《计算机科学实验》课件

计算机科学实验欢迎来到《计算机科学实验》课程！本课程将带您深入探索计算机科学的核心领域，并通过实践操作，帮助您掌握理论知识的应用与实践能力课程目标与学习成果目标成果本课程的目标是培养学生的实践能力，使他们能够独立完成计算通过本课程的学习，学生将掌握基本的计算机科学实验技能，包机科学相关实验，并能够将所学知识应用到实际项目中括实验设计、实验操作、数据分析、结果展示和报告撰写等同时，学生将能够深入理解计算机科学领域的理论知识，并能够将其应用于实际问题解决中实验教学的重要性理论与实践结合培养动手能力提升问题解决能力实验教学能够将理论知识与实践操作实验教学可以培养学生的动手能力，实验教学可以帮助学生提升问题解决紧密结合，使学生更深入地理解抽象使他们能够独立完成实验操作，并解能力在实验过程中，学生需要思考的理论知识，并掌握实际应用技能决实验过程中遇到的问题问题、分析问题、设计方案、执行操作，并最终解决问题实验环节在计算机科学中的作用验证理论知识培养实践技能12实验是验证理论知识的有效途实验教学可以培养学生的实践径通过实践操作，学生可以技能，使他们能够将理论知识验证理论知识的正确性，并加应用到实际问题中，并解决实深对理论知识的理解际问题促进创新思维3实验教学可以促进学生的创新思维在实验过程中，学生需要根据自己的理解，设计实验方案，并进行实践操作，这有利于培养学生的创新能力课程安排总览第一阶段1计算机系统基础第二阶段2数据结构与算法第三阶段3数据库系统第四阶段4计算机网络第五阶段5软件工程第六阶段6人工智能导论第七阶段7图形学基础第八阶段8嵌入式系统第九阶段9信息安全第十阶段10综合项目实践实验一计算机系统基础硬件操作系统命令行了解计算机系统硬件组学习操作系统基础知识掌握基本的命令Linux成，包括、内存、，包括进程、线程、内行操作，包括文件操作CPU硬盘、显卡等存管理、文件系统等、目录操作、程序执行等实验内容操作系统安装与配置安装步骤配置步骤下载镜像文件设置系统语言

1.Linux

1.使用虚拟机软件创建虚拟机设置网络连接

2.

2.将镜像文件加载到虚拟机安装常用软件

3.Linux

3.启动虚拟机并进行安装配置系统环境变量

4.

