2025年教師資格考試高中學科知識與教學能力信息技術試題及答案指導一、單項選擇題（本大題共15小題，每小題3分，共45分）1.某智能家居系統(tǒng)通過傳感器實時采集室內溫度、濕度數(shù)據(jù)，經(jīng)邊緣計算設備處理后，自動調節(jié)空調運行模式。該過程體現(xiàn)的信息處理特征是（）。A.信息的共享性與可加工性B.信息的時效性與真?zhèn)涡訡.信息的依附性與可存儲性D.信息的傳遞性與可壓縮性2.若某4位二進制數(shù)補碼表示為1101，則其十進制原碼值為（）。A.-3B.-5C.3D.53.用Python編寫函數(shù)計算斐波那契數(shù)列第n項（F(n)=F(n-1)+F(n-2)，F(xiàn)(1)=1，F(xiàn)(2)=1），以下代碼中時間復雜度最低的是（）。A.遞歸實現(xiàn)：deffib(n):returnfib(n-1)+fib(n-2)ifn>2else1B.迭代實現(xiàn)：deffib(n):a,b=1,1;foriinrange(3,n+1):a,b=b,a+b;returnbC.記憶化遞歸：fromfunctoolsimportlru_cache;@lru_cache()deffib(n):returnfib(n-1)+fib(n-2)ifn>2else1D.矩陣快速冪：利用矩陣乘法公式將遞推轉換為冪運算4.某學校圖書館管理系統(tǒng)中，“讀者”實體包含屬性：讀者ID（主鍵）、姓名、班級、已借數(shù)量；“圖書”實體包含屬性：ISBN（主鍵）、書名、作者、庫存數(shù)量。若需查詢“高二（3）班讀者已借數(shù)量超過5本的姓名及已借數(shù)量”，正確的SQL語句是（）。A.SELECT姓名,已借數(shù)量FROM讀者WHERE班級='高二（3）班'AND已借數(shù)量>5B.SELECT姓名,已借數(shù)量FROM讀者WHERE班級='高二（3）班'OR已借數(shù)量>5C.SELECT姓名,已借數(shù)量FROM讀者JOIN圖書ON讀者.讀者ID=圖書.ISBNWHERE班級='高二（3）班'D.SELECT姓名,已借數(shù)量FROM讀者GROUPBY班級HAVING已借數(shù)量>55.某教師在“網(wǎng)絡拓撲結構”教學中，讓學生用繩子連接代表網(wǎng)絡設備的卡片（交換機用○表示，終端用□表示），模擬總線型、星型、環(huán)型拓撲的連接方式。該教學方法的主要目的是（）。A.強化學生對抽象概念的直觀理解B.培養(yǎng)學生的網(wǎng)絡故障排查能力C.訓練學生的編程建模技能D.提高學生的信息安全意識6.關于IPv6地址“2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334”的簡化表示，正確的是（）。A.2001:db8:85a3::8a2e:370:7334B.2001:0db8:85a3::8a2e:0370:7334C.2001:db8:85a3:0:0:8a2e:370:7334D.2001:db8:85a3::8a2e:370:73347.某短視頻平臺通過分析用戶觀看歷史、點贊記錄等數(shù)據(jù)，為用戶推送個性化內容。該技術主要基于（）。A.決策樹算法B.協(xié)同過濾算法C.遺傳算法D.蟻群算法8.用Photoshop制作海報時，需將一張風景圖的天空部分替換為另一張朝霞圖，最優(yōu)操作是（）。A.用“快速選擇工具”選中天空，羽化后復制朝霞圖到新圖層，調整圖層順序B.用“鋼筆工具”沿天空邊緣繪制路徑，轉換為選區(qū)后復制朝霞圖，添加圖層蒙版C.用“魔棒工具”點擊天空區(qū)域，調整容差后復制朝霞圖，設置圖層混合模式為“正片疊底”D.用“裁剪工具”框選天空區(qū)域，刪除原內容后粘貼朝霞圖9.某學生編寫Python程序時出現(xiàn)錯誤：“NameError:name'x'isnotdefined”，可能的原因是（）。A.變量x未在當前作用域內聲明B.變量x的類型與運算不匹配C.循環(huán)結構缺少冒號D.函數(shù)調用時參數(shù)數(shù)量錯誤10.關于信息系統(tǒng)的安全防護，下列措施中屬于“最小權限原則”的是（）。A.為管理員賬戶設置12位以上復雜密碼B.限制普通用戶僅能訪問個人文檔目錄C.