎（數(shù)據(jù)傳輸、 交換、路

11、由等方面的概念） 網(wǎng)絡模型與協(xié)議（ISO參考 模型、TCP/IP模型、協(xié)議） 因特網(wǎng)應用網(wǎng)絡操作系統(tǒng)與網(wǎng)絡服務網(wǎng)絡互連局域網(wǎng)技術廣域網(wǎng)技術TCP/IP協(xié)議網(wǎng)絡安全技術網(wǎng)絡管理與維護局域網(wǎng)設計無線傳感器網(wǎng)絡關鍵技術無線傳感器網(wǎng)絡設計無線傳感器網(wǎng)絡應用方 案需關注的核心概念： 協(xié)議；同 步、服務；抽象層次、概念模 型、實現(xiàn)模型；可靠性、安全 性；瓶頸、冗余、容錯、性能 仿真。需關注的掌握重點：了解抽象 層次、通信可靠性保障基本思 想；理解協(xié)議的作用；了解網(wǎng) 絡性能的分析評價有關概念 和方法。算法 基礎 與程 序開 發(fā)1 計算模型圖靈模型 可計算性 計算復雜性需關注的核心概念： 計算模 型、可計算性

12、、計算復雜性 。 需關注的掌握重點：了解圖靈 模型的發(fā)展背景和基本思想， 以及可計算性和計算復雜性 概念。領域/子領域知識點需關注的計算思維培養(yǎng)重點核心1 （統(tǒng)一必修）核心2 （分類必修）擴展2.算法與 程序設計程序與程序設計語言（語 言作用、語言發(fā)展和類型） 基本控制結(jié)構（順序、分 支、循環(huán)）算法基本概念（算法概念、 流程圖）程序設計過程（程序設計 問題求解的基本過程）數(shù)據(jù)類型基礎過程與函數(shù)構造類型與指針 數(shù)據(jù)結(jié)構基礎 文件面向?qū)ο缶幊?圖形界面編程 函數(shù)（類）庫 算法設計及常用算法Web編程技術需關注的核心概念：算法、程 序；迭代、遞歸；數(shù)據(jù)類型、 數(shù)據(jù)結(jié)構、數(shù)據(jù)組織；分解、 復合；重用性

13、；評價指標與基 準。需關注的掌握重點：理解算法、程序概念；掌握迭代、遞 歸等基本方法；了解典型問題 算法求解策略；理解常用數(shù)據(jù) 類型和數(shù)據(jù)結(jié)構的概念和作 用；了解程序模塊化設計思 想，以及模塊分解與復合等設 計思想；理解信息封裝、接口 等概念，以及重用性、可靠性 的思想；了解程序測試的基本 方法和思想。領域/子領域知識點需關注的計算思維培養(yǎng)重點核心1 （統(tǒng)一必修）核心2 （分類必修）擴展3.軟件開發(fā)軟件開發(fā)過程軟件體系結(jié)構軟件工具與開發(fā)環(huán)境 項目管理與質(zhì)量控制 需求分析軟件設計軟件測試人機交互技術組件和服務信息系統(tǒng)開發(fā)應用系統(tǒng)集成需關注的核心概念： 抽象；分 解、復合、折中；可靠性、安 全性、

14、重用性；評價指標與基 準。需關注的掌握重點：理解抽象 及其過程；了解軟件模塊分 解、復合、試錯、折中等系統(tǒng) 設計的基本方法；了解信息封 裝、接口、原型系統(tǒng)等概念； 了解實現(xiàn)重用性、安全性、可 靠性的思想。數(shù)據(jù) 管理 與信 息處理1.數(shù)據(jù)組織與管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基本（功能、 應用）數(shù)據(jù)模型（邏輯模型、物理模型、E-R圖、UML 關系數(shù)據(jù)庫（關系數(shù)據(jù)模 型、關系代數(shù)等基本概念） 數(shù)據(jù)庫安全數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)庫新技術規(guī)范化理論SQL語言事務處理數(shù)據(jù)庫設計數(shù)據(jù)庫管理與維護 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)技術WEB應用系統(tǒng) 管理信息系統(tǒng)需關注的核心概念：同步、并 發(fā)、并行、事件、服務；數(shù)據(jù) 組織、檢索與索引；抽象、抽 象層次、概

15、念模型、實現(xiàn)模型； 可靠性、安全性、重用性；評 價指標與基準、瓶頸、冗余、 容錯。領域/子領域知識點需關注的計算思維培養(yǎng)重點核心1 （統(tǒng)一必修）核心2 （分類必修）擴展需關注的掌握重點：理解并發(fā)、并行、同步、事件、服務 等概念；了解事務處理的協(xié)同 策略與機制；了解提高數(shù)據(jù)管 理、訪問效率的數(shù)據(jù)組織、檢 索與索引方法。了解數(shù)據(jù)庫設 計抽象及其過程、概念模型與 實現(xiàn)模型；了解數(shù)據(jù)庫中重用 性、安全性、可靠性的有關思 想。2.多媒體信息處理多媒體技術的基本概念（媒 體類型、多媒體系統(tǒng)的組 成）多媒體數(shù)據(jù)處理（常用多媒體處理軟件）多媒體文件格式及標準虛擬現(xiàn)實音頻處理技術圖像處理技術視頻處理技術動畫制作技 術多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術多媒體存儲技術網(wǎng)絡多媒體技術平面設計與制作動畫制作數(shù)字視頻制作視頻點播系統(tǒng)多媒體應用系統(tǒng)設計需關注的核心概念：信息及其 表示、信息量（熵）、編碼與 解碼、信息壓縮、信息加密、 校驗與糾錯；同步、服務；瓶 頸、冗余、容錯。需關注的掌握重點：理解信息 編碼思想；掌握基本編碼方 法；理解信息表示、信息度量（熵）、信息壓縮等基本思想 和關系；了解多媒體系統(tǒng)中的 同步、協(xié)同機制，以及通信可 靠性保障基本思想。領域/子領域知識點需關注的計算思維培養(yǎng)重點核心1 （統(tǒng)一必修）核心2 （分類必修）擴展3.分析與決策統(tǒng)計分析決策