信息处理与数据科学

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。最后还以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。

马秀麟，教育技术学博士，北京师范大学教育学部副教授，硕士生导师，北京师范大学计算机公共课课程主任。 主要从事信息技术促进教学、网络课程设计与开发、线上学习行为分析等领域的教学与研究，关注学习资源重组与重构、知识可视化、思维导图（概念图）应用、在线学习行为监控与分析等方面的教研活动。 目前，已经发表学术论文50余篇，出版学术专著3部、教材15部，主持各类项目20余项。2004年获得北师大第三届最受本科生欢迎的“十佳教师”称号，2014年获得钱瑗教育基金奖，2015年获得北师大本科教学优秀奖，全国多媒体教学课件大赛一等奖、2016年获得北师大教学名师奖。

\" 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 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\"