（新教材）2021新人教中图版高中信息技术必修1 数据与计算 PPT课件(全册一套打包).zip

数据、信息与知识 学习目标： 1.理解数据、信息的概念，能够举例说 明两者的区别和联系。 2.领会数据、信息与知识之间的关系， 能有意识地开展数字化学习。 发现身边的数据 智能手环 1.感知数据 数据 什么是数据呢？其实数据就在我们身边。 比如体重、鞋码、文件包含的信息等，都是数 据。数据可以用来描述不同事物的特征。 1.感知数据 思考活动用数据描述体质状况 体质指人体在遗传性和获得性的基础上表 现出来的功能和形态上相对稳定的固有特性。 为了增强体质，保持健康体魄，就有必要了解 反映体质的指标数据，有针对性地锻炼身体。 体质评价指标有哪些？ 1.感知数据 数据可用于描述事物。 数据是信息的载体。 1.感知数据 数据的应用 如今，数据已广泛应用于社会的方方面 面。上网收发电子邮件，使用搜索引擎查找网 络信息，借助电子地图进行导航等，都是在与 数据打交道。数据正在改变着人们的生活学习 和生产方式。 1.感知数据 数据的应用举例 体质数据了解身体状况。 在线学习数据教师了解学情、调整进度 等。 营销数据企业决策、组织生产等。 2.认识信息 信息 数据是信息的载体，信息则是数据所表示 的意义。信息可以用来消除接收者某种认识上 的不确定性。也就是说，当接收者获得信息后 ，这种“不确定性”就可以减少或消除。信息 量的大小可用消除不确定性的多少来表示。 2.认识信息 思考活动理解信息的含义 2.认识信息 信息 通过案例可以看出，依附字符、图像和音频等载体 ，通过各种途径进行传播，能够帮助获取者了解情况、 形成判断或做出决策的内容可以称之为信息。当人们获 取各种形式的信息后，经过分析、判断与理解，把它们 变成知识或引发相应的行为，此时信息便发生了作用。 在信息社会，信息的有效获取和合理利用已成为一种重 要素养。 2.认识信息 信息的特征 信息的表示、传播和存储需要依附于某种载体，用 来反映其内容和含义。 信息的传递和共享体现了信息的意义。 信息的产生和利用具有时效性。 信息的价值和效用因人而异。 3.理解知识 知识 知识是人们在社会实践中所获得的认识和经验的总 和，是人类在实践中认识世界的成果。“知识就是力量 ”这句名言一直流传至今。 3.理解知识 思考活动医生靠什么诊断病情 3.理解知识 数据、信息与知识的关系 数据作为描述事物的符号记录，经过处理后，就有 可能转换为相应的信息。人们对信息进行提炼和归纳后 ，获得实践中解决问题的观点、经验和技能，信息才会 内化为知识。人们综合运用知识和技能解决问题、发明 创造或预测未来时，知识就升华为智慧。 3.理解知识 数据、信息与知识的关系 3.理解知识 数据、信息与知识的关系 数据、信息和知识的转换还依赖于它们使用的环境 和应用者的知识结构。在进行数据、信息和知识的关系 分析时，就需要结合特定的环境与应用者的知识结构。 3.理解知识 数据、信息与知识的关系 在知识快速更新的时代，人们创造了许多知识管理 工具，用来认识事物、表达思想，使学习和工作更有效 率。思维导图就是一种高效的知识管理工具，它能够帮 助学习者结构化地思考问题，直观化地展现思维脉络， 使知识的交流与分享更清晰有效。 3.理解知识 思维导图 思维导图是一个简单、有效的知识管理工具，可以 帮助我们进行发散性、结构化的思考，通过文字、图 标、线条和颜色等要素，图文并茂地展示思考内容，帮 助分析与记忆。 3.理解知识 思维导图 谢谢 数字化与编码 学习目标 l 了解数字化的意义与作用，感受 数字技术对生活的影响。 l 理解数据编码的基本方式，合理 选用数字化工具解决问题，感受 数字化工具的优势。 体验探索 体验数字化生活 信息技术的发展与普及为我们创造了 一个全新的数字化生活环境。例如，共享 单车、在线购物、网络通信和远程医疗等 ，它们在给我们带来生活便利的同时，也 在逐渐地改变着我们的生活方式。 体验探索 1.数字化及其作用 模拟信号和数字信号 一般来说，通信系统中有两种主要的信息传 输形式：一种是模拟信号，其信号波形可以表示 为时间的连续函数；另一种是数字信号，它在取 值上是离散的、不连续的，例如以“0”和“1” 来表示二进制数字信号。模拟信号和数字信号虽 然是两种不同形式的信号，但它们在传输过程中 是可以相互转换的。 1.数字化及其作用 模拟信号和数字信号 1.