1、普通高中教科书信息技术教师教学用书Z07110-11Z1350.indd 12023/1/3 15:57:11前 言1前 言习近平总书记在全国教育大会上强调，要在党的坚强领导下，全面贯彻党的教育方针，坚持马克思主义指导地位，坚持中国特色社会主义教育发展道路，坚持社会主义办学方向，立足基本国情，遵循教育规律，坚持改革创新，以凝聚人心、完善人格、开发人力、培育人才、造福人民为工作目标，培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人，加快推进教育现代化、建设教育强国、办好人民满意的教育。基础教育课程承载着教育思想，规定了教育目标和教育内容，是国家意志在教育领域的直接体现，在立德树人中发挥着核心作用。
2、基础教育课程改革在国家教育改革全局中具有十分重要的地位。2013 年，教育部启动了对 2003 年印发的普通高中课程方案和课程标准（实验稿）的修订工作。本次修订以落实立德树人根本任务为指针，深入总结 21 世纪以来我国普通高中课程改革的宝贵经验，充分借鉴国际课程改革的优秀成果，努力将我国普通高中课程方案和课程标准修订成既达到国际先进水平，又符合我国实际情况的纲领性教学文件，构建具有中国特色的普通高中课程体系。中国学生发展核心素养是对党的教育方针的具体化、细化，为建立核心素养与课程的内在联系，充分挖掘各学科课程对全面贯彻党的教育方针、落实立德树人根本任务、发展素质教育的独特贡献，各学科基于学科本
3、质从中国学生发展核心素养指标体系中凝练出了本学科的核心素养。学科核心素养是学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的正确价值观念、必备品格和关键能力，是知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的整合。各学科明确学生完成本学科学习任务后，学科核心素养应该达到的水平，各水平的关键表现构成评价学业质量的标准，引导教学更关注育人目的，1Z07110-11Z1350.indd 12023/1/3 15:57:12普通高中教科书信息技术教师教学用书2更加注意培养学生发展核心素养，更加强调提高学生综合运用知识解决实际问题的能力，帮助教师和学生把握教与学的深度和广度，为阶段性评价、学业水平考试和升学考试命题提供
4、重要依据，促进教、学、考有机衔接，形成育人合力。为此，普通高中信息技术课程标准（2017 年版 2020 年修订）旨在全面提升全体高中学生的信息素养。课程通过提供技术多样、资源丰富的数字化环境，帮助学生掌握数据、算法、信息系统、信息社会等学科大概念，了解信息系统的基本原理，认识信息系统在人类生产与生活中的重要价值，学会运用计算思维识别与分析问题，能够建模与设计系统性解决方案，理解信息社会特征，自觉遵循信息社会规范，在数字化学习与创新过程中形成对人与世界的多元理解力，负责、有效地参与到社会共同体中，成为数字化时代的合格中国公民。按照普通高中信息技术课程标准（2017 年版 2020 年修订）的基
5、本理念、中国学生发展核心素养、学科核心素养、学业质量要求、学科大概念和教科书，设计了绪论和各章的教学内容分析、教学组织、测试题编制说明、参考资料等内容。其中，绪论是让教师理解教科书的顶层设计、课程性质，中国学生发展核心素养、学科核心素养、学科大概念，以及教科书对应课程标准的内容要求、教学提示、学业要求、学业质量水平，教科书结构框架设计、项目学习设计、教学活动设计、学习活动设计和教学评价设计；本章教学内容分析是让教师理解本章对应课标的内容要求，本章的地位和作用、本章的主要内容、本章对应课标的学业要求和学业质量水平及其标注、本章对应课标达成的学科核心素养水平、本章体系框架、本章的工具与方法、本章的
6、学习流程分析；本章教学组织是让教师理解本章项目学习活动的主题、本章项目学习活动的目标和本章项目学习活动的组织；本章测试题编制说明是让教师理解本章测试题覆盖课标“学业要求”和“学业质量水平”的范围；参考资料是让教师理解本章项目范例成果报告的写法和教学参考资料，让教师更好地运用教科书进行教学。Z07110-11Z1350.indd 22023/1/3 15:57:12目 录绪 论 1第一章 数据与信息 11第二章 知识与数字化学习 23第三章 算法基础 39第四章 程序设计基础 55第五章 数据处理和可视化表达 75第六章 人工智能及其应用 93Z07110-11Z1350.indd 12023/
