信息技术学科知识

信息的基本特征

1. 普遍性：信息是无时不有、无时不在的
2. 载体依附性：信息不能独立存在，必须有载体
3. 共享性：信息可以被多个接收者接受并且被多次使用
4. 可传递性：信息可以借助载体进行传递，使人们感知并接受
5. 价值性：同一则信息对不同的人来说价值不同
6. 价值相对性
7. 时效性：信息往往反映的是事务某一特定时刻的状态
8. 真伪性：信息有真伪之分
9. 可处理性：接受到的信息可能是杂乱无章的，经过人们分析处理可能会产生新的信息

信息技术的发展阶段

1. 语言的使用：人类的交流范围和效率得到了飞跃式的发展
2. 文字的使用：人类信息的存储和传递取得了重大突破，首次打破了时间和空间的限制
3. 印刷术的发明与使用：人们的信息存储能力进一步加强，初步实现信息共享
4. 电报、电话、广播、电视的发明和应用：传递速度得到了极大的提高
5. 电子计算机与现代通信技术的应用：信息的存储、处理、传递实现了自动化

信息技术的发展趋势

1. 多元化：信息技术的开发和使用多样化
2. 网络化：把分布在不同地点的计算机及各类电子终端设备互连起来
3. 智能化：由现代技术汇集而成的针对某一个方面的应用，如智能家居
4. 多媒体化：利用计算机处理声音图像文字视频等信息所使用的技术，如语音输入，网络视频会议
5. 虚拟化：利用计算机生成一种模拟环境

信息获取的过程

1. 定位信息需求：时间、地域、内容
2. 选择信息来源
3. 确定信息获取方法
4. 保存信息
5. 评价信息
6. 反馈信息

信息采集

根据特定目的和要求将分散蕴含在不同时空域的有关信息采掘和积累的过程，包括对信息的收集和处理。

1. 可靠性原则
2. 完整性原则
3. 实时性原则
4. 准确性原则
5. 易用性原则
6. 计划性原则
7. 预见性原则

人工智能的运用领域

1. 模式识别：是对个体客观事物或现象进行分类或辨别的过程。模式识别主要包括字符识别、语音识别、指纹识别、虹膜识别、面部识别等。模式识别的过程包括样本采集、信息的数字化、预处理、数据特征的提取、与标准模式进行比较、分类识别等。
2. 专家系统：具有大量的专门知识和经验的程序系统，应用人工智能技术和计算机技术，根据专家提供的知识和经验进行推理判断，模拟专家的决策过程。
3. 机器博弈：计算机像人一样会思考和决策的棋类游戏。
4. 机器学习：通过计算机模拟或实现人类的学习行为，让机器自己获取新的知识或技能
5. 智能机器人：靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器装置。

计算机工作原理

现代计算机之父 冯·诺伊曼

1. 计算机由 输入设备 存储器 输出设备 控制器 运算器组成，各部分之间通过总线连接
2. 数据和程序以二进制的形式存放在存储器中，存放的位置由地址决定
3. 控制器根据放在存储器中的程序进行工作，并由一个程序计数器控制指令的执行。
4. 核心思想为存储程序与程序控制

文件管理方式

1. 左窗格显示整个计算机资源的树形结构，文件夹有折叠和展开两种方式
2. 右窗格显示左边选中的磁盘或文件夹里的所有文件和文件夹
3. 优点：清晰的层次结构，便于文件的管理与保护；多级目录结构有利于文件的分类；解决文件重名问题；提高文件检索速度；能进行存取权限的控制

文件名的命名规则

1. 不超过255个字符
2. 不区分大小写
3. 不可以只用空格
4. 不能相同
5. 最后一个分隔符后的部分才算扩展名
6. 不能用 / \ < > “ ？: * |

