前言


本书是国家级线上一流本科课程“计算机科学基础”的主讲教材。
人类社会发展的历程是不断探索自然和改造自然的过程。计算机科学属于科学范畴，是一门系统的学科，它继承了科学的研究方法和逻辑思维，内容涵盖各种计算和信息处理的主题，从抽象的算法分析、形式化语法到更具体的编程语言、程序设计、软件和硬件等。
近年来，计算机科学发展极为迅速，知识日新月异，促使人类社会进入网络化与智能化时代，计算机技术正在加速人类社会的变革与发展。计算机科学的发展使得新的研究方法和手段层出不穷，极大地促进和拓展了其他学科的发展，日益成为其他学科研究的必要工具，尤其是在高科技领域，如航空航天等国民基础领域，这一趋势尤其明显。计算机知识和技能的掌握，不再仅仅是信息类专业学生的需求，而是新一代人才必备的基本能力和素质。
教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会于2015年制定了《大学计算机基础课程教学基本要求》，提出以计算思维为导向的改革方向。近年全国高校的大学计算机基础课程教学内容改革主要方向从以往的计算机应用技术为主，转为以培养计算思维为核心，提升课程的内涵。为了适应我国的发展现状，国家和教育部对高校育人提出了新的要求。2018年教育部发布的《教育部关于一流本科课程建设的实施意见》中指出要落实立德树人根本目标，提升课程高阶性、突出创新性原则等。教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会和教育部的文件为本书的编写提供了理论基础和指导方向。
本书的特色在于，立足于计算思维培养，从科学、技术、交叉和素养4方面组织和编写内容，介绍计算机科学的核心知识和技术，帮助学习者实现将信息技术与学习者原有的知识体系进行融合，通过批判性思考和问题解决达到创新和突破的目标。
本书内容总体上分为4篇，如图01所示。科学篇，从科学和计算机科学的关联和发展角度出发，从科学发展史、逻辑学角度出发介绍现代计算机诞生中的基础原理、让学生深刻了解计算机科学的概念和核心理论，掌握知识的来龙去脉；技术篇，通过介绍计算机中计算思维的应用和解决问题的方式，促进学生批判思考、达到创新和突破的目标；交叉篇，介绍计算技术和多领域、多学科交叉的成果和应用，引导学生融合运用专业技能和计算机信息技术，提升创新交叉能力；素养篇，从现代信息素养的内涵和概念入手，介绍相关知识，旨在提高数字公民素养。
图01科学、技术、交叉、素养的含义
本书语言通俗易懂，素材丰富多样，通过全面的介绍让学生在较短时间内认识和了解计算思维的本质，达到理解并能有意识在学习和实践中进行融合和应用，并且强调培养学生道德情操，增强人文关怀与社会责任感、创新精神和社会担当的素质。
首先，本书适合作为高等教育阶段的公共基础课教材使用。本书立足于培养学生的计算思维与信息素养，为各专业学生打下共同的知识与能力基础，帮助学生构建计算机科学的基本知识框架，培养运用信息技术的基本能力。这些都是高等教育阶段学生必备的知识与素质。其次，本书也非常适合作为想要全面了解计算机技术知识的学生的自学参考用书。
本书第1～4章和第6～8章由詹涛编写，第5章、第9章和第10章由段俊花编写，第11章由姜学锋、詹涛、段俊花编写，全书由詹涛主编并统稿，姜学锋老师对本书的编写提出许多宝贵的建议。在书稿的编写过程中，得到多位专家的关心和支持。在此，对所有鼓励、支持和帮助过本书编写的领导、专家、同事和广大读者表示真挚的谢意！
由于时间紧迫以及作者水平有限，书中难免有错误，疏漏之处，恳请读者批判指正。

编者2023年3月