課程介紹

課程名稱：計算機原理與應用 (3學分/3學時)

 

一、課程總學習目標：

計算機原理與應用課程目的在於讓學生掌握計算機的基本原理、結構與應用方法，為未來的專業學習與實際應用打下堅實基礎。課程涵蓋計算機軟體(系統軟體、應用軟體、程序排程)、硬體(如CPU、記憶體、輸入輸出設備)與計算機工作原理，幫助學生理解計算機如何進行資料處理與指令執行。此外，課程中將講解作業系統、網路通訊技術、資訊安全與資訊倫理等基礎知識與技術。希望透過這門課程的學習讓學生大致了解未來將在資訊工程系所修讀的核心知識之基礎。

 

二、各單元學習目標：

單元1: 計算機軟體。

本單元的目的是在讓學生掌握計算機軟體的基本概念、組成及其運作原理，並能有效運用軟體工具解決實際問題。學習目標包括：

1.了解軟體分類與基礎概念：

學生將學習系統軟體(如作業系統、編譯器)和應用軟體(如辦公自動化、數據分析工具)的功能與作用，掌握軟硬體之間的關係。

2.熟悉作業系統基本功能與分類：

理解作業系統如何管理硬體資源、記憶體、檔案系統及程序，並學會基本的操作和配置技能。

3.提升軟體應用能力：

學會使用常見的軟體工具(如文字處理、電子表格及數據可視化工具)進行資料處理與分析，為專業應用奠定基礎。

 

單元2: CPU排程。

本單元課程目標是在讓學生了解作業系統如何有效率管理CPU資源的方法，以提升系統的整體性能和資源利用率。學習目標包括：

1.理解CPU排程的基本概念：

學生將學習CPU排程的目的、基本原理以及在多任務環境中的重要性，掌握作業(task)、程序(process)和執行緒(thread)的關係。

2.掌握常見排程演算法：

學生需熟悉多種排程演算法，如先來先服務(FCFS)、最短作業優先(SJF)、輪轉法(RR)和多層佇列排程，並理解其優缺點與適用場景。

3.分析排程性能指標：

學生將學習如何評估排程演算法的性能，包括回轉時間、等待時間和CPU利用率，並能根據需求選擇適合的算法。

4.模擬與應用：

通過實踐與模擬，學生將能分析並設計簡單的排程方案，理解排程對系統效率的影響。

 

單元3: 記憶體管理。

本單元的目的在於讓學生了解作業系統如何有效管理和分配記憶體資源，以支援多程式系統的高效執行並確保系統穩定性。學習目標包括：

1.理解記憶體管理的基本概念：

學生將學習記憶體層次結構、主記憶體與輔助記憶體的關係，以及邏輯地址與實體地址的轉換。

2.熟悉常見的記憶體分配方法：

學生需掌握固定分區、動態分區、分頁和分段等分配技術，並了解各方法的優缺點與適用場景。

3.學習虛擬記憶技術：

學生將理解虛擬記憶的工作原理，包括頁面置換算法(如FIFO、LRU等)及其在資源有限情況下的應用。

4.分析性能與問題解決：

學生需學會評估記憶體管理策略對系統性能的影響，並能識別與解決常見問題(如碎裂問題）。

 

單元4:資料處理、檔案結構與資料庫。

本單元的目的在於讓學生掌握資料管理的基本方法及其在現代應用中的實作方式。學習目標包括：

1.資料處理：

學生將學習資料的表示、儲存與操作，掌握基本的資料清理、格式化及處理技術，並理解其在應用中的重要性。

2.檔案結構：

理解檔案系統的設計與管理，包括檔案的組織方式(如循序檔案、直接檔案與索引檔案）及存取方法，熟悉相關的效率問題與解決方案。

3.資料庫：

學生將學習資料庫的基本概念與架構，理解關聯資料庫模型及SQL語言的應用，掌握基本的資料查詢、插入、更新與刪除操作。

 

單元5:數位邏輯。

本單元的目的在於讓學生理解計算機系統中的數位電路基礎，並掌握邏輯運算的基本原理。學習目標包括：

1.理解數位邏輯的基本概念：

學生將學習布林代數、邏輯閘(如AND、OR、NOT、XOR)及其應用，掌握邏輯運算與數位信號的關係。

2.學會設計基本數位電路：

學生將了解如何利用基本邏輯閘構建加法器、乘法器、解碼器等簡單數位電路，並學會如何將複雜邏輯問題轉化為電路設計。

3.應用邏輯設計解決實際問題：

透過設計與實踐，學生將學會如何解決基於數位邏輯的簡單電路設計問題，並為後續硬體相關課程打下基礎。

 