安裝殺毒軟件并定期更新病毒庫D.對重要數(shù)據(jù)進行AES-256加密存儲11.某教師設計“數(shù)據(jù)可視化”課時，要求學生從“學校近五年入學人數(shù)”“各年級近視率”“校園WiFi使用時長”三組數(shù)據(jù)中選擇一組，用Python的Matplotlib庫制作圖表并說明設計意圖。該任務的主要目的是（）。A.訓練學生的數(shù)據(jù)清洗技能B.培養(yǎng)學生的數(shù)據(jù)解讀與表達能力C.強化學生的編程語法記憶D.提高學生的信息系統(tǒng)開發(fā)能力12.若某音頻文件的采樣頻率為44.1kHz，量化位數(shù)為16位，雙聲道，時長1分鐘，則其存儲容量約為（）。A.44.1×1000×16×2×60/8≈10.3MBB.44.1×1000×16×2×60/8≈103MBC.44.1×1000×8×2×60/8≈5.15MBD.44.1×1000×8×2×60/8≈51.5MB13.關于人工智能中的“監(jiān)督學習”與“無監(jiān)督學習”，下列說法正確的是（）。A.監(jiān)督學習需要標注數(shù)據(jù)，無監(jiān)督學習不需要B.監(jiān)督學習用于分類任務，無監(jiān)督學習僅用于聚類C.監(jiān)督學習的模型復雜度一定高于無監(jiān)督學習D.監(jiān)督學習的訓練數(shù)據(jù)量一定小于無監(jiān)督學習14.某教師在“算法與程序設計”單元教學中，先通過“百錢買百雞”問題引入窮舉算法，再讓學生分組討論“密碼破解”場景中窮舉算法的適用性，最后引導學生總結算法的局限性。該教學過程體現(xiàn)的課程理念是（）。A.注重知識的系統(tǒng)性傳授B.強調技術工具的熟練操作C.突出問題解決與思維培養(yǎng)D.側重理論知識的深度拓展15.某學校開發(fā)了“校園垃圾分類”信息系統(tǒng)，學生通過掃碼上傳垃圾照片，系統(tǒng)自動識別類別并記錄積分。若需提升識別準確率，最有效的優(yōu)化措施是（）。A.增加服務器內存容量B.擴大訓練數(shù)據(jù)集的數(shù)量與多樣性C.提高網(wǎng)絡傳輸速率D.更換更復雜的用戶界面二、簡答題（本大題共3小題，每小題10分，共30分）16.簡述“計算思維”的核心特征，并舉例說明在“Python循環(huán)結構”教學中如何培養(yǎng)學生的計算思維。17.某教師計劃在“網(wǎng)絡信息安全”課中開展“模擬網(wǎng)絡攻擊與防御”實踐活動，需設計活動流程。請列出至少4個關鍵環(huán)節(jié)，并說明每個環(huán)節(jié)的設計意圖。18.分析“項目式學習（PBL）”在高中信息技術教學中的適用性，結合“開發(fā)班級圖書管理系統(tǒng)”項目，說明教師應如何引導學生制定項目計劃。三、案例分析題（本大題共2小題，每小題20分，共40分）19.閱讀以下教學片段，回答問題。教學內容：Python函數(shù)的定義與調用（高一年級）教師活動：（1）展示代碼示例：defgreet(name):print("Hello,"+name+"!")greet("Alice")（2）提問：“這段代碼中，'greet'是？'name'是？'print'的作用是？”（3）學生回答后，教師總結函數(shù)的結構：“函數(shù)名+參數(shù)+函數(shù)體+調用語句”。（4）布置任務：“定義一個函數(shù)計算兩個數(shù)的和，調用并輸出結果?！保?）巡視時發(fā)現(xiàn)部分學生將參數(shù)寫成“a+b”，或忘記寫“def”關鍵字，教師逐一糾正。問題：（1）分析該教學片段在落實“計算思維”核心素養(yǎng)方面的不足。（10分）（2）提出改進建議，設計一個能強化計算思維培養(yǎng)的教學活動。（10分）20.閱讀以下教學評價案例，回答問題。背景：某教師在“數(shù)據(jù)管理與分析”單元結束后，設計了如下評價方案：-過程性評價（40%）：課堂參與度（10%）、小組合作表現(xiàn)（15%）、學習筆記完整性（15%）-總結性評價（60%）：期末測試（30%）、數(shù)據(jù)分析報告（30%）其中，“數(shù)據(jù)分析報告”要求學生基于學校提供的“學生體質健康”數(shù)據(jù)集，完成“身高與體重相關性分析”，提交包含數(shù)據(jù)清洗、可視化、結論的報告。