4.实验目标熟悉环境Linux系统配置2了解系统配置方法，能够根据需要修改Linux系统设置命令行操作熟练使用Linux命令行进行文件操作、目录1操作、程序执行等软件安装掌握软件安装方法，能够安装和使用常Linux用软件3实验步骤详解第一步下载镜像文件，例如或Linux UbuntuCentOS第二步使用虚拟机软件创建虚拟机，例如或VMware VirtualBox第三步将镜像文件加载到虚拟机，并启动虚拟机Linux第四步按照提示进行安装，包括设置语言、分区、密码等第五步安装完成后，进行系统配置，包括设置语言、网络、软件等常见问题及解决方法问题解决方法虚拟机无法启动检查虚拟机设置，确保镜像文件路径正确，并检查虚拟机是否配置了足够的内存和硬盘空间网络连接问题检查虚拟机网络设置，确保虚拟机连接到网络，并查看网络配置是否正确软件安装失败检查软件依赖关系，确保所有依赖的软件包都已安装，并尝试使用其他软件源安装软件实验二数据结构与算法线性表树形结构图结构学习线性表的基本概念学习树形结构的基本概学习图结构的基本概念，包括数组、链表等数念，包括二叉树、堆等，包括图的表示方法、据结构数据结构遍历算法等实验内容线性表操作数组操作链表操作实现数组的基本操作，包括插入、删除、查找、排序等实现链表的基本操作，包括插入、删除、查找、排序等实验目标掌握链表、数组等结构理解基本概念理解数组和链表的基本概念，以及它们的优缺点掌握操作方法掌握数组和链表的基本操作方法，包括插入、删除、查找、排序等应用于实际问题能够将数组和链表应用于实际问题中，并设计相应的算法算法设计与分析算法设计1根据实际问题，设计相应的算法算法分析2分析算法的时间复杂度和空间复杂度算法实现3使用编程语言实现算法实验结果展示与讨论1结果展示使用图表、代码等方式展示实验结果2讨论分析对实验结果进行分析和讨论，解释实验结果，并提出改进建议实验三数据库系统数据库管理系统语言数据库设计SQL学习数据库管理系统（学习语言的基本语学习数据库设计的基本SQL）的基本概念，法，包括数据定义语言原则，包括数据建模、DBMS例如、等（）、数据操作语关系型数据库设计等MySQL OracleDDL言（）等DML实验内容查询语句练习SQL基础查询高级查询练习基本查询语句，例如、、、练习高级查询语句，例如、、、SQL SELECTFROM WHEREORDER SQLJOIN UNIONGROUP BY等等BY HAVING实验目标理解数据库原理数据模型1理解关系型数据库的数据模型，包括表、列、主键、外键等概念数据操作2掌握语言的基本操作，能够进行数据的插入、删除、更新和查询SQL数据库设计3了解数据库设计的基本原则，能够设计简单数据库结构数据库设计实践需求分析根据实际需求，确定需要存储哪些数据数据建模使用实体关系图（）等工具进行数据建模ERD数据库设计根据数据模型，设计数据库结构，包括表结构、索引等数据库实现使用数据库管理系统（）创建数据库，并导入数据DBMS实验报告撰写指导实验目的阐明实验的意义和目标实验步骤详细记录实验的步骤，包括使用的工具、代码、数据等实验结果展示实验结果，包括图表、代码、截图等分析与讨论对实验结果进行分析和讨论，解释实验结果，并提出改进建议实验四计算机网络网络基础协议网络编程TCP/IP学习计算机网络基础知学习协议栈，包学习网络编程基础知识TCP/IP识，包括网络拓扑结构括协议、协议、，包括编程、网IP TCPSocket、网络协议等协议等络通信等UDP实验内容网络协议分析协议分析数据解析使用网络抓包工具（例如）分析网络数据包根据协议规范解析数据包，理解网络协议的工作原理Wireshark实验目标理解协议TCP/IP协议TCP2理解TCP协议的可靠传输机制，包括连接建立、数据传输、连接释放等协议IP1了解协议的功能和作用，包括地址分IP配、路由等协议UDP了解协议的特点，包括无连接、不UDP3可靠传输等网络编程基础编程Socket学习编程的基本概念，包括类型、地址绑定、数据收发等Socket