本书是全新设计编写的学科综述性导引课程教材，全书针对职业教育本科计算机类专业学生的发展需求，结合一系列富含学科知识的内容与实践，把计算学科的概念、理论和技术知识融入实践当中，使学生保持浓厚的学习热情，加深对专业知识的认识、理解和掌握。本书包含了计算学科的各个方面，涉及计算机与数据，硬件基础与体系结构，软件基础，操作系统基础，文字处理、电子表格和演示文稿，文件管理与数据存储，数据库从SQL到NoSQL，程序设计与软件工程，从数字媒体到元宇宙，网络与Web技术，云计算与物联网，大数据与人工智能，安全与法律法规，专业伦理与职业素养等内容。

本书是为职业教育本科、高等职业院校计算机相关专业的“信息技术”“计算机应用基础”等课程编写的教材，也可供具有一定实践经验的软件开发人员参考或作为继续教育的教材。

前言

项目1计算机与数据

【学习目标】

【知识学习】

11计算的渊源

111巨石阵

112安提基特拉机械

113阿拉伯数字

12巴贝奇与数学机器

121差分机

122分析机

13计算机的出现

131为战争而设计的计算机器

132计算机的定义

133计算机无处不在

134量子计算机

14用户界面

141提示与命令

142菜单和对话框

143图形对象与鼠标

144键盘

145显示器

15数据和数的表示

151存储和组织数据

152数据的表示

153数的不同进制

154整数和浮点数表示法

16数字化与数字文明

161什么是数字化

162数字社会

163数字文明

【项目实施】熟悉计算机基础操作

任务1引导、运行、浏览和搜索

任务2熟悉键盘使用

【习题】

项目2硬件基础与体系结构

【学习目标】

【知识学习】

21数字电路

211集成电路

212主板

213数据传输

22内存

221随机存取存储器（RAM）

222虚拟内存

223只读存储器（ROM）

224CMOS存储器

225地址空间

23中央处理器

231CPU体系结构

232指令与指令周期

233CPU的性能因素

234流水线和并行处理

235现代微处理器

24输入/输出

241显示器

242扩展端口和电缆

243设备驱动程序

25微控制器

【项目实施】熟悉硬件及其体系结构

任务1观察计算机内部

任务2研究RAM

【习题】

项目3软件基础

【学习目标】

【知识学习】

31软件的历史

32软件的相关概念

321软件的定义

322编程语言

323编译和解释

324过程性语言

325脚本语言

326面向对象程序设计语言

33常用应用软件

331文字处理软件

332电子表格软件

333数据库软件

334图形处理软件

335音乐与视频编辑软件

336娱乐与游戏软件

34软件版本、版权

341软件版本与升级

342软件版权和许可证

343共享软件、公共域软件与自由软件

35数字版权管理

351DRM技术

352信号加扰与数字水印

【项目实施】了解编程语言TIOBE排行榜

【习题】

项目4操作系统基础

【学习目标】

【知识学习】

41操作系统概述

411操作系统活动

412引导过程

413操作系统组成

42现代操作系统

421Microsoft Windows

422macOS与iOS

423UNIX和Linux

424安卓

425鸿蒙

43其他操作系统

431嵌入式操作系统

432虚拟机

433云操作系统

434物联网操作系统

435机器人操作系统

【项目实施】操作系统的基本概念与操作

任务1深入了解磁盘存储

任务2概念理解

任务3操作与分析

【习题】

项目5文字处理、电子表格和演示文稿

【学习目标】

【知识学习】

51文字处理

511写作过程

512改进写作质量

513格式化文档

514纸版印刷和电子出版

515文档自动生成

52电子表格

521创建简单的工作表

522公式计算与模板

523测试和修改工作表

524电子表格的“智能”