数字化及其作用 生活在数字世界 数字化是将复杂多样的事物属性或特征转化 为计算机可处理对象的过程。这些信息被数字化 后可以更方便地在数字设备中存储、处理和传 输。 1.数字化及其作用 阅读拓展数字图书馆 2.二进制与数制转换 l 二进制的基数为2，两个基本数码是0和1 ； l 采用逢二进一的进位规则，例如1+1=10 ； l 不同的数位对应不同的权值，权值用基 数的幂表示。 2.二进制与数制转换 由于计算机中的操作需要通过二进制来实现 ，因此计算机中的数值计算就需要将十进制数转 换成二进制数。十进制整数转换为二进制数可采 用除2反向取余法，即将十进制整数除以2，得到 商数和余数，用商数再除以2，依此类推直到商数 为0为止，将每次得到的余数按照逆序排列，即为 换算的二进制数的结果。 2.二进制与数制转换 2.二进制与数制转换 通常，十进制整数转换成R进制数采用“除R 反向取余法”。R进制数转换成十进制数采用“按 权展开求和法”。 3.数据编码 通过数据编码，人们可以方便地存储、检索 和使用数据。生活中有许多数据编码的实例，例 如居民身份证号码、车辆的车牌号、电影院的座 位号等。计算机作为数据处理的一种工具，无论 处理的是字符、图像、声音，还是其他形式的内 容，都需要转换成二进制形式的编码，这样才能 够处理。 3.数据编码 字符编码 字符是人与计算机交互过程中不可或缺的重 要内容，它是多种文字和符号的总称，由于计算 机只识别0和1，因此在处理各种字符时，就需要 将字符转换为计算机可以识别的二进制数据。 3.数据编码 计算机中存储一个“0”或“1”占用1个二进 制位（bit），8个二进制位组成1字节（byte）， ASCI编码用1字节表示英文字母、数字和常见字 符。在GB 18030-2005中，大部分常用汉字采用2 字节编码。 3.数据编码 声音编码 声波的振幅反映了声音响度的强弱，声波的 频率反映了声音音调的高低。应用计算机处理声 音时，需要将声波的模拟信号转换为数字信号， 也就是声音的数字化，编码是其中重要的一步。 通常，声音数字化的基本方法是按照一定的时间 间隔采集声波的振幅，并将其转换为二进制数序 列，即通过采样、量化和编码来实现。 3.数据编码 声音编码 对于采样所获得的量值，要进行分级量化， 就是将采样值变换到最接近的数字值，即用有限 个数的数值近似地表示原来连续变化的值。 3.数据编码 声音编码 通常，音频所占的存储容量取决于采样频 率、量化位数、声道数和时长，其计算公式为： 音频所占的存储容量=采样频率量化位数声道 数时长/8 3.数据编码 图像与视频编码 一幅图像可以看作由许多彩色或各种级别灰 度的点组成的，这些点按横纵进行排列，被称为 像素。 图像所占的存储容量=水平像素数垂直像素 数颜色深度/8 4.数据压缩 常用的压缩方法分为无损压缩和有损压缩。 无损压缩指对压缩后的数据进行还原后，得到的 数据与压缩前完全相同。相对于无损压缩，有损 压缩指在压缩过程中会损失一定的信息，压缩后 的数据无法还原成压缩前的样子。 课后作业： （1）了解常见的音频文件格式。 （2）了解常用的图像文件格式。 谢谢 数据科学与大数据 学习目标 l 认识数据科学，体验大数据对学习、 生活和社会发展的影响。 l 了解大数据在社会各领域中的应用， 感受大数据在社会变革中的作用。 体验探索 体验大数据 1.数据科学的兴起 互联网、智能终端和行业信息化的 快速发展推动了社会数据量的迅速增 长。海量数据引发了人们对数据研究思 路和方法的转变与飞跃，数据科学成了 一个新兴的研究领域。 1.数据科学的兴起 人类认识世界的方式多种多样，人 们可以通过观察、感知的方式分析自然 现象，寻求其中的发展规律；可以通过 实验探究的方式研究问题，对问题假设 进行验证和判定；如今数据科学为人们 提供了认识事物的新方法。 1.数据科学的兴起 “神威，太湖之光”巨型计算机 2.大数据及其应用 信息技术与经济社会的交汇融合引 发了数据的迅猛增长，数据已成为国家 基础性战略资源，大数据正日益对全球 生产、流通、分配、消费活动及经济运 行机制、社会生活方式和国家治理能力 产生重要影响。 2.大数据及其应用 大数据特征 （1）巨量性 （2）多样性 （3）迅变性 （4）价值性 2.大数据及其应用 大数据技术 大数据技术指对巨量数据资源进行 采集、提取、存储、分析和表达的技术 ，一般包括大数据采集、大数据预处 理、大数据存储与管理、大数据分析与 挖掘及大数据可视化与应用等技术。 2.