信息素养与人工智能基础

信息量大，基础与应用并重

案例驱动，贴近实际生活应用

适应面广，兼顾教学与自学

《信息素养与人工智能基础》一书内容涵盖计算机基础知识、Windows 10操作系统、计算机网络与应用、信息的编码和多媒体、文字处理软件Word 2016、电子表格软件Excel 2016、演示文稿软件PowerPoint 2016、Python编程基础、Pandas数据分析、Matplotlib数据可视化初步和人工智能基础等11个方面的内容。

本书的特点如下。

（1）信息量大。本书讲解计算机的基础知识，突出计算机的实际应用和操作，涵盖高等院校各专业计算机公共基础和人工智能基础课程的基本教学内容和应用实例，可以满足高等院校非计算机专业基础课教学的基本需要。

（2）实例贴近生活，实用。在第5章以2个实例完整地介绍Word中的图文混排、目录制作与提取的操作步骤和应用。在第6章以一个完整的实例分为3个部分完整地介绍Excel的操作和应用。在第7章以一个完整的实例详细地介绍PowerPoint的基础操作和应用。在第8章比较全面地介绍Python的数据类型、结构化程序设计的一般过程，对自定义函数也进行了简单介绍。在第9章以比较多的实例详细地介绍Pandas处理数据的基础理论和方法。在第10章以Matplotlib为工具，重点介绍数据的可视化表达。在第11章重点介绍人工智能方面的基础知识，以7个案例介绍回归、分类、聚类、神经网络等应用案例以及AIGC的应用。

（3）适应面广。本书可供高等院校非计算机专业计算机基础与人工智能课程的教学使用，还可作为计算机等级考试培训教材，也可供不同层次的从事办公自动化的人群学习、参考。

为更好地配合任课教师在实验环节上的教学，作者编写了本书的配套教材《信息素养与人工智能基础实验教程》供参考使用。

本书源于大学计算机基础和人工智能基础课程的教学与实践，凝聚了一线任课教师的教学经验与科研成果。本书由罗奕、程小恩任主编，由杨霖、赵亮、肖丽、王俊杰任副主编，由何振林主审。钱前、刘剑波、张勇、罗维、王德贤、闵新、何力、张晓彤、程爱景、陈卓、彭安杰、何振林、庞燕玲等任编委。

