计算与人工智能概论
【章名目录】第一部分计算与计算思维第1章计算与人工智能概述第2章计算系统第二部分程序设计与算法第3章python编程基础第4章Python编程进阶第5章算法设计第三部分人工智能与智能计算第6章智能感知第7章机器学习第8章智能决策第9章智能机器人第四部分网络与大数据第10章互联网信息处理第11章数据管理与大数据第12章数据分析【具体目录】第一部分计算与计算思维第1章计算与人工智能概述1.1计算的概念1.1.1什么是计算1.1.2图灵机1.1.3什么是计算机1.1.4算法、计算机语言与程序1.2什么是计算思维1.2.1计算思维的概念1.2.2问题求解方法1.2.3算法——计算系统的灵魂1.3探索人工智能1.3.1智能移动机器人路径规划1.3.2人工智能历史1.3.3人工智能相关研究1.4人工智能发展1.4.1人工智能应用领域1.4.2人工智能发展习题第2章计算系统2.1计算与计算机简述2.1.1图灵机模型2.1.2计算机的工作原理2.1.3并行计算2.1.4嵌入式计算2.2计算执行2.2.1编译、链接和装载程序2.2.2程序、进程和线程2.2.3文件系统2.3未来的计算机2.3.1计算机系统的发展2.3.2未来计算机习题第二部分程序设计与算法第3章python编程基础3.1问题求解的计算思维方法3.1.1问题分解3.1.2模式识别3.1.3抽象3.1.4算法设计3.2编程的基本概念3.2.1程序的基本要素3.2.2程序设计语言3.2.3Python语言概述3.2.4第一个python程序：计算篮球某时刻的坐标值3.2.5Python基本语法3.2.6计算并绘制坐标点3.3模块化编程——函数3.3.1常用的内置函数3.3.2自定义计算坐标的函数3.3.3调用函数绘制坐标点3.3.4函数的参数3.3.5函数返回3.4基本的程序设计方法——分支3.4.1单分支——if语句3.4.2二分支——if-else语句3.4.3多分支——if-elif-else语句3.4.4智能型计算坐标函数3.4.5在合理范围内绘制坐标点3.5基本的程序设计方法——循环3.5.1while循环3.5.2在合理范围内绘制多个坐标点3.5.3循环嵌套3.5.4在合理范围内绘制多条轨迹线习题第4章Python编程进阶4.1序列数据类型——列表4.1.1用列表存储多条轨迹线的坐标点4.1.2列表的基本概念4.1.3列表的基本操作4.1.4用列表实现绘制多条线4.2映射数据类型——字典4.2.1用字典存储多条轨迹线的坐标点4.2.2字典的基本概念4.2.3字典元素的访问4.2.4字典的基本操作4.2.5字典的嵌套4.2.6用字典实现绘制多条线4.3文件操作4.3.1文件的基本概念4.3.2常用文件操作4.3.3用文件存储多条轨迹线的坐标点4.4python综合案例——百分百机器人投篮4.4.1案例任务描述4.4.2案例任务分析4.4.3案例任务实现路径4.4.4程序模块的代码实现4.4.5案例运行结果展示习题第5章算法设计5.1什么是算法5.1.1算法是解题步骤5.1.2算法与计算思维5.2算法性能5.2.1算法性能的衡量指标：时间复杂度5.2.2算法性能分析举例5.3问题求解计算思维方法5.3.1迭代法5.3.2穷举法5.3.3二分法5.3.4递归5.3.5深度优先遍历5.3.6梯度下降法习题第三部分人工智能与智能计算第6章智能感知6.1自然语言处理6.2基于神经网络的图像处理6.3模式识别6.4案例分析与实现习题第7章机器学习7.1监督学习7.2无监督学习7.3半监督学习7.4案例分析与实现习题第8章智能决策8.1基于搜索的最优路径决策8.2强化学习8.3群体智能8.4案例分析与实现习题第9章智能机器人9.1机器人技术9.1.1机器人简介9.1.2机器人及其应用9.1.3机器人技术展望9.2人机交互9.2.1基于传统硬件设备的人机交互9.2.2基于触控设备的