普通高级中学信息技术课程规范标准[2018年度出版].doc

.* 普通高中信息技术课程标准 （2017版）  目 录 一、课程性质与基本理念 5 (一)课程性质 5 (二)基本理念 5 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 5 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 6 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 6 4.培育以学习为中心的教与学关系,在问题解决过程中提升信息素养 6 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 6 二、学科核心素养与课程目标 7 （一）学科核心素养 7 1.信息意识 7 2.计算思维 7 3.数字化学习与创新 7 4.信息社会责任 8 （二）课程目标 8 三、课程结构 8 (一)设计依据 8 1.以立德树人为课程设计的指导思想 8 2.按照普通高中课程方案设置课程结构与内容 8 3.参照国际信息技术教育研究的最新成果 9 4.依据信息技术学科的自身发展特征 9 (二)结构 9 (三)学分与选课 10 四、课程内容 10 (一)必修课程 10 模块1:数据与计算 10 【内容要求】 10 【教学提示】 11 【学业要求】 12 模块2:信息系统与社会 12 【内容要求】 12 【教学提示】 13 【学业要求】 13 (二)选择性必修课程 14 模块1:数据与数据结构 14 【内容要求】 14 【教学提示】 14 【学业要求】 15 模块2:网络基础 15 【内容要求】 15 【教学提示】 16 【学业要求】 16 模块3:数据管理与分析 17 【内容要求】 17 【教学提示】 18 【学业要求】 18 模块4:人工智能初步 18 【内容要求】 19 【教学提示】 19 【学业要求】 19 模块5:三维设计与创意 20 【内容要求】 20 【教学提示】 20 【学业要求】 21 模块6:开源硬件项目设计 21 【内容要求】 22 【教学提示】 22 【学业要求】 23 (三)选修课程 23 模块1:算法初步 23 【内容要求】 23 【教学提示】 24 【学业要求】 24 模块2:移动应用设计 24 【内容要求】 25 【教学提示】 25 【学业要求】 26 五、学业质量 26 (一)学业质量内涵 26 (二)学业质量水平 26 水平1质量描述 26 水平2质量描述 27 水平3质量描述： 28 水平4质量描述： 28 (三)学业质量水平与考试评价的关系 29 六、实施建议 29 (一)教学与评价建议 29 1.教学建议 29 (1)领会学科核心素养内涵,全面提升学生信息素养 30 (2)把握项目学习本质,以项目整合课堂教学 30 (3)重构课堂教学组织方式,加强学生探究性学习 32 (4)创设数字化学习环境,为学生提供丰富的课程资源 32 2.评价建议 32 (1)评价的原则 33 (2)评价活动的设计与实施 33 (二)学业水平考试命题建议 36 1.学业水平合格性考试 36 2.学业水平等级性考试 36 3.命题建议 37 (1)关注品徳教育,有机渗透情感、态度与价值观教育 37 (2)以考查学科核心素养为出发点,注重基础知识与基本技能的考核 37 (3)围绕学科核心素养设计命题指标,关注学生发展,突出能力考核 37 (三)教材编写建议 39 1.教材编写指导原则 39 2.教材的内容选择 40 3.教材的内容编排 40 (四)地方和学校实施本课程的建议 41 1.关于师资 41 2.关于基础设施设备 42 3.关于教学资源 42 附录 42 附录1 信息技术学科核心素养水平划分 42 (一)学科核心素养内涵与表现形式 42 1.信息意识 42 2.计算思维 43 3.数字化学习与创新 43 4.信息社会责任 43 (二)水平划分与描述 43 素养1:信息意识 43 素养2:计算思维 44 素养3:数字化学习与创新 45 素养4:信息社会责任 45 附录2 项目教学案例 46 “使用灯语交流信息”项目活动 46 【学科核心素养】 46 【内容要求】 46 【学业要求】 47 【情境设置】 47 【项目主题】 47 【项目活动】 47 【拓展思考】 48 【项目实施说明】 48 【课时建议】 48  一、课程性质与基本理念 (一)课程性质 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。