7、1/3 15:57:121绪 论普科高中教科书 信息技术 必修 1 数据与计算教科书围绕立德树人的根本任务和中国学生发展核心素养进行顶层设计。教科书体现社会主义核心价值观，体现项目学习理念和策略，有效引导教师教学和学生学习；符合普通高中信息技术课程标准（2017 年版 2020 年修订）的基本理念与学业质量水平要求，符合学科特点、学科大概念、学科核心素养育人目标和课程目标要求，符合学生年龄特征和认知能力等教育教学理念。一、课程性质党的二十大报告指出，“教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略
8、、人才强国战略、创新驱动发展战略”。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
9、数据与信息的关系，强调数据处理的基本方法与技能，发展学生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，学生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。二、中国学生发展核心素养学生发展核心素养主要是指学生应具备的能够适应终身发展和社会发展需要的正确价值观念、1Z07110-11Z1350.indd 12023/1/3 15:57:13普通高中教科书信息技术教师教学用书2必备品格和关键能力。学
10、生发展核心素养通过各个学科教育培养，是跨学科的综合素质。中国学生发展核心素养是以培养“全面发展的人”为核心，分为文化基础、自主发展、社会参与三个方面，综合表现为人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新六大素养，具体细化为人文积淀、人文情怀、审美情趣、理性思维、批判质疑、勇于探究、乐学善学、勤于反思、信息意识、珍爱生命、健全人格、自我管理、社会责任、国家认同、国际理解、劳动意识、问题解决、技术应用十八个指标。中国学生发展核心素养是对党的教育方针的具体化、细化。为建立核心素养与课程的内在联系，充分挖掘各学科课程对全面贯彻党的教育方针、落实立德树人根本任务、发展素质教育的独特贡献，
11、各学科基于学科本质从中国学生发展核心素养指标体系中凝练出了本学科的核心素养。三、学科核心素养学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力。高中信息技术学科核心素养由信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任四个核心要素组成。其中，计算思维是信息技术学科本质的核心素养，信息意识、数字化学习与创新、信息社会责任是信息技术学科育人价值的核心素养。它们是学生在接受信息技术教育过程中逐步形成的信息技术知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面的综合表现。四个核心要素互相支持、互相渗透，共同促进学生信息素养的提升。具体内涵表述如下。1信息
12、意识信息意识是指个体对信息的敏感度和对信息价值的判断力。具备信息意识的学生能够根据解决问题的需要，自觉、主动地寻求恰当的方式获取与处理信息；能够敏锐感觉到信息的变化，分析数据中所承载的信息，采用有效策略对信息来源的可靠性、内容的准确性、指向的目的性做出合理判断，对信息可能产生的影响进行预期分析，为解决问题提供参考；在合作解决问题的过程中，愿意与团队成员共享信息，实现信息的更大价值。2计算思维计算思维是指个体运用计算机科学领域的思想方法，在形成问题解决方案的过程中产生的一系列思维活动。具备计算思维的学生，在信息活动中能够采用计算机可以处理的方式界定问题、抽象特征、建立结构模型、合理组织数据；通过
13、判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法形成解决问题的方案；总结利用计算机解决问题的过程与方法，并迁移到与之相关的其他问题的解决中。3数字化学习与创新数字化学习与创新是指个体通过评估并选用常见的数字化资源与工具，有效地管理学习过程与学习资源，创造性地解决问题，从而完成学习任务，形成创新作品的能力。具备数字化学习与创新Z07110-11Z1350.indd 22023/1/3 15:57:13绪 论3素养的学生，能够认识数字化学习环境的优势和局限性，适应数字化学习环境，养成数字化学习与创新的习惯；掌握数字化学习系统、学习资源与学习工具的操作技能，用于开展自主学习、协同工作、知识分享与创新创造