Socket网络通信实现简单的网络通信程序，例如客户端服务器通信、文件传输等-工具使用Wireshark数据包捕获使用捕获网络数据包Wireshark数据包分析使用分析数据包，包括协议类型、数据内容等Wireshark协议过滤使用过滤器筛选特定协议类型或特定数据包Wireshark实验五软件工程需求分析软件设计软件编码学习需求分析的基本方学习软件设计的基本原学习软件编码的基本技法，包括需求收集、需则，包括软件架构设计能，包括代码规范、代求分析、需求文档编写、数据库设计、界面设码风格、代码测试等等计等实验内容软件开发流程实践项目需求软件设计软件编码软件测试确定项目的具体需求，并编设计软件架构，包括系统模根据设计文档，使用编程语对软件进行测试，确保软件写需求文档块、数据库设计、界面设计言进行软件编码功能和性能符合要求等实验目标掌握需求分析、设计、编码需求分析1能够根据实际需求，确定软件的功能和性能要求软件设计2能够设计软件架构，并编写设计文档软件编码3能够使用编程语言实现软件功能，并编写代码文档测试与调试技术12单元测试集成测试对软件代码进行单元测试，确保每个对软件模块进行集成测试，确保各个模块的功能正确模块之间能够正常交互3系统测试对整个软件系统进行系统测试，确保软件符合所有功能和性能要求团队协作的重要性分工协作资源共享团队成员根据各自的专业技能，团队成员共享信息、资源和经验进行分工协作，提高工作效率，促进项目顺利进行共同目标团队成员共同努力，实现共同的目标，增强团队凝聚力实验六人工智能导论机器学习深度学习自然语言处理学习机器学习的基本概念，包括监督学习学习深度学习的基本概念，包括神经网络学习自然语言处理的基本概念，包括文本、无监督学习、强化学习等、卷积神经网络等分类、机器翻译等实验内容机器学习算法实现线性回归逻辑回归使用实现线性回归算法，并使用数据集进行训练和预测使用实现逻辑回归算法，并使用数据集进行分类任务Python Python实验目标了解基本概念AI概念AI1理解人工智能的基本概念，包括机器学习、深度学习等机器学习算法2了解常见的机器学习算法，包括线性回归、逻辑回归等应用AI3了解人工智能的应用领域，例如图像识别、语音识别、自然语言处理等编程基础回顾Python数据类型回顾的基本数据类型，例如整数、浮点数、字符串、列Python表、字典等控制流回顾的控制流语句，例如语句、循环、循环Python iffor while等函数定义回顾的函数定义和调用方法Python模块导入回顾的模块导入方法，以及常用的库Python库的使用Scikit-learn模型训练2使用Scikit-learn库训练机器学习模型，例如线性回归、逻辑回归等数据预处理1使用库进行数据预处理，Scikit-learn例如数据清洗、特征工程等模型评估使用库评估机器学习模型的Scikit-learn3性能，例如准确率、召回率等实验七图形学基础建模动画OpenGL3D3D学习图形库的学习建模的基本知识学习动画的基本概念OpenGL3D3D基本概念和使用方式，包括几何体、材质、，包括动画制作、动画纹理等控制等实验内容入门OpenGL环境搭建基本操作搭建开发环境，包括安装库、配置开发工具等学习的基本操作，包括窗口创建、渲染循环、绘制图形OpenGL OpenGLOpenGL等实验目标学习图形渲染原理纹理映射着色器学习使用纹理映射为图形添加纹理渲染管线学习使用顶点着色器和片段着色器进行图理解图形渲染管线，包括模型变换、视图形着色变换、投影变换、光栅化等绘制基本图形点使用绘制单个点OpenGL线使用绘制线段OpenGL三角形使用绘制三角形OpenGL正方形使用绘制正方形OpenGL圆形使用绘制圆形OpenGL光照与材质设置光源设置1设置光源类型、位置、颜色等材质设置2设置材质属性，例如颜色、反射率、漫反射率等光照效果3实现光照效果，例如漫反射、镜面反射等实验八嵌入式系统单片机嵌入式编程传感器学习单片机的基本概念学习嵌入式编程的基本了解常用的传感器，包，包括结构、工作原理知识，包括语言编程括温度传感器、光传感C、编程语言等、硬件接口编程等器、压力传感器等实验内容单片机编程控制按键控制定时器LED