信息技术的快速发展,重塑了人们沟通交流的时间观念和空间观念,不断改变人们的思维与交往模式,深刻影响人们的生活、工作与学习,已经超越单纯的技术工具价值,为当代社会注入了新的思想与文化内涵。提升中国公民的信息素养,增强个体在信息社会的适应力与创造力,对个人发展、国力增强、社会变革有着十分重大的意义。 普通高中信息技术课程是一门旨在全面提升学生信息素养,帮助生掌握信息技术基础知识与技能、增强信息意识、发展计算思维、提高数字化学习与创新能力、树立正确的信息社会价值观和责任感的基础课程。课程围绕高中信息技术学科核心素养,精炼学科大概念，吸纳学科领域的前沿成果,构建具有时代特征的学习内容;课程兼重理论学习和实践应用,通过丰富多样的任务情境,鼓励学生在数字化环境中学习与实践;课程倡导基于项目的学习方式,将知识建构、技能培养与思维发展融入到运用数字化工具解决问题和完成任务的过程中;课程提供学习机会,让学生参与到信息技术支持的沟通、共享、合作与协商中,体验知识的礻社会性建构,增强信息意识,理解信息技术对人类社会的影响,提高信息社会参与的责任感与行为能力,从而成为具备较高信息素养的中国公民。 (二)基本理念 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 课程标准面对网络和数字化工具不断普及的现实,培养学生对信息技术发展的敏感度和适应性,帮助学生学会有效利用信息社会中的海量信息、丰富媒体和多样化技术工具,优化自己的学习和生活,提高服务社会的能力。课程标准引导学生理解信息技术应用过程中的个人与社会关系、思考信息技术为人类社会带来的机遇和挑战、履行个人在信息社会中的责任和义务,帮助学生成长为有效的技术使用者、创新的技术设计者和理性的技木反思者。 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 课程结构遵循高中学生的认知特征和个性化学习需要,体现信息技术课程的层次性、多样性和选择性。课程的必修部分致力于构建我国高中阶段全体学生信息素养的共同基础,关注系统性、实践性和迁移性;选择性必修和选修部分致力于拓展学生的学习兴趣，提升课程内容的广度、深度和问题情境的复杂度,为学科兴趣浓厚、学科专长明显的学生提供挑战性的学习机会。 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 课程内容紧扣数据、算法、信息系统和信息社会等学科大概念,结合信息技术变革的前沿知识与国际信息技术教育的发展趋势,引导学生学习信息技术的基础知识与技能,感悟信息技术学不科方法与学科思想;结合学生已有的学习经验和将要经历的社会生活,在课程中嵌入与信息技术相关的社会现实问题和情境;结合数据加工、问题解决和信息系统操作的真实过程,发展学生的计算思维,增强他们的信息社会责任意识,实现信息技术知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的统 4.培育以学习为中心的教与学关系,在问题解决过程中提升信息素养 课程实施考虑到不同背景和知识基础的学生,倡导多元化教学策略;激发学生开放、合作、协商和注重证据的行动意识,使其积极参与到信息技术支持的交互性、真实性的学习活动中;鼓励学生在不同的问题情境中,运用计算思维形成解决问题的方案,体验信息技术行业实践者真实的工作模式和思考方式;创造机会使学生感受信息技术所引发的价值冲突,思考个体的信息行为对自然环境与人文环境的影响。 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 课程评价以学科核心素养的分级体系为依据,利用多元方式跟踪学生的学习过程,采集学习数据,及日时反馈学生的学习状况,改进学习,优化教学,评估学业成就;注重情境中的评价和整体性评价,评价方式和评价工具应支持学生自主和协作地进行数字化问题解决,促进基于项目的学习;完善标准化纸笔测试和上机测试相结合的学业评价,针对专业能力较强的学生,可引导其完成案例分析报告或研究性论文。 二、学科核心素养与课程目标 （一）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。它们是高中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、指向的目的性作出合理判断,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不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,助力终身学习能力的提高。 