大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程計算思維案例庫要求

1、大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程案例庫一、案例制作背景隨著大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程內(nèi)容改革的不斷深入，以計算思維為切入點(diǎn)的教學(xué) 改革已經(jīng)得到各個高校的認(rèn)可。在幾年來的教學(xué)實(shí)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(xué)案例和教材，以便搭建起適合本校使用的、可行的大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)方案。但針對全國眾多高校存在著學(xué)生層次不同 的差異，以及教師對計算思維知識點(diǎn)的把握不足等現(xiàn)象的特點(diǎn)，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(xué)案例，會對各個學(xué)校提高計算機(jī)基礎(chǔ)課程 教學(xué)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(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程教指委編制的大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求關(guān)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(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合。3案例要針對大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。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(xué)目標(biāo)及層次（概念、方法、應(yīng)用）說明：說明本案例屬于概念、方法還是應(yīng)用層次，達(dá)到的教學(xué)目標(biāo)：了解、理解、掌握。 相關(guān)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(guān)知識點(diǎn)（領(lǐng)域/子領(lǐng)域/知識點(diǎn)）例如，系統(tǒng)平臺與計算環(huán)境/計算機(jī)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(shè)計思路

3、及內(nèi)容 思考題2. 演示文稿（PPT）:是指在教學(xué)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(jìn)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(tuán)隊評審?fù)ㄟ^后才可進(jìn)入大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)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(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程案例庫中的相關(guān)案例建設(shè)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(xué)目標(biāo)及層次（概念、方法、應(yīng)用） 應(yīng)用信息編碼的思想，達(dá)

4、到掌握信息編碼方法。 相關(guān)計算思維核心概念（分類 /核心概念） 通信/信息編碼 相關(guān)知識點(diǎn)（領(lǐng)域/子領(lǐng)域/知識點(diǎn)）系統(tǒng)平臺與計算環(huán)境/計算機(jī)系統(tǒng)/信息的表示（核心1） /信息編碼 設(shè)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(yīng)二進(jìn)制的0或1狀態(tài)。那么，正如使用n位二進(jìn)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(jìn)制：將編號轉(zhuǎn)換成 10位的二進(jìn)制 0000000001、0000000010、1010100110、 、1111101000（3）倒酒：關(guān)鍵，把每一瓶酒倒入自己二進(jìn)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(jìn)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(yīng)重點(diǎn)”計算思維核心概念及相應(yīng)重點(diǎn)分類（概念個數(shù)）關(guān)注點(diǎn)核心概念相應(yīng)重點(diǎn)計算（3）可計算性和計算復(fù)雜性計算模型、可計算性、計算復(fù)雜性了解計算發(fā)展的歷史；了解圖靈機(jī)、可計 算性、計算復(fù)雜性等基本概念抽象（4）關(guān)注對象的本質(zhì)特 征抽象、抽象層

7、次、概念模型、實(shí)現(xiàn)模型理解抽象及其過程；了解概念模型與實(shí)現(xiàn) 模型；掌握利用概念模型對問題進(jìn)行分析 和建模；了解抽象層次及虛擬機(jī)概念自動化（7）信息處理的算法設(shè)計算法、程序，迭代、遞 歸，啟發(fā)式策略、隨機(jī) 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(shè)計（6）可靠和可信系統(tǒng)的構(gòu)建分解、復(fù)合、折中，可靠性、安全性、重用性了解分解、復(fù)合、試錯、折中等設(shè)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(shí)現(xiàn)重用性、安全性、 可靠性的思想評估（5）復(fù)雜系統(tǒng)的性能評價評價指標(biāo)與基準(zhǔn)、瓶頸、冗余、容錯、性能仿真了解度量系統(tǒng)性能的指標(biāo)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(yàn)與糾錯、協(xié)議理解信息編碼思想；理解信息在計算機(jī)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(shí)體 間的有效配合和時 序控制同步、并發(fā)、并行、事件、服務(wù)理解并發(fā)、并行、同步、死鎖、事件、服 務(wù)的概念；了解常見的協(xié)同策略與機(jī)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(gòu)、 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(gòu)的概念；了 解數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法和程序的相 互關(guān)系；掌握選擇數(shù)據(jù)類型和