多媒体技术的特征

1. 数字化
   • 指多媒体信息以数字的形式而不是以模拟信号的形式存储和传输。
2. 集成性
   • 能够对多媒体信息进行多通道统一获取、存储、组织与合成，包括信息媒体的集成和处理多种媒体设备的集成。
3. 交互性
   • 用户可以与计算机的多种信息媒体进行交互式操作，实现了人对信息的主动选择和控制
4. 实时性
   • 多媒体系统中的声音及活动的视频图像是强实时的

音频数字化的过程

1. 采样
   • 采样就说每隔一个的时间间隔T，抽取模拟音频信号的一个瞬时幅度值样本，实现对模拟音频信号在时间上的离散化处理。
2. 量化
   • 量化就是采样后的声音幅度划分成为多个幅度区间，将落入同一区间的采样样本量化为同一个值，实现了对模拟音频信号在幅度上的离散化处理。
3. 编码
   • 将采样和量化之后的音频信号转换为 1 和 0 代表的数字信号。

数据库管理系统的数据控制功能

1. 数据的安全性保护
   • 保护数据以防止不合法使用造成的数据泄密和破坏
2. 数据的完整性检查
   • 数据的正确性、有效性、相容性，将数据控制在有效范围内，并保证数据之间满足一定的关系
3. 并发控制
   • 对多个用户的并发操作加以控制和协调
4. 数据库恢复
   • 必须具有将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态的功能

计算机网络的组成

1. 资源子网：主要负责全网的信息处理、数据处理业务，向网络各用户提供各种网络资源和网络服务。
2. 通信子网：为用户提供数据的传输、转接、加工、变换

网络拓扑结构

1. 星型
   • 具有一个控制中心，采用集中式控制，个站点通过点到点的链路与中心站相连。
   • 容易增加新站点，安全性和优先性容易控制
   • 容易监控，延迟时间短
   • 中心站出现故障，会导致整个网络停止工作
   • 网络共享能力差，线路利用率低
2. 环形
   • 个站点通过通信介质连成一个封闭的环形
   • 容易安装和监控
   • 容量有限，难以增加新站点
   • 有一个站点发生故障容易导致整个网络停止工作
3. 总线型
   • 所有站点共享一条双向数据通道
   • 安装简单方便，电缆最短，成本低
   • 介质的故障会导致网络瘫痪

局域网技术标准

100 表示100Mb/s 的数据率

BASE表示连接线上的信号是基带信号

5表示最大电缆段的长度500m，T表示双绞线，F表示光缆，X表示多模或单模

网络协议

是计算机网络中对等实体互相通信交换信息时必循遵守的规则的集合。

1. 语义：解释控制信息每个部分的含义
2. 语法：用户数据与控制信息的结构与格式
3. 时序：对事件发生顺序的详细说明

网络参考模型

• OSI七层模型：国际标准组织ISO指定的理论上的国际标准，1-3是数据处理与应用，4-7是数据通信与传输
  1. 应用层：为应用程序提供服务
  2. 表示层：为上层用户解决信息的语法表示问题
  3. 会话层：对数据传输进行管理
  4. 传输层：提供端到端的数据传输服务
  5. 网络层：将数据设法从源端经过若干个中间节点传送到目的端
  6. 数据链路层：在物理层提供的服务的基础上，把来自网络层的数据包按本层协议规定打包成数据帧，可靠的传输到相邻节点的目标机网络层上
  7. 物理层：为数据端设备提供数据传输的通路，利用物理传输媒体为数据链路层提供物理连接，数据单位是比特
• TCP/IP四层模型：实际上的国际标准
  1. 应用层：通过应用进程之间的交互来完成特定的网络应用，为用户提供各种服务，数据单位是报文
  2. 传输层（TCP或UDP）：负责向两个主机进程之间的通信提供通用的数据传输服务，为应用层实体提供端到端的通信功能。
     • TCP：传输控制协议，面向链接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议
     • UDP：用户数据报协议，面向报文的、尽最大努力交付的、无连接的协议
  3. 网际层（IP）：负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务，在发送数据时，网际层把传输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送
  4. 网络接口层：负责监视数据在主机和网络之间交换

