第一章 计算机文化与计算思维基础
大学计算机基础-01-计算机与计算思维
大学计算机基础-01-计算机与计算思维在当今的数字化时代，计算机已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
无论是工作、学习还是娱乐，我们几乎每天都会与计算机打交道。
而要真正理解计算机的运行原理和应用，就必须掌握计算思维。
接下来，让我们一起走进计算机与计算思维的奇妙世界。
计算机，这个看似复杂的设备，实际上是由一系列硬件和软件组成的。
硬件包括中央处理器（CPU）、内存、硬盘、显示器、键盘等组件，它们协同工作，使得计算机能够执行各种任务。
软件则是指安装在计算机上的程序和操作系统，如 Windows、Mac OS、Linux 等。
这些软件为我们提供了与计算机交互的界面和工具，让我们能够轻松地完成文档编辑、图像处理、游戏娱乐等各种活动。
计算机的发展经历了几个重要的阶段。
从最初的大型机到个人电脑的普及，再到如今的智能手机和平板电脑，计算机的体积越来越小，性能却越来越强大。
早期的计算机主要用于科学计算和军事领域，而随着技术的进步，计算机逐渐走进了千家万户，成为了人们日常生活和工作的得力助手。
那么，什么是计算思维呢？简单来说，计算思维是一种运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。
它不仅仅是关于编程和算法，更是一种解决问题的方式和思维模式。
计算思维具有几个重要的特点。
首先是抽象。
在面对复杂的问题时，我们需要将其抽象为简单的模型，以便更好地理解和解决。
例如，在设计一个在线购物系统时，我们可以将用户、商品、订单等元素抽象为数据结构，并通过算法来处理这些数据。
其次是逻辑。
计算思维要求我们遵循严格的逻辑规则，确保我们的解决方案是正确和有效的。
无论是编写程序还是设计系统，逻辑的严密性都是至关重要的。
此外，计算思维还强调分解和组合。
我们可以将一个大问题分解成若干个小问题，分别解决后再将它们组合起来，形成最终的解决方案。
计算思维在各个领域都有着广泛的应用。
在科学研究中，科学家们利用计算思维来模拟自然现象、分析实验数据，从而推动科学的进步。
《信息技术基础教学课件》第1章计算思维和计算机基础
础
目录
• 计算思维 • 计算机基础 • 信息技术的发展历程 • 信息技术基础课程的学习方法
01
计算思维
计算思维的定义
计算思维：一种解决问题的思维方式， 通过抽象、分解、概括等方式，将复 杂问题转化为可计算的问题，并利用 计算技术 包括理解问题、抽象化、设计解决方 案、实施解决方案以及评估解决方案 的有效性。
理解信息技术在日常生活和工 作中的应用。
培养自主学习和解决问题的能 力。
学习方法与技巧
理论与实践相结合
在学习理论知识的同时，结合实际操 作，加深理解和记忆。
案例分析
通过分析实际案例，了解计算思维和 计算机技术在不同领域的应用。
小组讨论
与同学一起讨论学习内容，互相交流 心得，提高学习效果。
主动探索
积极寻找相关的学习资源，如网络教 程、在线课程等，拓宽知识面。
计算机的工作原理
二进制数制
计算机内部采用二进制数制进行 计算和存储，因为二进制只有0和
1两种状态，易于表示和实现。
指令执行
计算机执行指令的过程包括取指令、 解码、执行和写回等阶段，通过一 系列指令完成程序设定的任务。
数据存储
计算机存储数据的方式包括内存储 器和外存储器，内存储器速度快， 但容量较小，而外存储器容量大， 但速度较慢。
计算机的应用领域
科学计算
计算机在科学计算领域 的应用包括数值计算、 数据处理和模拟实验等。
工业控制
计算机在工业控制领域 的应用包括自动化生产 线、机器人和智能制造
等。
电子商务
计算机在电子商务领域 的应用包括网上购物、 电子支付和物流配送等。
计算机文化与计算机思维基础
计算机文化与计算机思维基础计算机在当今社会中已经成为了重要的工具和资源，对于个人和社会的发展都起着至关重要的作用。
而要更好地理解和运用计算机，掌握计算机文化和计算机思维基础是必不可少的。
本文将从计算机文化与计算机思维的概念、重要性以及培养方法等方面展开探讨。
一、计算机文化的概念与重要性计算机文化是指通过学习和理解与计算机相关的知识、技能和价值观，从而形成的一种特定的文化现象和认知方式。
计算机文化涉及计算机的概念、原理、发展历程、应用和影响等方面内容。
