2025年教師資格考試高級(jí)中學(xué)信息技術(shù)學(xué)科知識(shí)與教學(xué)能力試卷與參考答案一、單項(xiàng)選擇題（本大題共15小題，每小題2分，共30分）1.某教師在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法”單元教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生用Python實(shí)現(xiàn)冒泡排序，并要求分析不同數(shù)據(jù)量下算法的時(shí)間復(fù)雜度。這一設(shè)計(jì)主要培養(yǎng)學(xué)生的（）。A.信息意識(shí)B.計(jì)算思維C.數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新D.信息社會(huì)責(zé)任2.以下關(guān)于提供式人工智能（AIGC）的倫理問題，表述錯(cuò)誤的是（）。A.需防范虛假信息提供與傳播B.需明確提供內(nèi)容的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬C.完全依賴算法決策可避免人為偏見D.需建立透明的算法審核機(jī)制3.某校園網(wǎng)通過劃分VLAN（虛擬局域網(wǎng)）實(shí)現(xiàn)不同部門網(wǎng)絡(luò)隔離，其主要目的是（）。A.提高網(wǎng)絡(luò)傳輸速率B.增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全性C.簡化IP地址分配D.降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)備成本4.用Photoshop處理一張RGB模式的圖像時(shí)，若將“通道”面板中的紅色通道刪除，圖像會(huì)呈現(xiàn)（）。A.青色B.品紅色C.黃色D.黑色5.某學(xué)生編寫Python程序時(shí)，出現(xiàn)“NameError:name'x'isnotdefined”錯(cuò)誤，最可能的原因是（）。A.變量x未初始化B.函數(shù)參數(shù)不匹配C.循環(huán)結(jié)構(gòu)缺少冒號(hào)D.條件判斷邏輯錯(cuò)誤6.量子計(jì)算中，量子比特（Qubit）的特性是（）。A.只能處于0或1的確定狀態(tài)B.可同時(shí)處于0和1的疊加態(tài)C.存儲(chǔ)容量是經(jīng)典比特的2倍D.運(yùn)算速度與經(jīng)典計(jì)算機(jī)相同7.在“信息安全”課程中，教師組織學(xué)生模擬“網(wǎng)絡(luò)釣魚”攻擊實(shí)驗(yàn)，其教學(xué)目標(biāo)是（）。A.掌握數(shù)據(jù)加密技術(shù)B.理解信息安全的實(shí)踐意義C.學(xué)會(huì)編寫網(wǎng)絡(luò)攻擊程序D.提升硬件防護(hù)能力8.某教師設(shè)計(jì)“用Excel分析校園用電量”項(xiàng)目，要求學(xué)生通過數(shù)據(jù)篩選、圖表制作等步驟得出結(jié)論。這一項(xiàng)目最能體現(xiàn)的教學(xué)理念是（）。A.以教師為中心的知識(shí)傳授B.基于問題解決的實(shí)踐學(xué)習(xí)C.強(qiáng)調(diào)理論記憶的機(jī)械訓(xùn)練D.脫離實(shí)際的抽象概念講解9.以下關(guān)于數(shù)據(jù)清洗的描述，正確的是（）。A.數(shù)據(jù)清洗僅需刪除重復(fù)數(shù)據(jù)B.缺失值必須用平均值填充C.需處理數(shù)據(jù)中的噪聲和不一致D.清洗后的數(shù)據(jù)無需再次驗(yàn)證10.用Scratch設(shè)計(jì)“垃圾分類”互動(dòng)游戲時(shí)，若要實(shí)現(xiàn)“當(dāng)角色碰到可回收垃圾時(shí)得分加1”，需使用的模塊是（）。A.事件模塊B.控制模塊C.sensing模塊D.運(yùn)算模塊11.某高中信息技術(shù)教材中，“人工智能”章節(jié)包含“機(jī)器學(xué)習(xí)基礎(chǔ)”“智能語音識(shí)別”“AI倫理”等內(nèi)容，這體現(xiàn)了教材編寫的（）。A.單一技術(shù)導(dǎo)向B.理論與實(shí)踐分離C.技術(shù)與人文融合D.忽略學(xué)生認(rèn)知規(guī)律12.教師在“網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)”教學(xué)中，通過Wireshark抓包工具演示HTTP請(qǐng)求與響應(yīng)過程，這種教學(xué)方法屬于（）。A.講授法B.演示法C.討論法D.實(shí)驗(yàn)法13.某學(xué)生用Python編寫“斐波那契數(shù)列”程序時(shí)，采用遞歸算法導(dǎo)致運(yùn)行超時(shí)，改進(jìn)方法最合理的是（）。A.增加遞歸深度限制B.改用迭代算法C.更換編程語言D.優(yōu)化輸入輸出語句14.