信息处理与数据科学_马秀麟邬彤鲍建樟李鹏/主编_9787303269273

本书是在大数据与人工智能快速发展并对人们的科学研究、生活产生了重要影响的大形势下，结合教育部计算机公共课教指委提出的加强在校大学生计算思维能力培养的指导思想，为高等院校《大学计算机应用基础》类课程的教学而编写的。本书从信息处理与数据科学的视角入手，依据大学计算机公共课的课程体系及本书的设计理念，重点探索与分析了信息在计算机中的表示、各类信息资源的编辑处理技术、数据科学与数据分析的相关概念与技术、人工智能的原理与应用共五个领域的内容。共有5篇组成，依次为(1)信息化社会与信息的数字化表示、(2)信息平台与信息交换、(3)文稿处理与信息呈现、(4)多媒体信息处理、(5)大数据与人工智能的概念。后还以Excel的分子工具库为例讲授了数据分析中常见的t检验、相关性分析和方差分析等技术。

随着计算机和网络技术日益普及，计算机中的思维方式、解决问题的方法已经逐渐向其他领域渗透，并影响了其他学科，促进了相关学科的发展，甚至形成了一些交叉学科。因此，计算机技术已经不仅仅是一种工具，而是逐步演化为一种思维习惯，在以计算机处理问题的过程中蕴含着方法论。基于此背景和信息化发展的形势，在大数据和并行计算的催生下，人工智能技术得到了快速发展，人工智能的人脸识别、语音识别、自然语言处理等技术已经进入普通人的生活、学习、科研甚至安全领域；与此同时，以数据分析为基础、基于数据进行论证的科学研究方法量化研究，已经成为从事科学研究人员必须掌握的基本能力。计算思维的理念就是在这一历史背景下提出来并获得了重大发展的。因此，以计算思维为思维培养目标，在计算机应用领域从数据科学的视角逐渐强化学生的信息处理意识，建立以数据科学方法开展科学研究并论证的习惯，促使学生掌握人工智能的基本原理及发展趋势，将是大学计算机公共课发展的主要方向。
然而，对于如何落实计算思维能力发展形成大数据与人工智能视野等战略性培养目标，在具体教学实践中却是一个非常严峻的挑战。由于不同的院校、不同的专业、不同层次的学习者具有不同的个人发展需要和专业发展要求，采取一刀切、一蹴而就的培养方式肯定是行不通的。笔者认为，对学生计算思维能力的培养应该结合学校自身发展的特点、学生专业发展的要求分层分级地展开。从师范类学校的培养目标看，加强对学生的媒体素材处理能力、数据处理、数据分析能力和人工智能理解水平的培养，将是落实计算思维能力培养的重要突破口。从学生个人发展的需求来看，媒体素材的处理能力是对未来教师从业能力的必然要求，数据处理与分析能力则是学生未来参与实证性定量科研活动的技能。从面向学生和院系教师的调研报告看，强化这两方面能力的培养是有价值的，是符合学生和专业要求的。相关教学实践也已经证实，只有真正地结合学生的专业要求和个人发展需求，计算思维能力的培养才是有源之水、有根之木，才能保证学生对教学内容的良好掌握。同时这两方面能力的提升，又反过来能够带动学生对计算机其他相关知识的兴趣。
对于计算机公共课的教学，笔者认为，对课程的知识学习仅仅是教学目的之一，更重要的是要强调其过程性、工具性和学生思维习惯的培养。因此，对计算机类课程的学习绝不是仅仅让学生记住几个操作菜单、背诵几段概念就能解决的，而是需要师生在用中学做中学，在利用信息技术获取信息、整合信息的过程中，潜移默化地得到提升，应高度重视培养学生模仿计算机的处理模式和方法解决社会现实问题的能力。因此，要在强化学生的信息意识方面进行更深入地探索，培养学生的计算机能力和信息技术应用能力。如何促使学生利用信息技术来学习信息技术，是计算机教学研究的主要任务。
基于上述思路，在北京师范大学教务部的支持下，计算机公共课教改团队决定组织教师撰写新版的《计算机应用教程》教材，自1999年始，已经陆续出版了6版大学计算机应用课教材，从DOS环境发展到今天的Windows 10环境，从注重技能性操作到如今的信息处理和数据科学的视角，本教材已是大学计算机应用课程教材的第7版，是基于大数据、人工智能发展大形势而重新修订并出版的。在本书成书的过程中，北京师范大学教育技术学院衷克定教授和计算机公共课教学指导委员会给予了大力支持，并提出了许多中肯的建议和指正。同时，北京师范大学出版集团赵洛育编辑对本书的出版给予了自始至终的关心和指导，并提出了许多中肯的意见。在此，对北京师范大学出版集团、衷克定教授、赵洛育编辑表示衷心的感谢！
本书内容共分为5篇，其中信息及信息的数字化表示、信息平台与信息交流、多媒体信息处理的编写由马秀麟负责，文稿处理与信息呈现的编写由邬彤、负责，数据科学与人工智能的编写由鲍建樟、马秀麟负责，本书的文字校对、案例验证由硕士研究生刘静静、范晨雨、贾玉娟、苏幼园、梁静、王瑞敏等负责。后，全书由马秀麟负责统稿并审定。
对于本书，虽然编者尽了的努力，尽量避免出现问题。然而，由于诸多因素的制约，难免有疏漏、错误之处，恳请广大读者和行业从业人员批评指正。

