【教师资格证】高中信息技术必修一基础知识与教学方法

教资科目三 面试——高中《信息技术》必修一基础知识，以及教学时引入知识点及举例说明方法。

高中信息技术必修 一 基础知识与教学方法

• 第一章
  • 数据及其特征
    • 引入：日常生活中人们常使用符号来表达客观事物，比如这位同学的身高是180cm，今天的最高气温是23℃。这些作为数据，表述了不同事物的特征。 其实，世界上任何客观事物在人脑的反应，离不开符号的表达和基于符号的逻辑推理。
    • 什么是数据？
      • 数据是数字吗？当然不是
      • 举例子：表达天气的图标、表达体育运动的火柴人、日常看到的柱状图
    • 计算机中如何表示数据？
      • 二进制信息单元0,1
      • 举例子：小明身高180cm，数字180在计算机中表示为10110100
    • 数据的意义
      • 数据是现实世界客观事物的符号记录，是信息的载体，是计算机加工的对象。
    • 数据的基本特征
      • 引入：人们在探索自然世界的时候，会用数据来记录自然世界的发展，想要探索和揭示自然世界的发展规律，就要知道数据的基本特征
      • 二进制
        • 在计算机中，数据以二进制的形式进行存储、加工。
      • 语义性
        • 将数据符号解释为客观世界的事务
        • 举例子：120这个数字可以表示为某个小朋友的身高是120cm，衣服的价格是120元等
      • 分散性
        • 数据是分散的记录，分别记录不同客观事物的运动状态
        • 举例子：比如跑步比赛中，运动员的成绩是用秒表单独记录的，这样才方便于比较
      • 多样性和感知性
        • 引入：看《中国1960-2017年世界的GDP排名变化》视频，正如大家看到的，视频中结合了数字、图片、视频等多种形式，展现了我们的变化
        • 数据记录的形式是多样的，可看、可听、可感知。
  • 模拟信号与数字信号
    • 模拟信号
      • 什么样的信号是模拟信号？
        • 引入：在生活中，我们会看到各种信号，声音的声波、车辆运动的速度、水面的波纹、太阳的运动轨迹。这些都有一样的特征，那就是会随着时间的推移发生变化。
        • 随时间连续变化的物理量所表达的信息称为模拟信号
      • 模拟信号的特征
        • 存在于自然中
        • 连续的
      • 模拟信号的电学表示
      • 模拟信号的优点
        • 可以对自然界物理量的真实值尽可能逼近的描述
        • 信息密度大
      • 模拟信号的缺点
        • 不易传输
          • 以波形的形式传输，容易受其他信号的干扰而失真变形，且在传输过程中保密性差。
        • 不易存储
          • 模拟信号用磁盘和磁带存储，容易损坏
        • 不易运算
          • 模拟信号电路分析难度大，容易受干扰
    • 数字信号
      • 什么是数字信号
        • 引入：比起模拟信号，有没有更加安全方便的信号呢？当然是有的
        • 数字信号的形成：用24小时温度变化图来举例子 第一步采样（标出关键坐标点） 第二步量化（把坐标点的数据进行读取，并转换为二进制） 第三步编码（在计算机中用01编码，在计算机中会表示为高低压，发射出去，存储）
        • 定义：离散时间信号的数字化表示成为数字信号。
      • 数字信号的特征
        • 人为加工的
        • 离散的
        • 数字的
    • 比较两者
      • 清晰度和分辨率
        • 模拟信号因为是对自然信号逼真的描述，所以理论上与自然信号一致，具有无限高的
        • 数字信号则与采样频率和后期加工相关
      • 传输、计算和存储
        • 很容易受干扰，信号会随能量减弱和距离的增大而衰减
        • 因为采用二级制，所以计算就相对容易，抗干扰能力强
  • 图像的编码
    • 矢量图与位图
      • 矢量图
        • 使用直线和点构成的图
        • 优点：无论放大、缩小或者旋转等都不会失真 文件所存储的空间较小
        • 缺点：难以表现色彩层次丰富的逼真图像效果
      • 位图
        • 使用像素构成
        • 优点：色彩层次丰富，图像效果逼真
        • 缺点：放大之后会失真
        • 常见格式：bmp\jpg\gif\psd\png\tiff
    • 图像的编码