本书在编写过程中参考了大量的资料，在此对这些资料的作者表示感谢，同时也特别感谢我的同事，他（她）们为本书的写作提供了无私的建议。

本书的编写得到了中国水利水电出版社全方位的帮助，以及有关兄弟院校的大力支持，在此一并表示感谢。

由于时间仓促及作者的水平有限，虽经多次教学实践和修改，书中难免存在错误和不妥之处，恳请广大读者批评指正。

编 者

2026年3月

第1章 计算机基础知识 1
1.1 计算机的产生与发展 1
1.1.1 计算机的产生 1
1.1.2 计算机的发展 2
1.1.3 计算机的发展趋势 3
1.1.4 计算机的分类 4
1.2 计算机的特点和应用 6
1.2.1 计算机的特点 6
1.2.2 计算机的应用 6
1.2.3 计算思维简介 7
1.2.4 人工智能 8
1.3 计算机系统的组成 10
1.3.1 冯•诺依曼型计算机 10
1.3.2 计算机硬件系统 10
1.3.3 计算机软件系统 12
1.4 微型计算机系统的组成 12
1.4.1 微型计算机的硬件组成 12
1.4.2 微型计算机的软件配置 13
1.5 计算机的主要技术指标 14
习题1 15
参考答案 17
第2章 Windows 10操作系统 18
2.1 操作系统的基本概述 18
2.1.1 操作系统的功能 18
2.1.2 操作系统的分类 20
2.1.3 操作系统的主要特性 22
2.2 Windows 10操作系统特点简介 22
2.3 Windows 10的启动与关闭 24
2.3.1 Windows 10的启动 24
2.3.2 Windows 10的退出 24
2.4 Windows 10的基本概念和基本操作 25
2.4.1 Windows 10桌面的组成 25
2.4.2 鼠标的基本操作 25
2.4.3 键盘的基本操作 26
2.4.4 Windows 10桌面的基本操作 26
2.4.5 “开始”菜单简介 27
2.4.6 “任务栏”的基本操作 28
2.5 Windows 10的窗口及操作 32
2.6 “此电脑”与“文件资源管理器” 34
2.7 Windows 10的文件管理 37
2.7.1 文件（夹）和路径 37
2.7.2 文件管理 38
2.7.3 “回收站”的管理 41
2.8 Windows 10的磁盘管理 42
2.8.1 格式化磁盘 43
2.8.2 查看磁盘的属性 43
2.8.3 磁盘清理程序 44
2.8.4 碎片整理和优化驱动器 44
2.9 任务管理器和控制面板 45
2.9.1 任务管理器 45
2.9.2 Windows 10的所有控制面板项 46
习题2 47
参考答案 49
第3章 计算机网络与应用 50
3.1 计算机网络基础 50
3.1.1 计算机网络的定义与功能 50
3.1.2 计算机网络的分类 50
3.2 局域网基本技术 51
3.2.1 网络的拓扑结构 51
3.2.2 局域网的组成 51
3.3 Internet基础 53
3.3.1 Internet的特点 54
3.3.2 TCP/IP协议 55
3.3.3 Internet的地址和域名 55
3.3.4 Internet接入技术 59
3.4 Internet服务与应用技术 60
3.4.1 WWW服务 60
3.4.2 Web浏览器Edge的使用方法 60
3.4.3 资源检索与下载 64
3.4.4 电子邮件 67
3.4.5 其他常见服务 70
3.5 网络安全 71
习题3 73
参考答案 74
第4章 信息编码和多媒体 75
4.1 计算机中信息的表示方法 75
4.1.1 数制的概念 75
4.1.2 数制转换 76
4.1.3 计算机中信息的编码 80
4.1.4 声音的数字化表示 87
4.1.5 图形与图像的数字化表示 91
4.2 多媒体技术概述 94
4.2.1 基本知识 95
4.2.2 多媒体的特点 96
4.2.3 多媒体计算机系统的构成 96
4.2.4 多媒体计算机硬件系统构成 98
习题4 99
参考答案 102
第5章 文字处理软件Word 2016 103
5.1 Word 2016的启动与退出 103
5.1.1 Word的启动 103
5.1.2 Word的退出 103
5.1.3 Word 2016的界面 103
5.2 Word的图文混排 106
5.3 生成目录 115
5.3.1 目录的生成 115
5.3.2 目录的修改与更新 116
习题5 123
参考答案 125
第6章 电子表格软件Excel 2016 126
6.1 Excel的基础知识 126
6.1.1 Excel的启动与退出 126
6.1.2 Excel的窗口组成 126
6.1.3 Excel的工作流程 128
6.2 数据的输入 129
6.2.1 输入数据 129
6.2.2 数据验证 130
6.3 设置单元格的格式 130
6.3.1 数字格式化 130
6.3.2 单元格字体的格式化 131
6.3.3 单元格的对齐方式 131
6.3.4 设置单元格的边框与底纹 131
6.3.5 通过“套用表格格式”格式化
单元格 132
6.3.6 通过“单元格样式”命令格式化
单元格 135
6.3.7 通过“条件格式”命令格式化
单元格 135
6.4 公式和函数的使用 141
6.4.1 公式 141
6.4.2 引用单元格 143
6.4.3 定义名称 144
6.4.4 函数 147
6.5 数据分析 152
6.6 数据的图表化 160
习题6 164
参考答案 166
第7章 演示文稿软件PowerPoint 2016 167
7.1 PowerPoint基础知识 167
7.1.1 PowerPoint窗口的组成 167
7.1.2 PowerPoint的基本概念 168
7.1.3 创建与保存PowerPoint演示文稿 170
7.2 设置幻灯片的动画与超链接 171
7.2.1 设置动画效果 171
7.2.2 触发器动画 174