大数据及其应用 大数据采集技术 大数据采集技术通过物联传感、社 交网络等方式获得各种类型的海量数 据。 2.大数据及其应用 大数据预处理技术 大数据预处理技术不仅能提高数据 质量、降低数据计算的复杂度，还能降 低数据规模、提升数据处理的准确性。 2.大数据及其应用 大数据存储与管理技术 大数据存储与管理技术能通过相应 的数据中心把采集到的数据存储起来， 并进行管理和调用。 2.大数据及其应用 大数据分析与挖掘技术 大数据分析与挖掘技 术能从规模巨大的数据中 ，分析并提取出有潜在价 值的信息。 2.大数据及其应用 大数据可视化与应用技术 大数据可视化与应用技术能将分析或挖掘 出来的数据进行直观、形象地呈现，为人们的 社会活动提供依据，提高各个领域的运行效率 ，以发挥出更大的效益。 2.大数据及其应用 大数据应用 随着互联网的发展，大数据已经渗透到很 多行业，成为重要的生产要素，并通过各行各 业的不断创新，逐步为人类创造着更多的价值 和财富。 2.大数据及其应用 大数据应用 l 生活服务 l 智慧城市 l 医疗健康 l 社区管理 2.大数据及其应用 智慧城市 大数据可以用来改善城市生活，提升城市管理水 平，促进智慧城市的建改。 2.大数据及其应用 大数据作为一种重要的资源，它在推动经 济发展、完善国家治理、提升政府服务和监管 能力等方面具有重要意义。为了更好地发挥大 数据的价值，就需要建立“用数据说话、用数 据决策、用数据管理、用数据创新”的管理机 制，以实现基于数据的科学决策。 实践活动 了解年度“热词”有多热 谢谢 解决问题的一般过程和 用计算机解决问题 学习目标 l 经历用计算机解决问题的基本过程 ，并能应用于实际问题的解决。 l 体验编程解决问题的基本方法，提 高学习算法与程序的兴趣，发展计 算思维。 体验探索 两种不同的叫车方式 按照教材表格进行两种叫车方式的分析 1.解决问题的一般过程 生活中人们经常会面对各种各样的“问题”， 诸如探索自然、了解社会、认识自我等。在解决这 些问题的过程中，人们逐渐把握规律，认识真理。 解决问题就是要在已知条件和可能的结果之间寻求 具体的途径与方法，并应用它们实现目标。通常， 解决问题的过程需要经历一系列的思维和实践活 动。 1.解决问题的一般过程 人们解决问题的过程通常包括分析问题、寻找 解决问题的途径与方法，以及解决问题并验证结果 等阶段，如图所示。 1.解决问题的一般过程 分析问题 分析问题主要包括调查、收集与问题相 关的资料，明确问题的目标、条件和所涉及 的相关知识与规则等，找出已知与未知之间 的联系。 1.解决问题的一般过程 寻找解决问题的途径与方法 明确要解决的问题后，需要将待解决的 问题与已知条件或已有的规则相关联，设计 问题求解的方案，包括具体的途径和方法 等。 1.解决问题的一般过程 解决问题并验证结果 最后，要依据确定的求解方法进行问题 解决，考查所得到的解答，通过检验答案和 评估效果，实现问题的最终解决。在方案执 行过程中，如果发现结果没有达到预期，就 需要调整解决方案。 2.用计算机解决问题的过程 计算机具有运算速 度快、计算精确度高、 逻辑运算能力强、存储 容量大和自动化程度高 等特点。因此，利用计 算机解决问题，能在一 定程度上提高问题解决 的效率。 2.用计算机解决问题的过程 用计算机解决问题即让计算机按照程序执 行指令。人们可以使用已有的程序，也可以根 据需要自己编写程序。利用计算机编程的方式 进行问题求解时，通常需要经历分析问题、设 计方案、编程调试和解决问题等环节。 2.用计算机解决问题的过程 用计算机解决问题的一般过程 2.用计算机解决问题的过程 分析问题 用计算机编程解决问题时，需要对问题进行 分析，明确问题的目标和条件等，需要把问题进 行抽象，通过建模的方式，界定和描述问题。问 题描述的方式并不唯一，有的问题可用数学模型 描述，有的问题可用文字、表格或图形等形式描 述。 2.用计算机解决问题的过程 设计方案 计算机编程解决问题的设计方案一般包括以 下两个环节： l 根据需求分析，将问题按照求解过程分解为若 干相对独立的功能，每个功能完成一个特定的 任务。 l 针对分解的各个特定功能分别进行详细的操作 步骤设计，给出问题求解的具体过程和方法， 即进行算法设计。 2.用计算机解决问题的过程 编程调试 （1）编写程序 编写程序就是利用计算机程序设计语言描述 算法，实现问题求解的过程。 2.用计算机解决问题的过程 Python是一种跨平台的计算机程序设计语 言。 