隨著電子商務(wù)、數(shù)字媒體、智慧城市、網(wǎng)絡(luò)安全等新概念應(yīng)時(shí)而起，人類已經(jīng)進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代，出現(xiàn)了數(shù)據(jù)密集型科學(xué)，產(chǎn)生了許多顛覆性的創(chuàng)新。計(jì)算思維在理解復(fù)雜的社會(huì)問(wèn)題、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及人類行為方面，提供了一種描述現(xiàn)實(shí)世界的新的和有用的概念范型。由于信息技術(shù)已經(jīng)滲透到工科的所有領(lǐng)域，傳統(tǒng)的邏輯思維和實(shí)證思維能力培養(yǎng)已無(wú)法滿足信息社會(huì)的發(fā)展要求，計(jì)算思維能力培養(yǎng)的重要性日益突出。
在此背景下，如何在全面培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力和綜合素質(zhì)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加強(qiáng)計(jì)算思維能力培養(yǎng)，無(wú)疑已成為大學(xué)計(jì)算機(jī)教育教學(xué)的新課題。當(dāng)然，對(duì)計(jì)算思維能力的培養(yǎng)，既不能片面理解為教會(huì)學(xué)生各種計(jì)算機(jī)軟硬件的應(yīng)用，也不能狹義地理解為計(jì)算機(jī)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)等，而是著眼于培養(yǎng)學(xué)生的思維意識(shí)，全面提高學(xué)生利用計(jì)算機(jī)技術(shù)解決問(wèn)題的思維能力和研究能力，以及在此基礎(chǔ)上的系統(tǒng)分析能力，包括培養(yǎng)學(xué)生在面對(duì)問(wèn)題時(shí)具有計(jì)算思維的主動(dòng)意識(shí)，以及應(yīng)用計(jì)算思維解決問(wèn)題的良好習(xí)慣。
我們依據(jù)教育部高等學(xué)校大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)發(fā)布的《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求》，并結(jié)合目前高校對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革的實(shí)際需求組織編寫(xiě)了本書(shū)。本書(shū)是為培養(yǎng)高校學(xué)生計(jì)算思維能力而編寫(xiě)的一門大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教材，重在提升學(xué)生的信息化素養(yǎng)和實(shí)踐應(yīng)用能力。學(xué)生通過(guò)對(duì)本書(shū)的學(xué)習(xí)，可以掌握計(jì)算機(jī)的基本概念、原理、技術(shù)和應(yīng)用，為后續(xù)計(jì)算機(jī)類課程的學(xué)習(xí)，以及利用計(jì)算機(jī)解決其專業(yè)和相關(guān)領(lǐng)域的問(wèn)題打下良好的基礎(chǔ)。本書(shū)建議教學(xué)學(xué)時(shí)為 44 學(xué)時(shí)，其中，理論學(xué)時(shí)為 30 學(xué)時(shí)，實(shí)踐學(xué)時(shí)為 14 學(xué)時(shí)。本書(shū)共分 9 章，各學(xué)校在教學(xué)過(guò)程中可根據(jù)專業(yè)類別、學(xué)生層次和學(xué)時(shí)的不同，選擇書(shū)中的內(nèi)容組織教學(xué)。在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)以實(shí)踐為主線安排教學(xué)進(jìn)度，而不是按章節(jié)次序。
第 1 章主要介紹了計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)，重點(diǎn)介紹計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成，以微型計(jì)算機(jī)為例介紹計(jì)算機(jī)的組成結(jié)構(gòu)及各部件的功能和特點(diǎn)，然后介紹數(shù)制間的轉(zhuǎn)換、信息的表示和編碼、計(jì)算機(jī)安全基礎(chǔ)，以及計(jì)算思維的基本概念。從計(jì)算模型著手，講解計(jì)算機(jī)的工作原理和整體結(jié)構(gòu)。