计算机文化的重要性主要体现在以下几个方面：1. 推动科技创新：计算机文化的普及不仅可以提升个人的科技素养，还能够推动整个社会的科技创新。
只有掌握了计算机文化，人们才能更好地理解和运用计算机技术，从而创造出更多的科技成果。
2. 促进信息化时代发展：计算机文化是信息化时代的基石，它的普及和提升能够为信息化社会的发展提供有力的支撑。
在计算机文化的引领下，人们可以更好地适应和应对信息时代的需求，提高信息获取和处理的能力。
3. 增强学习和工作效率：计算机文化的掌握可以让人们更加高效地进行学习和工作。
通过计算机技术，人们可以快速获取和处理大量的信息，提高学习和工作效率，使事半功倍成为可能。
二、计算机思维基础的概念与培养方法计算机思维是一种抽象思维，它强调问题的分解、模式识别和算法思维等能力。
计算机思维基础则是指培养和发展这种思维方式所需的基础知识和技能。
计算机思维基础的重要性在于它可以培养人们的逻辑思维、创造思维和问题解决能力。
下面将介绍一些培养计算机思维基础的方法：1. 学习编程：编程是培养计算机思维基础的重要途径之一。
通过学习编程语言，人们可以更好地理解问题的分解和模式识别等概念，锻炼逻辑思维和算法思维。
2. 解决问题：解决问题是培养计算机思维基础的有效方法。
人们可以选择一些与计算机相关的问题，并尝试用计算机思维的方式来解决，例如使用流程图、伪代码等方式进行问题描述和求解。
计算机基础与计算思维课件-第1章 计算机组成及工作原理
3.存储器
存储器用来存储数据和程序，根据功能的不同，存储器 一般可分为内存储器和外存储器两种 。
内存储器也称主存储器、主存或内存，用来存放现行程 序的指令和数据，可以直接与运算器和控制器交换信息。 内存具有存取速度快、容量小的特点
外存储器也称为辅助存储器、辅存或外存，用来存放需 要长期保存的信息，不能直接与运算器、控制器交换信 息，需要通过内存进行交换。外存的特点是存取速度较 慢、存储容量大、成本低。
较为普遍的一种分法是按照计算机的运算速度、 字长、存储容量等综合性能指标，可分为巨型机、 大型机、小型机、微型机和嵌入式计算机等。
1. 巨型机
是一种超大型电子计算机，具有很强的计算和 处理数据的能力，其主要特点表现为高速度和大容 量，配有多种外部和外围设备及丰富的、高性能的 软件系统。
2. 大型机
计算机的发展共经历了四代
第一代——电子管计算机（1946年～1959年） 第二代——晶体管计算机（1959年～1964年） 第三代——中小规模集成电路计算机（1964
年～1970年）
第四代——大规模、超大规模集成电路计算 机（1970年至今）
计算机使用的电子元器件
1.1.2 计算机分类
按照计算机的结构原理可分为模拟计算机、数 字计算机和混合式计算机。按计算机用途可分为专 用计算机和通用计算机。
1.3.2 计算机的硬件结构
根据冯.诺依曼原理，微型计算机的硬件系统主 要由五大基本部分组成：运算器、控制器、存储器、 输入和输出设备。
1.运算器
运算器的主要功能是对二进制数据进行 算术运算（如加、减、乘、除等）和逻辑 运算（如与、或、非等），所以运算器也 被称为算术逻辑单元（Arithmetic and Logic Unit，简称ALU）。
计算机基础-第一章 计算机基础知识
转换结果最高位
转换结果 [0.8125]10=[0.1101]2 第一章 计算机基础知识
1.3信息处理基础
十进制转换为二、八、十六进制 方法：用短除法，把整数和小数分 【例】将八进制数 117转换成二进制数 别转换。整数部分用“除2（或8、16） 取余法”，将余数逆序排列；小数部分 用”乘2（或8、16）取整法”，将整数 按顺序排列。
课 程 性 质 教 学 目 标
教 学 内 容 课 程 考 核
课程考核方式：期末机试考核+ 平时考核 成绩评定：期末机试成绩80%+ 平时考核成绩20%
课 程 性 质 教 学 目 标
课程介绍
教 学 内 容 课 程 考 核
20世纪以来，计算机及其相关技术飞速发展， 人类逐渐从原子时代、电气时代进入了信息时代。 计算机文化的出现，出现了一种新的思维方式： 计算思维。那么计算思维的意义何在？它在我们 的日常生活中又有什么样的体现呢？
第一章 计算机基础知识
1.1计算机文化与计算思维
计算机发展史 计算机分类 计算机应用领域 计算机发展趋势
第一章 计算机基础知识
1.2计算机基础
数据计算和处理
数值 文字 图形 图像 声音 视频
二进制
1.在电路上容易实现，可靠性高 2.运算规则简单 3.可直接用作逻辑运算