      • 引入：大家看这张图，是由一个个的小方块构成，方块就是像素，数数会发现，有16行16列，所以这个图片的分辨率就是16*16，也就是共有256个像素。下一幅图，是32*16，下一幅图是100*100，大家可以看得出来，越来越清晰。
      • 分辨率越高，像素越多，图像越清晰。
      • 编码是用二进制来进行的。 表示一个像素的二进制位数有n位，则颜色信息数量为2的n次方
        • 举个例子：这一幅图，是黑白的，我们用0表示白色，用1表示黑色，2的1次方=2，即用1位二进制数表示一个像素的信息，表示2种颜色，像素块所对应的二进制编码就变成了这样。 这一幅图，有黑白红蓝四色，用00表示白色，01表示红色，10表示绿色，11表示黑色，2的2次方=4，即用2位二进制数表示一个像素的信息，表示4种颜色。 同理可得8种颜色的。
    • 位图存储数据量的计算
      • 考虑以下两点
        • 位图的分辨率是多少？
        • 每个像素的颜色需要用几位二进制数表示？
        • 存储数据量=分辨率*二进制位数(bit)
      • 举个例子：一幅分辨率为800*600黑白2种颜色的位图，计算该位图的存储数据量是多少？ 2的1次方=2，所以位数是1，即800*600*1
  • 声音的编码
    • 引入：大家来看这样一段视频（五星红旗迎风飘扬...）15561个声音汇聚在一起，歌唱祖国，这首歌经过录制，在网络上引起了很大的传播。今天让我们一起了解声音录制背后的故事，揭开声音数字化编码的神秘面纱。 人的声音如何成为计算机中的音乐呢？根据已有的知识经验，我们知道声音是一种连续变化的模拟信号。人的声音是模拟信号，计算机中的音乐是数字信号，我们把它转化为它，就是声音的数字化过程，即声音编码。
    • 过程
      • 采样
        • 引入：例如这张模拟信号图，横轴为时间，纵轴为幅度
        • 采样频率
          • 采样频率比对
        • 采样频率要达到多少，才能让采样值包含原信号的全部信息呢？
          • 举个例子：通常CD的采样频率为44.1kHz，每秒采集44100次
      • 量化
        • 定义
        • 量化位数
        • 量化等级对比
      • 编码
        • 引入：在采样和量化完成后的信号还不是数字信号，我们需要进行第三步
        • 定义
        • 二进制编码结果
      • 受影响
    • 声音存储空间
      • 举个例子
  • 信息及其特征
    • 什么是信息
      • 引入：信息总是服务于我们的日常生活， 每天早上响起的闹钟释放该起床了的信息； 厨房里炒菜的香味释放该吃饭了的信息； 马路上红灯亮起，释放该停车等待的信息
      • 信息就是以图像、文字、声音、语言、动画、气味等方式所表达的内容
    • 信息的一般特性
      • 载体依附性
        • 信息不能独立存在，需要一定的载体才能表现出来，而且同一个信息可以依附于不同的载体，但是载体本身并不是信息。
        • 举例子：古代将士点燃的烽火本身不是信息，它里面所包含的意义是“外敌入侵”，烽火只是载体。
      • 价值性
        • 信息有价值
        • 举例子：暴雨降至，气象台发布预警，人们采取预防措施，避免损失。
      • 时效性
        • 信息会随着时间、地点的变化而变化
        • 举例子：暴雨来临之后，气象台再发布预警，没什么用了
      • 共享性
        • 同一个信息可以被多人共享，不会因为一方有了另一方就会失去
        • 举例子：你我各有一个苹果，彼此交换，你我还是各有一个苹果 你我各有一种思想，彼此交换，你我各有两种思想甚至更多
• 第二章
  • 知识与指挥
    • 知识是什么
      • 引入：有时候我们会惊呼“哇，涨知识了”；有时候我们会抱着书阅读，这个时候知识就会不自觉地进入我们的脑海，那么同学们知道，知识到底是什么呢？
    • 知识发现的路径
      • 引入：欧姆定律实验，即保持电压不变，探究电流和电阻的关系。实验装置如图所示，经过实际实验，我们会得出这个表当中的数据。把数据输入到python工具中，绘制散点图，再绘制曲线图，最后我们结合这两张图，就能得出实验的结果，即I=U/R
    • 如何应用知识解决问题 即什么是智慧
      • 引入：看视频，开讲啦，人类解决问题靠的是智慧，可是计算机也能解决更多复杂的问题，计算机也有智慧吗？刚才讲过的欧姆定律应用有哪些呢？像我们通过旋钮来调节电风扇的风力大小、音响的音量大小，这都是通过改变电阻进而改变电流得到的。由此得出
      • 举例子：培根说过：知识就是力量，但是很少有人知道它的后一句是，但更重要的是运用知识的技能。“学而不思则罔”所以你的知识获取和吸收，是可以通过外界，但是智慧必须你自己来。
