1.1信息技術(shù)及其應(yīng)用（上）教學(xué)設(shè)計(jì)人教-中圖版高中信息技術(shù)必修1

第1章信息技術(shù)與社會(huì)1.1信息技術(shù)及其應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)背景信息科技是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的重要部分，主要研究以數(shù)字形式表達(dá)的信息及其應(yīng)用中的科學(xué)原理、思維方法、處理過程和工程實(shí)現(xiàn)。當(dāng)代高速發(fā)展的信息科技對(duì)全球經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和文化發(fā)展起著越來越重要的作用。義務(wù)教育信息科技課程具有基礎(chǔ)性、實(shí)踐性和綜合性，為高中階段信息技術(shù)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。信息科技課程旨在培養(yǎng)科學(xué)精神和科技倫理，提升自主可控意識(shí)，培育社會(huì)主義核心價(jià)值觀，樹立總體國(guó)家安全觀，提升數(shù)字素養(yǎng)與技能。教材分析本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容選自人教/地圖出版社必修２第1章信息技術(shù)與社會(huì)1.1信息技術(shù)及其應(yīng)用，信息技術(shù)的發(fā)展與普及為我們創(chuàng)造了一個(gè)全新的數(shù)字化生活環(huán)境。它們?cè)诮o我們帶來生活便利的同時(shí)，也在逐漸地改變著我們的生活方式。有效地利用信息技術(shù)方面的知識(shí)與技能，幫助同學(xué)們培養(yǎng)信息意識(shí)，提升計(jì)算思維，進(jìn)而通過數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新，承擔(dān)起信息社會(huì)責(zé)任。自20世紀(jì)80年代以來，迅猛發(fā)展的信息技術(shù)加快了全球范圍內(nèi)的知識(shí)更新和技術(shù)創(chuàng)新，催生出現(xiàn)實(shí)空間與虛擬空間并存的信息社會(huì)。生活在信息世界里的人們，通過接收和傳遞各種各樣的信息來不斷地認(rèn)識(shí)新事物、學(xué)習(xí)新知識(shí)。在信息社會(huì)中，人們只有掌握獲取、加工、管理、表達(dá)和交流信息的基本方法，能夠根據(jù)需要選擇適當(dāng)?shù)男畔⒓夹g(shù)工具解決實(shí)際問題，才能合理地使用信息技術(shù)為社會(huì)服務(wù)，成為信息社會(huì)的合格公民。學(xué)情分析此節(jié)課針對(duì)的對(duì)象是高一年級(jí)的學(xué)生。學(xué)生已經(jīng)已經(jīng)積累了許多信息技術(shù)方面的知識(shí)與技能，具備了一定的邏輯思維能力，能夠?qū)栴}進(jìn)行客觀的分析和評(píng)價(jià)。學(xué)習(xí)新知識(shí)，首先要知其然，接著通過不斷學(xué)習(xí)，積極動(dòng)手操作，大膽請(qǐng)教，加深對(duì)知識(shí)的理解，然后才能知其所以然，在不斷的探索過程中取得進(jìn)步。教學(xué)目標(biāo)1.了解信息技術(shù)的發(fā)展歷史與趨勢(shì)。2.了解信息技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域、科技成就和創(chuàng)新成果。3.探討信息技術(shù)對(duì)社會(huì)發(fā)展、科技進(jìn)步以及人們生活、工作與學(xué)習(xí)的影響。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn):信息技術(shù)在科研協(xié)同創(chuàng)新中的應(yīng)用。難點(diǎn):信息技術(shù)在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用。教學(xué)方法與教學(xué)手段案例分析法、講授法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法。教學(xué)過程問題導(dǎo)入提出問題，引發(fā)思考：體驗(yàn)探索感受身邊的信息早上，清脆的鬧鈴聲把我們從夢(mèng)中叫醒，新的一天開始了！