高中信息技术教资
2023-08-22 12:22:01 0 举报AI智能生成
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高中信息技术知识点。除了编程之外。基本考试够用
作者其他创作
大纲/内容
高中信息技术（简略）
1. 坚持立德树人的课程价值观，培养具备信息素养的中国公民2. 设置满足学生多元需求的课程结构，促进学生的个性化发展3. 选择体现时代性和基础性的课程内容，支撑学生信息素养的发展4. 培育以学生为中心的教与学关系，在问题解决过程中提升信息素养5. 构建基于学科核心素养的评价体系，推动数字化时代的学习创新
基本理念
1. 信息意识 2. 计算思维 3. 数字化学习与创新 4. 信息社会责任
学科核心素养
1. 以立德树人为课程设计的指导思想2. 按照普通高中课程方案设置课程结构与内容3. 参照国际信息技术教育研究的最新成果4. 依据信息技术学科的自身发展特征
课程结构设计依据
课程标准
数据在古代，近代，当代
数据在生活中
数据在科学中
思维导图创始人：东尼·博赞
1.1感知数据
定义 对客观事物（能输入到计算机被计算机程序处理）的符号总称（表示）数据可用于描述事物，数据是信息的载体，数据可加工可处理
举例/表现形式 数字（最简单，狭义数据），字母，符号
数据
定义 指消息、信号、数据所表示的内容 由数据经过解释、分析和处理后产生信息
特性：载体依附性 、可存储性、传递性，时效性，共享性，可加工处理性，真伪性，价值性
载体：纸张、磁盘、声波、光波、电波
信息
人类在社会实践中所获得的认识（客观世界）和经验的总和 由信息加工，归纳后产生知识
知识
收集，加工，应用和传播知识的能力，对事物发展的前瞻性看法 由知识的积累形成对事物的卓越判断力
智慧
1.2数据，信息与知识
传感器
互联网
数据采集
模拟信号：连续变化的物理量
数字信号：离散的、不连续的信号
信号
数字化：模拟信号转为数字信号的过程
采样定理（数字化理论）：一定条件，离散的序列可以代表一个连续函数
概念
同一模拟信号，采样的时间间隔越小，采样的信号样本数量越多
采样频率：采样样本数/s，单位Hz
采样
将模拟信号的波形转换为数字
量化值：二进制数表示=2^量化位数
量化
编码
过程
数字化
基数：组成该数制的数码个数 K进制=K 逢K进1
数码
位权：每个数位上1对于的值
基本要素
<10标0-9，>=10从A开始
进制
十→n:除n倒取余
n→十：按权展开相加
十进制&n进制
二→十六:四位一组按位补齐
十六→二：四位一组按权填1
二进制&十六进制
转换
K进制尾部去除n位=“/K^n” 尾部增加n个0=“*K^n” 相当于右移或左移n位
偶数进制中末尾数字决定该数奇偶性。（奇数进制不行）
TIPS
1b 8b=1B ……
容量单位
数制
按照某种规则格式，从一种形式转换为另一种形式的过程 解码：逆过程
定义
128个（00H-7FH） 小写字母>大写字母>数字
32空格，65A，97a
子主题
保存“联通”会出现乱码。因为默认保存为anci格式，既本地编码，在中国就为GBK而在打开时计算机认为是utf-8编码
Ascii
建立键盘与汉字的关系
输入码（外码）：音码、形码、区位码
交换码（国际码）
机内码
输出码
汉字编码
字符编码
二维码，条形码
=采样频率（Hz）*量化位数（bit）*声道数*时间（s）÷8
=比特率（kbps/bps）*时间(s)*1000或1÷8
未经压缩（wav）容量计算
=压缩前容量÷压缩比
高保真音乐的采样频率至少为44.1kHz，即每秒采集44100次
如ape
人耳能听到声音范围20-20000hz
声音编码
矢量图像
位图图像
数字图像
图像颜色与二进制的关系
颜色深度：像素颜色所占二进制位数
