2025年教师资格考试高中信息技术学科知识与教学能力测试试题及答案

2025年教师资格考试高中信息技术学科知识与教学能力测试试题及答案一、单项选择题（本大题共15小题，每小题3分，共45分）1.某二叉树的中序遍历序列为ABCDEF，后序遍历序列为BADCFE，则该二叉树的根节点是（）。A.AB.CC.ED.F2.以下关于网络协议的描述中，错误的是（）。A.HTTP是应用层协议，用于Web页面传输B.TCP提供可靠的面向连接服务，UDP提供不可靠的无连接服务C.ARP协议负责将IP地址转换为MAC地址D.DNS协议的主要功能是将域名解析为IP地址，不能反向解析3.某教师在讲解“信息安全”时，要求学生分析校园网络中可能存在的安全威胁。以下不属于人为主动攻击的是（）。A.黑客通过SQL注入获取学生信息数据库B.校园网出口路由器因雷击导致硬件损坏C.不法分子伪造学校官方网站实施钓鱼攻击D.内部人员通过弱口令登录教务系统篡改成绩4.执行以下Python代码后，输出结果是（）。```pythondeffunc(a,b=2):returnabprint(func(3)+func(2,3))```A.17B.13C.11D.95.关于多媒体数据压缩的描述，正确的是（）。A.JPEG是无损压缩标准，主要用于静态图像B.MPEG-2是针对视频会议的压缩标准，支持低带宽传输C.PNG支持透明背景和无损压缩，适合图标和线条图D.音频压缩中，MP3采用的是波形编码技术，音质损失较大6.某智能家居系统通过传感器采集环境数据（温度、湿度、光照），经边缘计算设备预处理后，上传至云端服务器进行机器学习模型训练，最终实现自动调节空调和照明。该系统主要体现了（）。A.虚拟现实技术B.物联网技术C.区块链技术D.量子计算技术7.以下算法中，时间复杂度为O(nlogn)的是（）。A.冒泡排序（未优化）B.选择排序C.快速排序（平均情况）D.插入排序8.在数据库设计中，将E-R图转换为关系模型时，多对多联系需要转换为独立的关系模式，其主键是（）。A.任意一个实体的主键B.两个实体主键的组合C.联系自身的属性D.两个实体主键的并集9.某教师设计“Python函数”课时，为学生提供以下任务：“设计一个函数，输入两个正整数，返回它们的最大公约数和最小公倍数”。该任务最能培养学生的（）。A.信息意识B.计算思维C.数字化学习与创新D.信息社会责任10.关于IPv6地址的描述，错误的是（）。A.地址长度为128位，采用十六进制冒号分隔表示B.支持自动配置（SLAAC），简化了网络管理C.保留了广播地址，用于局域网内多设备通信D.内置IPSec支持，增强了网络安全性11.执行以下SQL语句后，返回的记录数是（）。```sqlSELECTFROMstudentsWHEREgender='女'AND(score>85ORage<18);```（假设表中数据：女生记录共20条，其中10条分数>85，15条年龄<18，8条同时满足分数>85且年龄<18）A.17B.20C.25D.3312.以下关于人工智能应用的描述中，属于计算机视觉领域的是（）。A.智能客服的自然语言对话系统B.基于卷积神经网络的人脸识别C.推荐系统中的协同过滤算法D.语音助手的语音转文本功能13.某学生在Python中编写了以下代码，运行时出现“NameError:name'x'isnotdefined”，可能的原因是（）。```pythondeftest():y=x+1test()```A.变量x未在函数内部定义，也未作为参数传递B.函数定义缺少冒号C.变量y未初始化D.Python不支持在函数内部访问全局变量14.关于数据可视化的原则，错误的是（）。A.优先使用3D图表，增强视觉冲击力B.坐标轴需明确标注单位和刻度C.颜色选择应符合用户的文化习惯（如红色表示警告）D.避免图表元素过度冗余（如不必要的网格线）15.以下属于信息社会责任范畴的是（）。A.掌握Python编程实现数据爬取B.在社交媒体上理性参与网络讨论C.