写给中学生的计算机文化

每一次信息技术的变革，都改变着人们的生活方式、学习方式和工作方式，推动着时代的前进。计算机文化融入了人类的想法，它不仅是人类智慧的产物，也体现了社会的进步和文化的发展。本书从计算机科学教育者的视角出发，提供了一个理解计算机文化的新视角，展示了计算机科学迷人的一面。本书有助于学生开拓其信息科技学科视野，感受信息科技的魅力，有助于教师对信息科技课程相关内容的理解与重构。 

本书分为七个章，共14节，分别为*章 信息技术 改变生活，第二章 万物互联 赋能未来 永无止尽，第三章 志“存”高远 “储储”动人，第四章 体验性能 永无止境，第五章 程序设计 百花齐放，第六章 网络互联 改变世界，第七章 智能时代 未来已来。本书从不同角度描述该计算机发展背后的故事、原理、技术等。

陈勇，中学高级教师。现任上海市世界外国语中学党总支书记、副校长。毕业于上海师范大学计算机科学教育系，上海市第二期名师基地学员，长三角基础教育信息技术学科专家库成员。参与编制上海市信息科技初中学科基本要求，主编《IB课程视野下的初中信息科技校本课程建构》一书。自编“计算机文化”课程，并率先在课堂中进行教学实践，是“计算机文化”课程编写和实践的引领者。

第一章 信息技术 改变生活 / 1

    第一节 计算机技术 / 1

    第二节 信息安全 / 21

第二章 万物互联 赋能未来 / 40

    第一节 输入输出 / 41

    第二节 物联网 / 57

第三章 志“存”高远 “储储”动人 / 73

    第一节 存储设备 / 74

    第二节 存储管理 / 90

第四章 性能体验 永无止境 / 105

    第一节 影响计算机处理速度的因素 / 106

    第二节 操作系统 / 119

第五章 程序设计 百花齐放 / 133

    第一节 计算机语言 / 134

    第二节 计算机算法 / 152

第六章 网络互联 改变世界 / 167

    第一节 计算机网络 / 168

    第二节 因特网 / 180

第七章 智能时代 未来已来 / 198

    第一节 大数据 / 199

    第二节 人工智能 / 211

电子计算机自诞生以来，在不到百年的时间里取得了大量的科技成果。人们对科技成果的价值甚为清楚，但是对成果中的思想方法却不够重视。人们不关心计算机内部做着怎样的工作，也并不关心信息系统中存在着怎样的规则才使得计算机运行如此高效而有序，人们感兴趣的只是如何使用计算机，这导致给予计算机真正的认识与尊重较少。

计算机只是提高效率的工具吗？互联网只是如电力一般的基础设施吗？答案当然不是，它们都只是技术成果，是技术的外在呈现形式，而非技术本身。海德格尔早就指出：把技术看作工具或者手段的传统立场无法触及技术的本质，工具只是技术的功能角色之一，技术在人类实践中的角色和内涵要比工具广泛和深刻得多。跳出实用主义的工具论立场，计算机科学的基础概念是什么？如果回答是算法，那么有可能我们又被带回传统认识的老路上，也即“计算机科学= 程序设计”。幸运的是，近年来越来越多的专家学者开始关注计算机的本质，认识到计算机这门学科不仅是一个枯燥的工程技术学科，也是一个富有创造性的科学学科，尤其是从计算的角度重新审视自身学科的问题，这种对本质的认识在科技界和教育界萌发、激荡和蔓延，焕发出面向新时代和新技术的崭新面貌。本书从计算机科学教育者的视角出发，恰好提供了这样一个新的视角，提供了一种理解计算机系统、计算机网络、人工智能等技术的新思路，展示了计算机科学迷人的一面。陈勇老师带领的上海世界外国语中学信息科技教研组在日常的工作中总是有独到的见解，并能将这些认识在课堂教学中实践和验证，展现了对计算机科学教育的深刻理解。科学技术呼唤“理解”科学技术的人才，对待科学技术知识不但要有横向的了解，还要有纵向的理解。本书用了一些篇幅来追根溯源，介绍计算机科学家和工程师。他们的名言，他们的故事，读起来令人兴趣盎然。本书还用时间线的方式，将技术发展历程中的重要事件和里程碑梳理出来，我们可以沿着这条线索，清楚地看到技术发展的脉络，看到科学家的智慧如何推动技术进步。成为一个领域的科学家虽然有其成功的偶然性，但也有其必然性，这些必然性就是科学家们的思维方法。时间线也呈现了科学技术发展的真实过程，科技史不仅包括科学家和工程师们的成功史，也包括大量的失败事件。德国哲学家韦伯尔曾讲过：“在每一历史事件背后，必须有一种精神”。王江民自强不息的精神，蒂姆·伯纳斯·李发明万维网技术后共享的精神……这些故事都淹没在时间的长河中，我们有幸在本书中看到这些珍珠被再次串起。串起来的不仅仅是技术本身，更有科学技术发展的艰辛历程和敢于创新、不怕失败的科学精神。这些内容是沟通科学文化与人文文化的载体，它立足于过去与未来、自然与社会的交叉点上。通过了解科技进步的过程，理解科学技术与社会的互动关系，更了解到人类的文明与进步，这是掌握单纯某一门科学或某一项技术所不能带来的人文精神。帕斯卡、巴贝奇、图灵、冯·诺依曼等这些科学家，他们的研究精神，他们面对问题时的远见，他们解决问题中迸发的智慧，能都打动我们的心灵，启发我们的思考。本书的体验活动也是一个特色，通过操作和体验感悟技术要领，结合本书的“问与答”，给读者清晰的指引。“公司的力量”也是如此，有的公司的故事更像是一个传奇，由一个不起眼的技术开始，曲径通幽，渐渐地落英缤纷，突然峰回路转，天地开阔，

如河出伏，一泻汪洋，然而也许又会转眼大起大落，公司推动技术进步的力量令人赞叹，也能给读者理解技术如何为人提供价值带来深刻的启示。