2025年教師資格考試高中信息技術(shù)學(xué)科知識與教學(xué)能力測試試題及答案一、單項選擇題（本大題共15小題，每小題3分，共45分）1.某二叉樹的中序遍歷序列為ABCDEF，后序遍歷序列為BADCFE，則該二叉樹的根節(jié)點是（）。A.AB.CC.ED.F2.以下關(guān)于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的描述中，錯誤的是（）。A.HTTP是應(yīng)用層協(xié)議，用于Web頁面?zhèn)鬏擝.TCP提供可靠的面向連接服務(wù)，UDP提供不可靠的無連接服務(wù)C.ARP協(xié)議負責(zé)將IP地址轉(zhuǎn)換為MAC地址D.DNS協(xié)議的主要功能是將域名解析為IP地址，不能反向解析3.某教師在講解“信息安全”時，要求學(xué)生分析校園網(wǎng)絡(luò)中可能存在的安全威脅。以下不屬于人為主動攻擊的是（）。A.黑客通過SQL注入獲取學(xué)生信息數(shù)據(jù)庫B.校園網(wǎng)出口路由器因雷擊導(dǎo)致硬件損壞C.不法分子偽造學(xué)校官方網(wǎng)站實施釣魚攻擊D.內(nèi)部人員通過弱口令登錄教務(wù)系統(tǒng)篡改成績4.執(zhí)行以下Python代碼后，輸出結(jié)果是（）。```pythondeffunc(a,b=2):returnabprint(func(3)+func(2,3))```A.17B.13C.11D.95.關(guān)于多媒體數(shù)據(jù)壓縮的描述，正確的是（）。A.JPEG是無損壓縮標(biāo)準(zhǔn)，主要用于靜態(tài)圖像B.MPEG-2是針對視頻會議的壓縮標(biāo)準(zhǔn)，支持低帶寬傳輸C.PNG支持透明背景和無損壓縮，適合圖標(biāo)和線條圖D.音頻壓縮中，MP3采用的是波形編碼技術(shù)，音質(zhì)損失較大6.某智能家居系統(tǒng)通過傳感器采集環(huán)境數(shù)據(jù)（溫度、濕度、光照），經(jīng)邊緣計算設(shè)備預(yù)處理后，上傳至云端服務(wù)器進行機器學(xué)習(xí)模型訓(xùn)練，最終實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)空調(diào)和照明。該系統(tǒng)主要體現(xiàn)了（）。A.虛擬現(xiàn)實技術(shù)B.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)C.區(qū)塊鏈技術(shù)D.量子計算技術(shù)7.以下算法中，時間復(fù)雜度為O(nlogn)的是（）。A.冒泡排序（未優(yōu)化）B.選擇排序C.快速排序（平均情況）D.插入排序8.在數(shù)據(jù)庫設(shè)計中，將E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型時，多對多聯(lián)系需要轉(zhuǎn)換為獨立的關(guān)系模式，其主鍵是（）。A.任意一個實體的主鍵B.兩個實體主鍵的組合C.聯(lián)系自身的屬性D.兩個實體主鍵的并集9.某教師設(shè)計“Python函數(shù)”課時，為學(xué)生提供以下任務(wù)：“設(shè)計一個函數(shù)，輸入兩個正整數(shù)，返回它們的最大公約數(shù)和最小公倍數(shù)”。該任務(wù)最能培養(yǎng)學(xué)生的（）。A.信息意識B.計算思維C.數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新D.信息社會責(zé)任10.關(guān)于IPv6地址的描述，錯誤的是（）。A.地址長度為128位，采用十六進制冒號分隔表示B.支持自動配置（SLAAC），簡化了網(wǎng)絡(luò)管理C.保留了廣播地址，用于局域網(wǎng)內(nèi)多設(shè)備通信D.內(nèi)置IPSec支持，增強了網(wǎng)絡(luò)安全性11.