7.2.3 演示文稿中的超链接 174
7.3 演示文稿综合举例 176
习题7 193
参考答案 197
第8章 Python编程基础 198
8.1 环境搭建 198
8.1.1 安装Python 198
8.1.2 安装Anaconda 204
8.1.3 管理包 206
8.1.4 Spyder的使用 207
8.2 基本语法 209
8.2.1 行与缩进 209
8.2.2 注释 210
8.2.3 语句换行 211
8.3 输入和输出 212
8.3.1 输出 212
8.3.2 输入 212
8.4 变量 213
8.5 数据类型 213
8.5.1 数值类型 213
8.5.2 运算符号 214
8.5.3 字符串 219
8.5.4 列表 221
8.5.5 元组 223
8.5.6 字典 223
8.6 Python控制结构与函数 224
8.6.1 控制结构 224
8.6.2 函数 231
8.6.3 lambda表达式 232
习题8 233
参考答案 237
第9章 Pandas数据分析 238
9.1 统计基本概念 238
9.1.1 统计的含义 238
9.1.2 常用统计量 239
9.2 Pandas数据结构 241
9.2.1 Series对象 241
9.2.2 创建Series对象的方式 242
9.2.3 Series对象数据访问 244
9.2.4 Series对象的排序 250
9.2.5 Series对象的运算 252
9.2.6 Series的统计函数 257
9.2.7 DataFrame对象 261
9.2.8 DataFrame数据的访问 267
9.2.9 DataFrame数据的编辑 273
9.2.10 DataFrame数据的运算 279
9.3 数据文件读写 286
9.3.1 读写CSV和TXT文件 286
9.3.2 读取Excel文件 290
9.4 数据清洗 292
9.4.1 缺失数据处理 293
9.4.2 去除重复数据 297
9.4.3 数据合并 298
9.4.4 Pandas日期处理 306
9.4.5 数据排序 311
9.5 统计分析 316
9.5.1 统计函数 316
9.5.2 Pandas数据的分组 317
9.5.3 cut()数据分段函数 323
9.5.4 相关性分析 324
9.6 透视表与交叉表 327
9.6.1 透视表 327
9.6.2 交叉表 328
习题9 330
参考答案 335
第10章 Matplotlib数据可视化初步 336
10.1 可视化分析概述 336
10.1.1 认识基本图形 337
10.1.2 Pandas图表中的辅助元素 338
10.2 利用Matplotlib包绘制图形 339
10.2.1 numpy库基础知识简介 340
10.2.2 使用Matplotlib.pyplot模块
快速绘图 342
10.2.3 调用figure()函数创建一个绘图
对象 343
10.2.4 axes()函数 346
10.2.5 subplot()函数 347
10.2.6 调节轴的间距和轴与边框的距离 352
10.2.7 在图形中显示中文 353
10.2.8 图形保存和输出设置 353
10.3 绘图函数的参数 354
10.3.1 x和y参数 354
10.3.2 格式参数 355
10.4 绘图函数的标签函数 358
10.4.1 使用title()设置标题文本函数 358
10.4.2 使用xlabel()和ylabel()设置x轴
和y轴文本函数 358
10.4.3 使用xlim()和ylim()设置x轴
和y轴刻度范围函数 359
10.4.4 使用xticks()和yticks()设置x轴
和y轴刻度标签函数 359
10.4.5 使用legend()设置图例函数 360
10.4.6 使用grid()网格线设置函数 361
10.4.7 添加注释文本 362
10.4.8 添加表格 364
10.4.9 添加参考线 365
10.4.10 添加参考区域 366
10.4.11 添加填充区域 367
10.5 坐标轴的移动 368
10.5.1 隐藏轴脊 369
10.5.2 移动轴脊的位置 370
10.5.3 改变坐标轴刻度的方向 371
10.6 常用绘制图形函数 373
10.6.1 bar()柱形图函数 374
10.6.2 barh()横向条形图函数 375
10.6.3 pie()饼图函数 377
10.6.4 scatter()散点图函数 378
10.6.5 hist()直方图函数 380
10.6.6 boxplot()箱线图函数 382
10.6.7 绘制南丁格尔玫瑰图 384
习题10 388
参考答案 392
第11章 人工智能基础 393
11.1 人工智能的发展 393
11.1.1 什么是人工智能 393
11.1.2 人工智能的发展历程 393
11.1.3 人工智能的特征及典型应用 397
11.1.4 强人工智能和弱人工智能 401
11.2 人工智能要素 402
11.2.1 数据 402
11.2.2 算法 403
11.2.3 算力 403
11.3 人工智能模型 404
11.3.1 人工智能模型训练 404
11.3.2 人工智能模型评价 405
11.4 机器学习与深度学习 406
11.4.1 机器学习的含义 406
11.4.2 深度学习的崛起 407
11.4.3 神经网络 408
11.5 机器学习的常用算法 410
11.5.1 机器学习算法 410
11.5.2 4种常见算法 411
11.6 大模型 424
11.6.1 大模型的基本概念 424
11.6.2 大语言模型 425
11.6.3 智能体 427
11.7 AIGC生成内容 427
11.7.1 AIGC及相关概念 427
11.7.2 AIGC服务平台或工具 428
11.7.3 应用举例 431
习题11 437
参考答案 441
参考文献 442