是一个高层次的结合了解释性、编译性、 互动性和面向对象的脚本语言。最初被设计用于 编写自动化脚本(shell)，随着版本的不断更新 和语言新功能的添加，越多被用于独立的、大型 项目的开发。 2.用计算机解决问题的过程 编程调试 （2）调试程序 编写完成的程序，需要进行调试运行。一般 ，调试程序不仅要发现错误，分析其产生的原因 ，并进行改正；还要对运行的结果进行分析和验 证，判断其是否正确和完整。 实践活动 Python程序的修改与运行 根据教材P44，回答： （1）根据图2.1.5所示的“红灯变绿灯”功 能分解，分析每个功能所对应的程序代码。 （2）如果将红灯持续显示时长设为30s，应 该如何修改程序？ 阅读扩展 程序设计语言 在用计算机编程解决问题的过程中，确定问 题求解的算法后，还需要通过程序设计语言把算 法转换成计算机可运行的程序。程序设计语言经 历了从低级语言到高级语言的发展，其中，机器 语言、汇编语言和高级语言各有不同的特点。 阅读扩展 程序设计语言 谢谢 算法的概念及描述 学习目标 l 描述算法的特征，理解算法在问题 解决中的作用。 l 选用恰当的描述方法和控制结构表 示简单算法，增强用算法解决问题 的意识。 体验探索 规划乘车路线 1.认识算法 在生活和学习中，人们经常会运用到算法知识 ，只是很少意识到。从广义上讲，算法是为解决一 类特定问题而采取的确定的、有限的步骤。它描述 出某类问题求解的方法和过程，在整个问题解决过 程中起着重要的作用。 1.认识算法 算法一般具有如下特征 ： l 有输入 l 有输出 l 有穷性 l 可行性 l 确定性 2.描述算法 用自然语言描述算法 自然语言指人们日常所用的语言。用自 然语言描述算法就是使用人们能读懂的简短 语句对算法的步骤进行描述。 2.描述算法 用自然语言描述算法 用自然语言描述算法易于理解，它既可 以描述生活中的算法，也可以描述在计算机 中执行的算法。但是，自然语言的描述方法 存在容易产生二义性的缺点，有可能干扰后 续的编程实现。 2.描述算法 用流程图描述算法 流程图是一种常用的表示算法的图形化工 具。用流程图描述的算法直观易读，问题解决 的步骤清晰简洁，算法结构表达明确，很适合 初学算法的人员使用。 2.描述算法 流程图常用符号及其功能 2.描述算法 算法结构 算法有顺序结构、选择结构和循环结 构三种基本控制结构。 2.描述算法 顺序结构 每一个步骤按先后次序被 执行，即执行处理A，然后执 行处理B，如图所示。 2.描述算法 选择结构 选择结构又称分支结构。根 据条件的成立与否，选择执行不 同的分支处理，如图所示。当条 件成立时（用True表示），执行 处理A；当条件不成立时（用 False表示），执行处理B. 2.描述算法 循环结构 当条件成立时，反复执 行处理A，一旦条件不成立 就立即结束循环，如图所 示。 2.描述算法 在实际问题解决中，经 常会综合使用这三种结构。 例如，“倒计时15s”的算 法可用如图所示的流程图描 述。 2.描述算法 用伪代码描述算法 用伪代码描述算法就是采用一种类 似于程序设计语言的代码来表示算法。 伪代码没有固定的、严格的语法规则， 只要定义合理，没有矛盾即可。 2.描述算法 算法描述了问题求解的具体步骤，决 定着问题解决的过程。解决同一问题可能 会有不同的算法，不同算法求解的过程或 有不同。 实践活动 找出质量较轻的零件 已知有10个一模一样的零件，其中9个 零件的质量相同，只有1个质量略轻，不符 合规格要求。现在有一台天平，请设计算 法找出该零件。 回答教材上的两个问题。 阅读扩展 算法与数字生活 算法与数字生活息息相关，如使用机器人清 理房间，通过智能运动手环进行科学健身，输入 用户口令安全登录账户等，算法都在其中起着重 要的作用。借助高效的算法和优化的程序，我们 可以更加快捷方便地解决越来越多的问题，提高 生活、工作和学习效率。 项目实施 描述项目问题的算法设计 （1）项目活动 结合“编程控灯利出行”项目，在完成“自 助式人行过街红绿灯”的问题分析和功能分解之 后，对各功能进行算法设计，并用流程图的方式 描述出来。 （2）项目检查 设计项目任务实现的算法，并用流程图描述 出对应的算法。 谢谢 程序设计基本知识 学习目标 l 掌握Python语言的基本知识，体验通过 编程解决问题的基本过程，感受计算机 编程的魅力。 l 运用顺序、选择和循环三种结构编写程 序，提高利用计算机解决问题的能力。 