计算机网络体系采用分层结构的优点

1. 层与层之间相互独立，某一层并不需要知道它的下一层是如何实现的，只需要下一层提供给它的服务
2. 灵活性好，某一层的变化不会波及整个系统
3. 结构上可分割，各层可使用最合适的技术
4. 易于实现和维护
5. 有利于标准化

DNS服务

计算机域名系统，它由解析器和域名服务器组成。域名服务器是保存该网络中所有主机的域名和ip地址，并具有将域名转换成ip地址功能的服务器。

1. 客户机提出域名解析请求，并将该请求发送到本地域名服务器
2. 本地域名服务器接受请求后，先查缓存，如果有记录则直接返回查询结果
3. 如果没有记录，直接把请求发送给根域名服务器，根域名服务器再返回一个根的子域的域名服务器
4. 再向上一步返回的域名服务器发送请求，如果没有缓存记录，则继续返回相关的下一级域名服务器
5. 重复第四步直到有结果
6. 本地域名服务器把结果保存到缓存，同时将结果返回给客户机

程序设计方法

• 面向对象程序设计方法：将对象作为程序的基本单元以提高程序的复用性、灵活性、扩展性，设计的核心是对象，基本思想是把问题分解成多个对象，描述各个对象的属性和行为，通过对象的相互作用来解决问题，基本特征：封装、多态、继承
• 结构化程序设计方法：按照模块划分原则以提高程序可读性和易维护性。设计核心是算法设计，基本思想是采用自顶向下、逐步求精的设计方法和单入单出的控制结构

信息技术课程特点

1. 发展性
   • 现代信息技术的发展日新月异，无论是硬件还是软件均取得了不少突破性的成就，开辟了许多新的领域，提出了许多新的观点，使得中小学信息技术课程具有鲜明的时代发展性特点。
   • 但是根据实际调查，目前中小学由于各地经济和教育发展不平衡，计算机硬件和软件配备及教师水平与学生的素质等条件差别较大，因此没有使用统一的教材，教学内容是根据本地区甚至是本学校计算机的硬件和软件配置及教师的信息技术水平等因素确定，不管使用哪种教材，都应该从培养学生的信息素质角度出发，选取信息技术课程学科中的基础知识和基本技能作为中小学信息技术课程的教学内容。
2. 综合性
   • 与其他学科相比，中小学信息技术课程具有较强的综合性。它兼有基础文化课程、劳动技术教育和职业教育的特点，也兼有学科课程、综合课程和活动课程的特点。
   • 就目前中小学的现实情况来看，信息技术与基础教育结合通常分为三个方面：即信息技术课程教学、计算机辅助教学和计算机辅助管理。针对目前我国中小学信息技术发展状况，我们应淡化中小学信息技术课程的学科性，强调它的综合性，以计算机为工具，与其他学科或活动整合在一起。
3. 应用性
   • 中小学信息技术是一门应用性学科。在教学过程中应创设尽可能的机会（既包括课内也包括课外）让学生亲自动手使用计算机，学生只有在使用过程中才能学好计算机。
   • 理论和实践表明，计算机在教学中有着巨大的潜力。正因为计算机拥有图画、声音、交互控制、动画、视频等多种手段和正在日益发展的远程通信能力，计算机在教学中的运用变得越来越大，在某种程度上讲打破传统的教学模式。计算机辅助教学能使教学更贴近学生和学习实际，减少学生的理解障碍，同时提高教学效率。
4. 工具性
   • 计算机是人类通用智力工具，所以计算机有工具性的特点。信息技术学科教学要贯彻“加强基础，淡化语言，注重应用，强化实践”的指导思想。随着计算机的普及，特别是多媒体技术的发展，计算机在教育领域中的运用越来越广泛。
   • 主要有以下两个方面：计算机辅助教学和计算机管理教学，辅助教学可以因材施教，激发兴趣，提高积极性和教学质量。管理教学可以帮助教师管理和指导教学过程，为教师提供做出教学决策所需要的有关信息。
5. 实践性
   • 中小学信息技术是离不开实践的学科，它的创立与发展都离不开计算机的操作。同样，中小学信息技术教学也必须突出实践性特点。教学不能离开上机实验，上机实验操作直接关系到中小学信息技术教学的发展水平和教学水平。
   • 以实践为主，精讲多练。以计算机操作和应用为主，淡化计算机语言教学，加强计算机操作训练。上机操作是实现教学目标的基本手段，培养学生操作技能的主要途径，发展学生非智力因素的一个重要环节
6. 趣味性
   • 中小学信息技术是一门趣味性很强的学科，在教学过程中应充分利用计算机的趣味性，无论在哪个年级，无论以什么样的教学内容都应该重视挖掘和体现信息技术课程的趣味性，重视激发和培养学生学习计算机的兴趣。
   • 应为学生创设一个良好的学习环境，努力激发学生主动探索的愿望，细心诱导学生的想象，热情鼓励学生的每一点进步，耐心点拨学生的每一个疑惑，使学生不断进步。教师还要挖掘计算机与其他课程教学整合中体现出来的优越性，用学生身边实实在在的事实去激发其对信息技术的浓厚学习兴趣。

