普通高中教科书·信息技术必修1 数据与计算.pdf

必修 信息技术数据与计算广东教育出版社Shuju yu Jisuan普 通 高 中 教 科 书必修数据与计算11信息技术广东教育出版社普通高中教科书批准文号：粤发改价格2017434号 举报电话:12315定价：11.40元ook2020信息技术必修1-封面.indd 12020/12/3 下午3:16信息技术广东教育出版社普 通 高 中 教 科 书徐福荫 主编广州必修 数据与计算1Shuju yu Jisuanook2020信息技术-8扉页.indd 12020/5/28 下午2:522图书在版编目(CIP)数据信息技术必修1：数据与计算/徐福荫主编广州：广东教育出版社，2019.7（2021.1重印）普通高中教科书ISBN 978-7-5548-2529-7.信.徐.计算机课高中教材.G634.671中国版本图书馆CIP数据核字（2019）第091632号 编写单位 广东教育出版社 主 编 徐福荫 副 主 编 朱光明 黄国洪 本册主编 黄国洪 陈明宏 核心编写人员（以姓氏笔画为序）李秋燕 陈 妤 胡永跃 唐章辉 喻文喜 魏小山责任编辑 李杰静责任技编 杨启承 陈 瑾装帧设计 何 维信息技术 必修1 数据与计算XINXI JISHU BIXIU 1 SHUJU YU JISUAN广 东 教 育 出 版 社 出 版（广州市环市东路472号12-15楼）邮政编码：510075网址：http:/广东新华发行集团股份有限公司发行广东新华印刷有限公司南海分公司印刷（佛山市南海区盐步河东中心路）890毫米1240毫米16开本9.75印张244 000字2019年7月第1版2021年1月第4次印刷ISBN 978-7-5548-2529-7定价：11.40元批准文号：粤发改价格2017434号 举报电话：12315著作权所有请勿擅用本书制作各类出版物违者必究如有印装质量或内容质量问题，请与我社联系。质量监督电话：020-87613102 邮箱：gjs-购书咨询电话：020-8777243841X1939-前言.indd 22021/3/11 11:05:23前 言信息技术作为当今先进生产力的代表，已经成为我国经济发展的重要支柱和网络强国的战略支撑。信息技术涵盖了获取、表示、传输、存储和加工信息在内的各种技术。自电子计算机问世以来，信息技术沿着以计算机为核心、到以互联网为核心、再到以数据为核心的发展脉络，深刻影响着社会的经济结构和生产方式，加快了全球范围内的知识更新和技术创新，推动了社会信息化、智能化的建设与发展，催生出现实空间与虚拟空间并存的信息社会，并逐步构建出智慧社会。信息技术与社会的交互融合引发了数据量的迅猛增长，数据对社会生产和人们生活的影响日益凸显。本教科书针对数据（包括大数据）在信息社会中的重要价值，分析数据与信息的关系，强调数据处理的基本方法与技能，发展同学们利用信息技术解决问题的能力。本教科书是信息技术课程后续学习的基础。通过对本教科书的学习，同学们能认识到数据在信息社会中的重要价值，合理处理与应用数据，掌握算法与程序设计的基本知识，根据需要运用数字化工具解决生活与学习中的问题，认识到人工智能在信息社会中越来越重要的促进作用，逐步成为信息社会的积极参与者。本教科书按“数据与信息”“数据处理与应用”“算法与程序实现”三部分内容展开，围绕信息技术学科核心素养，设计了“体验庆祝国庆多媒体作品的数据与信息处理”“运用数字化工具探究数理知识”“设计从A市到B市耗时最少的旅行路线方案”“设计购买纪念品的最佳方案”“网络购物平台客户行为数据分析和可视化表达”“剖析空调企业智能客服机器人”项目范例。教师围绕“情境主题规划探究实施成果评价”的项目范例主线开展教学活动，帮助同学们掌握本教科书的基础知识、方法与技能，增强信息意识，发展计算思维，提高数字化学习与创新能力，培养正确的信息社会价值观和责任感，从而促进同学们的信息素养提升。