图像数字化
水平像素*垂直像素*像素位深度（b/位）
位=位色=色位 颜色数=2^位数 黑白模式1位 256级黑白模式8位 RGB/8模式24位（还有16位，32位）
容量计算
图像编码
PAL：25fps(帧/s)我国
NTSC：30fps(帧/s)欧美
制式
每一帧的图像容量*总帧数（帧频（fps）*时间（s））
视频编码
压缩比=压缩前容量÷压缩后的容量
空间冗余、结构冗余、视觉冗余、时间冗余
冗余
压缩标准
压缩
1.3数据采集与编码
信息量大、速度快、种类繁多的信息资产
数据体量巨大、速度快、数据类型多、价值密度低、
特征
分析全体数据，接受数据的混杂性，注重相关性
大数据思维
两面性
对社会的影响
1.5数据与大数据
文本文件：txt、doc、wps
网页:html、htm
图片：png、psd、jpeg
音频：mp3、wav
视频：avi、mov
文件类型
结构化数据：二维表，行数据
非结构化数据：不规则不完整，eg：图片，视频，文本
半结构化数据
数据类型
数据安全
1.4数据管理与安全
数据与信息
案例红绿灯
定义：广义上讲，算法是解决一个特定问题而采取的确定的、有限的步骤（计算机）解决问题、完成任务的一系列步骤
特征：有穷性，可行性，确定性，输入：零个或多个，输出：一个或多个
数据 ：明确初始数据、中间数据、结果数据
运算 ： 明确每一步运算是什么、对那些数据进行运算
控制转移： 根据数据或运算结果的特点进行不同处理
要素
描述：自然语言、流程图、伪代码、计算机程序语言
算法的概念
顺序结构：顺序执行、每个步骤只执行一次
分支结构：先进行条件判断、必有一分支被执行其余被忽略
循环结构：某些步骤重复执行
控制结构
抽象与建模
设计算法
描述算法
解决实际问题
算法与问题解决
变量要求：不能数字开头，区分大小写，不与数据类型名、运算符、内部函数重复
赋值语句：组成（变量，赋值符号，数值等）赋值符号：=、+=、-=、/=
变量和赋值语句
定义：由单引号、双引号、三引号所引的数据 不可变的数据类型（不可改变字符串中某一个值）
访问（字符串索引）
字符串
定义：由[]所括，内部用逗号分隔的数据，可以改变 内容可以是数字、字符串、其它列表
访问（某一个值）
切片 list[起始索引：结束索引：步长] 管头不管尾（从左往右定头尾） 利用切片方法，可以给列表增加元素且不用考虑原列表长度
列表
修改删除同理列表
字典
基本数据结构
程序通常包括：输入数据、处理数据和输出结果三部分
顺序结构
if
if-elif
分支结构
while语句
循环结构
三种分支
函数
主程序中被调用才能被执行函数模块中的“参数集合”是形式参数，实际调用时的参数是实际参数无参数无return（返回none）可直接使用，不可赋到变量函数内为局部变量
自定义函数
math模块
random模块
image模块
turtle模块
模块的导入
文件读取
函数与模块
解析算法：根据问题的前提条件与所求结果之间的关系，找出求解问题的数学表达式，通过计算来实现问题的求解
枚举算法：把问题所有可能的解一一列举，然后判断每一个列举的可能是否为正确的解
简单算法的程序实现
python
算法的程序实现
数据处理一般是指对数据进行采集、整理、分析和可视化表达的过程
搜索引擎spider 通用爬虫某类app 专用 聚焦爬虫 （分析网页，抓取网页，过滤数据，保存数据）
数据采集指根据需求采用适当的方法和工具获取所需要的数据
数据缺失（根据关联性填写准确的缺失值：方法（平均值法，中间值法，概率统计法等））数据重复（合并/删除）异常数据逻辑错误格式不一致（格式转换）
数据整理
公式计算：=号开头、只有小括号、计算百分比时是否要*100
