教師資格考試高級中學學科知識與教學能力信息技術試卷附答案一、單項選擇題（本大題共15小題，每小題2分，共30分）1.已知一個棧的入棧順序為1、2、3、4、5，不可能的出棧順序是（）。A.5、4、3、2、1B.3、4、5、2、1C.2、3、5、4、1D.1、5、3、2、42.某二叉樹的前序遍歷序列為ABDGHCEFI，中序遍歷序列為GDHBAECIF，則該二叉樹的后序遍歷序列是（）。A.GHDBEIFCAB.GDHBEIFCAC.GHDBAEIFCD.GHDABEIFF3.以下關于IPv6地址的描述，正確的是（）。A.地址長度為64位，用十六進制冒號分隔B.支持自動配置，解決了IPv4地址耗盡問題C.保留了廣播地址，增強了網(wǎng)絡通信效率D.兼容IPv4的方式只有雙棧技術一種4.在信息安全防護中，“通過技術手段識別并阻斷異常網(wǎng)絡流量”屬于（）。A.訪問控制B.入侵檢測與防御C.數(shù)據(jù)加密D.漏洞掃描5.某RGB模式的24位真彩色圖像，分辨率為1024×768，存儲為BMP格式（無壓縮）時，文件大小約為（）。A.2.25MBB.2.75MBC.3.0MBD.3.5MB6.用Python編寫程序時，執(zhí)行以下代碼后，輸出結(jié)果是（）。```pythonlist1=[1,2,3]list2=list1list1.append(4)print(len(list2))```A.3B.4C.5D.67.在多媒體技術中，“將連續(xù)的音頻信號轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號”的過程稱為（）。A.編碼B.解碼C.采樣量化D.壓縮8.以下關于數(shù)據(jù)庫關系模型的描述，錯誤的是（）。A.關系中的每一列稱為屬性，屬性名唯一B.關系中允許存在完全相同的元組C.關系的行和列順序可以任意交換D.關系模型用二維表表示實體及實體間的聯(lián)系9.某教師設計“算法與程序設計”單元時，將“能使用流程圖描述問題解決的步驟”作為教學目標，這主要指向（）。A.信息意識B.計算思維C.數(shù)字化學習與創(chuàng)新D.信息社會責任10.在Python中，執(zhí)行`print(0b1010+0o12+0x1A)`的輸出結(jié)果是（）。A.48B.50C.52D.5411.以下關于網(wǎng)絡拓撲結(jié)構的說法，正確的是（）。A.總線型拓撲中，任何節(jié)點的故障都會導致全網(wǎng)癱瘓B.星型拓撲的中心節(jié)點故障會影響所有連接節(jié)點C.環(huán)型拓撲中數(shù)據(jù)單向傳輸，無需沖突檢測D.樹型拓撲是星型拓撲的擴展，適用于大規(guī)模網(wǎng)絡12.在信息系統(tǒng)開發(fā)中，“確定系統(tǒng)需要實現(xiàn)的功能和性能指標”屬于（）階段。A.系統(tǒng)規(guī)劃B.系統(tǒng)分析C.系統(tǒng)設計D.系統(tǒng)實施13.用Photoshop處理圖像時，若要將選中區(qū)域的顏色替換為指定顏色，最適合的工具是（）。A.仿制圖章工具B.修復畫筆工具C.顏色替換工具D.漸變工具14.以下關于人工智能的應用，屬于計算機視覺領域的是（）。A.智能語音助手B.自動駕駛中的物體識別C.智能客服的自然語言處理D.推薦系統(tǒng)的用戶畫像分析15.某程序的時間復雜度為O(n2)，當n=100時，執(zhí)行時間為1秒；若n=400時，執(zhí)行時間約為（）。A.4秒B.8秒C.16秒D.32秒二、簡答題（本大題共4小題，每小題10分，共40分）16.簡述在高中信息技術教學中，如何通過“算法與程序設計”模塊培養(yǎng)學生的計算思維。17.分析“信息安全”主題教學的重難點，并說明突破難點的教學策略。18.列舉Python函數(shù)教學中需要重點講解的三個知識點，并說明理由。19.