14、。4信息社会责任信息社会责任是指信息社会中的个体在文化修养、道德规范和行为自律等方面应尽的责任。具备信息社会责任的学生，具有一定的信息安全意识与能力，能够遵守信息社会的法律法规，信守信息社会的道德与伦理准则，在现实空间和虚拟空间中遵守公共规范，既能有效维护信息活动中个人的合法权益，又能积极维护他人合法权益和公共信息安全；关注信息技术革命所带来的环境问题与人文问题；对于信息技术创新所产生的新观念和新事物，具有积极学习的态度、理性判断和负责行动的能力。四、学科大概念学科大概念是构成学科本体特征、内在价值与逻辑关系的结构化知识框架的核心概念。信息技术学科大概念由数据、算法、信息系统、信息社会四个核心
15、要素组成。应用信息技术解决某个现实问题，以“数据”为基础，进而分析数据形成“算法”，构建或应用“信息系统”，服务于“信息社会”。数据是现实客观世界的符号记录。在计算机科学中，图、文、声等数值性和非数值性符号，都可以被计算机转化为二进制的数据符号 0 和 1。例如，数字 180 在计算机中表示为 10110100；字符 cm 在计算机中表示为 01100011 01101101。在大数据时代，数据不仅是信息的载体，也是人们提取信息、做出决策的重要依据，成为人们认识和理解现实世界客观事物的重要资源。算法是对特定问题求解步骤的一种描述，是一系列解决问题的清晰指令。精确的算法是计算工具有效计算的前提条
16、件。信息系统是由人、软件、硬件、网络、数据资源等组成的人机交互系统。信息系统的主要功能和目的是对输入信息进行处理、控制、存储、传输和输出后，提供决策帮助。信息社会是通过创造、分配、使用、整合和处理信息进行社会经济、政治和文化活动的社会形态。信息社会成员通过创新、高效地使用信息技术，获得较高的个人或组织生存与发展优势。课程内容以学科大概念为核心，使课程内容结构化。各模块内容都是在学科大概念基础上构建的，以主题为引领，使课程内容情境化，落实学科核心素养。五、课标的内容要求本教科书对应课标的内容要求：（1）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。Z07110-11
17、Z1350.indd 32023/1/3 15:57:13普通高中教科书信息技术教师教学用书4（2）在运用数字化工具的学习活动中，理解数据、信息与知识的相互关系，认识数据对人们日常生活的影响。（3）针对具体学习任务，体验数字化学习过程，感受利用数字化工具和资源的优势。（4）通过典型的应用实例，了解数据采集、分析和可视化表达的基本方法。（5）根据任务需求，选用恰当的软件工具或平台处理数据，完成分析报告，理解对数据进行保护的意义。（6）从生活实例出发，概述算法的概念与特征，运用恰当的描述方法和控制结构表示简单算法。（7）掌握一种程序设计语言的基本知识，使用程序设计语言实现简单算法。通过解决实际问题
18、，体验程序设计的基本流程，感受算法的效率，掌握程序调试与运行的方法。（8）通过对人工智能典型案例的剖析，了解智能信息处理的巨大进步和应用潜力，认识人工智能在信息社会中的重要作用。六、课标的教学提示在本教科书教学中，教师可通过项目活动创设问题情境，引导学生在解决问题的过程中感受信息技术对人们日常生活的影响，帮助学生探究数据与计算的知识，提高利用信息技术解决问题的能力，发展计算思维。（1）借助数字化学习环境，引导学生体验数字化学习与创新活动；通过整合其他学科的学习任务，帮助学生学会运用数字化工具（如移动终端、笔记本或台式计算机、开源硬件、应用软件、编程软件等）表达思想、建构知识。例如：在小组研讨过
19、程中，利用思维导图等工具，梳理小组成员在“头脑风暴”（一种创造能力的集体训练方法）活动中的观点，建立观点结构图，形成研讨报告。（2）数据采集、分析、可视化表达是数据处理的重要环节。教学过程中，教师可提供日常生活中的应用实例，引导学生分组探讨数据采集、分析和可视化表达的方法，感受它们对人们日常生活的影响。例如：通过“网络购书”的实践活动，组织学生探究“网站为用户自动推荐商品的原因”，了解网站获取用户数据的基本类型和分析方法（如对比分析法、平均分析法等），思考网站数据可能会对用户产生的影响。（3）创设程序设计的活动情境，组织学生在解决问题的过程中探究顺序结构、选择结构和循环结构的特点，通过小组学习
20、分析问题，设计解决问题的算法。例如：通过编程实现枚举法中的“百钱买百鸡”等经典案例，体验程序设计的基本过程，学习程序设计的基本方法。通过设计诸如“选课系统”“趣味小游戏”等具有一定实用价值的程序，培养学生利用程序设计解决实际问题的基本能力。Z07110-11Z1350.indd 42023/1/3 15:57:13绪 论5（4）在教学实施中，教师可通过情境模拟或实景观察等方式，让学生体验人工智能对社会发展的影响，感受人工智能与社会各领域结合所带来的巨大变化，思考人工智能广泛使用可能引发的社会问题及应对策略。例如：通过研讨人工智能在智力竞赛及图像记忆挑战中夺冠、战胜顶级人类棋手等事件，引导学生深