執(zhí)行以下SQL語句后，返回的記錄數(shù)是（）。```sqlSELECTFROMstudentsWHEREgender='女'AND(score>85ORage<18);```（假設(shè)表中數(shù)據(jù)：女生記錄共20條，其中10條分數(shù)>85，15條年齡<18，8條同時滿足分數(shù)>85且年齡<18）A.17B.20C.25D.3312.以下關(guān)于人工智能應(yīng)用的描述中，屬于計算機視覺領(lǐng)域的是（）。A.智能客服的自然語言對話系統(tǒng)B.基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人臉識別C.推薦系統(tǒng)中的協(xié)同過濾算法D.語音助手的語音轉(zhuǎn)文本功能13.某學(xué)生在Python中編寫了以下代碼，運行時出現(xiàn)“NameError:name'x'isnotdefined”，可能的原因是（）。```pythondeftest():y=x+1test()```A.變量x未在函數(shù)內(nèi)部定義，也未作為參數(shù)傳遞B.函數(shù)定義缺少冒號C.變量y未初始化D.Python不支持在函數(shù)內(nèi)部訪問全局變量14.關(guān)于數(shù)據(jù)可視化的原則，錯誤的是（）。A.優(yōu)先使用3D圖表，增強視覺沖擊力B.坐標(biāo)軸需明確標(biāo)注單位和刻度C.顏色選擇應(yīng)符合用戶的文化習(xí)慣（如紅色表示警告）D.避免圖表元素過度冗余（如不必要的網(wǎng)格線）15.以下屬于信息社會責(zé)任范疇的是（）。A.掌握Python編程實現(xiàn)數(shù)據(jù)爬取B.在社交媒體上理性參與網(wǎng)絡(luò)討論C.使用思維導(dǎo)圖工具整理學(xué)習(xí)筆記D.分析大數(shù)據(jù)中的關(guān)聯(lián)規(guī)則二、簡答題（本大題共3小題，每小題10分，共30分）16.簡述Python中提供器（Generator）和迭代器（Iterator）的區(qū)別，并各舉一個應(yīng)用場景。17.數(shù)據(jù)可視化是高中信息技術(shù)的重要內(nèi)容。請從“明確目標(biāo)”“選擇圖表”“設(shè)計細節(jié)”三個方面，說明數(shù)據(jù)可視化的設(shè)計原則。18.信息系統(tǒng)開發(fā)中，用戶需求分析是關(guān)鍵步驟。請列舉需求分析的主要方法，并說明如何驗證需求的合理性。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(xué)片段，回答問題。【教學(xué)背景】教師講解“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——二叉樹”，教學(xué)目標(biāo)為：①理解二叉樹的定義和基本性質(zhì)；②掌握二叉樹的前序、中序、后序遍歷方法；③能運用遍歷算法解決簡單問題?！窘虒W(xué)過程】教師首先通過PPT展示二叉樹的定義（如“每個節(jié)點最多有兩個子節(jié)點”），并列舉滿二叉樹、完全二叉樹的示例圖。接著，在黑板上畫出一棵二叉樹（根節(jié)點A，左子節(jié)點B，右子節(jié)點C；B的左子節(jié)點D，右子節(jié)點E；C的右子節(jié)點F），要求學(xué)生寫出前序遍歷序列。學(xué)生甲回答：“ABDECF”，教師肯定后繼續(xù)提問中序遍歷，學(xué)生乙回答：“DBEACF”，教師點頭。隨后，教師布置練習(xí)：“已知某二叉樹的中序遍歷為DBEAFC，后序遍歷為DEBFCA，求前序遍歷序列”，大部分學(xué)生表示“不會”，課堂陷入沉默。問題：（1）分析教學(xué)目標(biāo)的達成情況，并指出存在的問題。（8分）（2）針對學(xué)生練習(xí)中的困難，提出3條改進教學(xué)的建議。（12分）20.閱讀以下學(xué)生問題描述，回答問題?！