体验探索 编程绘制交通信号灯 我们可以编写Python程序绘制各种图形。例如 ，绘制一个圆形红色信号灯的程序代码如下： import turtle light = turtle. Turtle() light. hideturtle() light. color(red, red) light. begin_fill() light. circle(20) light. end-fill() 体验探索 编程绘制交通信号灯 思考： 1.如果要绘制如图2.3.1所示的“红 绿”信号灯，应该如何编写程序代 码？分析其中两盖信号灯的位置坐 标有何关系，描述出对应的算法。 2.如果要绘制如图2.3.2所示的“红 黄绿”信号灯，又应该如何修改程 其中哪些语句是可以重复使用的。 1.数据类型 在编写程序解决问题的过程中，为了更好地 处理各种数据，程序设计语言提供了多种数据类 型。Python语言中常见的数据类型有整型、浮点 型、字符串型、布尔型和列表等。 1.数据类型 Python语言的部分常用数据类型 1.数据类型 在程序设计中，可以通过强制类型转换 操作，把某个数据从一种数据类型转换成为 另一种数据类型。Python语言提供了可以进 行强制类型转换的函数，如表给出的部分数 据类型转换函数。 2.常量、变量及表达式 在程序设计中，确定了数据的类型，也 就确定了对该数据可以进行的处理操作。程 序设计语言利用运算符来操作数据，运算符 将数据连接成表达式，单个的常量或变量也 是表达式。 2.常量、变量及表达式 常量与变量 （1）常量 常量指程序运行过程中，其值不能改变的量 ，例如1024、“red”等。 （2）变量 变量指程序运行过程中，其值可以改变的 量。 2.常量、变量及表达式 变量 变量是内存中存放数据的存储单元用变量名来表 示。Python语言中，变量命名需要遵循以下规则： l 变量名可以包括字母、汉字、数字和下划线（_）， 但不能以数字开头。 l 变量名区分大小写。 需要注意的是，不能用系统关键字作为变量名。 2.常量、变量及表达式 变量 Python语言中的变量是在首次赋值时创建 的。赋值语句是最基本的程序语句，其格式为： 变量名=表达式 需要注意的是，Python语言中的变量必须在 使用前被赋值，不能使用未被赋值的变量。在使 用过程中，变量还能够被重新赋值。 2.常量、变量及表达式 运算符与表达式 运算符标明了对操作数（参与运算符计算的 数据）所进行的运算，它与操作数连接而成的有 意义的式子被称为表达式。表达式在进行运算处 理后得到的结果称为表达式的值。 2.常量、变量及表达式 运算符与表达式 不同类型的数据可以进行不同的运算，如整 型数据有取模运算（%），而字符串没有。不同类 型的数据使用同一种运算符运算时，常会产生不 同的结果。 2.常量、变量及表达式 常用的运算符有算术运算符、关系运 算符和逻辑运算符等。 （1）算术运算符 主要进行算术运算，运算的结果为整 型或浮点型。 2.常量、变量及表达式 常用的运算符有算术运算符、关系运 算符和逻辑运算符等。 （2）关系运算符 关系运算符主要用于比较两个值的大 小，运算的结果为布尔值True或False。 2.常量、变量及表达式 常用的运算符有算术运算符、关系运 算符和逻辑运算符等。 （3）逻辑运算符 逻辑运算符可以对关系式或布尔值进 行逻辑运算，运算结果仍为布尔值True或 False。 2.常量、变量及表达式 如果两个或多个运算符出现在同一个 表达式中，则要按照优先级确定运算顺 序。优先级高的运算符先运算，优先级相 同的从左向右依次运算。 2.常量、变量及表达式 l 当表达式中出现“（）”时，它的运算 级别最高，应先运算“（）”内的表达 式； l 运算符的优先级为：算术运算符关系 运算符逻辑运算符； l 在同类运算符中也要注意不同的优先 级。例如，逻辑运算符not，and和or的 优先级为：notandor。 3.语句与程序结构 顺序结构指程序的执行按语句的排列 顺序从上到下依次执行，直至结束。 程序通常包括输入数据、处理数据和 输出结果三部分。Python语言主要用函数 inpu（）实现数据输入，用函数print（ ）实现数据输出。 顺序结构 3.语句与程序结构 l 输入函数input（） 函数input（）主要用来接收键盘的 输入，返回值为字符串型数据。 