本教科书要求同学们对现实世界中的真实性问题进行自主、协作、探究141X1939-前言.indd 12021/3/11 11:05:2422学习。同学们围绕“项目选题项目规划方案交流探究活动项目实施成果交流活动评价”的项目学习主线开展学习活动，体验“做中学、学中创、创中乐”的项目学习理念和“从实践入手、先学后教、先练后讲”的项目学习策略，将知识建构、技能培养与思维发展融入运用数字化工具解决问题和完成任务的过程中，从而促进信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任的信息技术学科核心素养达成。本教科书设置了“项目范例”“项目选题”“项目规划”“方案交流”“探究活动”“项目实施”“成果交流”“活动评价”等学习栏目，指导同学们开展项目学习活动。其中，“项目范例”是教师通过“情境”“主题”“规划”“探究”“实施”“成果”“评价”等活动，引导同学们了解开展项目学习活动的全过程；“项目选题”是同学们从真实世界选择自己感兴趣的项目主题；“项目规划”是同学们根据项目选题，制订自己的项目方案；“方案交流”是同学们展示交流自己设计的项目方案，师生共同探究、完善其方案；“探究活动”是同学们通过“问题”“观察”“分析”“阅读”“思考”“交流”“实践”“实验”“体验”“调查”“讨论”“拓展”等活动，获取知识和技能的过程；“项目实施”是同学们运用在项目学习过程中所获得的知识和技能来完成项目方案；“成果交流”是教师组织同学们展示交流项目成果，共享创造、分享快乐；“活动评价”是教师组织同学们开展项目评价活动。本教科书各章首页的导言，叙述了本章的学习目的与方式、学习目标与内容，让同学们对整章有个总体认识。每章设置了“本章扼要回顾”，通过知识结构图把每章的主要内容及它们之间的关系描述出来，这有助于同学们建立自己的知识结构体系。每章结尾的“本章学业评价”设计了基于学业质量水平的测试题，并通过本章的项目活动评价，让同学们综合评价自己在信息技术知识与技能、解决实际问题的过程与方法，以及相关情感态度与价值观的形成等方面，是否达到了本章的学习目标。此外，本教科书为同学们提供了配套学习资源包，里面含有网络商城、购票网站等虚拟网站，智能客服机器人虚拟仿真系统，以及各Python程序设计的源代码等，为同学们提供数据采集、分析和可视化表达所需的实验数据和环境。当然，同学们还可以自己收集素材，让自己的项目学习作品更有特色。前言41X1939-前言.indd 22021/3/11 11:05:251 1目 录目 录CONTENTS 第一章 数据与信息1项目范例 体验庆祝国庆多媒体作品的数据与信息处理.21.1 数据及其特征.51.1.1 数据.51.1.2 数据的基本特征.71.2 数据编码.71.2.1 模拟信号与数字信号.71.2.2 编码的基本方式.101.3 信息及其特征.161.3.1 信息.161.3.2 信息的基本特征.16 第二章 知识与数字化学习21项目范例 运用数字化工具探究数理知识.222.1 知识与智慧.252.1.1知识.252.1.2 智慧.2741X1939-目录.indd 12021/3/11 11:06:0822目录2.2 数字化学习与创新.292.2.1数字化工具与资源及其优势.292.2.2体验数字化创新学习过程.33 第三章 算法基础39项目范例 设计从A市到B市耗时最少的旅行路线方案.403.1 体验计算机解决问题的过程.433.1.1 人工解决问题的过程.433.1.2 计算机解决问题的过程.463.2 算法及其描述.483.2.1 算法.483.2.2 算法的描述.493.3 计算机程序与程序设计语言.533.3.1 计算机程序.543.3.2 计算机程序设计语言.55 第四章 程序设计基础63项目范例 设计购买纪念品的最佳方案.644.1 程序设计语言的基础知识.664.1.1 Python的常量和变量.674.1.2 Python的数据类型.684.1.3 Python的运算符与表达式.694.1.4 