締栴}情境】學(xué)生在Python編程實踐中，遇到如下錯誤：運行代碼時提示“TypeError:unsupportedoperandtype(s)for+:'int'and'str'”。經(jīng)檢查，代碼片段為：```pythonage=input("請輸入年齡：")print("你的年齡是"+age+"歲，明年"+(age+1)+"歲")```問題：（1）分析學(xué)生錯誤的類型及原因。（10分）（2）設(shè)計一個教學(xué)片段，幫助學(xué)生理解并解決該問題。（10分）四、教學(xué)設(shè)計題（本大題1小題，35分）21.依據(jù)以下教材內(nèi)容，設(shè)計一節(jié)課的教學(xué)方案?！窘滩膬?nèi)容】高中信息技術(shù)必修模塊《數(shù)據(jù)與計算》中“算法的描述與實現(xiàn)”，具體內(nèi)容包括：①算法的概念與特征；②自然語言、流程圖、偽代碼三種描述方法；③用Python實現(xiàn)簡單算法（如求兩個數(shù)的最大公約數(shù)）?！緦W(xué)生情況】高一年級學(xué)生已掌握Python基礎(chǔ)語法（變量、輸入輸出、條件判斷、循環(huán)結(jié)構(gòu)）?！疽蟆拷虒W(xué)方案應(yīng)包含：教學(xué)目標(biāo)（知識、能力、素養(yǎng)）、教學(xué)重點與難點、教學(xué)方法、教學(xué)過程（導(dǎo)入、新知探究、實踐應(yīng)用、總結(jié)拓展）、板書設(shè)計。參考答案一、單項選擇題1.C2.D3.B4.A5.C6.B7.C8.B9.B10.C11.A12.B13.A14.A15.B二、簡答題16.區(qū)別：①提供器是一種特殊的迭代器，通過yield關(guān)鍵字實現(xiàn)，每次迭代提供一個值，節(jié)省內(nèi)存；②迭代器需實現(xiàn)__iter__和__next__方法，可遍歷容器（如列表）；③提供器是惰性計算，僅在需要時提供值，而迭代器通常預(yù)先加載數(shù)據(jù)。應(yīng)用場景：提供器——處理大文件（如逐行讀取10GB日志文件）；迭代器——遍歷自定義對象（如學(xué)生信息列表的自定義遍歷順序）。17.①明確目標(biāo)：根據(jù)分析目的（如比較、趨勢、分布）確定可視化主題，例如“比較各班成績”需突出差異，“展示年度銷售趨勢”需強調(diào)時間變化。②選擇圖表：根據(jù)數(shù)據(jù)類型（分類、數(shù)值、時間）匹配圖表，如分類數(shù)據(jù)用柱狀圖，時間序列用折線圖，部分與整體關(guān)系用餅圖（需注意不超過5類）。③設(shè)計細節(jié)：坐標(biāo)軸標(biāo)注單位，避免誤導(dǎo)性縮放；顏色使用需區(qū)分度高（如色盲友好配色）；添加標(biāo)題、圖例和數(shù)據(jù)來源，確保信息完整；簡化冗余元素（如刪除不必要的3D效果）。18.主要方法：①問卷調(diào)查（收集大量用戶需求）；②用戶訪談（深入了解關(guān)鍵用戶痛點）；③觀察法（實地觀察用戶操作流程）；④原型法（通過初步原型獲取反饋）。驗證合理性：①與用戶確認需求描述是否符合實際業(yè)務(wù)（如教務(wù)系統(tǒng)的“成績自動統(tǒng)計”是否覆蓋所有考試類型）；②檢查需求是否可測試（如“系統(tǒng)響應(yīng)時間≤2秒”可通過性能測試驗證）；③分析需求的可行性（如“實時處理10萬條數(shù)據(jù)”需評估服務(wù)器性能是否支持）；④確保需求無矛盾（如“用戶可修改密碼”與“管理員強制重置密碼”需明確優(yōu)先級）。三、案例分析題19.（1）達成情況：目標(biāo)①部分達成（學(xué)生能識別二叉樹結(jié)構(gòu)），目標(biāo)②基本達成（學(xué)生掌握了給定二叉樹的遍歷），目標(biāo)③未達成（學(xué)生無法通過遍歷序列反推二叉樹結(jié)構(gòu)）。問題：教學(xué)停留在“正向遍歷”的機械訓(xùn)練，未引導(dǎo)學(xué)生理解遍歷序列與樹結(jié)構(gòu)的對應(yīng)關(guān)系（如前序根節(jié)點位置、中序分割左右子樹）；練習(xí)難度跳躍大（從已知樹寫序列到已知兩序列求樹），缺乏梯度。