簡述項目式學習（PBL）在高中信息技術課中的實施步驟，并舉例說明。三、案例分析題（本大題共2小題，每小題20分，共40分）20.案例：某教師在講解“棧的基本操作”時，采用如下教學過程：-第一步：通過PPT展示棧的定義（先進后出）、基本操作（入棧、出棧、讀棧頂）；-第二步：在黑板上演示“1、2、3入棧后依次出棧”的過程，強調(diào)棧頂指針的變化；-第三步：布置練習“若入棧順序為A、B、C、D，可能的出棧順序有哪些”，學生獨立思考后教師講解答案。課后調(diào)查顯示，部分學生能背誦棧的定義，但面對“判斷復雜入棧出棧順序是否合法”的問題時仍易出錯。問題：（1）分析該教學過程存在的問題；（10分）（2）提出改進建議，說明如何幫助學生深化對棧特性的理解。（10分）21.案例：學生在“Python循環(huán)結(jié)構”實踐課中，遇到如下問題：-任務：計算1到100中所有偶數(shù)的和。-學生甲的代碼：```pythonsum=0foriinrange(1,100):ifi%2==0:sum+=iprint(sum)```運行結(jié)果為2450（正確答案應為2550）。-學生乙的代碼：```pythonsum=0i=1whilei<=100:ifi%2==0:sum+=ii+=1print(sum)```運行結(jié)果正確，但乙表示“不確定while循環(huán)的結(jié)束條件是否正確”。問題：（1）分析學生甲代碼錯誤的原因；（5分）（2）針對學生乙的困惑，設計教師的引導性提問；（5分）（3）說明如何通過“錯誤分析”提升學生的程序調(diào)試能力。（10分）四、教學設計題（本大題1小題，30分）22.依據(jù)《普通高中信息技術課程標準（2017年版2020年修訂）》，針對高中信息技術必修模塊“數(shù)據(jù)與計算”中的“Python循環(huán)結(jié)構”內(nèi)容（建議課時：2課時），完成以下教學設計：（1）教學目標（6分）；（2）教學重難點（4分）；（3）教學過程（20分，要求包含導入、新知講授、實踐探究、總結(jié)拓展環(huán)節(jié)，體現(xiàn)學生主體性）。參考答案一、單項選擇題1.D（1入棧后出棧，此時棧內(nèi)為空，5無法在1之后立即入棧并出棧，因此1、5、3、2、4不可能）2.A（前序確定根為A，中序分割左右子樹，遞歸推導后序為GHDBEIFCA）3.B（IPv6地址長度128位，無廣播地址，兼容方式包括雙棧、隧道等）4.B（入侵檢測與防御系統(tǒng)（IDS/IPS）可識別并阻斷異常流量）5.A（1024×768×24/8=2359296字節(jié)≈2.25MB）6.B（list2與list1指向同一列表，list1添加元素后list2長度同步變化）7.C（采樣量化是模擬信號轉(zhuǎn)數(shù)字信號的關鍵步驟）8.B（關系模型要求元組唯一，不允許重復）9.B（流程圖是計算思維中建模與算法設計的工具）10.C（0b1010=10，0o12=10，0x1A=26，總和52）11.B（星型拓撲中心節(jié)點故障會導致所有連接節(jié)點通信中斷）12.B（系統(tǒng)分析階段確定功能需求和性能指標）13.C（顏色替換工具可直接替換選中區(qū)域的顏色）14.B（物體識別屬于計算機視覺的典型應用）15.C（時間復雜度O(n2)，n擴大4倍，時間擴大16倍，1×16=16秒）二、簡答題16.（1）通過問題分解：引導學生將復雜問題拆解為可處理的子問題（如“百錢買百雞”分解為公雞、母雞、小雞數(shù)量的關系）；（2）抽象建模：用變量、表達式描述問題中的約束條件（如用x、y、z表示三類雞的數(shù)量，建立100x+5y+z=100的模型）；（3）算法設計：通過枚舉、遞歸等算法設計解決步驟（如三重循環(huán)枚舉所有可能組合）；（4）程序?qū)崿F(xiàn)與調(diào)試：將算法轉(zhuǎn)化為Python代碼，通過測試數(shù)據(jù)驗證正確性，培養(yǎng)邏輯思維和問題解決能力；（5）反思優(yōu)化：比較不同算法的時間復雜度（如優(yōu)化三重循環(huán)為二重循環(huán)），提升算法效率意識。