函数计算：求和：SUM（）、求平均值：AVERAGE（） 、求最大值：MAX（）、 (括号里只有单元格地址，连续用冒号，非连续用逗号）
公式复制（自动填充） 绝对引用：行/列前加符号“$”使其不变 相对引用：复制后会自动相对加减
数据计算
图表类型的选择
创建图表的数据区域： 图例定列头，xy轴定具体内容，高平齐、长对齐
图表
表格数据处理
基本思想：分而治之，最后汇总
分布式文件系统HDFS（廉价、高容错）分布式数据库HBase(基于列）分布式并行计算模型MapReduce(map映射reduce归纳
批处理计算：Hadoop（ 分布式）
静态数据
流计算
流数据
图计算
图数据
类型
series(一维）
常用函数
DataFrame（二维）
pandas模块
导入:import mathplotlib.pyplot as plt
figsize指定figure对象的宽度和高度color颜色Linewidth宽度Label标签名称
mathplotlib模块
编程处理
1.文本数据源2.分词（中文/英文）： 基于词典的分词方法：与词典中的词语进行比较，如jieba 基于统计的分词方法：相邻字出现的频率 基于规则的分词方法：模拟人的理解方式（试验阶段）3.特征提取（减少特征词数量） 较小文本：直接用分词算法和词频统计得出的结果作为特征词 稍大文本：专家挑选有价值的特征，数学建模构造评估函数自动选取特征4.数据分析：根据项目需求，确定解决问题的方法、工具，这几算法抽取出文本的隐含价值5.结果呈现：图形图像
一般过程
标签云：用词频表现文本特征，将关键词按照一定的顺序规律排列文本情感分析：通过计算机技术对文本分析，对文本的情感倾向做出分类判断
分析与运用
文本数据处理
快捷观察和跟踪数据实时分析数据增强数据的解释力与吸引力
可视化的作用
有关时间趋势的可视化有关比例的可视化有关关系的可视化有关差异的可视化有关空间关系的可视化
基本方法
工具：Tanleau D3.js Highchats GoogleCharts
案例（应用场景）：天气情况图、航班飞行实时跟踪、热词搜索
数据可视化
大数据处理
智能交通
电子商务
大数据应用
数据的处理和应用
概念：以机器为载体，模仿、延伸和扩展人类智能，与人类或其他动物所呈现的生物智能有重要区别
符号主义：学习等智能特征原则上均可被符号描述，从而被机器仿真。包含知识库和推理引擎实例：IBM“沃森”，卡耐基梅隆大学NELL
联结主义：“数据驱动”，从数据本身进行知识学习，而非依赖专家手工构造知识实例：深度学习，AlphaGo
主要方法
从计算到智能测试 1950图灵测设人工智能登上历史舞台 1956成为学科以符号主义表达与推理为代表的人工智能数据驱动的人工智能方法问题引导下的人工智能学习方法
发展
本质
领域人工智能跨领域人工智能混合增强智能
应用
改善人类生活促进经济发展对劳动力市场产生巨大影响对人类安全造成威胁
影响
人工智能
信息技术是指获取、传输、存储、加工和表达信息的各种技术总和包括计算机技术、计算机网络技术和通信技术发展历程：前机械时期、机械时期、电子机械时期、电子化时期信息技术以计算机为核心——以互联网为核心——以数据为核心
信息技术
概念：是指硬件、软件、通信网络、数据和用户构成的人机交互系统组成（输入数据-加工处理数据-产生信息）关键要素：硬件、软件、通信网络、数据和用户
功能：数据收集和输出功能数据存储功能：一定量的数据形成数据集合（数据仓库）数据传输功能：子系统（部门）之间传送数据加工处理功能：数据仓库、数据挖掘数据输出功能数据查询功能
分类依据：系统规模、技术发展阶段、应用领域
优势：规范工作流程，提高工作效率跨越时空限制，服务随时随处基于数据分析，支持科学决策便捷保存数据，利于共享追踪
局限性：对外部环境有依赖性本身有安全隐患技术门槛可能加剧数字鸿沟