核心素养内涵

1. 信息意识
   • 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具有一定的信息感知力，熟悉信息呈现及其传递方式，善于利用信息科技交流和分享信息、开展协同创新；
   • 能根据解决问题的需要，评估数据来源，辨别数据的可靠性和时效性，具有较强的数据安全意识；
   • 崇尚科学精神、原创精神，具有将创新理念融入自身学习、生活的意识；
   • 具有自主主动解决问题、掌握核心技术的意识；
   • 有意识的保护个人及他人隐私，依据法律法规合理应用信息
2. 计算思维
   • 个体运用计算机科学领域的思想方法，在问题解决过程中涉及的抽象、分解、建模、算法设计等思维活动。
   • 能对问题进行抽象、分解、建模、算法设计形成解决方案；
   • 能尝试模拟、仿真、验证解决问题的过程，反思优化解决问题的方案，并迁移运用于解决其他问题
3. 数字化学习与创新
   • 指个体在日常学习和生活中通过选用合适的数字设备、平台和资源，有效的管理学习过程与学习资源，开展探究性学习，创造性的解决问题。
   • 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，养成数字化学习和创新的习惯
   • 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，协同学习，助力终身学习能力的培养
   • 能认识到原始创新对国家可持续发展的重要性，养成利用信息科技开展数字化学习与交流的习惯
   • 能根据学习需求，利用信息科技获取、加工、管理、评价、交流学习资源
4. 信息社会责任
   • 指个体在信息社会中的文化修养、道德规范和行为自律等方面应承担的责任。
   • 理解信息科技给人们学习、生活、工作带来的各种影响，具有保护自我的意识和能力
   • 乐于帮助他人开展信息活动，负责任的共享信息和资源，尊重他人的知识产权
   • 能理解网络空间是人们活动空间的有机组成部分，遵照网络法律法规和伦理道德规范使用互联网
   • 能认识到网络空间秩序的重要性，知道自主可控技术对国家安全的重要性，自觉遵守信息科技领域的价值观念、道德责任和行为准则，形成良好的信息道德品质，不断增强信息社会责任感。

课程性质

1. 义务教具信息科技课程具有基础性、实践性、综合性，为高中阶段的信息技术课程学习奠定基础。信息科技课程旨在培养科学创新精神和科技伦理，提升自主可控意识，培育社会主义核心价值观，树立总体国家安全观，提升数字素养与技能。

新课程理念

1. 反应数字时代正确育人方向
2. 构建逻辑关联的课程结构
3. 遴选科学原理和实践应用并重的课程内容
4. 倡导真实性学习
5. 强化素养导向的多元评价