單元6:計算機組織與結構。

本單元的目的在於讓學生理解計算機的內部結構和運作原理，並掌握其基本組成部分及協同工作方式。學習目標包括：

1.了解計算機基本組成與功能：

學生將學習計算機的核心組件，如中央處理單(CPU)、記憶體、輸入/輸出設備的結構與功能，理解各組件如何協同完成計算任務。

2.掌握數據處理與控制單元的運作：

學生將深入了解處理器中的算術邏輯單元(ALU)、控制單元(CU)等的工作原理，並學習它們如何協同執行指令。

3.分析計算機性能指標：

學生將學習如何評估計算機的性能，包括處理速度、運行效率和資源利用率。

 

單元7:網路通訊技術原理。

本單元的目的在於讓學生了解計算機網路的基本原理與技術，並掌握網路通信的基本概念與應用。學習目標包括：

1.了解網路基礎架構：

學生將學習計算機網路的結構與層次模型，如OSI模型和TCP/IP模型，理解每一層的功能與作用。

2.掌握網路協議與通信技術：

學生將深入了解常見的網路協議(如IP、TCP、UDP、HTTP等)，並理解它們在數據傳輸中的角色。

3.學習網路設備與拓撲：

學生將學習常見網路設備(如路由器、交換機)及其作用，並了解網路拓撲結構如何影響網路性能與穩定性。

 

單元8: 網際網路、電子商務與物聯網。

本單元課程目的在於讓學生了解現代網路技術及其在商業和日常生活中的應用。學習目標包括：

1.理解網際網路基礎：

學生將學習網際網路的運作原理，了解網路架構、網域名稱(DNS)、IP位等基本概念，並掌握網路協議如HTTP和TCP/IP。

2.掌握電子商務基本模式：

學生將學習電子商務的發展歷程、商業模式(B2B、B2C、C2C)及其應用，並探討網路支付、電子交易安全等重要問題。

3.了解物聯網（IoT）的概念與應用：

學生將學習物聯網的基本原理及其在智慧家庭、智慧城市等領域的應用，理解物聯網如何通過感測器和網路技術實現設備互聯。

4.分析未來發展趨勢：

學生將了解網際網路、電子商務及物聯網的未來趨勢與挑戰，並探討新興技術(如5G、大數據)對這些領域的影響。

 

單元9:資訊安全與資訊倫理。

學生將理解資訊安全的基本概念、技術和法律倫理問題，並能應對日益嚴峻的數位世界中的安全挑戰。學習目標包括：

1.理解資訊安全的基本概念

學生將學習資訊安全的核心概念，如機密性、完整性和可用性(CIA三要素)，並了解常見的安全威脅與攻擊方式，如病毒、駭客攻擊和社交工程。

2.掌握資訊保護技術

學生將學習加密技術、防火牆、入侵檢測系統等資訊保護工具，了解如何在不同環境中實現資料保護。

3.認識資訊倫理與法律問題

學生將討論數位環境中的倫理問題，如隱私權、資料共享和智慧財產權，並了解相關的法律法規，確保遵守法律和道德規範。

4.應對資訊安全挑戰

學生將學會如何識別並應對各種資訊安全問題，並理解安全性與倫理在數位世界中的重要性。

 

三、學分數：3

 

教科書:
自編教材
教學進度:

計算機原理與應用--課程行事曆

週次

上課日期

教   學   與   作   業   進   度

學習活動

1

114/02/19

單元1: 計算機軟體 (part1)

1-1 計算機軟體分類

1-2 組譯程式

1-3 巨集處理程式

1-4 前置處理程式

包含以下五項學習活動：

(1)課前預習教材。

(2)上實體課程。

(3)課後複習教材。

(4)作業:繳交期限為上課後一周內(下次上課前)完成線上繳交。

(5)單元測驗:請在上課後一周內(下次上課前)完成測驗。

(6)課程討論板--參與討論。

實體課程1

2

114/02/26

單元1: 計算機軟體(part2)

1-5 編譯程式

1-6 作業系統

包含以下七項學習活動：

(1)課前預習教材。

(2)上非同步線上課程。

(3)課後複習教材。

(4)作業:繳交期限為上課後一周內(下次上課前)完成線上繳交。

(5)作業互評:請在上課後一周內(下次上課前)完成評定其他同學上周繳交之作業共5份(由系統隨機安排)。

(6)單元測驗:請在上課後一周內(下次上課前)完成測驗。

(7)課程討論板--參與討論。

非同步

線上課程1

3

114/03/05

單元2: CPU排程(part1)