信息系统
主要特征：以人为本、可持续发展、信息和知识作为重要资源四个为主：信息经济、网络社会、在线政府和数字生活
社会发展过程 信息社会的发展：准备阶段和发展阶段 信息社会发展水平：用“信息社会指数”度量
信息社会
具备信息社会责任大的学生包含：1.具有一定的信息安全意识与能力font color=\"#a23735\
信息系统和信息社会
硬件：运算器、控制器→中央处理器（CPU） 储存器：主存储器（内存） ROM（只读存储器）：断电仍保留 RAM（随机存取存储器）：即计算机内存容量，可读、可写、断电丢失 辅助存储器（外存）断电长期保存数据 硬盘：机械硬盘（HD）：磁性介质磁化表示0和1 固态硬盘SSD：Flash芯片，速度快、重量轻、能耗低、体积小 闪存盘（u盘）即插即用、方便携带 内部高速缓冲存储器（Cache）：加快计算机执行指令的速度 输入设备：鼠标、键盘、扫描仪 输出设备：显示器、打印机、音响
计算机发展： 四个阶段：电子管、晶体管、集成电路、大规模或超大规模集成电路 四个发展方向：巨型化、微型化、智能化、网络化
计算机
组成：硬件（与电脑一致）软件（系统软件、应用软件）
特点：移动性、智能性（传感器的植入，自动检测与适应功能）
移动终端
传感技术负责将采集到的外部世界的各种信息输入到信息系统控制技术实现信息系统对外部世界的控制信息系统通过传感器作用于外部世界信息系统通过执行器作用于外部世界
信息系统与外部世界的联系
组成：敏感元件：感受和检出被测对象的待测信息 转换元件：将信息转换为有用信号 辅助元件：信号调节和电源支持传感器信息获取：无线网络、蓝牙、串口（COM）常见传感器：1、温度传感器、2、压力传感器、3、触摸传感器、4、图像传感器、5、运动传感器、6、光传感器、7、振动传感器、8、湿度传感器、9、接近传感器、10、颜色传感器、11、辐射传感器、12、液位传感器、13、位置传感器14、烟雾或气体传感器、15、火焰传感器、16、泄漏传感器、17、加速度计、18、倾斜传感器、19、标记传感器20、流量传感器或浮子传感器
示意图
信息获取：micro:bit采集传感器
组成：控制器、执行器、受控对象、传感器
控制技术
概念：通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据且无需建立极限元素：发射端（RFID电子标签）、接受端（RFID读写器）识别过程（无源）：读写器天线向外发射电磁波 无源标签被激活，芯片向外发射信息 读写器通过天线读取并解码电子标签：组成：芯片和天线（线圈） 特点：每一个标签具有唯一的电子编码 分类：1.能量供给：有源（主动式）、无源（被动式） 2.工作频率：低频（LF）、高频（HF）、超高频（UHF）、微波频段（MW）
射频识别（RFID）
传感与控制
硬件
计算机上运行的程序及其数据和文档的综合系统软件：控制和协调计算机及外部设备，支持应用软件开发和运行的软件、应用软件：为了某种特定用途而开发的软件
软件
网络三大功能：资源共享、数据通信、分布处理三大网络：计算机网络（双绞线、同轴电缆）：局域网（LAN）、城域网（MAN）、广域网（WAN） 广播电视网络（同轴电缆、光缆）特点：频带宽、容量大、功能多、成本低 移动通信网络（无线电波）三网融合关键技术：1.数字技术得到迅猛的发展和应用 2.光纤通信技术广泛应用 3.计算机网络互联通信技术（IP）发展
服务器：负责数据处理和网络控制，构成网络的主要资源终端：用户进行网络操作，实现人机对话的工具
计算机系统
传输介质：有线（双绞线、同轴电缆、光缆） 无线（微波信号、红外信号）网络互联设备：调制解调器、路由器、交换机
数据通信系统
网络软件：网络操作系统（UNIX、Windows Server）、通信软件、管理服务软件网络协议：TCP/IP、http、ftp