人机交互9.2.3基于智能设备的人机交互9.2.4人机交互未来发展趋势习题第四部分网络与大数据第10章互联网信息处理10.1网络信息获取基础10.1.1计算机网络基础10.1.2无线网络与物联网10.1.3Web的基本工作方式10.1.4HTML语言简介10.2网络爬虫与信息提取10.2.1天气数据爬取案例10.2.2网络爬虫10.3搜索引擎原理10.3.1搜索引擎组成10.3.2网页排名算法10.4网络安全10.4.1网络安全基本属性10.4.2OSI网络安全体系结构10.4.3网络安全模型与网络安全访问模型习题第11章数据管理与大数据11.1计算机数据管理11.1.1人工管理阶段11.1.2文件系统阶段11.1.3数据库系统阶段11.1.4数据文件格式11.2数据库11.2.1数据库系统的组成11.2.2关系型数据库11.2.3数据库设计11.2.4数据库和数据表的基本操作11.3大数据简介11.3.1大数据的产生11.3.2大数据的特性11.3.3大数据处理过程概述11.3.4高校大数据应用解决方案示例习题第12章数据分析12.1数据分析应用12.1.1数据分析定义12.1.2数据分析应用场景12.2数据分析案例12.2.1数据分析的基本步骤12.2.2气候数据分析案例12.2.3数据分析软件12.3数据分析详解12.3.1数据采集12.3.2数据处理12.3.3数据分析策略和方法12.3.4数据挖掘12.3.5数据可视化习题
湖南大学课程思政示范课程——计算与人工智能概论
“计算与人工智能概论”课程是面向全校大一学生开设的通识必修课程，自2004年来，学校计算机基础教学经历了两轮较大改革，一直走在全国前列，探索国内计算机基础教学改革的重要方向，出版了一系列国家级规划教材。
图1课程发展历程
课程团队
课程由罗娟教授担任课程负责人，授课团队由人工智能与基础教学两个梯队共30位教师组成，其中教授10人，副教授14人，讲师6人，协作完成课程设计和讲授。人工智能梯队拥有具备良好科研背景的知名教授；基础教学梯队大部分为具有15年以上教龄的资深教师。通过名师引领，将人工智能的前沿技术植入课程案例教学内容中。
教学目标
课程围绕立德树人根本任务，结合教育部《高等学校人工智能创新行动计划》，从计算思维的角度出发，以人工智能相关问题为引导，培养学生形成由问题、到算法、再到程序的专业问题计算系统求解的思维模式，掌握构造算法并模拟算法执行的初步能力。
课程强调产学融合、专业交叉融合、多学科项目实践融合内容，体现新工科、新文科的建设要求。促进学生的计算思维与各专业思维交叉融合形成复合型思维，培养人工智能创新发展理念。采用线上线下混合教学方式，以问题求解的案例式教学，引导学生学习知识、培养思维，提高实践能力，为学生今后设计、构造和应用各种计算系统，求解本学科问题奠定基础。
所获荣誉
课程先后获评国家精品课程（2009）、国家精品资源共享课程（2016）、湖南大学课程思政示范课程（2019）、湖南省线上线下混合式一流本科课程（2020）。
团队共主持省部级教改项目12项，教育部产学合作协同育人项目11项，发表教改论文20多篇，出版规划教材14本。获湖南省微课大赛一等奖1项，湖南省高校教师信息化教学竞赛获奖3项（含一等奖），湖南大学优秀共产党员2名，湖南大学“创新创业”优秀指导教师4名，指导学生参加多个A类学科竞赛，获全国一等奖15项，其他奖项近百项。
总体设计
课程设计
本课程将计算思维与人工智能相结合，强调“问题求解、知识植入、以练促教”，主要内容包括计算与计算思维、程序设计与算法、人工智能与智能计算、网络与大数据四个部分。因材施教，课程案例设计、实验设计横跨全校各个专业，在统一知识点内容授课基础上，设置“数学与自然科学、工程技术、人文与社会科学、工商经管”四个不同方向进行案例化教学，体现产业技术与学科理论融合、跨专业能力融合和多学科项目实践融合。课程围绕立德树人根本任务，贯彻落实“显性教育和隐性教育相统一”的要求，价值塑造、能力培养、知识传授三位一体的育人理念，重点从“历史文化、科学素养、社会责任、社会发展、合作创新”5个方面进行有机融合，传播爱党、爱国、积极向上的正能量，宣传社会主义核心价值观，强化学生工程伦理教育，培养精益求精的工匠精神、科技兴国的民族使命感和理论联系实际的能力。