以下關(guān)于數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境的描述，錯(cuò)誤的是（）。A.在線協(xié)作平臺(tái)支持學(xué)生實(shí)時(shí)交流B.虛擬仿真工具可模擬復(fù)雜實(shí)驗(yàn)場景C.智能評(píng)測系統(tǒng)僅能分析客觀題答案D.學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)可追蹤學(xué)生學(xué)習(xí)軌跡15.在“多媒體技術(shù)”教學(xué)中，教師要求學(xué)生將一段MP4視頻轉(zhuǎn)換為GIF格式，并說明轉(zhuǎn)換對(duì)文件大小和畫質(zhì)的影響。這一任務(wù)主要培養(yǎng)學(xué)生的（）。A.技術(shù)操作能力與分析能力B.硬件維護(hù)能力C.藝術(shù)創(chuàng)作能力D.網(wǎng)絡(luò)傳輸能力二、簡答題（本大題共4小題，每小題10分，共40分）16.簡述在“算法與程序設(shè)計(jì)”教學(xué)中，如何通過“問題驅(qū)動(dòng)—自主探究—合作交流”模式培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。17.列舉信息安全課程中可采用的3種實(shí)踐活動(dòng)，并說明其對(duì)應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)。18.某教師在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”教學(xué)中，計(jì)劃用“校園圖書管理系統(tǒng)”作為項(xiàng)目情境，設(shè)計(jì)3個(gè)遞進(jìn)式的探究任務(wù)，并說明設(shè)計(jì)意圖。19.新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)“跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)”，請(qǐng)結(jié)合信息技術(shù)學(xué)科特點(diǎn)，提出在“數(shù)字化工具應(yīng)用”單元中開展跨學(xué)科學(xué)習(xí)的具體策略（至少3條）。三、案例分析題（本大題1小題，20分）20.以下是某教師在“Python循環(huán)結(jié)構(gòu)”教學(xué)中的片段：教學(xué)目標(biāo)：掌握for循環(huán)的語法規(guī)則，能編寫循環(huán)程序解決簡單問題。教學(xué)過程：教師首先通過PPT展示“計(jì)算1到100的和”案例，講解for循環(huán)的格式（for變量in序列:循環(huán)體），強(qiáng)調(diào)縮進(jìn)規(guī)則。隨后，學(xué)生練習(xí)“計(jì)算1到50的偶數(shù)和”，教師巡視時(shí)發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生出現(xiàn)以下問題：問題1：循環(huán)變量未正確遍歷范圍（如寫成foriin50）；問題2：縮進(jìn)錯(cuò)誤導(dǎo)致循環(huán)體未正確執(zhí)行；問題3：條件判斷語句（如ifi%2==0）位置錯(cuò)誤，放在循環(huán)外。教師針對(duì)問題1，重新演示range(1,51)的用法；針對(duì)問題2，用不同顏色標(biāo)注縮進(jìn)區(qū)域；針對(duì)問題3，通過調(diào)試工具展示程序執(zhí)行流程。課后作業(yè)要求學(xué)生編寫“輸出100以內(nèi)能被3整除的數(shù)”的程序。問題：（1）分析該教學(xué)片段在落實(shí)核心素養(yǎng)方面的優(yōu)點(diǎn)與不足；（12分）（2）提出改進(jìn)作業(yè)設(shè)計(jì)的建議，以進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。（8分）四、教學(xué)設(shè)計(jì)題（本大題1小題，30分）21.請(qǐng)根據(jù)以下內(nèi)容，完成“人工智能的應(yīng)用與倫理”一課的教學(xué)設(shè)計(jì)。教學(xué)內(nèi)容：高中信息技術(shù)選擇性必修模塊“人工智能初步”中的“人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域（如醫(yī)療診斷、智能交通、教育輔助）”“人工智能帶來的倫理挑戰(zhàn)（如隱私保護(hù)、算法偏見、就業(yè)影響）”。教學(xué)對(duì)象：高二年級(jí)學(xué)生，已掌握人工智能基本概念，能識(shí)別簡單的AI應(yīng)用場景。