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。 （二）课程目标 高中信息技术课程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,抽象、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。 三、课程结构 (一)设计依据 1.以立德树人为课程设计的指导思想 课程设计充分挖掘信息技术学科中的思想、文化内涵和育人因素,引导学生健康的技术价值追求,提高学生在信息社会中生存、发展与创新的能力 2.按照普通高中课程方案设置课程结构与内容 依据学分和课时规定,紧扣学科大概念体系,精心架构课程结构,选择课程内容,确保知识体系清晰、难易梯度合理,控制内容负荷,提供适度的认知挑战。 3.参照国际信息技术教育研究的最新成果 依据我国基础教育的国情,借鉴国际中小学信息技术教育的最新研究成果,参照先进课程体系的设计思想和已有经验,调整和优化信息技术课程内容模块,提高课程标准的前瞻性。 4.依据信息技术学科的自身发展特征 依据信息技术学科理论性、工具性和实践性并重的特征,设计活动情境,注重学生在项目中学习;依托快速发展与日益更新的信息技术工具,保持又对新技术成果的开放性,鼓励师生共同学习。 (二)结构 高中信息技术课程由必修、选择性必修和选修三类课程组成。课程结构如表1所示。 表1高中信息技术课程结构 类别 模块设计 必修 模块1:数据与计算 模块2:信息系统与社会 选择性必修 模块1:数据与数据结构 模块2:网络基础 模块3:数据管理与分析 模块4:人工智能初步 模块5:三维设计与创意 模块6:开源硬件项目设计 选修 模块1:算法初步 模块2:移动应用设计 高中信息技术必修课程是全面提升高中学生信息素养的基础,强调信息技术学科核心素养的培养,渗透学科基础知识与技能,是每位高中学生必须修习的课程,是选择性必修和选修课程学习的基础。高中信息技术必修课程包括“数据与计算”和“信息系统与社会”两个模块。 高中信息技术选择性必修课程是根据学生升学、个性化发展需要而设计的,分为升学考试类课程和个性化发展类课程。选择性必修课程旨在为学生将来进入高校继续开展与信息技术相关方向的学习以及应用信息技术进行创新、创造提供条件。选择性必修课程包括“数据与数据结构”“网络基础”“数据管理与分析”“人工智能初步”“三维设计与创意”“开源硬件项目设计”六个模块。其中,“数据与数据结构”“网络基础”“数据管理与分析”三个模块是为学生升学需要而设计的课程,三个模块的内容相互并列;“人工智能初步”“三维设计与创意”“开源硬件项目设计”三个模块是为学生个性化发展而设计的课程,学生可根据自身的发展需要进行选学。 高中信息技术选修课程是为满足学生的兴趣爱好、学业发展、职业选择而设计的自主选修课程,为学校开设信息技术校本课程预留空间。选修课程包括“算法初步”“移动应用设计”以及各高中自行开设的信息技术校本课程 (三)学分与选课 高中信息技术必修课程的学分为3学分,每学分18课时,共54课时。必修课程是本学科学业水平合格性考试的依据,学生学完必修课程后,可参加高中信息技术学业水平合格性考试 学生在修满信息技术必修学分的基础上,可根据兴趣爱好、学业发展和职业倾向,学习选择性必修和选修课程,发展个性化的信息技术能力或达到更高的学业水平。选择性必修和选修课程中,每个模块为2学分,每学分18课时,需36课时。 选择性必修课程是对必修课程的拓展与加深,满足学生升学和个性化发展的需要。学生可根据能力、发展需要选学。选择性必修中的数据与数据结构”“网络基础”“数据管理与分析”是本学科学业水平等级性考试的依据。学生修完这三个模块后,可参加高中信息技术学业水平等级性考试。选择性必修中的“人工智能初步”“三维设计与创意”“开源硬件项目设计”三个模块的修习情况应列为综合素质评价的内容。 选修课程体现了学科的前沿性、应用性,学生可根据自身能力、兴趣或需要进行自主选学。选修课程的修习情况应列为综合素质评价的内容。 四、课程内容 (一)必修课程 模块1:数据与计算 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。本模块针对数据(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,发展学生利用信息技术解决问题的能力。本模块是信息技术课程后续学习的基础。 通过本模块的学习,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。 本模块包括“数据与信息”“数据处理与应用”“算法与程序实现”三部分内容。 