第1篇信息及信息的数字化表示
第1章信息、数据与信息化社会/2
11信息及其特征2
111信息的概念2
112信息的特征3
12信息技术与信息化社会4
121信息化社会及特征4
122数据科学已成为科研与社会发展的核心内容5

第2章二进制数与数制转换/8
21二进制数及其特点8
22数制及其相互转换8
221十六进制数和八进制数8
222不同数制之间的转换10
23计算机中的数词与量词11

第3章信息的数字化表示/13
31数值型量在计算机中的表示方法13
311整数在计算机中的表示方法13
312小数在计算机中的表示方法13
32图形、图像及其表示方法14
321图形、图像的数值化表示14
322图形、图像的颜色模型15
33音频信息在计算机中的数字化表示16
331声音数字化的技术16
332数字化声音的质量标准18
34中英文字符的表示方法18
341计算机处理字符的基本思路18
342英文符号的编码、显示与存储19
343汉字编码方案及字库20
35信息的存储文件及其类型22
351信息在计算机中的存储与应用22
352数据文件与多媒体信息22
353媒体文件及其格式23
思考与实践活动26
第2篇信息平台与信息交流
第4章计算机系统与结构/29
41电子计算机的工作原理29
411计算机系统结构29
412计算机工作原理30
42微型计算机硬件系统32
421微机的主要硬件33
422微机的外部接口38
43电子计算机的软件系统40
431计算机软件的概念40
432常见的软件42
433程序设计语言44
44电子计算机的应用范畴45

第5章操作系统Windows 10/47
51Windows 10系统概述47
511Windows的起源与发展历程47
512启动与关机47
513Windows中的键鼠操作50
52桌面及操作51
521桌面及设置51
522任务栏52
523Windows的开始菜单57
524窗口的组成与操作60
525控件与对话框64
53Windows的文件管理65
531文件、文件夹与文件系统66
532文件命名规则与文件类型68
533文件操作环境70
534文件的基本操作73
535文件删除与回收站76
536文件的快捷方式78
537文件属性与操作权限79
538文档的关联与打开方式80
54文件压缩与解压缩82
541文件压缩概念及工具82
542压缩软件WinRAR的安装82
543使用WinRAR解压缩文件82
544使用WinRAR压缩文件83
55Windows系统维护84
551查看并管理进程84
552磁盘维护与管理85
553系统备份与还原89
554远程协助或远程桌面90
56系统的配置91
561注册的概念与注册表管理92
562查看系统的配置93
563显示属性的设置95
564日期时间与时区设置98
565软件的安装与卸载99
566为硬件设备安装驱动程序100
567定制桌面的图标104
57Windows系统安全及配置104
571漏洞与补丁104
572Windows防火墙与病毒预防106
573计算机用户管理108
574用户账户控制的设置111
58附件与命令窗口112
581Windows附件112
582命令行操作114

第6章Internet与信息交流/117
61计算机网络基础知识117
611网络的定义与类别117
612Internet简介118
613网络协议与TCP/IP协议概述120
614IPv4地址体系120
615IPv6的有关知识122
616域名系统123
62网络接入技术124
621网络接入的相关设备124
622网络接入的基础知识125
623以局域网接入Internet126
624基于NAT技术接入Internet128
625网络状态测试命令132
626网络连接的调试134
63浏览器的使用与配置136
631IE浏览器简单应用136
632配置IE浏览器140
633Edge浏览器144
64信息获取的方法146
641基于搜索引擎检索信息146
642学术资源的获取147
65信息交换电子邮件技术150
651Email的有关概念150
652申请免费Email邮箱151
653使用Webmail收发Email152
654利用QQ邮箱传送超大附件155
66信息下载与分享技术155
661信息下载技术155
662信息分享技术157
思考与实践活动159
第3篇文稿处理与信息呈现
第7章文稿写作工具Word/165
71文稿写作与文字处理综述165
711文稿写作及其特点165
712文稿写作规范及交稿要求165
72Word 2013基本知识167
721Word 2013主工作界面167
722文档的视图方式171
723文本的基本编辑172
724文字格式与段落格式175
73图文混排179
731图片的插入与调整179
732艺术字的插入与设置181
733形状的插入和设置182
734SmartArt图形的插入和设置183
735中文版式、首字下沉及插入公式186
736边框、底纹与分栏187
74表格处理190
741创建表格190
742编辑表格191
743设置表格外观196
744计算与排序197
75页面设置198
751分页与页眉/页脚198
752页面外观的设置201
753页边距及纸张的设置203
754打印预览与打印203
76长文档处理技术204
761长文档概述204
762样式的概念与使用205
763利用导航窗格组织文档208
764创建与更新目录209
765脚注与尾注210
766题注与题注目录211
767交叉引用214
77批注与修订214
771批注及其使用214
772修订及其用法215