使用思维导图工具整理学习笔记D.分析大数据中的关联规则二、简答题（本大题共3小题，每小题10分，共30分）16.简述Python中提供器（Generator）和迭代器（Iterator）的区别，并各举一个应用场景。17.数据可视化是高中信息技术的重要内容。请从“明确目标”“选择图表”“设计细节”三个方面，说明数据可视化的设计原则。18.信息系统开发中，用户需求分析是关键步骤。请列举需求分析的主要方法，并说明如何验证需求的合理性。三、案例分析题（本大题共2小题，每小题20分，共40分）19.阅读以下教学片段，回答问题。【教学背景】教师讲解“数据结构——二叉树”，教学目标为：①理解二叉树的定义和基本性质；②掌握二叉树的前序、中序、后序遍历方法；③能运用遍历算法解决简单问题。【教学过程】教师首先通过PPT展示二叉树的定义（如“每个节点最多有两个子节点”），并列举满二叉树、完全二叉树的示例图。接着，在黑板上画出一棵二叉树（根节点A，左子节点B，右子节点C；B的左子节点D，右子节点E；C的右子节点F），要求学生写出前序遍历序列。学生甲回答：“ABDECF”，教师肯定后继续提问中序遍历，学生乙回答：“DBEACF”，教师点头。随后，教师布置练习：“已知某二叉树的中序遍历为DBEAFC，后序遍历为DEBFCA，求前序遍历序列”，大部分学生表示“不会”，课堂陷入沉默。问题：（1）分析教学目标的达成情况，并指出存在的问题。（8分）（2）针对学生练习中的困难，提出3条改进教学的建议。（12分）20.阅读以下学生问题描述，回答问题。【问题情境】学生在Python编程实践中，遇到如下错误：运行代码时提示“TypeError:unsupportedoperandtype(s)for+:'int'and'str'”。经检查，代码片段为：```pythonage=input("请输入年龄：")print("你的年龄是"+age+"岁，明年"+(age+1)+"岁")```问题：（1）分析学生错误的类型及原因。（10分）（2）设计一个教学片段，帮助学生理解并解决该问题。（10分）四、教学设计题（本大题1小题，35分）21.依据以下教材内容，设计一节课的教学方案。【教材内容】高中信息技术必修模块《数据与计算》中“算法的描述与实现”，具体内容包括：①算法的概念与特征；②自然语言、流程图、伪代码三种描述方法；③用Python实现简单算法（如求两个数的最大公约数）。【学生情况】高一年级学生已掌握Python基础语法（变量、输入输出、条件判断、循环结构）。【要求】教学方案应包含：教学目标（知识、能力、素养）、教学重点与难点、教学方法、教学过程（导入、新知探究、实践应用、总结拓展）、板书设计。参考答案一、单项选择题1.C2.D3.B4.A5.C6.B7.C8.B9.B10.C11.A12.B13.A14.A15.B二、简答题16.区别：①提供器是一种特殊的迭代器，通过yield关键字实现，每次迭代提供一个值，节省内存；②迭代器需实现__iter__和__next__方法，可遍历容器（如列表）；③提供器是惰性计算，仅在需要时提供值，而迭代器通常预先加载数据。应用场景：提供器——处理大文件（如逐行读取10GB日志文件）；迭代器——遍历自定义对象（如学生信息列表的自定义遍历顺序）。17.①明确目标：根据分析目的（如比较、趋势、分布）确定可视化主题，例如“比较各班成绩”需突出差异，“展示年度销售趋势”需强调时间变化。②选择图表：根据数据类型（分类、数值、时间）匹配图表，如分类数据用柱状图，时间序列用折线图，部分与整体关系用饼图（需注意不超过5类）。③设计细节：坐标轴标注单位，避免误导性缩放；颜色使用需区分度高（如色盲友好配色）；添加标题、图例和数据来源，确保信息完整；简化冗余元素（如删除不必要的3D效果）。18.主要方法：①问卷调查（收集大量用户需求）；②用户访谈（深入了解关键用户痛点）；③观察法（实地观察用户操作流程）；④原型法（通过初步原型获取反馈）。