2025年教师资格考试高级中学学科知识与教学能力信息技术试题及答案

2025年教师资格考试高级中学学科知识与教学能力信息技术试题及答案1.单项选择题（每题2分，共20分）1.1在IPv4地址分类中，28属于A.A类 B.B类 C.C类 D.D类答案：C1.2若关系R(A,B,C)中函数依赖集F={A→B,B→C}，则该关系最高满足的范式是A.1NF B.2NF C.3NF D.BCNF答案：B1.3在OSI七层模型中，负责路由选择与拥塞控制的层次是A.数据链路层 B.网络层 C.传输层 D.会话层答案：B1.4下列Python代码段执行后，输出结果为```pythondeff(lst):return[x2forxinlstifx%3==0]print(f([3,5,6,7,9]))```A.[6,12,18] B.[6,18] C.[3,6,9] D.[5,7]答案：A1.5在数据库事务的ACID特性中，“Durability”是指A.一致性 B.隔离性 C.持久性 D.原子性答案：C1.6若一棵二叉树的中序遍历为DBEAFC，后序遍历为DEBFCA，则其先序遍历为A.ABDECF B.ABEDCF C.ABDCEF D.ADBCEF答案：A1.7在CSS3中，实现元素绕Y轴旋转45度的正确写法是A.transform:rotate(45deg) B.transform:rotateY(45deg) C.transform:rotateX(45deg) D.transform:skewY(45deg)答案：B1.8下列关于HTTPS的描述，错误的是A.默认端口443 B.使用SSL/TLS加密 C.一定使用对称加密 D.可防止中间人攻击答案：C1.9在面向对象设计中，类与类之间的“整体—部分”关系称为A.依赖 B.关联 C.聚合 D.泛化答案：C1.10若某无向图有n个顶点、e条边，则其邻接表存储的空间复杂度为A.O(n²) B.O(n+e) C.O(e²) D.O(nlogn)答案：B2.多项选择题（每题3分，共15分；每题至少有两个正确答案，多选少选均不得分）2.1下列属于操作系统进程调度算法的是A.FCFS B.LRU C.SPF D.RR E.CSCAN答案：A,C,D2.2关于TCP协议，正确的有A.提供面向连接服务 B.支持全双工 C.首部固定长度20字节 D.使用窗口机制进行流量控制 E.保证数据按序到达答案：A,B,D,E2.3在高中信息技术新课标中，“数据与计算”模块包含A.数据采集 B.算法与程序实现 C.人工智能基础 D.信息系统组成 E.数据分析答案：A,B,E2.4下列属于对称加密算法的是A.AES B.RSA C.3DES D.ECC E.SM4答案：A,C,E2.5在HTML5中，能够直接嵌入图形与多媒体的标签有A.<canvas> B.<svg> C.<audio> D.<video> E.<source>答案：A,B,C,D3.填空题（每空2分，共20分）3.1若某带权无向图采用Prim算法求最小生成树，其时间复杂度使用二叉堆优化后为________。答案：O((n+e)logn)3.2在Python中，表达式`[1,2,3]2`的值为________。答案：[1,2,3,1,2,3]3.3在关系代数中，选择运算的符号是________。答案：σ3.4若某CPU地址总线宽度为32位，则可寻址的最大内存空间为________GB。答案：43.5在CSS中，设置元素定位方式为相对于浏览器窗口固定，应使用属性值________。答案：fixed3.6在SQL中，将两个查询结果进行并集去重操作的关键字是________。答案：UNION3.7在二叉排序树中，删除一个既有左子树又有右子树的结点时，通常用其________子树的最小关键字结点替代。答案：右3.8在IPv6地址中，连续的多组0可以用________符号压缩表示。答案：::3.9在高中信息技术课程中，培养学生“信息意识”核心素养的关键是让学生能够________信息价值并作出合理判断。答案：识别3.10若某数据链路层协议采用CRC校验，生成多项式G(x)=x³+x+1，则校验位数为________位。答案：34.简答题（封闭型，每题6分，共18分）4.1简述操作系统中“分页”与“分段”两种内存管理方式的核心区别。答案：分页按固定大小的页框划分物理内存，对用户透明，消除外部碎片；分段按逻辑单位（如主程序、数组）划分，段长可变，用户可见，便于共享与保护，但易产生外部碎片。4.2给出在Python中实现单例模式的线程安全实现代码，并说明其原理。