本书依据教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会编制的《新时代大学计算机基础课程教学基本要求》，结合普通高等学校的实际情况编写。教材基于“四新”（新工科、新农科、新医科和新文科）人才培养理念，指导学生树立计算思维意识，帮助学生深入理解计算思维的本质，了解人工智能的核心技术，为今后的专业学习和工作奠定坚实基础。 本书共分9章，主要内容包括：计算机与计算思维、数据表示与信息编码、人工智能基础、人工智能的网络环境、数据结构与算法基础、Python程序设计基础、数据管理与数据处理、基于知识的系统和人工智能主题应用。 本书将课程思政有机融入教学，理论讲解深入浅出，案例丰富生动，适合作为高等学校非计算机类专业人工智能通识课程的教材，也可作为人工智能爱好者的入门教材。

在数智化的科技浪潮中，计算与人工智能作为引领创新的双引擎，正以前所未有的速度重塑着世界。当前，计算机基础教育的改革正朝着强化计算思维、注重实践能力和跨学科融合的方向发展。本书基于“四新”人才培养理念，从计算思维的培养入手，围绕人工智能“数据、算力和算法”三要素组织内容，旨在为读者提供一个全面、系统的学习框架，帮助大家深入理解计算思维的本质，了解人工智能的核心技术，并探索其在实际应用中的广阔前景。
本书在《大学计算机》（包空军、程静、王鹏远等编著，中国铁道出版社有限公司出版）的基础上进行修订，增加了人工智能基于知识的系统和主题应用，所有案例均为一线教师授课使用的原创代表性经典案例，贴合“四新”（新工科、新农科、新医科和新文科）要求，有助于学生更好地理解计算思维和人工智能。本书所依托的在线开放课程“大学计算思维导论”于2019年9月被评为“2019年河南省高等学校精品在线开放课程”。2020年10月，本书初版及配套实践教材《大学计算机实践指导》被评为“河南省‘十四五’普通高等教育规划教材”。
本书的一个特色是紧扣每章的代表性事件或时事热点，配有“思政小课堂”，以“讲好中国故事、传承中华文明、实现民族复兴”为主旨，将课程思政有机融入教学，以德立身、以德立学、以德施教，为学生点亮理想的灯、照亮前行的路。本书的另一个特色在于其理论讲解深入浅出，避免使用晦涩难懂的术语和大量烦琐的公式，结合生动的实例和直观的图表，帮助读者轻松理解并掌握相关知识。
全书共9章，内容包括：计算机与计算思维、数据表示与信息编码、人工智能基础、人工智能的网络环境、数据结构与算法基础、Python程序设计基础、数据管理与数据处理、基于知识的系统和人工智能主题应用。讲授本书需48学时（包括实验24学时），各高校可根据教学学时、学生的程度选取教学内容。
本书由郑州轻工业大学包空军、程静、王鹏远、孙占锋、苏虹、陈嫄玲、李萍和高璐编著。其中，第1章由包空军、高璐编著；第2章由程静编著；第3章和第5章由王鹏远编著；第4章由孙占锋编著；第6章由苏虹编著；第7章由陈嫄玲编著；第8章由李萍编著；第9章由高璐编著。包空军、王鹏远负责本书的统稿和组织工作。本书的编写和出版，得到了河南省高校计算机教育研究会、中国铁道出版社有限公司的大力支持和帮助，在此由衷地向他们表示感谢！
由于编著者水平有限，书中难免会有不妥和疏漏之处，敬请各位读者批评指正。


编著者
2025年3月

第1章计算机与计算思维11.1计算机 11.1.1计算机的发展 11.1.2计算机的应用领域 31.2计算机基本结构和工作原理 51.2.1图灵机模型 51.2.2冯·诺依曼体系 61.3现代计算机系统的基本构成 71.3.1计算机硬件系统 71.3.2计算机软件系统 121.4指令与指令系统 151.4.1指令 151.4.2指令系统 151.4.3程序 161.5计算机应用系统的计算模式 161.5.1单主机计算模式 161.5.2分布式客户端/服务器计算模式 161.5.3浏览器/服务器计算模式 171.5.4新的计算模式 171.6计算思维概述 191.6.1计算思维的概念 191.6.2计算思维的应用 201.7计算机应用中的职业道德 211.7.1社会问题 211.7.2道德问题 221.7.3知识产权保护 23思政小课堂 25习题 25第2章数据表示与信息编码 282.1数制及数制转换 282.1.1进位计数制 28

包空军，教授，中共党员，现任教于郑州轻工业大学工程训练中心。主要研究方向为网络多媒体和数据库技术；主要负责大学计算机、程序设计技术（C语言/VB语言）等多门课程的教学任务；指导本科毕业设计和大学生创新项目。荣获首届河南省教材建设奖先进个人；多次获得师德师风先进个人、优秀共产党员、优秀教师等荣誉称号。主编、参编教材20余部。公开发表教改论文10篇，其中北大核心4篇，教育厅素质教育或信息技术获奖论文7篇；主持或参与省级精品课程、资源共享课程、示范中心、优秀教学团队、课程思政样板课程等质量工程建设7项；主持或参与校级以上教改项目10余项，厅级校级各类获奖20余项。程静，硕士，副教授，中共党员，现任教于郑州轻工业学院工程训练中心。主要研究方向计算机应用。近年来主授课程包括计算机应用基础、大学计算机、程序设计技术（C语言/VB）。参与“计算机应用基础”“程序设计技术”两门课程的河南省省级精品课程的建设工作。近年来共发表论文10余篇，参与的项目获得河南省科学技术进步奖二等奖一项，通过河南省科技厅鉴定项目若干，主编、副主编、参编教材及实习指导教材10余部。指导学生参加中国大学生计算机设计大赛，并分别荣获二等奖、三等奖。王鹏

（1）基于“四新”人才培养理念，在大学计算机课程基础上，融入人工智能原理、技术与应用等内容构造新的学习框架，引导学生深入理解计算思维的本质，了解人工智能的核心技术；
（2）理论讲解深入浅出，避免使用晦涩难懂的术语和大量烦琐的公式，结合生动的实例和直观的图表，在强化学生计算思维能力培养的同时，增强学生利用人工智能技术解决实际问题的能力；
（3）以思政小课堂、案例和素材等多种方式体现课程思政元素，聚焦创新素养、工匠精神与家国情怀的养成。