21、入了解人工智能技术，思考人工智能发展对社会发展的影响，以及可能引发的社会问题。在教学过程中，除了正常的课堂教学外，教师还可以组织学生参观学校或社会场所的信息中心，观察信息中心的组织和运行模式，了解信息设备的功能和维护方法，听取专业人员介绍数据处理的策略，体验信息中心在学校管理或社会生活中的作用。七、课标的学业要求教科书对应课标的“学业要求”及其标注如下。A-1：能够描述数据与信息的基本特征。（信息意识、数字化学习与创新）A-2：知道数据编码的基本方式。（信息意识、数字化学习与创新）A-3：掌握数字化学习的方法。（信息意识、数字化学习与创新）A-4：能根据需要选用合适的数字化工具开展学习。（信息
22、意识、数字化学习与创新）A-5：了解数据采集、分析和可视化表达的基本方法。（信息社会责任、计算思维）A-6：能够利用软件工具或平台对数据进行整理、组织、计算与呈现。（信息社会责任、计算思维）A-7：能通过技术方法对数据进行保护。（信息社会责任、计算思维）A-8：在数据分析的基础上，完成分析报告。（信息社会责任、计算思维）A-9：依据解决问题的需要，设计和表示简单算法。（计算思维）A-10：掌握一种程序设计语言的基本知识。（计算思维）A-11：利用程序设计语言实现简单算法，解决问题。（计算思维）A-12：了解人工智能技术。（计算思维、信息意识）A-13：认识人工智能在信息社会中的重要作用。（计算
23、思维、信息意识）八、课标的学业质量水平表 1 是本教科书对应课标的学业质量水平及其标注：Z07110-11Z1350.indd 52023/1/3 15:57:13普通高中教科书信息技术教师教学用书6表 1 本教科书对应课标的学业质量水平及其标注水平质量描述1B1-1-1：依据一定的任务需求，比较不同信息获取方法的优劣，知道数据与信息的关系，确定合适的信息获取方法。B1-1-2：认识人工智能在信息社会中的重要作用。B1-2-3：针对典型的数据问题，利用软件工具或平台对数据进行整理、组织与计算，通过技术方法对数据进行保护。B1-2-4：在数据分析的基础上，能利用合适的统计图呈现数据分析结果。B1
24、-2-5：依据解决问题的需要设计算法，采用流程图的方式描述算法，掌握一种程序设计语言的基本知识，能编写简单程序用以解决问题。B1-2-6：了解人工智能技术。B1-3-7：能对学习过程中所使用的资源与工具进行初步评估。B1-3-8：针对待定的问题，能运用合适的数字化工具进行信息处理。B1-4-9：具有保护信息安全、尊重知识产权的意识，能自觉遵守相关法律法规和伦理道德准则。B1-4-10：不随意泄露个人信息或获取他人隐私。2B2-1-11：依据不同的任务需求，自觉、主动地比较不同的信息源，确定合适的信息获取策略，明晰数据与信息的关系。B2-2-12：对于日常生活中常见的问题，利用软件工具或平台准确
25、而有序地对数据进行整理、组织、计算与呈现，并妥善做好数据保护。B2-2-13：在对数据进行综合分析的基础上，撰写解决问题的分析报告。B2-2-14：依据问题解决的需要设计算法，运用算法描述方法和三种控制结构合理表示算法，利用一种程序设计语言实现简单算法，解决问题。B2-3-15：在解决生活和学习中的问题时，能评估常见的数字化资源与工具对待定学习任务的价值，对其做出合理的选择。B2-3-16：针对不同的问题，采用自主或协作方式，运用合适的数字化工具进行信息加工与处理，进而建构知识、表达思想、解决问题。B2-4-17：在与他人进行信息交流时，能有效保护个人或他人的隐私。B2-4-18：区分虚拟社会
26、与现实社会身份的差别，能在虚拟社会中与其他成员安全、负责任地交流。九、教科书结构框架设计以课程标准的“内容构成”和“内容要求”设计 普通高中教科书 信息技术 必修1 数据与计算的各章结构框架：教科书结构框架由“数据与信息”“数据处理与应用”“算法与程序实现”三部分内容构成，每个部分由相应的内容要求构建，分为六章，如图 1 所示。Z07110-11Z1350.indd 62023/1/3 15:57:13绪 论7图 1 教科书结构框架十、项目学习设计项目学习（Project-BasedLearning，简称“PBL”）是通过教学设计解决真实世界的问题，促进学生可用性知识的建构，而不是解决假设性的