1. 计算方法 [徐应祥]
2. 农村社会调查与SPSS统计分析实务 [主编 黄颖]
3. 大学应用数学（第二版） [主编 郭立娟]
4. 人工智能系统部署与运维 [主编 牟鑫 谢宇]
5. 用英语讲中国故事：高频1000词 [胡玉 编著]
6. AIGC通识与应用（微课版） [主编　林朝平 杨静 ]
7. 数字技术应用 [主编 马永生 姚雪 于德萍]
8. 贵州电网有限责任公司安全监管专业技术人员典型业务知识及案例汇编 [主编 黎安俊 赵凤仪 娄方桥]
9. 算法分析与设计（基于 Python 语言） [主编 王璐烽　张光晨　冯占伟]
10. 大学计算机——人工智能与数字素养 [主编　王家宁　张世龙]
11. 物流中心作业设计与实施 [主编　孙瑞者]
12. 人工智能技术应用项目式教程 [主编　孙丰伟]
13. 融合多因素的位置服务隐私保护：从理论到方法 [李勇军 余雨萍 著]
14. 电力系统继电保护 [主编 王志华 蔡红梅 郭英芳]
15. 风电机组运行与维护 [主编 巩真 呼吉亚 班淑珍]
16. Python程序设计 [主编 卢山]
17. 信息科技基础（上下册） [主编 闵笛 彭增焰]
18. 信息素养与人工智能基础实验教程 [主 编　罗奕 钱前]
19. 藏香鸡高效健康养殖与疾病防控 [黄增文 陈意群 王中成 等 著]
20. 大学物理实验（第三版） [主编 张强 李含 孙耀强]
21. 人工智能通识课实践教程 [主编　冯大春　刘双印　胡海艳]
22. 中学物理实验训练简明教程 [主编 黄永平 吴英]
23. 数据库原理及应用 [主编 解启娜 曾安平 张航旗]
24. 推荐算法 [顾爽 著]
25. 机电设备装配与维修 [主编　周锡]
26. 人工智能赋能教师发展研究与实践 [吴涛 余光华 闵笛 著]
27. 普通机床的零件加工 [主编　周锡　龙育才]
28. 影响你一生的英语背诵范文大全·栀子花开（2000 词汇量版）（第2版） [主编 张元婧　宋歌　成晔]
29. AIGC基础与应用 [主编 彭波 谢崇波]
30. 人工智能技术应用项目式教程 [主编 孙丰伟]