【内容要求】 1.1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 1.2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。 1.3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。 1.4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。 1.5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。 1.6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。 1.7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,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。 1.8通过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。 【教学提示】 在本模块教学中,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,帮助他们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、开源硬件、网络学习平台、编程软件、应用软件等)表达思想、建构知识。 例如:在小组研讨过程中,利用思维导图等数字化工具,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、分析和可视化表达是数据处理的重要环节。在教学过程中,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“网站为户自动推荐商品的原因”,辨析网站获取用户数据的基本类型,了解基本的分析方法(如对又比分析法、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,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“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。 (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会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,引导学生深入了解人工智能技术,思考人工智能发屐对社会发展的影响,以及可能会引发的社会问题。 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。 【学业要求】 学生能够描述数据与信息的特征,知道数据编码的基本方式;掌握数字化学习的方法,能够根据需要选用合适的数字化工具开展学习(信息意识、数字化学习与创新)。了解数据采集、分析和可视化表达的基本方法,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,并能通过技术方法对数据进行保护;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)。依据解决问题的需要,设计和表示简单算法;掌握一种程序设计语言的基本知识,利用程序设计语言实现简单算法,解决实际问题(计算思维)。了解人工智能技术,认识人工智能在信息社会中的重要作用(计算思维、信息意识)。 模块2:信息系统与社会 在信息社会中,现实空间与虚拟空间相互交织,形成了一个全新的社会环境,在改变人们生活、工作与学习的同时,也塑造出一种全新的生存与发展方式。本模块是针对信息社会生存与发展的需要,强调利用信息系统解决问题的过程与方法,提升学生信息安全和社会责任意识而设置的必修模块。 通过本模块的学习,学生能了解人、信息技术与社会的关系,认识信息系统在社会中的作用,合理使用信息系统解决生活、学习中的问题,理解信息安全对当今社会的影响,能安全、守法地应用信息系统。 本模块包括“信息社会特征”“信息系统组成与应用”“信息安全与信息社会责任”三部分内容。 【内容要求】 2.1探讨信息技术对社会发展、科技进步以及人们生活、工作与学习的影响,描述信息社会的特征,了解信息技术的发展趋势。 2.2通过分析典型的信息系统,知道信息系统的组成与功能,理解计算机、移动终端在信息系统中的作用,描述计算机和移动终端的基本工作原理。 