2-1 程序基本觀念

2-2 程序狀態變遷圖

包含以下六項學習活動：

(1)課前預習教材。

(2)上同步線上課程。

(3)課後複習教材。

(4)作業:繳交期限為上課後一周內(下次上課前)完成線上繳交。

(5)作業互評:請在上課後一周內(下次上課前)完成評定其他同學上周繳交之作業共5份(由系統隨機安排)。

(6)單元測驗:請在上課後一周內(下次上課前)完成測驗。

(7)課程討論板--參與討論。

同步

線上課程1

4

114/03/12

單元2: CPU排程(part2)

2-3 排程器

2-4 程序排程法

包含以下七項學習活動：

(1)課前預習教材。

(2)上同步線上課程。

(3)課後複習教材。

(4)作業:繳交期限為上課後一周內(下次上課前)完成線上繳交。(本周作業為群組作業)

(5)作業互評:請在上課後一周內(下次上課前)完成評定其他同學上周繳交之作業共5份(由系統隨機安排)。

(6)單元測驗:請在上課後一周內(下次上課前)完成測驗。

(7)課程討論板--參與討論。

同步

線上課程2

5

114/03/19

單元3: 記憶體管理(part1)

3-1 記憶體層次結構

3-2 記憶體管理法

包含以下六項學習活動：

(1)課前預習教材。

(2)上非同步線上課程。

(3)課後複習教材。

(4)作業:繳交期限為上課後一周內(下次上課前)完成線上繳交。

(5)作業互評:請在上課後一周內(下次上課前)完成評定其他同學上周繳交之作業共5份(由系統隨機安排)。

(6)單元測驗:請在上課後一周內(下次上課前)完成測驗。

(7)課程討論板--參與討論。

非同步

線上課程2

6

114/03/26

單元3: 記憶體管理(part2)

3-3 分頁記憶體管理法

3-4 虛擬記憶體

包含以下七項學習活動：

(1)課前預習教材。

(2)上非同步線上課程。

(3)課後複習教材。

(4)作業:繳交期限為上課後一周內(下次上課前)完成線上繳交。

(5)作業互評:請在上課後一周內(下次上課前)完成評定其他同學上周繳交之作業共5份(由系統隨機安排)。

(6)單元測驗:請在上課後一周內(下次上課前)完成測驗。

(7)課程討論板--參與討論。

非同步

線上課程3

7

114/04/02

單元4:資料處理、檔案結構與資料庫(part1)

4-1 資料處理

4-2 資料階層

4-3 檔案組織

4-4 檔案組織決定因素

4-5 其他常用檔案結構

包含以下六項學習活動：

(1)課前預習教材。

(2)上非同步線上課程。

(3)課後複習教材。

(4)作業:繳交期限為上課後一周內(下次上課前)完成線上繳交。

(5)作業互評:請在上課後一周內(下次上課前)完成評定其他同學上周繳交之作業共5份(由系統隨機安排)。

(6)單元測驗:請在上課後一周內(下次上課前)完成測驗。

(7)課程討論板--參與討論。

非同步

線上課程4

8

114/04/09

單元4:資料處理、檔案結構與資料庫(part2)

4-6 資料庫

4-7 資料庫的邏輯結構

4-8 關連式資料庫

包含以下七項學習活動：

(1)課前預習教材。

(2)上非同步線上課程。

(3)課後複習教材。

(4)作業:繳交期限為上課後一周內(下次上課前)完成線上繳交。

(5)作業互評:請在上課後一周內(下次上課前)完成評定其他同學上周繳交之作業共5份(由系統隨機安排)。

(6)單元測驗:請在上課後一周內(下次上課前)完成測驗。

(7)課程討論板--參與討論。

非同步

線上課程5

9

114/04/16

期中考試

包含以下二項學習活動：

(1)複習第一周至第八周上課內容。

(2)課程討論板--參與討論。

實體課程2

10

114/04/23

單元5: 數位邏輯(part1)

5-1邏輯運算子及邏輯閘

5-2 布林運算的重要定理

5-3 通用閘

包含以下五項學習活動：

(1)課前預習教材。

(2)上非同步線上課程。

(3)課後複習教材。

(4)作業:繳交期限為上課後一周內(下次上課前)完成線上繳交。

(5)單元測驗:請在上課後一周內(下次上課前)完成測驗。

(6)課程討論板--參與討論。

非同步

線上課程6

11

114/04/30

單元5: 數位邏輯(part2)

5-4 布林運算式的正規表示法

5-5 布林運算式的化簡

包含以下六項學習活動：

(1)課前預習教材。

(2)上非同步線上課程。

(3)課後複習教材。

(4)作業:繳交期限為上課後一周內(下次上課前)完成線上繳交。(本周作業為群組作業)