图2课程设计
课程思政开展情况
1.从计算发展历程、学科前沿的重要人物的重要贡献、重大事件、典型案例中挖掘思政元素，激发爱国精神，培养积极投身科技发展、社会发展、合作创新精神。
2.从优秀历史文化中挖掘思政案例，传承优秀历史文化，树立文化自信、制度自信、绿色发展理念。
3.从社会热点、实时话题、时政要闻、身边事件发掘思政元素，树立社会主义核心价值观，培养社会责任感。
4.从课程内容、学科专业特点挖掘必备的科学素养案例，培养工匠精神、探究精神、实事求是精神、职业道德。建立因章节、因内容、因专业不同的思政课堂教学案例库和思政实践项目库。
图3课程思政总体设计
课程思政融入点：
课程评价与成效
（1）课程教学获得学生一致好评。案例驱动法客观上将学生从死记硬背中解放出来，培养学生利用计算思维解决实际问题的能力。通过阶段性的问卷调查，学生反馈在分析解决问题、自主学习、动手能力上大有收获。
（2）成果获得同行认可。课程的改革和实践成果在中国计算机大会、计算机教育研究会创新创业人才培养模式会议上做主题报告，组织计算机基础教学论坛，得到了计算机教学同行的认可和肯定。发表多篇教改论文，其中《“慕课+翻转课堂”混合教学模式驱动程序设计基础课程改革》获2020湖南省计算机教育年会论文二等奖。
课程特色
1.立足国家需求，创新“知行”结合教学体系
课程围绕国家科技兴国、人才强国、创新驱动发展战略需求，将计算思维与人工智能相结合，将赋能与产出相结合，强化各专业人工智能应用能力的培养，以适应人工智能时代各类专业的科学研究和实际工作的需要。
教学向“以学生为中心”转变。采用线上线下混合式教学授课方式，线上提前预习，线下课堂案例教学任务驱动，依托“头歌”在线实验平台完成实验闯关。课堂中讲练结合，“知行”结合，在做中学、学中练，训练学生问题求解能力；课程案例设计、实验设计体系与专业融合，既关注个人能力，又强调团队综合实训，培养学生团队意识合作精神。
2.课程全面融入思政，发挥通识协同育人作用
深入落实课程思政建设，发挥通识必修课程受众多，影响面广的特点，将价值塑造、知识传授和能力培养融为一体，将思政元素融入知识点讲解案例中，达到润物无声的育人效果。例如数理专业知识结合的案例包括公式的计算、简单数学物理问题的求解、哥德巴赫猜想问题等；文商专业案例包括回文诗词、苏轼词统计、存款利率计算、信用卡号真伪识别等。通过大量与实际应用结合的实训案例培养学生编程解决实际问题的能力。课堂练习、实训项目和课后练习中，以启发式探究式情景式为主，运用微课视频、案例讲解、情境教学、课堂讨论多种教学方法，提升教学的生动性和有效性、增强学生参与感和获得感，在培养学生科学素养和工程认知水平的同时做到在潜移默化中立德树人，坚定理想信念，增强大学生的志气、骨气和底气，培养堪当时代重任的接班人。
课程思政示范课程《计算与人工智能概论》
0分享至教学目标课程围绕立德树人根本任务，结合教育部《高等学校人工智能创新行动计划》，从计算思维的角度出发，以人工智能相关问题为引导，培养学生形成由问题、到算法、再到程序的专业问题计算系统求解的思维模式，掌握构造算法并模拟算法执行的初步能力。课程强调产学融合、专业交叉融合、多学科项目实践融合内容，体现新工科、新文科的建设要求。促进学生的计算思维与各专业思维交叉融合形成复合型思维，培养人工智能创新发展理念。采用线上线下混合教学方式，以问题求解的案例式教学，引导学生学习知识、培养思维，提高实践能力，为学生今后设计、构造和应用各种计算系统，求解本学科问题奠定基础。