問題：（1）分析該評價方案的合理性。（10分）（2）提出優(yōu)化建議，說明如何通過評價促進學生“信息社會責任”素養(yǎng)的發(fā)展。（10分）四、教學設計題（本大題1小題，35分）21.閱讀以下教材內容，完成教學設計。教材章節(jié)：《信息技術·必修1數(shù)據(jù)與計算》第三章“數(shù)據(jù)結構與算法”第三節(jié)“算法的時間復雜度”（節(jié)選）內容要點：-算法的時間復雜度定義：衡量算法執(zhí)行時間隨輸入規(guī)模增長的變化趨勢，用大O符號表示。-常見時間復雜度：O(1)、O(n)、O(n2)、O(logn)。-示例：-順序查找（最壞情況O(n)）-冒泡排序（最壞情況O(n2)）-二分查找（O(logn)）教學對象：高二年級學生（已掌握Python基礎語法，學過順序查找、冒泡排序算法）要求：（1）設計三維教學目標（知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀）；（6分）（2）確定教學重點與難點；（4分）（3）設計教學過程，包含導入、新知探究、鞏固應用、小結作業(yè)四個環(huán)節(jié)，要求體現(xiàn)學生主體地位與計算思維培養(yǎng)；（20分）（4）設計板書設計。（5分）答案及指導一、單項選擇題1.A【解析】傳感器采集數(shù)據(jù)（依附性），邊緣計算處理（可加工性），自動調節(jié)（共享性供系統(tǒng)使用）。2.B【解析】補碼1101的符號位為1（負數(shù)），反碼為1100，原碼為1011（即-5）。3.D【解析】矩陣快速冪時間復雜度為O(logn)，低于迭代的O(n)和記憶化遞歸的O(n)（遞歸有額外開銷）。4.A【解析】查詢條件為“班級=高二（3）班”且“已借數(shù)量>5”，無需連接圖書表。5.A【解析】通過實物模擬將抽象拓撲結構可視化，幫助理解。6.B【解析】IPv6簡化規(guī)則：省略前導零（0db8→db8），連續(xù)零段用“::”代替（僅一次），原地址中“0000:0000”可簡化為“::”，但“0370”不能省略前導零（非連續(xù)零段）。7.B【解析】協(xié)同過濾基于用戶行為數(shù)據(jù)（如觀看、點贊）推薦。8.B【解析】鋼筆工具路徑更精確，圖層蒙版可保留原圖其他部分。9.A【解析】NameError通常因變量未定義。10.B【解析】最小權限原則指僅授予完成任務所需的最小權限。11.B【解析】任務重點是選擇數(shù)據(jù)、制作圖表并說明意圖，培養(yǎng)解讀與表達能力。12.B【解析】存儲容量=采樣頻率×量化位數(shù)×聲道數(shù)×時長/8=44100×16×2×60/8≈103MB。13.A【解析】監(jiān)督學習需要標注的訓練數(shù)據(jù)（如“貓/狗”標簽），無監(jiān)督學習使用無標簽數(shù)據(jù)（如聚類）。14.C【解析】通過問題引入→場景討論→總結局限，培養(yǎng)問題解決與批判性思維。15.B【解析】機器學習模型的準確率主要依賴訓練數(shù)據(jù)的數(shù)量和質量。二、簡答題16.核心特征：抽象與自動化、分解問題、模式識別、算法設計。（4分）培養(yǎng)方法：-抽象：引導學生將“計算1-100和”問題抽象為“sum=0;foriin1到100:sum+=i”的循環(huán)結構。（2分）-分解：讓學生分解“求班級平均分”任務為“輸入成績→累加求和→除以人數(shù)”，用循環(huán)實現(xiàn)累加。（2分）-模式識別：對比“計算100以內偶數(shù)和”與“奇數(shù)和”的循環(huán)條件差異，總結循環(huán)變量步長的模式。（2分）17.活動流程及意圖：（1）知識鋪墊（10分鐘）：講解常見攻擊手段（如SQL注入、DDoS）與防御方法（如輸入驗證、防火墻），為實踐提供理論基礎。（2.5分）（2）角色分配（5分鐘）：學生分為“攻擊組”“防御組”，明確分工，培養(yǎng)團隊協(xié)作與責任意識。（2.5分）（3）模擬攻擊（20分鐘）：攻擊組嘗試通過漏洞入侵虛擬服務器，防御組監(jiān)測日志并修復，強化對攻擊原理的理解。