使用单片机控制灯的亮灭使用单片机控制按键，实现按键检测和学习单片机的定时器功能，并使用定时LED响应器实现延时操作实验目标了解嵌入式系统开发单片机基础1掌握单片机的基本知识，包括结构、工作原理、编程语言等嵌入式编程2掌握嵌入式编程的基本技能，包括语言编程、硬件接口编程等C系统调试3掌握嵌入式系统的调试方法，能够解决开发过程中遇到的问题语言编程进阶C指针学习语言的指针，包括指针的概念、指针操作、指针数组等C结构体学习语言的结构体，包括结构体的定义、使用、结构体数组C等函数指针学习语言的函数指针，包括函数指针的概念、函数指针的使C用等硬件接口编程串口通信GPIO1学习端口的编程，包括端口的学习串口通信的编程，包括串口配置、GPIO GPIO2配置、读写操作等数据收发等通信通信SPI I2C4学习通信的编程，包括设备的配学习通信的编程，包括设备的地SPI SPII2C I2C3置、数据收发等址、数据读写等实验九信息安全信息安全基础密码学安全漏洞学习信息安全的基本概学习密码学的基本知识了解常见的安全漏洞类念，包括数据保密、数，包括对称加密、非对型，例如缓冲区溢出、据完整性、数据可用性称加密、哈希算法等跨站脚本攻击等等实验内容密码学算法实现对称加密非对称加密使用实现对称加密算法，例如、等使用实现非对称加密算法，例如、等Python AESDES PythonRSA ECC实验目标理解信息安全原理数据保密理解数据保密的重要性，并学习使用密码学技术保护数据安全数据完整性理解数据完整性的重要性，并学习使用哈希算法验证数据完整性数据可用性理解数据可用性的重要性，并学习使用备份和恢复技术保证数据可用性加密解密算法分析算法原理分析加密算法的工作原理，包括加密过程和解密过程1算法优缺点2分析不同加密算法的优缺点，例如速度、安全性等应用场景3分析不同加密算法的应用场景，例如数据传输、文件存储等安全漏洞分析与防范12漏洞类型漏洞分析了解常见的安全漏洞类型，例如缓冲分析安全漏洞产生的原因和危害，以区溢出、跨站脚本攻击等及如何利用漏洞进行攻击3漏洞防范学习如何防范安全漏洞，包括代码安全审计、安全配置等实验十综合项目实践项目选题分组项目方案设计选择一个具有挑战性的计算机科学项目主根据项目主题，将学生分成若干个小组，每个小组根据项目主题，设计项目方案，题，并进行可行性分析每个小组负责完成一个子项目包括功能模块、技术实现、时间安排等项目方案设计与评审方案设计方案评审小组成员共同讨论项目方案，并编写项目方案文档将项目方案提交给老师进行评审，并根据老师的建议进行修改项目开发与测试项目开发1根据项目方案，使用编程语言进行项目开发，并进行代码测试项目测试2对项目进行测试，确保项目的功能和性能符合要求项目展示与答辩项目展示每个小组进行项目展示，介绍项目的功能、技术实现、创新点等项目答辩小组成员根据老师的提问，进行答辩，展示对项目的理解和掌握程度实验考核方式实验报告课堂表现学生需要提交每节课的实验报告老师会观察学生的课堂表现，包，并根据评分标准进行评分括课堂参与度、问题解答等，并进行评分综合项目学生需要进行综合项目实践，并根据项目方案、项目展示、项目答辩等进行评分实验报告要求及评分标准内容完整数据准确语言规范实验报告内容完整，包括实验目的、实实验报告中的数据准确，并使用图表等实验报告语言规范，表达清晰，逻辑严验步骤、实验结果、分析与讨论等方式进行展示谨实验纪律与安全注意事项准时上课爱护设备12学生需要准时上课，并认真听学生需要爱护实验设备，避免讲，积极参与实验损坏设备安全操作3学生需要按照老师的指导进行安全操作，避免发生意外事故优秀实验案例分享课程总结与展望知识积累通过本课程的学习，学生将积累丰富的计算机科学实验经验，为将来的学习和工作奠1定坚实的基础能力提升2学生将提升解决实际问题的能力，能够将理论知识应用到实际项目中，并能够独立完成项目开发创新发展3本课程鼓励学生进行创新，并提供平台帮助学生将自己的想法转化为实际项目期待您的加入希望本课程能够帮助您深入了解计算机科学领域，并激发您对计算机科学的兴趣期待您在课程中取得更大的进步和成就！。