2.3通过分析物联网应用实例,知道信息系统与外部世界的连接方式,了解常见的传感与控制机制。 2.4观察日常生活中的信息系统,理解计算机网络在信息系统中的作用,通过组建小型无线网络,了解常见网络设备的功能,知道接入方式、带宽等因素对信息系统的影响。 2.5通过分析常见的信息系统,理解软件在信息系统中的作用借助软件工具与平台开发网络应用软件。 2.6在日常生活与学习中,合理使用信息系统,负责任地发布使用与传播信息,自觉遵守信息社会中的道德准则和法律法规。 2.7认识到信息系统应用过程中存在的风险,熟悉信息系统安全防范的常用技术方法,养成规范的信息系统操作习惯,树立信息安全意识。 2.8通过搭建小型信息系统的综合活动,体验信息系统的工作过程,认识信息系统在社会应用中的优势及局限性。 【教学提示】 在本模块教学中,教师可通过对典型信息系统的案例分析与实际体验等方式,引导学生学习信息系统知识,合理使用信息系统解决生活、学习中的问题,理解信息社会的特征,具备信息社会责任意识。 (1)结合实际生活中的信息系统应用实例,引导学生思考信息统的组成要素,认识信息系统对人们日常生活与社会发展的重要作用。 例如:通过剖析“电子商务系统”“网络订票系统”等信息系统实例,引导学生总归纳信息系统的组成要素,了解信息系统的常见功能,以及它们对人们日常生活与学习的作用。 (2)利用信息技术实验室创设真实的问题情境,为学生提供从信息系统设计规划到软硬件操作的实践体验机会,提高学生对信息系统价值的认识以及利用信息系统解决问题的能力。 例如:在信息技术实验室中,通过“依托二维码的物联网系统”“远程控制系统”等实验,指导学生合作或独立完成一个信息系统的硬件搭建和软件安装。 (3)结合信息系统中个人信息泄露与数据安全隐患方面的案例,引导学生真实感受信息系统安全的重要性。通过体验信息系统的实践活动,引导学生掌握信息系统安全防范的常用技术方法,学习与信息安全相关的法律法规。 例如:通过小组活动,研讨“网络购物”“公共场所Wi-Fi使用等应用实例,分析信息系统应用中可能出现的信息安全问题,总结相关防范策略,学习信息系统安全防范的常用技术方法,以及与信息安全相关的法律法规。 此外,在教学过程中还可以结合地方的实际情况,组织学生参观学校或其他机构中运行的信息系统,开展信息系统的综合实践活动,体验信息系统的行业应用,了解信息系统建设的全过程,包括设计构建、运行、管理、维护等。 【学业要求】 学生能描述信息社会的特征,了解信息技术对社会发展、科技进步以及个人生活与学习的影响(信息意识)。知道信息系统的组成与功能,描述信息系统常用终端设备(如计算机、智能手机和平板电脑等)的基本工作原理;知道信息系统与外部世界的连接方式,了解常见的传感与控制机制,以及接入方式、带宽等因素对信息系统的影响;理解软件在信息系统中的作用,借助软件工具与平台开发网络应用软件(计算思维)。能构建简单的信息系统,积极利用各种信息系统促进学习与发展(数字化学习与创新)。在信息系统应用过程中能预判可能存在的信息泄露等安全风险,掌握信息系统安全防范的常用技术方法;认识信息系统在社会应用中的优势及局司限性,能够自觉遵守相关法律法规与伦理道德规范(信息意识、信息社会责任)。 (二)选择性必修课程 模块1:数据与数据结构 在数字化时代,数据对科学发现、技术进步、经济发展以及人们的日常生活有着越来越深刻的影响。理解数据的作用及价值,对学生适应信息社会、学会数字化生存有着十分重要的意义。 数据结构是信息技术学科的核心内容之一,对培养学生的信息意识与计算思维、深入理解并掌握信息技术学科知识与实践方法、形成学科核心素养,具有非常重要的作用。本模块是针对数据、数据结构及其应用而设置的选择性必修模块。 通过本模块的学习,学生能进一步了解数据(包括大数据)的作用,在掌握常用数据结构的概念、特点、操作编程实现方法等内容的基础上,能对简单的数据问题进行分析,选择恰当的数据结构,并用一种程序设计语言编程实现,在问题解决过程中对数据抽象、数据结构的思想与方法有初步的认识。 本模块包括“数据及其价值”“数据结构”“数据结构应用”三部分内容。 【内容要求】 1.1通过列举实例,分析数据与社会各领域的关系,理解数字数值和数据的基本含义。 1.2通过列举实例,认识到数据作为新的原材料、生产资料和基础设施的价值与意义。 1.3结合生活实际,理解数据结构的概念,认识数据结构在解决问题过程中的重要作用。 1.4通过案例分析,理解数组、链表等基本数据结构的概念,并能编程实现其相关操作。比较数组、链表的区别,明确上述两种数据结构在存储不同类型数据中的应用。 