答案：```pythonimportthreadingclassSingleton:_instance=None_lock=threading.Lock()def__new__(cls,args,kwargs):ifcls._instanceisNone:withcls._lock:ifcls._instanceisNone:cls._instance=super().__new__(cls)returncls._instance```原理：双检锁机制，首次判断避免频繁加锁，二次判断确保只创建一个实例，配合with语句保证线程安全。4.3说明在数据库系统中“视图”与“基本表”的三点主要区别。答案：1.视图是虚表，不存储实际数据；基本表存储实际数据。2.视图可基于多表联合查询定义，提供逻辑独立性；基本表直接对应物理文件。3.更新视图受限制（含聚合、distinct等不可更新），基本表可直接进行增删改。5.简答题（开放型，每题8分，共16分）5.1结合教学实践，阐述如何在高中“算法与程序设计”单元中培养学生的计算思维，要求给出具体活动设计与评价方式。答案：活动设计：以“校园垃圾分类智能统计”项目为情境，学生需完成以下任务：①采集数据（称重传感器模拟数据）；②设计算法（使用Python实现垃圾类型自动判别，基于阈值与比例）；③编写程序（函数封装、异常处理、文件读写）；④测试优化（单元测试、性能分析）。教师提供传感器模拟库与数据样本，学生分组完成。课堂采用“翻转+项目”模式：课前观看微视频学习列表操作与文件IO；课内80分钟分组编程与调试；课后撰写算法报告并上传Git仓库。评价方式：过程性50%（Git提交频次、Issue响应、组内互评）+结果性30%（程序正确性、代码规范）+反思性20%（算法改进建议、个人学习日志）。通过真实问题情境、迭代开发、多元评价，培养学生抽象、分解、算法设计与评估等计算思维要素。5.2在“信息系统与社会”模块中，教师如何引导学生辩证分析“人脸识别进校园”的利与弊？请给出教学流程与学科育人价值。答案：教学流程：①情境导入：播放2分钟新闻短片，展示某校刷脸考勤与行为分析案例；②角色分组：技术提供商、校方、家长、学生、教育行政、隐私维权人士六类角色；③资料包研读：提供《个人信息保护法》《未成年人保护条例》节选、人脸识别准确率报告、泄露案例等；④辩论准备：各组基于角色立场整理论据，使用“利益—风险—对策”模板；⑤辩论赛：正反方各4分钟陈述、6分钟自由辩、2分钟总结；⑥共识提炼：全班共同拟定“校园人脸识别使用规范”五条；⑦拓展任务：撰写一封致校务会的公民建议书，上传至在线协作平台。学科育人价值：提升信息社会责任意识，理解技术—法律—伦理多维约束；培养批判性思维与公共表达能力；强化法治观念与隐私保护技能；体验民主协商过程，树立正确技术价值观。6.应用题（综合类，21分）6.1某高中“智慧农场”校本课程需要设计一个基于物联网的自动灌溉系统。系统需求如下：①采集土壤湿度，每10秒一次；②当湿度低于30%时启动水泵，高于70%时关闭；③数据需实时上传至学校MySQL数据库；④提供Web页面供师生查看近24小时湿度曲线；⑤支持手动远程控制水泵。任务与要求：(1)画出系统结构图，标注传感器、执行器、网关、服务器、客户端五类组件及数据流向。（4分）(2)给出数据库核心表结构（字段名、类型、主外键、索引），并说明设计理由。（4分）(3)使用Python+Flask写出RESTfulAPI“/pump”的post接口源码，实现手动控制与权限校验（基于JWT，角色需教师或管理员）。（7分）(4)设计一条SQL查询语句，统计过去24小时每小时的平均湿度，并给出结果示例。（3分）(5)从教学角度说明本项目可融入的高中信息技术知识点（至少四条）。（3分）答案：(1)系统结构图（文字描述）：传感器节点（DHT22土壤湿度）→I²C→ESP32网关→MQTToverWiFi→RabbitMQ消息队列→Flask服务器→MySQL；Flask服务器←→Web前端（HTML5+JS+ECharts）；用户通过Web前端→HTTPS→Flask→MQTT→ESP32→继电器→水泵。(2)数据库表：表humidity(idBIGINTAUTO_INCREMENTPRIMARYKEY,node_idVARCHAR(20)NOTNULLCOMMENT'节点编号',valueTINYINTCHECK(valueBETWEEN0AND100)COMMENT'湿度百分比',tsTIMESTAMPDEFAULTCURRENT_TIMESTAMP,INDEXidx_node_time(node_id,ts))ENGINE=InnoDB;表pump_log(idBIGINTAUTO_INCREMENTPRIMARYKEY,user_idVARCHAR(20)NOTNULL,actionENUM('on','off')NOTNULL,tsTIMESTAMPDEFAULTCURRENT_TIMESTAMP,FOREIGNKEY(user_id)REFERENCESuser(username));设计理由：humidity表按时间与节点联合索引，提高范围查询效率；CHECK约束保证数据有效性；pump_log记录人工操作，便于审计。