第一章 计算机基础知识
1.3信息处理基础
八进制数（E） （1）有0－7八个数 （2）逢八进一，进位基数为8，位的权数是八的幂
举例：八进制数10237.45可以表示为： [10237.45]8=1×84＋0×83＋2×82＋3×81＋7×80 4×8-1＋5×8-2 第一章＋ 计算机基础知识
1.3信息处理基础
进位记数的特点: (1)有R(R是基数)个数字 (2)逢R进一，进位基数为R，位的权数 是R的幂
计算机文化与计算思维
◆ 算 盘 中国唐代 第一种手动式计数器 沿有至今
◆ 计算尺 1622年 手动式，上世纪70年代被计算器取代 加减乘除、指数、三角函数运算 ◆ 加法器 1642年 机械式，只能做加法
3
一、引言
◆ 计算器 1673年 德国Gottfried Leibniz，机械式 可进行加、减、乘、除和开方
◆ 差分机和分析机
查尔斯.巴贝奇 1812年差分机 1834年分析机
分析机： 体现了现代电子计算机的结构、设计思想维
一、引言
1
一、引言 人类为什么要发明计算机？ ■ 人的计算速度很低
◆ 祖冲之计算π至小数点后7位数用了15年 ◆ 计算30×30的行列式需要几个人年
◆ 中国第一棵原子弹研制时，
数百位科学家在大礼堂打算盘
2
一、引言
■ 早期的计算工具
◆ 算 筹 春秋战国时期 世界上最早的计算工具
计算机技术与计算思维基础
一.一一.二计算机技术计算思维基础学目地•了解计算机地发展,分类及应用•掌握计算机地特点•了解计算思维基本概念一.一计算机技术计算机(电脑)是一种能够接收信息,并按照存储在其内部地程序对输入信息行处理,并产生输出结果地高度自动化地数字电子设备。
计算机地诞生(一) ENIAC （埃尼阿克）世界上第一台电子计算机诞生于一九四六年,美宾夕法尼亚大学;(二)规模 一八零零零多个电子管,一七零方米,三零吨,功率一四零千瓦;(三)速度 五零零零次/秒。
一.一 计算机技术一.一.一 计算机地发展•七零多年来发展速度之快大大超出们地预料:•能,体积,价格,···•应用领域•软件技术与软件产品一.一 计算机技术一.一.一 计算机地发展问题:七零多年来没变地是什么？基本工作原理按照采用地物理元器件,分为四代:（一）第一代（二零世纪四零年代-五零年代末）CPU:电子管机器语言与汇编语言程序速度几千次到几万次/秒应用范围:科学计算一.一 计算机技术一.一.一 计算机地发展计算机地分代一.一计算机技术一.一.一 计算机地发展计算机地分代（二）第二代（二零世纪五零年代,后期-六零年代）• CPU:晶体管•高级语言（Fortran）•体积小•速度几十万次/ 秒•应用范围扩大:科学计算,数据处理一.一计算机技术一.一.一 计算机地发展计算机地分代（三）第三代（二零世纪六零年代-七零年代初）• CPU:SSI,MSI（小,规模集成电路）•体积更小•速度几十万次/ 秒~几百万次/秒•出现了操作系统与数据库管理系统•应用范围扩大:科学计算,数据处理, 辅助设计,工业控制等（四）第四代 （七零年代期至今）• CPU:LSI,VLSI （大规模,超大规模集成电路）• 体积更小• 速度上千万次/ 秒~数十万亿次/秒• 软件丰富• 应用范围扩大:各个领域一.一 计算机技术一.一.一 计算机地发展计算机地分代一.一计算机技术一.一.二 计算机地特点一. 处理速度快二. 具有庞大地信息存储能力三. 自动处理例如:求一~一零零地与四. 具有逻辑判断能力例如:判断二<三地对错五. 计算精度高能行天文数据地计算等六. 通用强（数值型数据与非数值型数据）一.巨型机即超级计算机,采用并行处理地体系结构,数以万计地CPU组成,处理速度达到每秒亿亿次以上。
第1章 计算机与计算思维概要
社会计算学科根据社会科学理论，以计算技术为 工具，研究人类社会的组成、关系、结构、层次、 行为、运动等问题，研究社会媒体，促进社会人 群的交流与合作。 计算也在改变着人们的工作方式，数字化会议为 分布于世界各地的公司提供远程会议支持，创造 出天涯若比邻的工作场景。 数字化制造使得在设备在没有制造出来之前，既 可以通过仿真系统进行分析，通过虚拟装配进行 模拟设备的装配，在对于效果满意之后再进行实 际投产。
12
计算物理学是一门新兴的边缘学科。利用计
算机大存储量和快速计算的有利条件，将 物理学、力学、天文学和工程中复杂的多 因素相互作用过程，通过计算机来模拟。 如原子弹的爆炸、火箭的发射，以及代替 风洞进行高速飞行的模拟试验等。目前， 实验物理学、理论物理学和计算物理学已 经步入一个三强鼎立的时代。