27、、没有意义的无用习题。项目学习强调学生主动学习、自主探究，以及师生、小组内外协作交流。学生大部分知识的获得和技能的掌握都是在探究活动过程中实施完成。项目学习模式一般由 6 个要素与相应的 8 个栏目组成，如图 2 所示。要素 1：“选定项目”“项目范例”（栏目 1）和“项目选题”（栏目 2）。要素 2：“规划设计”“项目规划”（栏目 3）和“方案交流”（栏目 4）。要素 3：“探究活动”（栏目 5）。要素 4：“项目实施”（栏目 6）。要素 5：“成果交流”（栏目 7）。要素 6：“活动评价”（栏目 8）。选定项目项目实施活动评价规划设计探究活动成果交流PBL图2 项目学习模式Z07110-1
28、1Z1350.indd 72023/1/3 15:57:14普通高中教科书信息技术教师教学用书8其中，“项目范例”是教师选择真实世界的问题开展教学活动，通过“情境”“主题”“规划”“探究”“实施”“成果”“评价”等活动，引导学生了解开展项目学习活动的全过程；“项目选题”是学生从真实世界选择自己感兴趣的项目主题；“项目规划”是学生根据项目选题，制订自己的项目方案；“方案交流”是学生展示、交流自己设计的项目方案，师生共同探讨、完善其方案；“探究活动”是学生通过“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
29、学生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”是教师组织学生展示交流项目成果，共享创造、分享快乐；“活动评价”是教师组织学生开展项目评价活动。项目学习理念改变了以往“教师讲，学生听”的被动学习，学生从“听中学”转向“做中学、学中创、创中乐”的主动学习。项目学习策略是“从实践入手、先学后教、先练后讲”。同时，以教师为指导、学生为主体，培养学生的学习主动性与创造性、交流与表达能力等。十一、教学活动设计教学活动是落实学生发展核心素养的基本途径。普通高中信息技术课程标准（2017 年版2020 年修订）指出：教师在教学中要紧紧围绕学科核心素养，凸显“学主教从、以学定教、先学后教
30、”的专业路径。每章的教学活动是围绕其对应的课标内容要求、学业要求和学业质量水平、达成的学科核心素养，进行项目主题单元教学设计。每节的教学活动融合在项目学习活动过程中，而不是以节为单元进行教学设计。把项目整合于课堂教学中，重构教学组织方式，创设有利于学生开展项目学习的数字化环境、资源和条件，引导学生在数字化学习的过程中，领悟数字化环境对个人发展的影响，养成终身学习的习惯。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
31、”“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，帮助学生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，从而提升学生的信息素养。十二、学习活动设计本教科书要求学生对现实世界中的真实性问题进行自主、协作、探究学习。学生围绕“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”Z07110-11Z1350.indd 82023/1/3 1
32、5:57:14绪 论9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。十三、教学评价设计本教科书评价目标是根据其相应的学科核心素养水平和学业要求、学业质量水平等确定。评价内容要从单纯关注知识与技能向关注学生学业成就转变，同时还要关注解决现实问题和团队合作等多种能力的提升。评价方式要有利于学生学习、有利于教学开展。为此，本教科书在每章结尾的“本章学业评价”设计了
33、基于学业质量水平的测试题，包括结合纸笔测试与上机测试，测试知识的单选题、测试思维能力的思考题与测试综合能力的情境题等。本教科书以培养信息素养为目标，以知识体系为载体，以项目学习活动过程与评价为途径，促进与鼓励学生信息技术学科核心素养达成，设计了“项目活动评价表”。其中，“评价结果”采用“仍需努力”替代“不合格”的等级，鼓励学生继续努力学习；“综合得分”中“互评”占 30、“自评”占 30、“教师评”占 40，体现了以学生为主体、教师为主导的评价方式；运用“项目活动评价表”对项目学习活动的每个环节都进行评价，让学生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。Z07110-11Z1350.indd 92023/1/3 15:57:15Z07110-11Z1350.indd 102023/1/3 15:57:15第一