(3)接口源码：```pythonfromflaskimportBlueprint,request,jsonifyfromflask_jwt_extendedimportjwt_required,get_jwt_identityfromenumimportEnumimportpaho.mqtt.publishaspublishbp=Blueprint('pump',__name__,url_prefix='/api')MQTT_BROKER='localhost'PUMP_TOPIC='farm/pump'classRole(Enum):TEACHER='teacher'ADMIN='admin'@bp.route('/pump',methods=['POST'])@jwt_required()defcontrol_pump():data=request.get_json()action=data.get('action')ifactionnotin['on','off']:returnjsonify(msg='invalidaction'),400identity=get_jwt_identity()role=identity.get('role')ifrolenotin[Role.TEACHER.value,Role.ADMIN.value]:returnjsonify(msg='forbidden'),403publish.single(PUMP_TOPIC,action,qos=1,hostname=MQTT_BROKER)记录日志fromappimportdbdb.engine.execute("INSERTINTOpump_log(user_id,action)VALUES(%s,%s)",(identity['username'],action))returnjsonify(msg='success'),200```(4)SQL：```sqlSELECTDATE_FORMAT(ts,'%Y%m%d%H:00:00')AShour,ROUND(AVG(value),2)ASavg_humFROMhumidityWHEREts>=NOW()INTERVAL1DAYGROUPBYhourORDERBYhour;```结果示例：2025062014:00:00 45.302025062015:00:00 42.10……(5)可融入知识点：①传感器数据采集与模拟信号数字化；②MQTT协议与物联网通信；③数据库设计与SQL查询；④Web前端图表可视化；⑤RESTful与JWT安全；⑥Python程序设计文件与异常处理；⑦系统测试与调试方法；⑧信息系统对社会可持续发展的影响。7.教学设计题（20分）课题：高中信息技术必修1《数据与计算》——“排序算法的效率对比”课时：1课时（45分钟）学生已有基础：掌握列表基本操作、会写for循环与if语句，了解时间复杂度概念。任务：(1)写出教学目标（三维目标，每条需可测动词）。（4分）(2)给出教学重难点及突破策略。（3分）(3)设计完整的教学活动流程（含时间分配、师生活动、所需资源）。（10分）(4)说明学习评价方式与标准。（3分）答案：(1)教学目标：知识与技能：学生能写出冒泡、快速排序Python代码，并说明最坏时间复杂度。过程与方法：学生通过实验采集不同规模数据运行时间，绘制折线图，归纳算法效率差异。情感态度与价值观：学生体验科学探究精神，树立“算法影响世界”责任感。(2)重难点：重点：快速排序分治思想与复杂度分析；难点：实验数据规模选择与结果解释；突破：提供脚手架代码与数据生成器，教师示范使用matplotlib绘图，采用“预测—实验—解释”策略。(3)活动流程：①导入（5min）：教师展示“双十一”订单排序视频，提问“为何几秒完成？”②复习（3min）：学生口述冒泡排序步骤，教师板书。③示范（7min）：教师现场编写快速排序，强调分区函数。④实验（20min）：学生分组，使用JupyterNotebook运行预设代码（含timing装饰器），测试规模1k～50k随机列表，记录运行时间；教师巡回指导。⑤分析与讨论（8min）：各组上传折线图至Seewo白板，全班观察交叉点，教师引导得出“O(n²)与O(nlogn)差异随规模放大而显著”结论。⑥总结与拓展（2min）：教师布置课后挑战——优化三数取中快速排序，提交Git链接。(4)评价：实验报告（40%）：含图表、结论、代码截图；课堂表现（30%）：Padlet实时问答参与度；单元测试（30%）：给出新算法伪代码，判断复杂度。