算 盘 计算尺 加法器 计算器 差分机 分析机 计算机 中国唐代 第一种手动式计数器 1622年，英国William Oughtred（奥特瑞德） 手动式、减、乘、除、指数和三角函数运算 1942年，法国Blaise Pascal（帕斯卡） 机械式，只能做加法 1673年，德国Gottfried Leibniz（莱布尼茨） 机械式，加、减、乘、除和开方 1812年，英国Charles Babbage（巴贝奇） 1834年，英国Charles Babbage 1946年，宾夕法尼亚大学ENIAC
计算机科学奠基人 英国科学家 阿兰· 图灵
主要贡献： • 建立图灵机模型，奠定了可计算理论的 基础
电子计算机之父： 美籍匈牙利数学家 冯· 诺依曼
主要贡献： • 与同事研制人类第二台计算机EDVAC
• “存储程序”概念
冯· 诺依曼计算机
提出图灵测试，阐述了机器智能的概念
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第一章 计算机文化与计算思维基础第一章 计算机文化与计算思维
基础参考答案
(一)
选择题参考答案
1．B 2
．B 3．B 4．B 5．A 6．B 7．B 8．D 9.D 10.B
(二)
填充题参考答案
1．图灵测试
2．冯·诺依曼计算机
3．微型计算机 嵌入式计算机
4．电子管
5． 计算机
6．网络化
7．通用机
8．移动设备
9．量子计算机
10．可以使用计算机在有限步骤解决
11．CAD
12.一切与经济研究有关的计算
一、选择题
1．_____________是现代通用计算机的雏形。
A. 宾州大学于1946年2月研制成功的ENIAC
B．查尔斯·巴贝奇于1834年设计的分析机
C．冯·诺依曼和他的同事们研制的EDVAC
D．艾伦·图灵建立的图灵机模型
2．计算机科学的奠基人是_____________。
A.查尔斯·巴贝奇 B．图灵 C．阿塔诺索夫 D．冯，诺依曼
3．物理器件采用晶体管的计算机被称为_____________。
A．第一代计算机 B．第二代计算机
C．第三代计算机 D．第四代计算机
4．在电子商务中，企业与消费者之间的交易称为_____________。
A．B2B B．B2C C．C2C D．C2B
5．计算机最早的应用领域是_____________。
A．科学计算 B．数据处理 C．过程控制 D．CAD／CAM／CIMS
6．计算机辅助制造的简称是_____________。
A．CAD B．CAM C．CAE D．CBE
7．CBE是目前发展迅速的应用领域之一，其含义是_____________。
A．计算机辅助设计 B．计算机辅助教育
C．计算机辅助工程 D．计算机辅助制造
8．第一款商用计算机是_____________计算机。
A．ENIAC B．EDVAC C．MARK I D．UNIVAC
9.从方法论的角度来说，计算思维的核心是___________?
A．程序 B．计算机的思维方式
C．计算 I D．计算思维方法
10.计算思维的本质是____________?
A．程序和方法 B．抽象和自动化
C．计算和思维 I D．方法和程序化
二、填充题
1．图灵在计算机科学方面的主要贡献是建立图灵机模型和提出了_____________ 。
2．以“存储程序”的概念为基础的各类计算机统称为_____________。
3.根据计算机的运算速度和性能指标来划分，计算机主要有高性能计算机、
___________、工作站、服务器和____________。
4．第一代电子计算机采用的物理器件是_____________。
5. 理论思维是以数学学科为代表，实验思维是以物理学科为代表，计算思维是以______
学科为代表。
6．未来计算机将朝着微型化、巨型化、_____________和智能化方向发展。
7．根据用途及其使用的范围，计算机可以分为_____________和专用机。
8．微型计算机的种类很多，主要分成桌面型计算机、笔记本电脑、平板计算机和种类
众多的_____________。
9．取得突破的未来新型计算机系统有光计算机、生物计算机和_____________。
10．一个问题是可计算的是指_____________ 。
11．计算机辅助设计英文简称是_____________。
12._____________属于计算经济学。