教材：高中信息技术教材里的数据科学

张记存

高中信息技术教材引导学生通过了解如何采集、存储、组织、处理、分析与可视化表达数据，认识数据对日常生活的影响，并形成数据的安全意识。下面笔者梳理一下教材中与数据科学相关的具体内容。

数据

①定义：数据是对客观事物的符号表示。②特征：二进制、语义性、分散性、多样性与感知性。③来源：按照获取渠道，可以将数据分为两类——直接数据和间接数据。④收集方法：直接数据的收集方法，如调查法、访谈法等。间接数据的收集方法，如查阅文献资料等。

数据采集

1.模拟信号、数字信号及相互转换

模拟信号的值是随时间连续变化的，波形光滑。数字信号随时间的变化是非连续的，是离散的。通过一定的规则和方法可以实现模拟信号和数字信号的相互转换，将模拟信号转化为数字信号的过程称作模数转换，将数字信号转换成模拟信号称为数模转换。

2.进制及转换

在计算机科学中，除了使用二进制外，人们还经常使用八进制和十六进制。字母D表示十进制，字母B表示二进制，字母O表示8进制，字母H表示16进制。

3.编码

（1）文本编码

用于文本数据字符编码的方案有多种类型，其中ASCII码和Unicode是最为典型的两种编码方案。

（2）图像编码

图像文件大小的计算公式为：图像文件大小=图像宽度×图像高度×色彩深度/8（字节）。

（3）音频编码

音频文件的大小取决于采样频率、量化位数、声道数和时长，音频文件大小的计算公式为：音频文件大小=采样频率×量化位数×声道数×时长/8（字节）。

（4）视频编码

视频是由以一定的速度连续播放的一组静态图像形成的，这些静态图像被称为帧。

数据存储

计算机中存储容量最小的单位是比特（bit）。8bit为一个基本单位，称为字节（Byte）。常见的单位还有KB、MB、GB、TB等。

數据分析

数据分析是在一大批杂乱无章的数据中，运用数字化工具和技术，探索数据内在的结构和规律，构建数学模型，进行可视化表达，通过验证将模型转化为知识，为诊断过去、预测未来发挥作用。

可视化表达及数据分析报告

以图形、图像和动画等方式更加直观生动地呈现数据及数据分析结果，揭示数据之间的关系、趋势和规律等的表达方式称为数据可视化表达。

数据分析报告是项目研究结果的展示，也是数据分析结论的有效承载形式。

大数据

大数据的5Ⅴ特征：Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety（多样）、Value（低价值密度）、Veracity（真实性）。

数据安全

威胁数据安全的因素有很多，如硬盘驱动器损坏、操作失误等。

对于数据安全，不仅要做好防护，还应提高数据本身的安全，常见的数据校验方法有MD5等。