标准：报告图表正确且结论科学得满分；测试答对≥80%为优秀。8.编程填空题（每空3分，共15分）阅读下列“链表逆置”Python代码，补全空缺处使程序正确运行。```pythonclassNode:def__init__(self,data):self.data=dataself.next=Nonedefreverse(head):prev=Nonecurr=headwhilecurr:nxt=________curr.next=________prev=________curr=________return________```答案：nxt=curr.next curr.next=prev prev=curr curr=nxt returnprev9.案例分析题（15分）某校在高二开设“Python网络爬虫”选修课，教师安排学生爬取“豆瓣电影Top250”数据用于数据分析。课后有家长投诉：该活动可能违反网站服务条款，且存在法律风险。问题：(1)从《普通高中信息技术课程标准（2020年版）》角度，指出该教学活动契合的核心素养表现。（3分）(2)结合《网络安全法》与robots协议，说明教师应如何合法合规地开展爬虫教学。（6分）(3)提出替代方案，既达成数据采集与分析目标，又避免法律风险。（6分）答案：(1)核心素养：信息意识（识别数据价值）、计算思维（抽象与建模）、数字化学习与创新（使用Python工具）、信息社会责任（理解法律与伦理）。(2)合规措施：①课前讲授《网络安全法》第27条与robots.txt作用，禁止爬取禁止抓取内容；②使用豆瓣开放API（）申请教育用途授权，限速1qps；③仅采集公开非个人信息（电影名、评分、导演），不采集用户评论；④在headers中标识教育用途邮箱，遵守网站声明；⑤数据本地化后删除敏感字段，不上传第三方。(3)替代方案：①教师预下载Top250公开数据集（CSV），供学生本地分析；②使用Kaggle“MoviesMetadata”开放数据集，版权清晰；③模拟爬虫：在局域网搭建仿真网站（Flask+SQLite），学生编写爬虫抓取本校服务器数据，既练技术又免风险；④引入数据伦理辩论赛，让学生探讨“技术中立吗？”深化社会责任教育。10.算法设计题（12分）给定一个长度为n的整数数组，元素范围[0,n−1]，其中某些元素出现两次，某些出现一次，找出所有未出现过的数字。要求时间复杂度O(n)，空间复杂度O(1)（输出数组不计入额外空间）。请：(1)描述算法思想；（3分）(2)给出Python实现；（6分）(3)证明复杂度。（3分）答案：(1)思想：利用原数组作哈希，第一次遍历将num取绝对值后作为下标，将对应位置数取负标记存在；第二次遍历收集仍为正数的下标即为缺失数字。(2)代码：```pythondeffind_disappeared_numbers(nums):fornuminnums:idx=abs(num)1ifnums[idx]>0:nums[idx]=1return[i+1fori,vinenumerate(nums)ifv>0]```(3)复杂度：两次遍历，时间O(n)；仅使用常数变量，额外空间O(1)，满足要求。11.网络安全问答题（10分）某高中信息中心计划对外提供“学生综合素质评价”查询服务，需保障数据机密性、完整性、可用性。请回答：(1)给出三种实现机密性的技术措施并简要说明。（3分）(2)说明如何使用数字签名保证数据完整性。（3分）(3)从备份角度阐述保障可用性的策略。（4分）答案：(1)①HTTPS+TLS1.3，对传输层加密；②数据库字段级AES256加密，存储密文；③VPN专线，限制公网暴露。(2)学校使用SM2非对称算法生成密钥对，私钥对评价数据哈希值签名，公钥内置客户端；若数据被篡改，签名验证失败，系统报警。(3)采用321备份策略：至少3份副本，2种介质（本地磁盘+云对象存储），1份异地；每日增量、每周全量；定期演练恢复，RPO<15min，RTO<1h；使用ZFS快照防止勒索软件；备份数据同样加密并签名，防止被篡改。12.综合实践题（18分）主题：基于MindSporeLite的高中“AI植物识别”校本课程开发要求：(1)列出所需硬件清单（含型号与数量，面向一个班48人，8组）。（3分）(2)给出模型训练数据来源及预处理步骤。（3分）(3)设计一个4课时教学方案，说明每课时目标与任务。（8分）(4)指出课程可渗透的学科德育元素。（4分）答案：(1)硬件：树莓派4B8GB×8；RaspberryPiCameraModuleV2×8；32GBClass10TF卡×8；便携式显示器11.6寸×8；移动电源20000mAh×8；植物样本标签牌若干；总预算约2.4万元。(2)数据：①中国植物图像库