l 输出函数print（） 函数print（）主要用于在屏幕上输 出一个或多个输出项的值，多个输出项中 间用逗号隔开，例如：print（x，“是奇 数”）。 3.语句与程序结构 选择结构 3.语句与程序结构 循环结构 在循环结构中，一些 语句在某一条件成立时， 被重复执行，直到条件不 成立时，才结束重复执 行。这个条件称为循环控 制条件，被重复执行的语 句块称为循环体。 3.语句与程序结构 Python语言提供了两种基本的循环结构 语句：while语句和for语句。 （1）while语句的基本格式为： while表达式： 语句块 （2）for语句的基本格式为： For 循环变量 in 序列： 语句块 实践活动 编写完整的体重指数“计算器” 谢谢 常见算法的程序实现 学习目标 l 理解解析算法和枚举算法，根据需 要选用这两种算法，编程实现简单 问题求解。 l 认识问题解决中不同算法的效率， 完成项目程序的调试与运行。 体验探索 绿灯时长的最优设置 1.基于解析算法的问题解决 解析算法 解析算法指通过找出解决问题的前提条件与结 果之间关系的表达式，并计算表达式来实现问题的 求解。 许多问题可以通过分析，抽象成数学模型，借 助解析式，用已知条件为变量赋值进行求解。 1.解决问题的一般过程 例1：自由落体运动问题。 问题：从离地500 m的高处自由落下一个小球 ，求从开始落下的时刻起，小球在最后1s内的位移 （重力加速度g以9.8 m/s计）。 1.解决问题的一般过程 例1：自由落体运动问题。 实践活动 编写程序研究某山地的气温分布 某地区为了开发山区农业，需要了解山地的气 候变化。现已知该地山区海拔每升高100 m，气温 下降约0.5 ，山地最高海拔为1500 m，山脚下的 年平均气温为22 （假设山脚海拔为0m）。 回答教材上两个问题。 2.基于枚举算法的问题解决 枚举法 枚举法是依据问题的已知条件，确定答案的大 致范围，在此范围内列举出它所有可能情况的方 法。在列举过程中，既不能遗漏，也不能重复，通 过逐一判断，验证哪些情况满足问题的条件，从而 得到问题的答案。 2.基于枚举算法的问题解决 在枚举算法的编程中，首先，要确定枚举对象 和枚举范围，验证问题成立的条件；然后，借助循 环语句和条件语句进行相应的程序设计，实现问题 解决。 2.基于枚举算法的问题解决 例2：票据中模糊数字推断问题。 问题：一张票据上有一个由4位数字组成的编 号，甲说数字编号的前两位数字相同，但都不是零 ；乙说数字编号的后两位数字是相同的，但与前两 位不同；丙说数字编号是一个整数的二次方。试根 据以上线索推断出编号。 2.基于枚举算法的问题解决 例2：票据中模糊数字推断问题。 实践活动 寻找1000以内的所有素数 编程求解1000以内的所有素数。素数是在大于 1的自然数中，除了1和它本身以外不再有其他因数 的数，如2，3，5，7，11 回答教材上3个问题。 3.算法与程序实现的综合应用 算法设计及其程序实现是用计算机解决问题的 核心过程。在具体的问题解决中，需要综合应用不 同的算法思想并编程实现。当程序运行结果不能完 全满足问题求解要求时，还要对算法和程序进行完 善和优化。 3.算法与程序实现的综合应用 例3：查找文稿中高频词的问题。 问题：学校开展经典诵读活动，小明在阅读 三国演义时，为了分析小说的写作特色，想把小 说中出现次数最多的20个词查找出来。想一想小明 如何通过编写程序来实现呢？ 3.算法与程序实现的综合应用 例3：查找文稿中高频词的问题。 3.算法与程序实现的综合应用 断点调试是一种较为直观的程序调试方 式，它通过设置断点跟踪变量的取值，观察 运行结果，进行程序调试。 3.算法与程序实现的综合应用 断点调试的基本方法为： l 进入调试状态； l 设置断点； l 检查运行状态下各个变量的值，确定错误 的位置，并进行修改； l 反复调试直至程序运行正确。 实践活动 编程查找小说中的主要人物 修改前面编写的三国演义小说高频词查找 程序，实现功能：找出小说中出场次数最多的10位 人物。 项目实施 丰富“自助式人行过街红绿灯”的功能。 谢谢 数据处理的一般过程 学习目标 l 认识数据处理，感受数据处理对 日常生活的影响。 l 了解数据处理的一般过程，能通 过数据处理获取有价值的信息。 体验探索 对比我国部分城市降水量和气温数据 （1）对比4个城市全年降水总量； （2）对比哈尔滨和广州的气温变化曲 线。 体验探索 思考： （1）通过对比，能从图中获取哪 些信息，这些信息对制定用水政 策有什么帮助？ （2）了解我国水资源分布的特点 ，思考实施南水北调工程的原 因。 1.数据处理 日常生活和社会生产都有数据的产生与 传播。这些数据经过处理后，就有可能发现 其中包含的信息，挖掘其内在价值，更好地 为我们服务。 思考活动 南水北调工程图 思考活动 南水北调工程中的数据处理 结合课本材料，思考：得到中线工程结 论需要用到哪些数据，这些数据是如何被处 理的？ 1.数据处理 数据处理一般指对数据进行采集、整理、分析 和可视化表达的过程。 l 数据采集可为数据处理准备必要的数据。 l 用一定的方法对收集来的数据进行整理、分析， 提取有用信息，形成结论，可以指导决策。 l 借助数据可视化呈现方式能够更好地表达数据所 蕴含的信息。 1.数据处理 在数据处理过程中，从大量的、无序的、难以 理解的数据中，提取有价值有意义的数据，分析这 些数据，获得有用的信息，有助于做出正确的判断 和决策。 拓展阅读 数据分析助决策 数据的分析与应用，能够为制定决策提供依据 和支持。 拓展阅读 从图3.1.3中可看出，2月10日-16日，景区游 客人数多日接近甚至超过饱和接待值。图3.1.4则 反映出这段时间内的游客绝大多数来源于省内。 据此，相关部门给出了有针对性的建议，如优 化调整免费政策实施细则、采取免费活动周对省内 游客按地市进行轮换免费等措施以缓解景区压力。 2.数据处理的过程 面对纷繁复杂的数据，虽然分析的目标 可能不同，对象也各异，但数据处理的流程 基本一致，都要经历数据采集、数据整理、 数据分析和数据呈现等环节。 2.数据处理的过程 （1）数据采集 数据有不同的表现形式，数据的来源也 多种多样，因此数据采集的方法、采集的工 具和采集后的存储方式也不尽相同。 2.数据处理的过程 （2）数据整理 数据整理通常指对数据进行校验和标准 化。由于采集到的数据可能有缺失、重复或 错误，因而需要进行必要的整理。通常，数 据整理是开展数据分析前的重要准备工作， 整理后的数据按照一定的标准进行存储。 2.数据处理的过程 （3）数据分析 数据分析指运用适当的分析方法和工具 ，对整理后的数据加以详细研究和概括总结 ，从中提取有价值的信息，最终形成结论的 过程。 2.数据处理的过程 （4）数据呈现 数据呈现是将数据分析结果以恰当的方 式呈现出来，以便于人们理解和使用。可视 化表达具有直观、生动和易于理解的优势， 被广泛应用于数据和数据分析结果的表示和 呈现。 2.数据处理的过程 经过采集、整理、分析和呈现这几个环 节，我们就有可能从数据中得到有价值的信 息，进而利用这些信息做出正确的判断和决 策。 实践活动 分析我国长江流域和黄河流域降水量情况 降水量的多少对水资源分布具有重要影响，分 析各地降水量可以帮助我们从某个角度了解当地水 资源情况。现有我国长江流域和黄河流域降水量数 据，如表所示。试分析上述流域降水量数据，对比 这些流域的水资源差异。 项目实施 根据课本P90完成南水北调工程的项目规划。 谢谢 数据采集与整理 学习目标 l 掌握数据采集和整理的基本方法， 能根据需求选择适当的工具采集与 整理数据。 l 应用恰当的方法保护数据，理解对 数据进行保护的重要意义，增强数 据安全意识。 体验探索 你能找到这些数据吗 1.数据采集 数据采集，即根据需求采用适当的方法 和工具获取所需要的数据。通常，数据采集 的主要环节包括明确数据需求，确定数据来 源，选择采集方法和实施数据采集。通俗地 说，就是找什么，去哪儿找，怎么找。 1.数据采集 明确数据需求 为提高数据采集的针对性，采集数据前 要明确数据需求。可以从需要分析的问题、 研究的内容、期望达成的目标等方面来考虑 ，然后列出需要采集的数据目录。 1.数据采集 确定数据来源 在信息社会，数据来源途径广泛，社会 调查、公众媒体、科学实验与实践活动等都 可以提供大量数据。伴随着互联网的快速发 展，政府机构的官方网络平台已成为获取权 威数据的重要渠道。此外，物联网和社交网 络中也拥有巨量数据。 1.数据采集 选择采集方法 确定数据需求和数据来源后，应选择恰 当的方法采集数据。信息技术为高效精准地 采集数据创造了便利的条件，应用传感器和 网络等是当前数据采集的重要方法。 1.数据采集 选择采集方法 （1）传感器采集 1.数据采集 选择采集方法 （2）网络获取数据 2.数据整理 数据整理的目的是对数据进行校验和标 准化。 