（2）改進建議：①增加“已知前序和中序遍歷，構(gòu)建二叉樹”的分步講解（如前序首元素是根，中序中根分割左右子樹，遞歸構(gòu)建）；②提供小步驟練習(xí)（如先給出簡單二叉樹的兩序列，引導(dǎo)學(xué)生畫樹，再逐步增加節(jié)點數(shù)）；③利用動畫演示遍歷過程（如前序“根-左-右”的動態(tài)標(biāo)記），幫助學(xué)生建立序列與樹結(jié)構(gòu)的直觀聯(lián)系；④組織小組討論，讓學(xué)生分享“如何確定根節(jié)點”“如何分割左右子樹”的思路，暴露思維過程。20.（1）錯誤類型：類型錯誤（TypeError）。原因：input()函數(shù)返回字符串類型，age變量是字符串；代碼中“age+1”試圖將字符串與整數(shù)相加，Python不允許不同類型直接運算；“你的年齡是”+age是字符串拼接（正確），但“(age+1)”錯誤，需先將age轉(zhuǎn)換為整數(shù)。（2）教學(xué)片段：師：大家看這段代碼，運行時提示“int和str不能相加”，哪里出問題了？（展示錯誤信息）生：可能是age的類型不對？師：對！input()輸入的是字符串，比如輸入“15”，age存儲的是'15'（字符串）。那“age+1”就像在做'15'+1，這是不允許的。怎么解決？生：把age轉(zhuǎn)成整數(shù)！師：對，用int()函數(shù)轉(zhuǎn)換。修改第一行為age=int(input("請輸入年齡："))。那第二行的“age+1”就變成整數(shù)運算了。但注意，如果用戶輸入非數(shù)字（如“十五”），會報ValueError，這是后續(xù)要學(xué)的異常處理。現(xiàn)在大家修改代碼，測試輸入“16”，應(yīng)該輸出“你的年齡是16歲，明年17歲”。（學(xué)生操作，教師巡視指導(dǎo)）四、教學(xué)設(shè)計題一、教學(xué)目標(biāo)1.知識目標(biāo)：①說出算法的定義及“有窮性、確定性、可行性、輸入輸出”特征；②能區(qū)分自然語言、流程圖、偽代碼的描述特點；③掌握用Python實現(xiàn)“輾轉(zhuǎn)相除法求最大公約數(shù)”的步驟。2.能力目標(biāo)：①能根據(jù)具體問題選擇合適的算法描述方法；②能將自然語言算法轉(zhuǎn)化為Python代碼并調(diào)試運行。3.素養(yǎng)目標(biāo)：通過算法設(shè)計與實現(xiàn)，提升計算思維（抽象問題、分解步驟），體會算法在解決實際問題中的價值。二、教學(xué)重點與難點重點：算法的特征；流程圖的繪制；Python實現(xiàn)輾轉(zhuǎn)相除法。難點：根據(jù)問題選擇描述方法；將自然語言算法轉(zhuǎn)換為Python代碼。三、教學(xué)方法任務(wù)驅(qū)動法（通過“設(shè)計找書算法”“實現(xiàn)GCD算法”任務(wù)引導(dǎo)探究）、小組合作法（討論流程圖符號含義）、演示法（展示錯誤代碼調(diào)試過程）。四、教學(xué)過程1.導(dǎo)入（5分鐘）教師展示情境：“圖書館找書，如何快速從書架上找到《Python編程》？”學(xué)生分享步驟（如查索書號→分區(qū)→按順序查找）。教師總結(jié)：“這些步驟就是算法，今天我們學(xué)習(xí)算法的描述與實現(xiàn)?！?.新知探究（20分鐘）（1）算法概念與特征：教師給出定義，學(xué)生分析“無效算法”案例（如“求1+2+…+n：循環(huán)1到n相加，但n=1000000時計算1小時”），總結(jié)特征（有窮性：必須終止；確定性：步驟明確）。（2）算法描述方法：①自然語言：學(xué)生用口語描述“找書”步驟，教師指出優(yōu)點（易懂）、缺點（冗長、歧義）。②流程圖：展示常用符號（起止框、處理框、判斷框），小組討論“找書”流程圖，派代表上臺繪制（開始→查索書號→到對應(yīng)區(qū)→從左到右找→找到/未找到→結(jié)束）。教師點評，強調(diào)判斷框需有“是/否”分支。③偽代碼：展