前言


教材在教学中具有非常重要的作用。一本优秀的教材，应该承载课程的知识体系、教学内容、教学思想和教学设计，应该是课程教学的基本参考，是学生学习知识、理论和思想方法的主要依据。在教育数字化的大背景下，教材更是教学内容组织、教学资源建设、教学模式设计与考核环节设计的依据和主线。教师讲好一门课，尤其是基础课，必须要有好教材；学生学习也需要好教材。好教材要让教师觉得好教。好教可不是“水”，不是少讲点、讲浅一点。一门课的教材要使教师的教学能够达到这门课在专业人才培养计划中的任务，内容应该达到要求的深度和广度，应具有一定的挑战性。教材的知识体系结构科学，讲述逻辑清晰合理，案例丰富恰当，语言精练、深入浅出，配套资源符合教学要求，就可以给教师的教学提供很好的助力，教师就会觉得这本书好教。好教材要让学生觉得好学，学生需要什么样的教材呢？在各个学校普遍采用混合式教学模式的大环境下，学生参与各个教学活动时，需要自己脑子里有一条主线，知道每个教学活动对建立整门课知识体系的作用；知道学习的相关内容在知识体系中的位置，这些都要通过教材来实现。学生复习时还需要以教材为主线，贯穿自己在各个教学活动中学到的内容，认真阅读教材，达到对知识的融会贯通。能实现学生的这些需求，学生就会觉得这本书好学。教材要好教、好学，做到内容详尽、博大精深，语言深入浅出、容易阅读，才能满足师生的需要。为了加强课程建设、教材建设，培育一批高质量的教材，提高教学质量，全国高等学校计算机教育研究会（以下简称“研究会”）于2021年6月与清华大学出版社联合启动了“十四五”规划教材建设项目。这套丛书就是“十四五”规划教材建设项目的成果，丛书的特点如下。（1） 准确把握社会主义核心价值观，融入课程思政元素，教育学生爱党、爱国。（2） 由课程的主讲老师负责组织编写。（3） 体现学校办学定位和专业特色，注重知识传授与能力培养相统一。（4） 注重教材内容的前沿性与时代性，体现教学方法的先进性，承〖HK〗载了可供同类课程借鉴共享的经验、成果和模式。这套教材从选题立项到编写过程，都是由研究会组织专家组层层把关。研究会委托清研教材工作室（研究会与清华大学出版社联合教材工作室）对“十四五”规划教材进行管理，立项时严格遴选，编写过程中通过交流研讨、专家咨询等形式进行过程管理与质量控制，出版前再次召开专家审查会严格审查。计算机专业人才的培养不仅仅关系计算机领域的科技发展，而且关系所有领域的科技发展，因为计算机技术已经与各个学科深度融合，计算机技术是所有领域都必不可少的技术。本套教材承载着研究会对计算机教育的责任与使命，承载着作者们在计算机教育领域的经验、智慧、教学思想、教学设计。希望这套教材能够成为高等学校师生们计算机课程教学的有力支撑，成为自学计算机课程的读者们的良师益友。

自2022年底OpenAI公司发布智能聊天机器人ChatGPT以来，关于人工智能的社会探讨与科学研究无疑再次被赋予了极高的热度。本书根据当下行业发展，以人工智能为引线，将Python作为实践工具，为工科专业本科新生提供全面的计算机科学视角，以便学生们可以在今后的学习和发展中充分利用这一工具。
本书由傅向华任主编，李经宇、张妙任副主编。第1章由傅向华编写，第2章由刘羽朦、张妙编写，第3章由谷也编写，第4章由李经宇编写，第5章由陈钒、张妙编写，第6章由吕羽编写，第7章由杨晓杏编写，第8章由赵珩编写。
作者在编写本书的过程中参考了许多书籍和文献资料，在此对文献的作者表示感谢。由于作者们的知识水平有限，书中难免有不妥和错误之处，恳请读者批评指正。

作者2024年5月20日