第8章思维导图工具/217
81思维导图的概念与价值217
82思维导图工具MindManager217
821MindManager主工作界面217
822输入新内容217
823美化作品218
824保存MindManager文件221

第9章文稿演示工具PowerPoint/222
91PowerPoint综述222
911演示文稿系统概述222
912PowerPoint 2013主工作界面223
92PowerPoint的版式与主题224
921页面版式与页眉/页脚224
922美化页面225
923设计幻灯片母版227
93素材的插入与处理228
931新增幻灯片或文本228
932插入图像与屏幕截图229
933插入形状、SmartArt图形和艺术字231
934音频与视频素材的插入235
94页面切换效果设计237
941页面切换与切换方式237
942跳转动作与超链接238
95页面对象的动画效果240
951自定义动画的概念与方法240
952自定义动画的实用案例242
96幻灯片放映及控制246
961播放幻灯片246
962设置放映方式247
963排练计时与录制演示效果247
964将幻灯片转存为视频文档248
思考与实践活动250
第4篇多媒体信息处理
第10章图像处理技术/254
101图像处理软件Photoshop254
1011Photoshop的关键概念254
1012Photoshop CS6的主工作界面255
102Photoshop中的图层与选区258
1021图层面板与操作258
1022选区的概念及操作259
103图像调整与优化265
1031图像格式、亮度与色相调整265
1032图像的修补268
1033图像的扭曲与变形271
104抠图与图像拼合275
1041抠图与图像拼合原理275
1042实用案例275
105滤镜与动作281
1051滤镜及其操作281
1052动作概念及操作284
106美图秀秀285

第11章音频处理技术/288
111音频处理软件GoldWave288
1111GoldWave主工作界面288
1112控制器及其使用方法288
112音频文档的处理289
1121获取数字化音频289
1122音频文件格式转化290
113音频编辑与优化292
1131音频剪辑与拼接292
1132音频的优化与调整294

第12章视频制作与转码技术/298
121视频处理流程及常用软件298
122以格式工厂转换视频格式299
123视频制作Camtasia Studio300
1231Camtasia概述300
1232抓屏录制过程301
1233视频编辑与优化303
1234将视频项目发布为电影309
思考与实践活动310
第5篇数据科学与人工智能
第13章数据科学与数据处理/314
131数据科学的概念314
1311什么是数据科学314
1312数据来源、类型及数据处理315
132数据科学的关键技术320
1321数据分析与数据挖掘简介320
1322数据描述方法320
1323数据分析的关键技术321
133大数据的概念及关键技术323
1331大数据的定义、特征及渊源323
1332大数据处理的关键技术329
1333大数据生态圈331
1334大数据分析与思维336

第14章基于Excel的简单数据处理/338
141Excel 2013概述338
1411电子表格系统概述338
1412电子表格中的数据类型338
1413Excel 2013主工作界面339
1414数据输入与保存343
142数据格式与单元格编辑345
1421单元格的格式设置346
1422设置数据的显示格式349
1423单元格的编辑351
143公式、函数及运算352
1431问题导入计算学生成绩352
1432常见的运算符与函数353
1433公式的输入与操作355
1434公式复制中的3类地址356
1435公式操作的实用案例357
144数据表管理362
1441数据表的排序362
1442数据筛选364
1443分类汇总365
1444基于子表抽取数据366
1445为子表补充数据367
1446数据表处理实例368
145Excel的统计图表372
1451作图的基本思路372
1452基于数据表绘制统计图372
1453统计图表制作实例374

第15章以Excel实现统计推断/377
151统计推断与Excel数据分析377
1511统计推断的相关概念377
1512对数据的规范化处理378
1513Excel的数据分析方法381
152单变量的统计描述383
1521对单变量的常规统计描述383
1522单变量的分布形态频度分析384
153两配对样本的统计推断387
1531什么是两配对样本387
1532两配对样本的差异显著性检验389
1533两配对样本的相关性分析392
154两独立样本的统计推断394
1541什么是两独立样本394
1542两独立样本的方差齐性检验395
1543两独立样本的差异显著性检验396
155基于单因素分组的方差分析399
1551单因素方差分析的概念399
1552方差分析案例400

第16章人工智能与大数据/402
161人工智能的概念及发展历程402
1611人工智能的概念402
1612人工智能的工作原理404
1613人工智能的萌芽与发展405
162人工智能的关键技术及研究领域408
1621人工智能的关键技术408
1622人工智能研究及应用领域412
163人工智能与大数据417
思考与实践活动418

参考文献/422
第1篇信息及信息的数字化表示
第1章信息、数据与信息化社会/2
11信息及其特征2
111信息的概念2
112信息的特征3
12信息技术与信息化社会4
121信息化社会及特征4
122数据科学已成为科研与社会发展的核心内容5

参考文献/422

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