17.重點：信息安全的基本概念（如加密、認證、防火墻）、常見威脅（如病毒、釣魚攻擊）及防護措施（如安裝殺毒軟件、設置強密碼）。難點：學生難以理解抽象的安全機制（如非對稱加密原理）、缺乏對安全風險的實際感知。突破策略：（1）案例教學：用“勒索病毒攻擊學校服務器”“社交工程詐騙”等真實案例，引發(fā)學生對安全風險的重視；（2）模擬實驗：通過在線工具（如Cryptii）演示AES加密過程，讓學生體驗明文→密文的轉(zhuǎn)換；（3）角色扮演：分組模擬“企業(yè)信息部門”制定安全策略（如設置訪問權限、定期備份），在實踐中理解防護措施的作用；（4）情境討論：分析“公共WiFi下輸入支付密碼”的風險，結(jié)合數(shù)據(jù)包抓包工具（如Wireshark）展示數(shù)據(jù)明文傳輸?shù)奈：?，強化安全意識。18.（1）函數(shù)的參數(shù)傳遞：重點講解位置參數(shù)、默認參數(shù)、可變參數(shù)（args）的區(qū)別，因為參數(shù)設計是函數(shù)復用的核心，學生易混淆默認參數(shù)的作用域（如默認參數(shù)為可變對象時的累積問題）；（2）函數(shù)的返回值：強調(diào)return語句的作用（終止函數(shù)、返回結(jié)果），區(qū)分無返回值（None）和多返回值（元組形式），幫助學生理解函數(shù)作為“黑箱”的輸入輸出關系；（3）函數(shù)的嵌套與遞歸：遞歸是算法設計的重要方法（如階乘、斐波那契數(shù)列），需重點講解遞歸終止條件和遞歸調(diào)用過程，避免學生因棧溢出錯誤產(chǎn)生畏難情緒。19.實施步驟：（1）確定項目主題：結(jié)合教材內(nèi)容與學生興趣，如“設計班級圖書管理系統(tǒng)”（需用到數(shù)據(jù)庫、Python編程、界面設計）；（2）制定計劃：小組討論項目需求（如錄入、查詢、統(tǒng)計功能），劃分任務（如數(shù)據(jù)庫設計組、前端開發(fā)組、測試組），明確時間節(jié)點；（3）實踐探究：學生通過查閱資料（如SQLite文檔、Tkinter教程）、協(xié)作編碼解決問題，教師提供腳手架（如示例代碼、常見錯誤清單）；（4）展示評價：小組演示系統(tǒng)功能，講解設計思路（如用ER圖說明數(shù)據(jù)庫結(jié)構），其他小組提問質(zhì)疑，教師結(jié)合功能完整性、代碼規(guī)范性、團隊協(xié)作評分；（5）反思改進：總結(jié)項目中的不足（如查詢功能響應慢），提出優(yōu)化方案（如添加索引、優(yōu)化算法）。舉例：“校園疫情信息統(tǒng)計系統(tǒng)”項目中，學生需用Python爬取衛(wèi)健委數(shù)據(jù)，用Pandas清洗數(shù)據(jù)，用Matplotlib繪制趨勢圖，在真實問題解決中整合數(shù)據(jù)采集、處理、可視化的知識。三、案例分析題20.（1）問題：①教學方式單一：以講授和演示為主，學生被動接受，缺乏動手操作和深度思考；②案例簡單：僅演示順序入棧出棧，未涉及interleaved（交替）入棧出棧的復雜場景（如入棧1、2，出棧2，入棧3，出棧3、1）；③練習缺乏層次：直接布置開放題，學生難以將“先進后出”的抽象規(guī)則遷移到具體情境。