数据整理就是通过去重、补漏和勘误等 方法，删除重复数据、补全缺失数据和校正 错误数据，并对数据进行统一性和标准化处 理，以确保数据是相关和准确的，从而将“ 脏数据”变为“清洁数据”。 2.数据整理 例题：编写程序检测用水量为负值的数据。 l 阅读课本例题材料。 l 分析问题。 l 规划问题求解流程。 l 编程实现与调试。 l 保存文件，调试运行程序。 实践活动 编写程序删除用水量数据中的重复值 登录教学资源平台，找到 “yongshui.csv”文件。由于录入数据时操作 失误，导致该文件中多个省市的用水数据被重 复输入。用Python语言编写程序找到这些重复 的数据，并删除。 3.数据安全 从健康数据到智慧交通，再到用水决策， 进而到智能交互，数据正深刻地影响着大众生 活及国家建设的方方面面。数据已经成为一种 重要的资源，保护数据安全显得日益重要。 思考活动 我们的网上数据是否安全？ 阅读材料思考： （1）我们的网上行为数据可能存储在哪里？ 如果这些数据被泄露可能会带来哪些风险和 问题？ （2）小组同学讨论，通过哪些措施可以使我 们的网络行为数据更安全？ 3.数据安全 数据安全的威胁 数据安全的威胁来自很多方面，既有人 为因素，也有非人为因素。其中，主要的威 胁包括计算机病毒、黑客攻击、数据存储介 质损坏和个人失误等。 3.数据安全 2007-2017年移动互联网恶意程序数量走势 3.数据安全 数据保护的方法 l 数据备份 l 数据加密 阅读拓展 量子保密通信 量子通信是迄今唯一被严格证明的一 种无条件安全通信方式，可以有效解决信 息安全方面的问题。 阅读拓展 量子通信 谢谢 数据分析与可视化 学习目标 l 掌握常用的数据分析方法，能根据 需要选择恰当的方法进行数据分 析。 l 了解数据可视化的形式，能选用合 适的工具进行数据可视化表达与呈 现。 l 通过项目研究，感受数据分析和可 视化表达对日常生活的影响。 体验探索 你能读懂这些数据吗? 我国水资源部分数据指标呈现 1.数据分析 数据分析的作用 l 了解事物的现状 l 剖析事物的发展历程 l 预测事物的未来走向 1.数据分析 数据分析的基本方法 l 对比分析法（横向和纵向） l 平均分析法 l 结构分析法 1.数据分析 l 对比分析法（横向和纵向） 对比分析法也叫比较分析法，是将两个 或两个以上的数据进行比较，分析它们的差 异，揭示出这些数据所反映的事物规律的方 法，是一种常用的分析方法。 1.数据分析 l 平均分析法 平均分析法是运用计算平均数的方法来 反映总体在一定时间、地点等条件下某一数 量特征的一般水平。 1.数据分析 l 结构分析法 结构分析法也称构成分析法，是将各个 部分与总体进行对比，是分析事物内部的结 构和部分与整体之间关系的方法，结构分析 法的基本表现形式就是计算结构指标。 1.数据分析 体验数据分析 l 用电子表格软件进行数据分析 l 用在线数据分析平台进行数据分析 l 使用编程工具进行数据分析 1.数据分析 体验数据分析 l 用电子表格软件进行数据分析 1.数据分析 体验数据分析 l 用在线数据分析平台进行数据分析 随着数据规模越来越大，应用范围越来 越广，分析数据和挖掘数据价值的需求也越 来越多，许多在线数据分析平台应运而生。 这些平台集成了多种分析功能，提供了简单 易用的交互界面，使得多种数据分析需求得 以实现。 1.数据分析 体验数据分析 l 使用编程工具进行数据分析 2.数据可视化 数据可视化是以图形、图像和动画等方式直观 生动地呈现数据及数据分析结果，揭示数据之间的 关系、趋势和规律等，便于人们更好地理解数据。 可视化的作用体现在多个方面，如观察事物变化的 趋势、揭示想法和关系、总结或汇聚数据、形成论 点或意见等。 2.数据可视化 数据可视化的形式 数据可视化的形式丰富多样，常见的有 图表、词云等。 2.数据可视化 可视化的交通 2.数据可视化 数据可视化的实现 （1）用图表将数据可视化 折线图 柱形图 饼图 散点图 雷达图 2.数据可视化 图表将数据可视化 2.数据可视化 数据可视化的实现 （2）用词云将数据可视化 词云是目前常用的关键词可视化形式， 它能直接抽取文本中的关键词，并将其按照 一定顺序和规律整齐美观地呈现在屏幕上。 2.数据可视化 词云 谢谢 数据分析报告与应用 学习目标 l 掌握数据分析报告的撰写方法，完 成数据分析报告。 l 提高处理与应用数据的能力，体会 数据应用的重要作用。 体验探索 撰写数据分析报告 体验探索 根据上一页图思考： （1）研究这些