教材：高中信息技術教材里的數據科學

張記存

高中信息技術教材引導學生通過了解如何采集、存儲、組織、處理、分析與可視化表達數據，認識數據對日常生活的影響，并形成數據的安全意識。下面筆者梳理一下教材中與數據科學相關的具體內容。

數據

①定義：數據是對客觀事物的符號表示。②特征：二進制、語義性、分散性、多樣性與感知性。③來源：按照獲取渠道，可以將數據分為兩類——直接數據和間接數據。④收集方法：直接數據的收集方法，如調查法、訪談法等。間接數據的收集方法，如查閱文獻資料等。

數據采集

1.模擬信號、數字信號及相互轉換

模擬信號的值是隨時間連續變化的，波形光滑。數字信號隨時間的變化是非連續的，是離散的。通過一定的規則和方法可以實現模擬信號和數字信號的相互轉換，將模擬信號轉化為數字信號的過程稱作模數轉換，將數字信號轉換成模擬信號稱為數模轉換。

2.進制及轉換

在計算機科學中，除了使用二進制外，人們還經常使用八進制和十六進制。字母D表示十進制，字母B表示二進制，字母O表示8進制，字母H表示16進制。

3.編碼

（1）文本編碼

用于文本數據字符編碼的方案有多種類型，其中ASCII碼和Unicode是最為典型的兩種編碼方案。

（2）圖像編碼

圖像文件大小的計算公式為：圖像文件大小=圖像寬度×圖像高度×色彩深度/8（字節）。

（3）音頻編碼

音頻文件的大小取決于采樣頻率、量化位數、聲道數和時長，音頻文件大小的計算公式為：音頻文件大小=采樣頻率×量化位數×聲道數×時長/8（字節）。

（4）視頻編碼

視頻是由以一定的速度連續播放的一組靜態圖像形成的，這些靜態圖像被稱為幀。

數據存儲

計算機中存儲容量最小的單位是比特（bit）。8bit為一個基本單位，稱為字節（Byte）。常見的單位還有KB、MB、GB、TB等。

數據分析

數據分析是在一大批雜亂無章的數據中，運用數字化工具和技術，探索數據內在的結構和規律，構建數學模型，進行可視化表達，通過驗證將模型轉化為知識，為診斷過去、預測未來發揮作用。

可視化表達及數據分析報告

以圖形、圖像和動畫等方式更加直觀生動地呈現數據及數據分析結果，揭示數據之間的關系、趨勢和規律等的表達方式稱為數據可視化表達。

數據分析報告是項目研究結果的展示，也是數據分析結論的有效承載形式。

大數據

大數據的5Ⅴ特征：Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety（多樣）、Value（低價值密度）、Veracity（真實性）。

數據安全

威脅數據安全的因素有很多，如硬盤驅動器損壞、操作失誤等。

對于數據安全，不僅要做好防護，還應提高數據本身的安全，常見的數據校驗方法有MD5等。