(5)作業互評:請在上課後一周內(下次上課前)完成評定其他同學上周繳交之作業共5份(由系統隨機安排)。

(6)單元測驗:請在上課後一周內(下次上課前)完成測驗。

(7)課程討論板--參與討論。

非同步

線上課程7

12

114/05/07

單元5: 數位邏輯(part3)

5-6 基礎組合邏輯

包含以下七項學習活動：

(1)課前預習教材。

(2)上非同步線上課程。

(3)課後複習教材。

(4)作業:繳交期限為上課後一周內(下次上課前)完成線上繳交。(本周作業為群組作業)

(5)作業互評:請在上課後一周內(下次上課前)完成評定其他同學上周繳交之作業共5份(由系統隨機安排)。

(6)單元測驗:請在上課後一周內(下次上課前)完成測驗。

(7)課程討論板--參與討論。

非同步

線上課程8

13

114/05/14

單元6: 計算機組織與結構

6-1 記憶單元

6-2 中央處理單元

6-3 輸入及輸出單元

包含以下七項學習活動：

(1)課前預習教材。

(2)上非同步線上課程。

(3)課後複習教材。

(4)作業:繳交期限為上課後一周內(下次上課前)完成線上繳交。

(5)作業互評:請在上課後一周內(下次上課前)完成評定其他同學上周繳交之作業共5份(由系統隨機安排)。

(6)單元測驗:請在上課後一周內(下次上課前)完成測驗。

(7)課程討論板--參與討論。

同步

線上課程3

14

114/05/21

單元7: 網路通訊技術原理(part1)

7-1 通訊線路

7-2 電腦網路型態

7-3 ISO OSI模型的七層結構

7-4 網路系統拓樸結構

7-5 網路設備

包含以下六項學習活動：

(1)課前預習教材。

(2)上非同步線上課程。

(3)課後複習教材。

(4)作業:繳交期限為上課後一周內(下次上課前)完成線上繳交。

(5)作業互評:請在上課後一周內(下次上課前)完成評定其他同學上周繳交之作業共5份(由系統隨機安排)。

(6)單元測驗:請在上課後一周內(下次上課前)完成測驗。

(7)課程討論板--參與討論。

非同步

線上課程9

15

114/05/28

單元7: 網路通訊技術原理(part2)

7-6 單工與雙工傳輸

7-7 資料傳輸方式

7-8 乙太網路

7-9 記號環網路

7-10 誤差與錯誤檢查

包含以下七項學習活動：

(1)課前預習教材。

(2)上非同步線上課程。

(3)課後複習教材。

(4)作業:繳交期限為上課後一周內(下次上課前)完成線上繳交。

(5)作業互評:請在上課後一周內(下次上課前)完成評定其他同學上周繳交之作業共5份(由系統隨機安排)。

(6)單元測驗:請在上課後一周內(下次上課前)完成測驗。

(7)課程討論板--參與討論。

非同步

線上課程10

16

114/06/04

單元8: 網際網路、電子商務與物聯網

8-1網際網路簡介

8-2 TCP/IP通訊協定

8-3 IP 位址

8-4 網路遮罩

8-5子網路與子網路遮罩

8-6 網域名稱與網域名稱伺服器

8-7 網際網路服務提供者與寬頻上網

8-8 全球資訊網

8-9 網際網路提供的常用服務

8-10 無線網路

8-11電子商務

8-12 物聯網

包含以下七項學習活動：

(1)課前預習教材。

(2)上非同步線上課程。

(3)課後複習教材。

(4)作業:繳交期限為上課後一周內(下次上課前)完成線上繳交。

(5)作業互評:請在上課後一周內(下次上課前)完成評定其他同學上周繳交之作業共5份(由系統隨機安排)。

(6)單元測驗:請在上課後一周內(下次上課前)完成測驗。

(7)課程討論板--參與討論。

非同步

線上課程11

17

114/06/11

單元9: 資訊安全與資訊倫理

9-1資訊安全三要素

9-2最小權限原則

9-3基礎密碼學

9-4 數位簽章

9-5 憑證管理

9-6 使用者認證

9-7 網路安全

9-8 網路保護設備

9-9 資訊安全管理

9-10 資訊倫理

包含以下七項學習活動：

(1)課前預習教材。

(2)上同步線上課程。

(3)課後複習教材。

(4)作業:繳交期限為上課後一周內(下次上課前)完成線上繳交。

(5)作業互評:請在上課後一周內(下次上課前)完成評定其他同學上周繳交之作業共5份(由系統隨機安排)。

(6)單元測驗:請在上課後一周內(下次上課前)完成測驗。

(7)課程討論板--參與討論。

同步

線上課程4

18

114/06/18

期末考試

包含以下二項學習活動：

(1)複習第一周至第十七周上課內容。

(2)課程討論板--參與討論。

實體課程3

 

課程活動