1.5通过问题解决,理解包括字符串、队列、栈在内的线性表的概念和基本操作,并编程实现。 1.6通过列举实例,认识到抽象数据类型对数据处理的重要性,理解抽象数据类型的概念,了解二叉树的概念及其基本操作方法。 1.7通过实现数据的排序和查找,体验迭代和递归的方法,理解算法与数据结构的关系。 【教学提示】 算法与数据结构是问题求解中相辅相成、不可分割的两个方面。在本模块教学中,可以通过设计范例,引导学生理解数据结构、抽象据类型等基本概念。 在学习数组、链表以及线性表内容时,可以引导学生参与基于真实问题的项目学习,经历建立数据模型、抽象数据、选择数据结构、算法实现、上机调试、问题解决的全过程。 例1:当车库单行车道出口受阻时,车辆不能挪动。这时停在单车道上的车辆,就要采用“后进先出”的方式倒出。通过这样的事例可引入“栈”的概念及特征,然后适当开放项目范围,让学生自己寻找需要解决的问题,设计相关的项目主题,开展项目学习。 例2:利用二维数组描述围棋棋盘。数组中的每一个元素对应棋盘中的一个位置。设置数据元素值为0,表示该位置没有棋子;设置数据元素值为1,表示该位置为一方棋子;元素值为2,则为另一方棋子 【学业要求】 学生能够运用生活中的实例描述数据的内涵与外延,能够将有限制条件的、复杂生活情境中的关系进行抽象,用数据结构表达数据的逻辑关系(信息意识、计算思维)。能够从数据结构的视角审视基于数组、链表的程序,解释程序中数据的组织形式,描述数据的逻辑结构及其操作,评判其中数据结构运用的合理性;能够针对限定条件的实际问题进行数据抽象,运用数据结构合理组织、存储数据,选择合适的算法(如排序、查找、迭代、递归等)编程实现、解决问题(计算思维、数字化学习与创新)。能够分析数据与社会各领域间的关系,自觉遵守相应的伦理道德和法律法规(信息社会责任)。 模块2:网络基础 网络不但是数据传输的物理基础,也是支撑信息社会的重要基础设施。理解网络基本知识,熟练使用典型网络服务,是现代信息社会中生存与发展的基本技能之一。本模块是针对网络基本知识和实践应用而设置的选择性必修模块。 通过本模块的学习,学生应了解计算机网络的核心概念与发展历程,了解常用网络设备的功能,能通过网络命令查询网络及设备的工作状态、发现联网故障,认识物联网对社会发展的影响,能使用典型的网络服务解决生活与学习中的问题,利用信息技术分享网络资源,具备网络应用安全意识。 【内容要求】 2.1了解计算机网络的发展历史,知道网络的结构、类型、特征及演变过程;理解计算机网络与通信、互联网及移动互联网对现代社会的重要意义。 2.2认识常见网络传输介质的特寺性,理解影响网络传输质量的主要物理因素;描述网络的拓扑结构及不同类型网络的主要特点。 2.3熟悉TCP/IP协议(传输控制协议/网际协议)的主要功能和作用,理解网卡、交换机、路由器等基本网络设备的作用和工作原理。 2.4了解网络操作系统的功能,能使用基本网络命令查询联网状态、配置情况、发现故障。 2.5熟悉常见网络服务的应用情境,能识别网络资源的类型,利用适当的工具在计算机和移动终端上生成与分享网络资源。 26认识网络应用中信息安全和隐私保护的重要性,了解常用网络安全协议(SSL〈安全套接层〉、IPSec〈网际协议安全性〉等协议)的作用;能够设置及使用简易防火墙,能够使用适当工具对数据和终端设备进行加密。 2.7掌握物联网的概念及其发展历程,了解与物联网相关的设备及其功能,描述其工作原理。 2.8体验物联网、“互联网+”以及其他相关网络在日常生活、学习中的应用(如Bluetooth〈蓝牙〉、NFC(近场通信〉等),探讨创新网络服务对人们未来生活、工作与学习的影响。 【教学提示】 在本模块教学中,教师可创设网络实验环境,引导学生在实际操作中掌握网络应用的技能,理解操作背后的技术原理,体验物联网给人们生活带来的便利。 (1)通过本模块的教学,既要引导学生从操作层面掌握常用的网络应用技术,也要让学生对网络配置等内容形成理性认识。 例如:提供基本的网络设备和器材,让学生经历从硬件连接到网络配置的全过程,在具体的联网过程中掌握相关参数的设置方法。 (2)教学实施应结合学生日常使用网络的具体实例展开,引导学生合理使用网络、解决简单的联网问题。 例如:设置一些联网中常见的故障,包括硬件连接故障、网络连接的错误配置等,引导学生从分析问题入手,判断故障原因,探索解决故障的方法。 (3)对于网络应用,要让学生深入理解生活、学习中与网络技术相关的各种事物与现象的本质,理解创新网络服务的价值。 例如:让学生尝试利用多种方法实现大量资源文件的共享,对比各种方法的优缺点,理解各种方法的适用情境,进而体验网络技术给人们生活带来的便利。 (4)通过实际案例,引导学生了解网络环境的优势与不足,认识到既要积极利用网络、也要增强安全使用网络的意识,懂得安全使用网络的相关技术方法。 例如:列举一些网络信息泄露的案例,引导学生分析可能导致个人信息泄露的原因。通过实际操作体验,帮助学生掌握防范网络安全问题的基本方法,在理性层面形成安全使用网络的意识,养成安全使用网络的行为习惯。 本模块教学适宜在能够接入互联网的信息技术实验室中开展,可根据条件配置相应的组网设备或者开源的板卡,为学生创建操作实践的环境。在开展网络连接、网络服务等活动时,要尽量采用较新的技术、软件和备,并与学生的日常网络使用经验建立联系。 【学业要求】 学生要知道网络的结构、特征和发展过程,理解物联网的概念，认识与物联网相关的应用(信息意识)。理解影响网络传输质量的基本因素,熟悉TCP/P等协议的功能和作用,描述网络的拓扑结构,掌握使用基本网络命令查询联网状态、配置情况及发现故障的操作(计算思维)。理解网卡、交换机、路由器等网络设备的作用和工作原理,熟知常见的网络服务,能够根据任务特点选择恰当的网络服务,理解创新网络服务的意义,列举日常生活中与物联网相关的设备,描述其工作原理(数字化学习与创新)。形成积极、安全使用网络的观念,具备防范网络安全隐患的意识,能判断日常网络使用中不安全问题产生的原因,掌握构建个人安全网络环境的基本方法(信息社会责任)。 模块3:数据管理与分析 数据管理与分析技术已经广泛应用于人们的日常生活与学习中,成为解决问题的重要方式。有效地管理与分析数据(包括大数据)可帮助人们获取有价值的信息,为决策形成提供重要依据。本模块是针又对数据管理技术与数据分析方法的应用而设置的选择性必修模块。 通过本模块的学习,学生应了解数据管理与分析技术,能根据需求分析,形成解决方案;能选择一种数据库工具对数据进行管理,从给定数据中提取有用信息并应用于实际问题解决中;在活动过程中形成对数据特征、数据价值、数据管理思想与分析方法的认识。 本模块包括“数据需求分析”“数据管理”“数据分析”三部分内容。 【内容要求】 3.1结合生活实际,认识到数据是一种重要的资源,通过科学管理与分析数据,可以使数据实现其应有价值,感受数据管理与分析技术的重要性。 3.2结合具体案例,初步了解分析业务需求、建立数据管理与分析问题整体解决方案的基本过程;尝试对既定方案进行分析、评价，发现问题并优化方案。 3.3结合案例,了解数据采集途径的多样性,能利用适当的工具对数据进行采集和分类;认识噪声数据的现象和成因;理解不同结构化程度数据(包括结构化数据、半结构化数据和非结构化数据)的区别,以及在管理与应用上的特点。 3.4结合案例,了解关系数据模型的基本概念,掌握设计简单关系数据库的逻辑结构的方法。 3.5使用数据库管理系统建立关系数据库,了解数据库基本的数据查询方法(如选择、投影、排序、统计等),能使用结构化查询语言进行简单的数据查询。 3.6结合案例,认识数据丢失的风险,利用实时备份与定时备份、全备份、增量备份与差异备份等多种方法进行数据备份。 3.7了解常用的数据分析方法(如对比分析法、分组分析法、平均分析法和相关分析法等);在实践中选用适当的数据分析工具,分析、呈现并解释数据。 3.8运用数字化学习方式,了解数据管理与分析技术的新发展；结合恰当的案例分析,认识数据挖掘对又信息社会问题解决和科学决策的重要意义。 【教学提示】 本模块的教学应该在丰富的案例资源基础上进行。案例的获得可以有多种方式。 (1)教师可提供贴近学生现实生活的典型案例,如校园歌手大赛成绩管理、图书馆图书及借阅管理、社会实践调查问卷的管理与分析、早餐营养搭配管理、超市销售记录的管理与分析等。 选用的案例应该包含数据库建设与数据生成的主要环节,可进行主要的查询操作以彰显其意义,又不至于过分复杂,以免超出学业允许的限度;应能反映整体性思想,采用的案例由小到大,由简单到复杂,从而引导学生形成关于数据管理的更大联想空间。 (2)教师还可以选取贴近学生学习和生活的典型问题,引导和鼓励学生自行采集和创建典型案例,在确定具体问题解决方案制订和实施的过程中,开展自主或协作学习。考虑到学生的既有知识积累,建议引导学生在使用数据分析工具的过程中,理解数据管理的思想,进而理解数据管理技术。 例如:在电子表格软件与其他数据库之间共享数据,以帮助学生有效地迁移所学知识;还可以借助这些数据分析软件,将获得的数据可视化,加强学生对数据分析方法的掌握及数据意义的理解。 本模块的教学适宜在计算机网络环境下开展。要求至少配备一种数据库管理系统和一种数据分析软件。除此之外,教师也可以组织学生参观企业或社会场所的信息中心,听取专业人员介绍数据管理与分析的策略,体会数据管理与分析的重要价值,感受数据对人类社会的重要影响。 【学业要求】