要求：（1）教學(xué)目標(biāo)需體現(xiàn)學(xué)科核心素養(yǎng)（信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任）；（2）教學(xué)過程包含情境導(dǎo)入、新知探究、實(shí)踐應(yīng)用、總結(jié)拓展4個(gè)環(huán)節(jié)；（3）設(shè)計(jì)1個(gè)課堂活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生辯證分析AI應(yīng)用的利弊；（4）教學(xué)方法至少包含案例教學(xué)法和小組討論法。參考答案一、單項(xiàng)選擇題1.B2.C3.B4.A5.A6.B7.B8.B9.C10.C11.C12.B13.B14.C15.A二、簡答題16.（1）問題驅(qū)動(dòng)：選擇貼近學(xué)生生活的問題（如“運(yùn)動(dòng)會(huì)分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)”），引導(dǎo)學(xué)生分析問題需求，明確需要解決的核心任務(wù)（如數(shù)據(jù)排序、求和）。（2）自主探究：學(xué)生通過閱讀教材、查閱資料，嘗試設(shè)計(jì)算法（如選擇排序或冒泡排序），并用偽代碼或流程圖描述步驟，培養(yǎng)抽象與建模能力。（3）合作交流：小組討論算法的優(yōu)劣（如時(shí)間復(fù)雜度、空間復(fù)雜度），通過編程實(shí)現(xiàn)并測試，在調(diào)試中優(yōu)化算法，發(fā)展算法思維與問題解決能力。17.（1）實(shí)踐活動(dòng)：模擬“密碼破解”實(shí)驗(yàn)（使用工具嘗試破解弱密碼）。目標(biāo)：理解密碼強(qiáng)度的重要性，養(yǎng)成設(shè)置復(fù)雜密碼的習(xí)慣。（2）實(shí)踐活動(dòng)：分析“釣魚網(wǎng)站”特征（對(duì)比真實(shí)與仿冒網(wǎng)站的URL、頁面設(shè)計(jì)）。目標(biāo)：提升信息識(shí)別能力，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全意識(shí)。（3）實(shí)踐活動(dòng)：設(shè)計(jì)“家庭網(wǎng)絡(luò)安全方案”（設(shè)置路由器密碼、開啟防火墻、定期更新系統(tǒng)）。目標(biāo)：將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際，培養(yǎng)信息安全責(zé)任意識(shí)。18.任務(wù)1：設(shè)計(jì)“圖書信息存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)”（用列表存儲(chǔ)書名、作者、ISBN號(hào)）。意圖：理解線性表的存儲(chǔ)方式，掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)應(yīng)用。任務(wù)2：實(shí)現(xiàn)“圖書查詢功能”（用順序查找或二分查找算法）。意圖：結(jié)合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法，體會(huì)不同算法的效率差異。任務(wù)3：優(yōu)化“圖書借閱管理”（用隊(duì)列結(jié)構(gòu)管理待借圖書，用棧結(jié)構(gòu)記錄借閱歷史）。意圖：綜合應(yīng)用多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解決復(fù)雜問題，培養(yǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思維。19.（1）與數(shù)學(xué)學(xué)科融合：用Python編寫程序分析物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（如自由落體運(yùn)動(dòng)的位移時(shí)間關(guān)系），培養(yǎng)數(shù)據(jù)處理與建模能力。（2）與語文學(xué)科融合：用自然語言處理工具（如結(jié)巴分詞）分析古典詩詞的用詞頻率，理解文本特征與情感表達(dá)。（3）與美術(shù)學(xué)科融合：用圖像處理軟件（如GIMP）為歷史文物照片修復(fù)色彩，結(jié)合歷史背景說明數(shù)字化保護(hù)的意義。（4）與地理學(xué)科融合：用GIS工具（如QGIS）制作“校園植被分布”電子地圖，分析不同區(qū)域植被與環(huán)境的關(guān)系。三、案例分析題20.（1）優(yōu)點(diǎn)：①通過具體問題（求和）引導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐，培養(yǎng)程序設(shè)計(jì)能力（計(jì)算思維）；②針對(duì)學(xué)生錯(cuò)誤進(jìn)行個(gè)性化指導(dǎo)，關(guān)注學(xué)習(xí)過程；③作業(yè)設(shè)計(jì)緊扣教學(xué)目標(biāo)，鞏固循環(huán)結(jié)構(gòu)應(yīng)用。