课程设计本课程将计算思维与人工智能相结合，强调“问题求解、知识植入、以练促教”，主要内容包括计算与计算思维、程序设计与算法、人工智能与智能计算、网络与大数据四个部分。因材施教，课程案例设计、实验设计横跨全校各个专业，在统一知识点内容授课基础上，设置“数学与自然科学、工程技术、人文与社会科学、工商经管”四个不同方向进行案例化教学，体现产业技术与学科理论融合、跨专业能力融合和多学科项目实践融合。课程围绕立德树人根本任务，贯彻落实“显性教育和隐性教育相统一”的要求，价值塑造、能力培养、知识传授三位一体的育人理念，重点从“历史文化、科学素养、社会责任、社会发展、合作创新”5个方面进行有机融合，传播爱党、爱国、积极向上的正能量，宣传社会主义核心价值观，强化学生工程伦理教育，培养精益求精的工匠精神、科技兴国的民族使命感和理论联系实际的能力。图2课程设计课程思政开展情况1.从计算发展历程、学科前沿的重要人物的重要贡献、重大事件、典型案例中挖掘思政元素，激发爱国精神，培养积极投身科技发展、社会发展、合作创新精神。2.从优秀历史文化中挖掘思政案例，传承优秀历史文化，树立文化自信、制度自信、绿色发展理念。3.从社会热点、实时话题、时政要闻、身边事件发掘思政元素，树立社会主义核心价值观，培养社会责任感。4.从课程内容、学科专业特点挖掘必备的科学素养案例，培养工匠精神、探究精神、实事求是精神、职业道德。建立因章节、因内容、因专业不同的思政课堂教学案例库和思政实践项目库。图3课程思政总体设计课程思政融入点课程评价与成效（1）课程教学获得学生一致好评。案例驱动法客观上将学生从死记硬背中解放出来，培养学生利用计算思维解决实际问题的能力。通过阶段性的问卷调查，学生反馈在分析解决问题、自主学习、动手能力上大有收获。（2）成果获得同行认可。课程的改革和实践成果在中国计算机大会、计算机教育研究会创新创业人才培养模式会议上做主题报告，组织计算机基础教学论坛，得到了计算机教学同行的认可和肯定。发表多篇教改论文，其中《“慕课+翻转课堂”混合教学模式驱动程序设计基础课程改革》获2020湖南省计算机教育年会论文二等奖。课程特色1.立足国家需求，创新“知行”结合教学体系课程围绕国家科技兴国、人才强国、创新驱动发展战略需求，将计算思维与人工智能相结合，将赋能与产出相结合，强化各专业人工智能应用能力的培养，以适应人工智能时代各类专业的科学研究和实际工作的需要。教学向“以学生为中心”转变。采用线上线下混合式教学授课方式，线上提前预习，线下课堂案例教学任务驱动，依托“头歌”在线实验平台完成实验闯关。课堂中讲练结合，“知行”结合，在做中学、学中练，训练学生问题求解能力；课程案例设计、实验设计体系与专业融合，既关注个人能力，又强调团队综合实训，培养学生团队意识合作精神。2.课程全面融入思政，发挥通识协同育人作用深入落实课程思政建设，发挥通识必修课程受众多，影响面广的特点，将价值塑造、知识传授和能力培养融为一体，将思政元素融入知识点讲解案例中，达到润物无声的育人效果。例如数理专业知识结合的案例包括公式的计算、简单数学物理问题的求解、哥德巴赫猜想问题等；文商专业案例包括回文诗词、苏轼词统计、存款利率计算、信用卡号真伪识别等。通过大量与实际应用结合的实训案例培养学生编程解决实际问题的能力。课堂练习、实训项目和课后练习中，以启发式探究式情景式为主，运用微课视频、案例讲解、情境教学、课堂讨论多种教学方法，提升教学的生动性和有效性、增强学生参与感和获得感，在培养学生科学素养和工程认知水平的同时做到在潜移默化中立德树人，坚定理想信念，增强大学生的志气、骨气和底气，培养堪当时代重任的接班人。特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
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