网络软件和网络协议
组成
局域网的构建DHCP:动态主机配置协议（动态IP）
架构：C/S架构： 专用的应用程序 B/S架构：浏览器
编写网络应用程序：python中（Flask、Django、Tronado）
网络应用软件的开发
网络系统
信息系统的支撑技术
个人信息常见分类： 个人敏感信息：一旦泄露会对信息主体造成不良影响的信息 个人一般信息泄露可能渠道：注册时，网上交流时个人信息保护的途径：国家立法、行业自律、加强个人信息意识
个人信息及其保护
数字公民：能够安全的、合法的、符合道德规范的使用数字化信息和工具的人。 有数据意识、计算思维能力、用信心技术解决问题的能力知识产权：对自己创作、拥有的智力成果所享有的各种权利自媒体时代：自媒体需提升修养，遵循传播伦理规范
信息社会责任
信息安全与保护
密码系统（密文、明文、秘钥，密码算法）
加密算法：1.替代加密法（凯撒密码）：将明文中每个位置的字符用其它字符代替
2.对称和非对称密码体制 对称加密：加密秘钥=解密秘钥（IBM.DES） 非对称加密：加密秘钥≠解密秘钥（RSA）
加密：保护信息的保密性
容灾备份和恢复：确保数据的完整性
数字签名：保护信息的不可否任性
数据加密与安全
概念：用户进入系统或访问受限数据资源时，系统对用户身份的鉴别过程
技术：1.用户名+口令的认证技术 2.依靠生物特征的认证技术 3.USB Key认证技术
访问限制：身份认证→用户是否有权限进入系统使用数据资源 访问限制→用户对数据操作的权限 三要素：主体、客体、控制策略
身份认证与安全
概念：认为编制的能破坏计算机功能、数据，影响计算机系统使用，并能自我复制的一组计算机指令或代码特征：传染性、寄生性、隐蔽性、潜伏性、破坏性、可触发性防治手段：安装并开启防火墙，安装应用系统补丁，安装防病毒软件，定期备份，不接受陌生请求，保证下载内容安全性
病毒及其防治
概念：一个系统存在的弱点或缺陷防治手段：使用防火墙、安全检测与扫描工具、使用有效的控制手段抓住入侵者、备份系统
漏洞及其防治
概念：热衷于计算机技术或解决难题、突破限制的高手防火墙技术：硬件和软件组合而成的复杂系统，在内部网络和外部系统之间，控制外网对内网的数据传输与访问
黑客及其防范
信息系统安全与保护
信息系统安全
需求分析（做什么）：功能需求、性能需求、资源和环境需求、用户界面需求、可扩展性需求可行性分析（是否有必要、可行）：必要性、可行性（技术、经济、社会意义）开发模式的选择：C/S模式、B/S模式概要设计（大概怎么做）：模块结构设计、系统物理配置、数据库管理系统选择详细设计（具体怎么做）：输入设计、输出设计、人机界面设计、数据库设计、代码设计、安全设计
前期准备
服务器：为用户提供服务网络设备：提供网络完成数据的传递传感设备：传感器、输入设备智能终端：依靠传感器实现（输入、处理、储存、输出）
硬件搭建
数据管理设计：与具体数据管理系统衔接，为系统中需要长久储存的数据对象提供数据存储 数据采集→数据传输→数据存储→数据呈现
程序编写：客户端程序：C/S要编写、B/S不用 服务器端程序：都要编写
软件开发
SQLite数据库的使用
客户端和智能终端的程序实现：实现传感器采集并传输到系统，经系统处理好，使用智能终端实现数据输出的程序代码编写
程序编写
搭建信息系统
目的：把测试结果与系统需求比较，发现问题并及时修正种类：软件测试（正确性证明、静态测试、动态测试） 硬件测试、网络测试
系统测试
文档编写
完善信息系统
信息系统的搭建
渐变“线性渐变”、“径向渐变”、“角度渐变”、“对称渐变”、“菱形渐变”
ps
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