第 2 章主要講述操作系統(tǒng)的概念、基本功能、分類及發(fā)展，并以 Windows 10 操作系統(tǒng)為例，介紹如何使用操作系統(tǒng)管理和控制計(jì)算機(jī)的軟硬件資源。
第 3 章介紹在 Office 環(huán)境下，信息排版和電子表格處理方面的知識(shí)，這是和人們學(xué)習(xí)生活更為貼近的一種能力，是人們的一類信息處理能力。
第 4 章主要介紹了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全知識(shí)、常用網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)命令、物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí)，并且從實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā)介紹了如何組建簡(jiǎn)單局域網(wǎng)，以及如何在局域網(wǎng)中共享文件等，討論了基于互聯(lián)網(wǎng)的思維模式的轉(zhuǎn)變與創(chuàng)新。
第 5 章主要從算法的角度介紹程序設(shè)計(jì)，同時(shí)介紹目前常用的兩種程序設(shè)計(jì)方法 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)與面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)，以及使用 Raptor 編程設(shè)計(jì)程序。
第 6 章介紹數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展、數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)知識(shí)、數(shù)據(jù)庫(kù)的基本模型和關(guān)系模型，以及數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的一般步驟和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù) Access 的使用。通過(guò)本章學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生管理和處理數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)化思維。
第 7 章從云計(jì)算的產(chǎn)生背景和發(fā)展歷史出發(fā)，闡述了云計(jì)算的概念、特征及優(yōu)勢(shì)等基礎(chǔ)知識(shí)，講解云計(jì)算的服務(wù)模型、部署方式，分析云計(jì)算涉及的關(guān)鍵技術(shù)，以及介紹云計(jì)算的相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域。
第 8 章從大數(shù)據(jù)的產(chǎn)生背景、發(fā)展歷程及重要性入手，介紹了大數(shù)據(jù)的概念、特點(diǎn)及大數(shù)據(jù)思維，介紹了大數(shù)據(jù)從采集、預(yù)處理，到存儲(chǔ)、分析，再到結(jié)果展示的全流程以及對(duì)應(yīng)技術(shù)。通過(guò)平臺(tái)架構(gòu)、使用場(chǎng)景及應(yīng)用現(xiàn)狀揭曉大數(shù)據(jù)的潛在價(jià)值。
第 9 章介紹人工智能的基本概念、發(fā)展史及具體應(yīng)用領(lǐng)域。同時(shí)對(duì)人工智能的研究分支 機(jī)器學(xué)習(xí)、知識(shí)圖譜和知識(shí)推理、自然語(yǔ)言處理進(jìn)行介紹，以增強(qiáng)讀者對(duì)人工智能技術(shù)的切身體驗(yàn)。
本書(shū)由中原工學(xué)院和鄭州輕工業(yè)大學(xué)教師集體編寫(xiě)完成 , 由夏敏捷、齊暉任主編，潘惠勇、李楓、程傳鵬、張慎武、張超欽（鄭州輕工業(yè)大學(xué)）任副主編。第 1 章由李楓、齊暉編寫(xiě)，第 2 章由李娟編寫(xiě)，第 3 章和第 7 章由劉姝編寫(xiě)，第 4 章由程傳鵬編寫(xiě)，第5章由張超欽編寫(xiě)，第6章由潘惠勇編寫(xiě)，第8章由張睿萍編寫(xiě)，第9章由張慎武編寫(xiě)。全書(shū)由夏敏捷、齊暉審閱并統(tǒng)稿。
編寫(xiě)本書(shū)的初衷是要寫(xiě)一本側(cè)重于培養(yǎng)大學(xué)生計(jì)算思維的教材，但由于大學(xué)新生的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)水平參差不齊，因此大學(xué)計(jì)算機(jī)這門課的教學(xué)內(nèi)容選取及相應(yīng)教材編寫(xiě)依然是難點(diǎn)。由于這樣的特殊