Python的函数.714.2 运用顺序结构描述问题求解过程.734.2.1 数据的输入与输出.734.2.2 顺序结构的应用.7441X1939-目录.indd 22021/3/11 11:06:093 34.3 运用选择结构描述问题求解过程.764.3.1 if语句的应用.764.3.2 if.elif.else语句的应用.804.4 运用循环结构描述问题求解过程.854.4.1 for循环的应用.854.4.2 while循环的应用.884.4.3 循环嵌套的应用.904.4.4 循环控制的应用.93 第五章 数据处理和可视化表达97项目范例 网络购物平台客户行为数据分析和可视化表达.985.1 认识大数据.1015.1.1 大数据.1015.1.2 大数据的特征.1015.1.3 大数据对日常生活的影响.1035.2 数据的采集.1045.2.1 数据采集的方法和工具.1045.2.2 数据的存储和保护.1075.3 数据的分析.1115.3.1 特征探索.1125.3.2 关联分析.1135.3.3 聚类分析.1155.3.4 数据分类.1165.4 数据的可视化表达.1185.4.1 数据可视化表达的方式.1195.4.2 数据可视化表达的工具.120目录41X1939-目录.indd 32021/3/11 11:06:0944目录 第六章 人工智能及其应用125项目范例 剖析空调企业智能客服机器人.1266.1 认识人工智能.1296.1.1 人工智能.1296.1.2 剖析领域知识智能问答机器人.1306.1.3 人工智能的诞生与发展.1326.2 人工智能的应用.1346.2.1 智能制造.1346.2.2 智能家居.1366.2.3 智能教育.1376.2.4 智能交通.1376.2.5 智能安防.1386.2.6 智能医疗.1386.2.7 智能物流.140附录1 部分术语、缩略语中英文对照表.145附录2 项目活动评价表.14641X1939-目录.indd 42021/3/11 11:06:091 1信息技术涵盖了获取、表示、传输、存储和加工信息在内的各种技术。自电子计算机问世以来，信息技术沿着以个人计算机为核心、到以互联网为核心、再到以数据为核心的发展脉络，深刻影响着社会的经济结构和生产方式，加快了全球范围内的知识更新和技术创新。信息技术与社会的交互融合引发了数据量的迅速增长，数据对社会生产和人们生活的影响日益凸显，并具有重要价值。本章将通过“多媒体作品的数据与信息处理”项目，进行自主、协作、探究学习，让同学们在具体感知数据与信息的基础上，描述数据与信息的特征，知道数据编码的基本方式，从而将知识建构、技能培养与思维发展融入运用数字化工具解决问题和完成任务的过程中，促进信息技术学科核心素养达成，完成项目学习目标。数据及其特征 数据编码 信息及其特征第一章数据与信息41X1939 第一章.indd 12021/3/11 11:07:1022第一章 数据与信息体验庆祝国庆多媒体作品的数据与信息处理项目范例情 境自古以来，科学技术就以一种不可逆转、不可抗拒的力量推动着人类社会向前发展。纪录片创新中国集中呈现了党的十八大以来中国的最新科技成就，科技创新让人民生活更为便捷，让企业发展更具活力，让国家实力更加强大。2016年8月16日，世界首颗量子科学试验卫星“墨子号”发射升空；2016年9月25日，500米口径球面射电望远镜“中国天眼”正式落成启用；2017年5月5日，装配超过20个系统、数百万个零件、攻克100多项核心关键技术的国产商用大飞机C919首飞成功；2019年1月3日，我国月球探测器“嫦娥四号”成功在月球背面着陆，这是人类探测器首次造访月球背面一项项成就，都实现了一次次历史性的飞跃，创新科技铸造的中国正成为世界瞩目的国度（图1-1）。党的十九大让全世界都再次聚焦到中国新时代的宏伟蓝图上来。国庆节快到了，学校百灵创意社团通过网络、报纸和书籍进一步了解创新中国中介绍的伟大成就，并对