验证合理性：①与用户确认需求描述是否符合实际业务（如教务系统的“成绩自动统计”是否覆盖所有考试类型）；②检查需求是否可测试（如“系统响应时间≤2秒”可通过性能测试验证）；③分析需求的可行性（如“实时处理10万条数据”需评估服务器性能是否支持）；④确保需求无矛盾（如“用户可修改密码”与“管理员强制重置密码”需明确优先级）。三、案例分析题19.（1）达成情况：目标①部分达成（学生能识别二叉树结构），目标②基本达成（学生掌握了给定二叉树的遍历），目标③未达成（学生无法通过遍历序列反推二叉树结构）。问题：教学停留在“正向遍历”的机械训练，未引导学生理解遍历序列与树结构的对应关系（如前序根节点位置、中序分割左右子树）；练习难度跳跃大（从已知树写序列到已知两序列求树），缺乏梯度。（2）改进建议：①增加“已知前序和中序遍历，构建二叉树”的分步讲解（如前序首元素是根，中序中根分割左右子树，递归构建）；②提供小步骤练习（如先给出简单二叉树的两序列，引导学生画树，再逐步增加节点数）；③利用动画演示遍历过程（如前序“根-左-右”的动态标记），帮助学生建立序列与树结构的直观联系；④组织小组讨论，让学生分享“如何确定根节点”“如何分割左右子树”的思路，暴露思维过程。20.（1）错误类型：类型错误（TypeError）。原因：input()函数返回字符串类型，age变量是字符串；代码中“age+1”试图将字符串与整数相加，Python不允许不同类型直接运算；“你的年龄是”+age是字符串拼接（正确），但“(age+1)”错误，需先将age转换为整数。（2）教学片段：师：大家看这段代码，运行时提示“int和str不能相加”，哪里出问题了？（展示错误信息）生：可能是age的类型不对？师：对！input()输入的是字符串，比如输入“15”，age存储的是'15'（字符串）。那“age+1”就像在做'15'+1，这是不允许的。怎么解决？生：把age转成整数！师：对，用int()函数转换。修改第一行为age=int(input("请输入年龄："))。那第二行的“age+1”就变成整数运算了。但注意，如果用户输入非数字（如“十五”），会报ValueError，这是后续要学的异常处理。现在大家修改代码，测试输入“16”，应该输出“你的年龄是16岁，明年17岁”。（学生操作，教师巡视指导）四、教学设计题一、教学目标1.知识目标：①说出算法的定义及“有穷性、确定性、可行性、输入输出”特征；②能区分自然语言、流程图、伪代码的描述特点；③掌握用Python实现“辗转相除法求最大公约数”的步骤。2.能力目标：①能根据具体问题选择合适的算法描述方法；②能将自然语言算法转化为Python代码并调试运行。3.素养目标：通过算法设计与实现，提升计算思维（抽象问题、分解步骤），体会算法在解决实际问题中的价值。二、教学重点与难点重点：算法的特征；流程图的绘制；Python实现辗转相除法。难点：根据问题选择描述方法；将自然语言算法转换为Python代码。三、教学方法任务驱动法（通过“设计找书算法”“实现GCD算法”任务引导探究）、小组合作法（讨论流程图符号含义）、演示法（展示错误代码调试过程）。四、教学过程1.导入（5分钟）教师展示情境：“图书馆找书，如何快速从书架上找到《Python编程》？”学生分享步骤（如查索书号→分区→按顺序查找）。教师总结：“这些步骤就是算法，今天我们学习算法的描述与实现。”2.新知探究（20分钟）（1）算法概念与特征：教师给出定义，学生分析“无效算法”案例（如“求1+2+…+n：循环1到n相加，但n=1000000时计算1小时”），总结特征（有穷性：必须终止；确定性：步骤明确）。（2）算法描述方法：①自然语言：学生用口语描述“找书”步骤，教师指出优点（易懂）、缺点（冗长、歧义）。②流程图：展示常用符号（起止框、处理框、判断框），小组讨论“找书”流程图，派代表上台绘制（开始→查索书号→到对应区→从左到右找→找到/未找到→结束）。教师点评，强调判断框需有“是/否”分支。③伪代码：展