（2.5分）（4）總結反思（15分鐘）：各組匯報成果，教師點評漏洞成因與防御要點，提升信息安全意識。（2.5分）18.適用性：信息技術強調實踐與問題解決，PBL通過真實項目整合知識（如編程、數(shù)據(jù)庫、協(xié)作），符合學科特點；高中生具備一定自主學習能力，適合項目驅動。（4分）引導制定計劃：-任務分解：教師提問“開發(fā)圖書管理系統(tǒng)需要哪些功能？”（如登記、查詢、統(tǒng)計），引導學生拆解為“需求分析→數(shù)據(jù)庫設計→界面開發(fā)→測試優(yōu)化”子任務。（3分）-時間規(guī)劃：用甘特圖工具，明確各階段時間節(jié)點（如2周完成需求分析，3周完成代碼編寫），培養(yǎng)時間管理能力。（3分）三、案例分析題19.（1）不足：-知識傳授為主，缺乏對函數(shù)“抽象與復用”本質的引導（如未對比重復代碼與函數(shù)調用的優(yōu)勢）；（3分）-任務設計簡單（僅實現(xiàn)求和），未涉及函數(shù)參數(shù)設計的靈活性（如默認參數(shù)、可變參數(shù)）；（3分）-糾錯停留在語法層面，未引導學生分析錯誤原因（如“忘記def”反映對函數(shù)定義結構的不理解）。（4分）（2）改進建議：設計“學生信息統(tǒng)計”任務：班級有30名學生，需多次計算“平均分”“最高分”“及格人數(shù)”。-活動1：學生先直接編寫重復代碼，感受冗余；（2分）-活動2：引導學生抽象“計算平均分”函數(shù)（參數(shù)為分數(shù)列表），討論函數(shù)名、參數(shù)的設計邏輯；（3分）-活動3：擴展任務：用函數(shù)計算“最高分”（需返回值），對比“無返回值函數(shù)”與“有返回值函數(shù)”的區(qū)別；（3分）-活動4：小組分享函數(shù)設計思路，教師總結函數(shù)的“模塊化”思想，強化計算思維中的抽象與復用。（2分）20.（1）合理性：-過程性與總結性評價結合，全面反映學習過程與成果；（3分）-數(shù)據(jù)分析報告注重實踐應用，符合“數(shù)據(jù)與計算”核心素養(yǎng)要求；（3分）-評價維度（參與度、合作、筆記）覆蓋學習態(tài)度與方法。（4分）（2）優(yōu)化建議：-在“數(shù)據(jù)分析報告”中增加“數(shù)據(jù)倫理”要求：如說明數(shù)據(jù)來源是否經(jīng)授權，分析結果是否可能誤導（如僅用部分班級數(shù)據(jù)），培養(yǎng)信息社會責任。（5分）-增加“同伴互評”環(huán)節(jié)：學生評價他人報告的“數(shù)據(jù)可信度”“結論嚴謹性”，強化責任意識。（5分）四、教學設計題21.（1）教學目標：-知識與技能：理解時間復雜度的定義，能區(qū)分O(1)、O(n)、O(n2)、O(logn)的差異，會分析順序查找、冒泡排序、二分查找的時間復雜度。（2分）-過程與方法：通過對比不同算法的執(zhí)行次數(shù)，經(jīng)歷“抽象問題→建立模型→分析趨勢”的過程，發(fā)展計算思維。（2分）-情感態(tài)度與價值觀：感受算法優(yōu)化的重要性，形成“用數(shù)學方法評估技術方案”的意識。（2分）（2）教學重難點：-重點：時間復雜度的定義及常見類型的識別。（2分）-難點：理解時間復雜度反映的是“隨輸入規(guī)模增長的變化趨勢”（而非具體時間），能分析復雜算法的時間復雜度。（2分）（3）教學過程：導入（5分鐘）展示問題：“在10000個元素中查找特定值，順序查找和二分查找哪個更快？”學生猜測后，教師演示兩種算法在n=10、100、1000時的執(zhí)行次數(shù)，引出“需要用時間復雜度衡量算法效率”。（設計意圖：從具體問題切入，激發(fā)探究興趣。）新知探究（25分鐘）-環(huán)節(jié)1：定義理解（8分鐘）教師講解時間復雜度定義，強調“大O符號表示最壞情況下的增長趨勢”。舉例：-計算1+2+…+n，循環(huán)n次→O(n)；-直接用公式n(n+1)/2→O(1)。學生討論：“為什么O(n)比O(n2)更優(yōu)？”（總結：n增大時，n2增長遠快于n。）-環(huán)節(jié)2：常見類型對比（10分鐘）發(fā)放表格，學生填寫順序查找（O(n)）、冒泡排序（O(n2)）、二分查找（O(