9、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)知識體系以及需關(guān)注的計算思維培養(yǎng)重點(diǎn)”領(lǐng)域/子領(lǐng)域知識點(diǎn)需關(guān)注的計算思維培養(yǎng)重點(diǎn)核心1 （統(tǒng)一必修）核心2 （分類必修）擴(kuò)展系統(tǒng) 平臺 與計 算環(huán)境1.信息與社會信息技術(shù)與應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)道德規(guī)范與社會責(zé)任信息安全基礎(chǔ)知識產(chǎn)權(quán)與開源軟件2.計算機(jī)系統(tǒng)信息的表示（二進(jìn)制、數(shù) 值、字符、圖像、漢字） 計算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成（馮諾依曼計算機(jī)體系 結(jié)構(gòu)及工作過程、硬件系 統(tǒng)構(gòu)成、系統(tǒng)軟件、應(yīng)用 軟件）操作系統(tǒng)基本原理（功能 與分類、進(jìn)程/資源等概 念）邏輯運(yùn)算和基本邏輯門 微處理器存儲器總線常用外部設(shè)備指令系統(tǒng)與匯編

10、語言中斷技術(shù)輸入輸岀系統(tǒng)處理器管理存儲管理文件管理設(shè)備管理存儲器接口設(shè)計嵌入式系統(tǒng)數(shù)字接口電路設(shè)計 模擬接口電路設(shè)計 單片機(jī)及其應(yīng)用需關(guān)注的核心概念：信息及 其表示、編碼與解碼、校驗(yàn) 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(guān)注的掌握重點(diǎn)：理解信 息編碼思想；了解計算系統(tǒng) 模塊設(shè)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(shè)計思想。領(lǐng)域/子領(lǐng)域知識點(diǎn)需關(guān)注的計算思維培養(yǎng)重點(diǎn)核心1 （統(tǒng)一必修）核心2 （分類必修）擴(kuò)展3.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識（網(wǎng) 絡(luò)和因特網(wǎng)發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)類 型與應(yīng)用、移動互聯(lián)網(wǎng)/無 線傳感網(wǎng)絡(luò)等概念）數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)（數(shù)據(jù)傳輸、 交換、路

11、由等方面的概念） 網(wǎng)絡(luò)模型與協(xié)議（ISO參考 模型、TCP/IP模型、協(xié)議） 因特網(wǎng)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)互連局域網(wǎng)技術(shù)廣域網(wǎng)技術(shù)TCP/IP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò)管理與維護(hù)局域網(wǎng)設(shè)計無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方 案需關(guān)注的核心概念： 協(xié)議；同 步、服務(wù)；抽象層次、概念模 型、實(shí)現(xiàn)模型；可靠性、安全 性；瓶頸、冗余、容錯、性能 仿真。需關(guān)注的掌握重點(diǎn)：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(luò)性能的分析評價有關(guān)概念 和方法。算法 基礎(chǔ) 與程 序開 發(fā)1 計算模型圖靈模型 可計算性 計算復(fù)雜性需關(guān)注的核心概念： 計算模 型、可計算性

12、、計算復(fù)雜性 。 需關(guān)注的掌握重點(diǎn)：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(fù)雜性 概念。領(lǐng)域/子領(lǐng)域知識點(diǎn)需關(guān)注的計算思維培養(yǎng)重點(diǎn)核心1 （統(tǒng)一必修）核心2 （分類必修）擴(kuò)展2.算法與 程序設(shè)計程序與程序設(shè)計語言（語 言作用、語言發(fā)展和類型） 基本控制結(jié)構(gòu)（順序、分 支、循環(huán)）算法基本概念（算法概念、 流程圖）程序設(shè)計過程（程序設(shè)計 問題求解的基本過程）數(shù)據(jù)類型基礎(chǔ)過程與函數(shù)構(gòu)造類型與指針 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) 文件面向?qū)ο缶幊?圖形界面編程 函數(shù)（類）庫 算法設(shè)計及常用算法Web編程技術(shù)需關(guān)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(gòu)、數(shù)據(jù)組織；分解、 復(fù)合；重用性