525设计建议与假设分析

53演示文稿

531建立演示文稿

532设计外观统一的演示文稿

533插入并处理对象

534演示文稿放映

535打印演示文稿

【项目实施】Word应用进阶

任务1Word编辑

任务2Word排版

【习题】

项目6文件管理与数据存储

【学习目标】

【知识学习】

61文件基础知识

611文件名与通配符

612可执行文件和数据文件

613配置文件、程序模块和其他文件

614保留符号与保留字

615文件格式

62文件资源管理器

621设备驱动器号

622文件目录和文件夹

623文件资源管理器操作

63文件存储技术

631磁技术

632光技术

633磁道、扇区和簇

634文件分配表

64存储设备

641磁存储设备

642光存储设备

643固态存储器

644闪存设备

645云存储

646内存存储

【项目实施】Excel应用进阶

任务1Excel工作表的建立、编辑和格式化

任务2Excel数据的管理和图表化

【习题】

项目7数据库从SQL到NoSQL

【学习目标】

【知识学习】

71数据库基础

711数据库的基本结构

712数据库的特点

713数据库管理系统

714ACID特征

72数据库检索

721菜单和超文本索引

722关键字搜索

73数据仓库与数据挖掘

731数据仓库的组成

732数据挖掘技术

74大数据存储概念

741分布式存储

742分布式文件系统

743存储虚拟化

744CAP定理

745BASE设计原理

75NoSQL数据库

751键-值存储

752文档存储

753列簇存储

754图存储

76NewSQL数据库

【项目实施】了解大数据存储技术

【习题】

项目8程序设计与软件工程

【学习目标】

【知识学习】

81算法

811问题描述

812算法的概念

8133种基本结构

814算法的定义

815计算机建模

82软件工程与软件生存周期

821软件生存周期

822软件生存周期过程

823软件生存周期模型

824软件工程的定义

825软件模块化

83软件开发过程

831分析阶段

832设计阶段

833实现阶段

834测试阶段

84软件测试与文档

841软件质量

842测试应用程序

843软件测试自动化

844软件文档

85面向对象方法和UML

【项目实施】理解程序设计方法

【习题】

项目9从数字媒体到元宇宙

【学习目标】

【知识学习】

91多媒体基础

911多媒体的定义

912多媒体设备

92多媒体技术

921数字声音

922数字扫描

923数字摄影

924位图图形

925矢量图形

926三维图形

927数字动画和数字视频

93数字媒体技术

931数字媒体的核心内容

932数字媒体与多媒体的关系

933数据压缩技术

934动漫设计技术

94虚拟现实、增强现实与混合现实

941虚拟现实（VR）

942增强现实（AR）

943混合现实（MR）

95元宇宙技术的发展

【项目实施】PowerPoint作品欣赏与分析

【习题】

项目10网络与Web技术

【学习目标】

【知识学习】

101网络构建基础

1011网络设备

1012物理拓扑结构

1013局域网及其标准

1014通信协议

102有线网络

1021有线网络基础

1022以太网

103无线网络

1031无线网络基础

1032现代通信技术

104因特网技术

1041因特网的诞生

1042因特网基础结构

1043因特网的网络结构

1044WWW的系统结构

1045上行速率和下行速率

105因特网接入

106Web技术

1061Web基础

1062搜索引擎

1063电子邮件

【项目实施】熟悉网络测试操作

任务1用ping命令进行网络延迟测试

任务2用ipconfig/winipcfg命令检查TCP/IP配置

任务3用netstat命令显示TCP/IP统计信息

【习题】

项目11云计算与物联网

【学习目标】

【知识学习】

111云计算及其发展

1111云计算的定义

1112云计算实现机制

112主流云计算平台

1121谷歌云

1122阿里云

1123腾讯云

113边缘计算

1131边缘计算的定义

1132云计算与边缘计算协同

114物联网技术与发展

1141物联网的发展

1142物联网的定义 

1143物联网技术架构

1144物联网典型应用

1145云计算与物联网协同

【项目实施】云计算应用实例

任务1熟悉案例：在线照片存储共享网站SmugMug

任务2熟悉案例：在线视频制作网站Animoto

任务3了解亚马逊云计算服务之“土耳其机器人”

【习题】

项目12大数据与人工智能

【学习目标】

【知识学习】

121人工智能概述

122机器学习基础

1221基本概念

1222基本结构

1223学习分类

1224神经网络方法

123语义分析

1231自然语言处理

1232文本分析

1233语义检索

124视觉分析

1241热点图

1242时间序列图

1243网络图

1244空间数据图

125大数据与大语言模型

1251人工智能大语言模型

1252大数据与大语言模型

【项目实施】熟悉阿里云大模型“通义千问”

【习题】

项目13安全与法律法规

【学习目标】

【知识学习】

131基于计算机系统的风险

1311掉电、电源尖峰、电源浪涌

1312硬件失效

132计算机病毒

1321计算机病毒的产生

1322恶意程序

1323反病毒技术

133风险管理

1331建立政策和规程

1332限制在线访问

1333用户权限

1334数据加密

1335因特网安全

1336提供冗余

1337数据备份

134计算机犯罪与立法

【项目实施】你的计算机系统安全吗

【习题】

项目14专业伦理与职业素养

【学习目标】

【知识学习】

141IEEE/ACM《计算课程体系规范》的相关要求

1411胜任力培养实践

1412我国计算机本科教育的现状

1413CC2020对中国计算机本科专业学科设置的启发

142计算思维

1421数据认知思维模型

1422计算思维的概念

1423计算思维的作用

1424计算思维的特点

143程序员的道德责任

1431了解程序员

1432职业化和道德责任

1433ACM职业道德责任

1434软件工程师道德基础

144计算机职业

1441计算机专业与工作分类

1442准备从事计算机行业工作

1443寻找工作的技巧

145计算机技术的哲学内涵

【项目实施】课程学习与实践

总结

【习题】

附录习题参考答案

参考文献