（2）改進建議：①實踐模擬：提供“棧操作卡片”（如用不同顏色卡片代表入棧/出棧操作），學生分組模擬“入棧A、B，出棧B，入棧C、D，出棧D、C、A”的過程，通過動手操作感知棧頂指針的變化；②對比分析：展示合法與非法出棧順序的案例（如A、B、C、D入棧，合法順序B、A、D、C；非法順序C、A、B、D），引導學生總結(jié)判斷規(guī)律（如出棧元素之后的元素必須按逆序出棧）；③可視化工具：使用在線棧模擬工具（如VisuAlgo）動態(tài)演示不同入棧出棧順序的過程，幫助學生建立直觀認知；④分層練習：先完成“給定入棧順序，判斷特定出棧順序是否合法”的選擇題，再過渡到“列舉所有可能出棧順序”的開放題，逐步提升思維難度。21.（1）學生甲錯誤原因：range(1,100)提供的是1到99的整數(shù)（不包含100），導致遺漏100這個偶數(shù)，正確應為range(1,101)。（2）引導性提問：①“你的循環(huán)條件是i<=100，當i=100時，是否會執(zhí)行循環(huán)體？”（確認循環(huán)終止條件的邊界）；②“如果將條件改為i<100，結(jié)果會怎樣？”（對比不同條件的影響）；③“如何驗證循環(huán)是否處理了所有偶數(shù)？可以打印i的值看看嗎？”（引導通過調(diào)試工具排查問題）。（3）提升調(diào)試能力的方法：①示范調(diào)試流程：教師演示“設置斷點→單步執(zhí)行→觀察變量值”的過程（如用PyCharm的調(diào)試功能查看sum和i的變化），讓學生學會定位錯誤位置；②錯誤分類討論：總結(jié)常見錯誤類型（如循環(huán)范圍錯誤、條件判斷錯誤、變量初始化錯誤），引導學生分析甲（范圍錯誤）、乙（條件理解模糊）的錯誤屬于哪類，歸納解決策略；③同伴互查：組織“代碼審查”活動，學生交換檢查代碼，用“我注意到你的循環(huán)范圍是…，是否考慮了所有情況？”等話術提問，培養(yǎng)批判性思維；④反思日志：要求學生記錄錯誤原因、調(diào)試方法及改進后的代碼，形成個人“錯誤庫”，避免重復犯錯。四、教學設計題22.（1）教學目標-知識與技能：掌握for循環(huán)和while循環(huán)的語法結(jié)構，能區(qū)分兩者的適用場景；能編寫循環(huán)嵌套程序解決實際問題（如計算階乘、打印乘法表）。-過程與方法：通過“問題分析→算法設計→代碼實現(xiàn)→調(diào)試優(yōu)化”的流程，提升用循環(huán)結(jié)構建模問題的能力；通過對比不同循環(huán)的執(zhí)行過程，發(fā)展計算思維。-情感態(tài)度與價值觀：在解決“校園圖書借閱統(tǒng)計”等真實問題中，感受循環(huán)結(jié)構的高效性；通過小組協(xié)作調(diào)試代碼，增強團隊合作意識。（2）教學重難點-重點：for循環(huán)（range函數(shù)的使用）和while循環(huán)的語法規(guī)則；循環(huán)嵌套的執(zhí)行邏輯。-難點：循環(huán)條件的設計（如while循環(huán)的終止條件）；循環(huán)嵌套中變量作用域的理解（如內(nèi)層循環(huán)變量的重置）。（3）教學過程環(huán)節(jié)1：情境導入（5分鐘）教師展示問題：“學校圖書館需統(tǒng)計每月借閱量，若已知每天的借閱次數(shù)（共30天），如何計算總借閱量？”學生討論：逐個相加效率低，需用循環(huán)結(jié)構自動累加。教師引出課題“Python循環(huán)結(jié)構”。環(huán)節(jié)2：新知講授（20分鐘）-活動1：探究for循環(huán)教師演示用for循環(huán)計算1-10的和：```pythontotal=0fornuminrange(1,11):total+=numprint(total)```提問：“range(1,11)提供哪些數(shù)？循環(huán)體執(zhí)行幾次？”學生觀察輸出結(jié)果（55），總結(jié)for循環(huán)適用于已知迭代次數(shù)的場景。-活動2：探究while循環(huán)教師用while循環(huán)實現(xiàn)相同功能：```pythontotal=0num=1