      • 练习：
  • 数字化工具与资源及其优势
    • 数字化工具与资源
      • 什么是数字化工具
      • 分类
        • 数据采集工具
          • 举例子：麦克风、摄像、手机
        • 信息获取工具
          • 举例子：电脑、手机、平板
        • 信息检索工具
          • 举例子：搜索引擎、电子词典、数字图书馆
        • 数字化可视化表达工具
          • 举例子：思维导图、演示文稿
        • 信息通信交流与传输工具
          • 举例子：电子邮件、微博、微信、QQ、网盘、视频会议
        • 信息储存工具
          • 举例子：U盘、硬盘、光盘
        • 信息加工工具
          • 举例子：各种软件：编程软件、多媒体制作软件、数据库
        • 三维设计工具
          • 举例子：3D制作软件、3D打印机、虚拟现实技术VR、AR
    • 数字化工具与资源的优势
    • 数字化学习的特点
  • 数字化创新学习过程
    • 老师看到有的同学会用手绘思维导图来梳理知识框架，这样其实效率不太高，老师也带大家在上一节课学习了各种数字化工具，那么我们就可以利用数字化的工具，来制作电子版的思维导图，我们可以利用xmind、mindmaster等思维导图软件，这样我们就可以随意更改，而且更加漂亮和规整
• 第三章
  • 人工解决问题的过程
    • 引入：
      • 穷举法：繁琐
        • 解决步骤：缩小穷举范围
    • 缺陷：效率低、耗时长
  • 计算机解决问题的过程
    • 举例子：分析问题
      • 设计算法：
        • 编写代码：
          • 调试运行
    • 举例子：
      • • 所以算法也有可能有多种，我们要参考运算时间等多项指标，选择最优的算法
  • 算法及其描述
    • 引入：垃圾分类很重要，保护地球
      • 支付宝小程序：看视频，我搜索塑料瓶，它显示是可回收物，很方便
    • 探讨原理
    • 概念：
    • 特征
      • 数据输入：一定有输入
      • 数据输出：一定有输出
      • 有穷性：一定会结束
      • 确定性：一定有意义
      • 可行性：一定可以运行
    • 描述
      • 自然语言
      • 流程图
        • 举例子：
      • 伪代码：把流程图转化为伪代码
        • 举例子
  • 计算机程序与程序设计语言
    • 机器语言
      • 定义：
        • 举例子：
      • 特点：
    • 汇编语言
      • 定义：
        • 举例子：
      • 特点：
    • 高级语言
      • 定义：
        • 举例子
      • 特点：
    • 总结
• 第四章
  • python
    • python的常量与变量
      • 区别
      • 计算机存储为什么要使用变量呢？
        • 每一个要占用内存的数据，在计算机中都对应一个地址，比如数字2占用了一个内存，我们想要在大量的数据中找到2这个数字，就要知道他的地址，非常麻烦。但是我们如果引入一个变量a=2，这样就会方便我们在众多地址中找到对应的数据
      • 变量的构成
        • 标识符
        • 变量的内容
      • 程序设计语言
        • 静态语言
        • 动态语言
      • 引入python
    • python的数据类型
      • 数值(number)
        • 整型
        • 浮点型
        • 复数
      • 字符串(string)
        • 操作
      • 布尔值(bool)
      • 生活中我们也要用许许多多的容器来存储物品，比如厨房里的油盐酱醋茶，那么计算机中我们也要用容器来存储数据，接下来的4种数据类型就是充当了容器的作用
      • 列表(list)
        • 操作
      • 元组(tuple)
      • 集合(set)
        • 操作
      • 字典(dict)
        • 操作
      • 总结
    • python的运算符与表达式
    • python的函数
  • 数据的输入与输出
  • 顺序结构
  • if语句
  • if-elif-else语句
  • 循环
    • for循环
    • while循环
    • 循环嵌套的应用
    • 循环控制