本书分为四篇：计算机与计算思维入门篇、应用思维篇、算法与编程思维篇、新技术发展及应用思维篇，内容涵盖计算思维的概念及核心内容、计算机系统、数据表示、操作系统、办公软件应用、数据库技术、算法设计与编程基础、新一代信息技术、大模型技术及应用等。本书的编写以教育部《新时代大学计算机基础课程教学基本要求》为指导，结合“云制造服务平台”情境案例，将理论与实践相结合，强调计算思维在解决实际问题中的应用。

在人工智能与数字经济深度融合的新时代，高校计算机基础教育正经历着从工具技能传授向思维范式培养的转变，计算思维已成为当代大学生应对技术变革的核心竞争力。作为承载计算机基础教育改革使命的创新教材，本书突破传统知识传授框架，构建了“理论与实践交融、思维与知识共生”的新型教学体系。
本书以教育部《新时代大学计算机基础课程教学基本要求》为指导，采用“云制造服务平台”作为贯穿全书的复合型情境案例，构建起从理论认知到工程实践的完整思维链条。通过模拟智能工厂的资源调度场景，使学生在解决“制造任务分解—资源约束建模—动态调度优化”等真实问题的过程中，系统培养抽象、分解、算法设计等计算思维核心能力。
本书是安徽省“省级质量工程项目”教材建设项目成果，采用“四维进阶”结构体系，形成思维培养的螺旋式上升通道：
第一篇“计算机与计算思维入门篇”（第1、2章）奠基思维认知。第1章建立计算思维与计算机科学的逻辑关联；第2章从硬件体系到数据编码，阐释计算机系统的工作原理，重点解析二进制思维在信息抽象中的核心作用。
第二篇“应用思维篇”（第3~7章）构建能力阶梯。突破传统办公软件教学的技能训练模式，以“云制造服务项目文档管理”为主线，在操作系统应用及资源调度（第3章）、文档协作规范设计（第4章）、数据统计与分析（第5章）、流程可视化动态推演（第6章）及数据持久化建模（第7章）中，植入数据建模、流程优化等思维要素。
第三篇“算法与编程思维篇”（第8章）实现思维跃迁。通过遗传算法优化资源调度，搭建从自然语言描述到Python代码实现的转化桥梁，重点培养学生的问题解决能力和算法设计思维。
第四篇“新技术发展及应用思维篇”（第9、10章）开拓创新视野。聚焦人工智能、大数据、云计算、物联网、区块链等新一代信息技术，通过基于大模型的产品需求预测模型、基于物联网的实时数据采集系统等前沿应用，揭示计算思维在技术融合创新中的价值。
与同类教材相比，本书主要呈现以下三个创新点：
其一，采用“全案例贯通式”编写模式。本书以云制造服务平台为轴心，构建完整的项目生态，形成有机整体，贯穿全书。


其二，构建“思维—知识—能力”三维融合机制。本书将问题分解、抽象与模式识别、算法设计、数据表示与分析等计算思维核心能力，有机融入传统知识模块，形成“以思维牵引知识、以知识支撑思维”的良性互动。
其三，设计跨学科融合思维训练案例。本书案例涵盖多个应用领域，展现计算思维在不同学科的迁移应用。
本书配套的教学课件等资源，可在中国铁道出版社教育资源数字化平台https://www.tdpress.com/51eds免费下载。书中涉及的人员姓名等信息均为虚拟。
本书在巢湖学院领导的大力支持下，凝聚了计算机与人工智能学院所有教师的集体力量。韦良芬、吴其林、严小燕担任主编，其中吴其林院长对知识体系的科学性和教学适用性进行全程把关；韦良芬负责统筹全书架构、内容策划和统稿，并完成第1章的编写；严小燕参与内容策划并完成篇前语和第8章的编写。廖莎莎、武彬、杜梦丽、余程年、方周、张小伟担任副主编，其中廖莎莎完成第4章和第5章的编写；武彬完成第2章和第6章的编写；杜梦丽完成第3章和第7章7.1~7.4节的编写；余程年完成第9章、第10章和第7章7.5~7.7节的编写；方周完成了全书的情境案例设计及第1~10章情境案例分析的编写；张小伟负责资料的收集与整理工作。
由于编者水平有限，书中难免存在疏漏与不足之处，恳请广大师生不吝指正，共同完善这一开放的教学体系。
编者
2025年4月

目录第一篇计算机与计算思维入门篇第1章计算思维与计算机21.1思维、科学思维与计算思维的概念31.2计算思维的核心内容41.2.1抽象与模式识别41.2.2数据表示与分析51.2.3算法与过程51.2.4计算思维的应用——“哥尼斯堡七桥问题”案例分析61.3计算思维的培养81.3.1大学计算思维的教育空间81.3.2计算思维的常用思维模式101.3.3计算思维的培养策略111.4计算机的发展121.4.1电子计算机的发展121.4.2中国计算机的发展151.4.3计算机的发展趋势171.5计算机的特点181.6计算机的分类191.7计算机的应用201.8计算机文化211.9“云制造服务平台”情境案例分析——资源描述标准化建模23小结27习题与实训27第2章计算机系统及其数据表示292.1计算机系统302.1.1计算机系统组成302.1.2计算机硬件系统302.1.3计算机软件系统312.1.4计算机网络322.1.5计算机系统的工作原理与工作模式342.1.6计算机系统主要性能指标3

韦良芬，教授，目前任职于巢湖学院，从事计算机相关课程教学20余年，主持项目若干项，其中安徽省教育厅自然科学研究重点项目2项，安徽省教育厅教学研究重点项目1项，安徽省教育厅大规模在线开放课程MOOC示范项目1项，“四新”研究与改革实践项目1项；出版教材6部，其中主编2部；以第一作者发表论文近20篇，其中EI收录2篇，CSCD收录2篇；申请软件著作权1项。吴其林，男，安徽肥西县人。2011年12月合肥工业大学计算机应用技术专业博士毕业，获工学博士学位。现工作于巢湖学院信息工程学院，教授，副院长，安徽省教学名师。现为中国计算机学会会员，安徽省计算机学会理事，安徽省电子学会理事。严小燕，目前任职于巢湖学院，主要负责计算机基础教学工作。

本书以教育部《新时代大学计算机基础课程教学基本要求》为指导，采用“云制造服务平台”作为贯穿全书的复合型情境案例，构建起从理论认知到工程实践的完整思维链条。通过模拟智能工厂的资源调度场景，使学生在解决“制造任务分解—资源约束建模—动态调度优化”等真实问题的过程中，系统培养抽象、分解、算法设计等计算思维核心能力。