不足：①核心素養(yǎng)落實(shí)不夠全面，缺乏信息意識(shí)（如數(shù)據(jù)來源的合理性）和信息社會(huì)責(zé)任（如程序的應(yīng)用場景倫理）的滲透；②探究性不足，學(xué)生主要跟隨教師步驟操作，缺乏自主設(shè)計(jì)問題的機(jī)會(huì)；③未引導(dǎo)學(xué)生反思算法優(yōu)化（如是否可用公式法替代循環(huán)），計(jì)算思維的深度待提升。（2）改進(jìn)建議：①增加開放性任務(wù)，如“設(shè)計(jì)一個(gè)程序，統(tǒng)計(jì)班級(jí)月考數(shù)學(xué)成績中90分以上的人數(shù)，并分析不同分?jǐn)?shù)段的分布比例”，要求學(xué)生自主確定數(shù)據(jù)來源（如手動(dòng)輸入或讀取文件）、選擇循環(huán)結(jié)構(gòu)（for或while），培養(yǎng)問題建模與數(shù)據(jù)處理能力；②要求學(xué)生在作業(yè)中添加注釋，說明程序的設(shè)計(jì)思路和可能的優(yōu)化方法（如提前終止循環(huán)），發(fā)展算法思維；③鼓勵(lì)學(xué)生用流程圖或偽代碼先規(guī)劃程序，再編寫代碼，強(qiáng)化計(jì)算思維的可視化表達(dá)。四、教學(xué)設(shè)計(jì)題“人工智能的應(yīng)用與倫理”教學(xué)設(shè)計(jì)一、教學(xué)目標(biāo)1.信息意識(shí)：能識(shí)別生活中常見的AI應(yīng)用場景，意識(shí)到AI對(duì)社會(huì)的廣泛影響。2.計(jì)算思維：通過分析AI系統(tǒng)的工作流程（如數(shù)據(jù)采集模型訓(xùn)練應(yīng)用輸出），理解其背后的計(jì)算邏輯。3.數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：能利用網(wǎng)絡(luò)資源收集AI應(yīng)用案例，并用圖表整理信息。4.信息社會(huì)責(zé)任：辯證看待AI的利弊，樹立合理使用AI的責(zé)任意識(shí)。二、教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：AI的典型應(yīng)用領(lǐng)域及工作原理；AI倫理問題的具體表現(xiàn)。難點(diǎn)：辯證分析AI技術(shù)與社會(huì)發(fā)展的關(guān)系，形成正確的技術(shù)價(jià)值觀。三、教學(xué)方法案例教學(xué)法、小組討論法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法。四、教學(xué)過程1.情境導(dǎo)入（5分鐘）展示視頻：“AI在2024年巴黎奧運(yùn)會(huì)中的應(yīng)用”（如智能安檢、賽事解說、運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練分析）。提問：“這些場景中AI扮演了什么角色？如果沒有AI，可能會(huì)遇到哪些問題？”引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系生活經(jīng)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。2.新知探究（20分鐘）（1）案例分析：教師提供3個(gè)AI應(yīng)用案例（醫(yī)療領(lǐng)域的“IBMWatson腫瘤診斷系統(tǒng)”、交通領(lǐng)域的“阿里城市大腦”、教育領(lǐng)域的“科大訊飛智能評(píng)卷系統(tǒng)”），要求學(xué)生分組閱讀材料，填寫表格（應(yīng)用領(lǐng)域、核心功能、依賴的技術(shù)（如機(jī)器學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)視覺）、帶來的便利）。（2）倫理討論：展示“AI誤診導(dǎo)致醫(yī)療事故”“智能交通系統(tǒng)因數(shù)據(jù)偏差誤判擁堵”“智能評(píng)卷對(duì)開放性答案評(píng)分不準(zhǔn)確”等負(fù)面案例，提問：“這些問題反映了AI應(yīng)用的哪些潛在風(fēng)險(xiǎn)？可能涉及哪些倫理原則（如隱私、公平、責(zé)任）？”小組討論后，全班分享觀點(diǎn)，教師總結(jié)AI倫理的核心問題（隱私泄露、算法偏見、責(zé)任主體模糊）。3.實(shí)踐應(yīng)用（15分鐘）課堂活動(dòng)：“AI應(yīng)用利弊辯論會(huì)”。學(xué)生自由選擇角色（支持AI推廣的“技術(shù)派”或擔(dān)憂AI風(fēng)險(xiǎn)的“倫理派”），結(jié)合課前收集的資料（如“AI教師是否會(huì)取代人類教師”“自動(dòng)駕駛事故責(zé)任歸屬”），從技術(shù)可行性、社會(huì)影響、倫理規(guī)范等角度展開辯論。教師引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注“技術(shù)是工具，關(guān)鍵在人