13、；評價指標(biāo)與基 準(zhǔn)。需關(guān)注的掌握重點(diǎn)：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(gòu)的概念和作 用；了解程序模塊化設(shè)計思 想，以及模塊分解與復(fù)合等設(shè) 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(lǐng)域/子領(lǐng)域知識點(diǎn)需關(guān)注的計算思維培養(yǎng)重點(diǎn)核心1 （統(tǒng)一必修）核心2 （分類必修）擴(kuò)展3.軟件開發(fā)軟件開發(fā)過程軟件體系結(jié)構(gòu)軟件工具與開發(fā)環(huán)境 項(xiàng)目管理與質(zhì)量控制 需求分析軟件設(shè)計軟件測試人機(jī)交互技術(shù)組件和服務(wù)信息系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)集成需關(guān)注的核心概念： 抽象；分 解、復(fù)合、折中；可靠性、安 全性、

14、重用性；評價指標(biāo)與基 準(zhǔn)。需關(guān)注的掌握重點(diǎn)：理解抽象 及其過程；了解軟件模塊分 解、復(fù)合、試錯、折中等系統(tǒng) 設(shè)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(shí)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(yīng)用）數(shù)據(jù)模型（邏輯模型、物理模型、E-R圖、UML 關(guān)系數(shù)據(jù)庫（關(guān)系數(shù)據(jù)模 型、關(guān)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(shù)規(guī)范化理論SQL語言事務(wù)處理數(shù)據(jù)庫設(shè)計數(shù)據(jù)庫管理與維護(hù) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)WEB應(yīng)用系統(tǒng) 管理信息系統(tǒng)需關(guān)注的核心概念：同步、并 發(fā)、并行、事件、服務(wù)；數(shù)據(jù) 組織、檢索與索引；抽象、抽 象層次、概

15、念模型、實(shí)現(xiàn)模型； 可靠性、安全性、重用性；評 價指標(biāo)與基準(zhǔn)、瓶頸、冗余、 容錯。領(lǐng)域/子領(lǐng)域知識點(diǎn)需關(guān)注的計算思維培養(yǎng)重點(diǎn)核心1 （統(tǒng)一必修）核心2 （分類必修）擴(kuò)展需關(guān)注的掌握重點(diǎn)：理解并發(fā)、并行、同步、事件、服務(wù) 等概念；了解事務(wù)處理的協(xié)同 策略與機(jī)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(shè) 計抽象及其過程、概念模型與 實(shí)現(xiàn)模型；了解數(shù)據(jù)庫中重用 性、安全性、可靠性的有關(guān)思 想。2.多媒體信息處理多媒體技術(shù)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(biāo)準(zhǔn)虛擬現(xiàn)實(shí)音頻處理技術(shù)圖像處理技術(shù)視頻處理技術(shù)動畫制作技 術(shù)多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)多媒體存儲技術(shù)網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)平面設(shè)計與制作動畫制作數(shù)字視頻制作視頻點(diǎn)播系統(tǒng)多媒體應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計需關(guān)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(yàn)與糾錯；同步、服務(wù)；瓶 頸、冗余、容錯。需關(guān)注的掌握重點(diǎn)：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(guān)系；了解多媒體系統(tǒng)中的 同步、協(xié)同機(jī)制，以及通信可 靠性保障基本思想。領(lǐng)域/子領(lǐng)域知識點(diǎn)需關(guān)注的計算思維培養(yǎng)重點(diǎn)核心1 （統(tǒng)一必修）核心2 （分類必修）擴(kuò)展3.分析與決策統(tǒng)計分析決策