信息处理与数据科学 pdf下载

与同类教材相比，本书强化了对大学计算机课程知识体系和知识结构的梳理，并在内容上有所加深，重点增加了数据科学与大数据两个模块的内容，系统地讲授了大数据及人工智能的概念、特征与关键技术。

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。

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必备技能。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、李鹏负责，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。最后，全书由马秀麟负责统稿并审定。
对于本书，虽然编者尽了最大的努力，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。