推送的天氣預(yù)報(bào)送來陰晴冷暖信息；上學(xué)路上，實(shí)時(shí)的交通信息讓我們選擇合適的出行方式；走在校園中，大屏幕上滾動(dòng)著校內(nèi)的各種信息，廣播里播放著重要通知......由此可見，信息無處不在，信息技術(shù)已經(jīng)成為社會(huì)生活的重要組成部分。思考：在社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中，人類獲取、傳播信息的技術(shù)手段經(jīng)歷了哪些變化？小組討論：在社會(huì)生活中，還有哪些應(yīng)用信息技術(shù)解決問題的事例？項(xiàng)目實(shí)施構(gòu)思“智能化教學(xué)大樓”設(shè)計(jì)方案學(xué)校建成了一棟五層的教學(xué)大樓，每層包含五間教室、一個(gè)公共活動(dòng)大廳、兩間教師準(zhǔn)備室、兩個(gè)洗手間。請(qǐng)為大樓構(gòu)思一個(gè)設(shè)計(jì)方案，基本要求如下：1.從基本應(yīng)用功能出發(fā)，設(shè)計(jì)信息技術(shù)設(shè)施、設(shè)備的布局以及服務(wù)支持體系；2.注重節(jié)能環(huán)保、人性化、智能化，關(guān)注教與學(xué)功能的便捷性。信息技術(shù)的發(fā)展歷史信息技術(shù)是指獲取、表示、傳輸、存儲(chǔ)和加工信息的各種技術(shù)總和。在社會(huì)發(fā)展的歷史長(zhǎng)河中，人類一直在不斷地追求更有效、更便捷的技術(shù)手段，以增強(qiáng)信息處理的能力，應(yīng)對(duì)社會(huì)發(fā)展的需要。從原始人類到如今的信息時(shí)代，體現(xiàn)信息技術(shù)發(fā)展進(jìn)程的主要標(biāo)志如圖1.1.1所示。語言的產(chǎn)生。人類在從猿到人的進(jìn)化過程中，由于生產(chǎn)勞動(dòng)中信息交流的需要，逐步具備了用語言表達(dá)、傳遞信息的能力。語言的運(yùn)用使得人類的思想與感情交流更明確，內(nèi)容更豐富，它不僅僅是人類信息表達(dá)方式的突破，而且極大促進(jìn)了人類思維器官——大腦的發(fā)展，提高了抽象思維、分析表達(dá)、歸納推理的能力，揭開了人類文明的序幕。文字的出現(xiàn)。文字源于古人記錄事件的圖形和符號(hào)，經(jīng)過幾千年的發(fā)展，形成了各國(guó)各民族的文字。文字的出現(xiàn)是信息從語音同步傳播變?yōu)橐曈X異步傳播的過程，是信息載體與傳播方式的重要變革。記錄在龜甲、竹簡(jiǎn)上的文字（圖1.1.2），可以用人工傳送到更遠(yuǎn)的地方，也可以跨越千年保存下來。文字的應(yīng)用標(biāo)志著人類具備了跨越時(shí)空傳遞信息的能力。造紙術(shù)和活字印刷術(shù)的發(fā)明。隨著人類社會(huì)對(duì)信息傳播需求的激增，龜甲刻記、竹簡(jiǎn)抄寫等手工記錄方式已不能滿足信息傳播的需求。我國(guó)東漢時(shí)期，適合大量推廣使用的紙張出現(xiàn)了。到了宋代，用泥模制作的活字排版誕生了。造紙術(shù)與活字印刷術(shù)（圖1.1.3）是我國(guó)古代的偉大發(fā)明，是信息存儲(chǔ)與復(fù)制技術(shù)的巨大進(jìn)步，使人類知識(shí)的積累和傳播有了更可靠的保證，為人類社會(huì)的近代文明奠定了基礎(chǔ)。電報(bào)、、廣播和電視的出現(xiàn)。信息傳播技術(shù)的突破發(fā)生在19世紀(jì)，其標(biāo)志是電報(bào)和的出現(xiàn)。從這個(gè)時(shí)候起，人類開始利用電磁波來傳遞信息，使信息的傳輸效率發(fā)生了質(zhì)的飛躍。此后，廣播技術(shù)和電視技術(shù)（圖1.1.4）相繼出現(xiàn)，這些技術(shù)讓全球的人們能夠同時(shí)接收電磁波傳送的圖像、音頻、視頻等信息，使人類具有了在更大范圍內(nèi)快速傳播信息的能力。現(xiàn)代通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)的普及。隨著社會(huì)的發(fā)展，需要傳遞和處理的信息量越來越大。為了更高效地存儲(chǔ)、處理、傳送這些信息，現(xiàn)代通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)相繼出現(xiàn)并迅速普及?，F(xiàn)代通信技術(shù)主要包括衛(wèi)星通信（圖1.1.5）、光纖通信、移動(dòng)通信等技術(shù)，能夠快速傳播文字、圖像、音頻、視頻等各類信息，而計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)既能快速存儲(chǔ)、分析、處理這些信息，還能實(shí)時(shí)進(jìn)行傳送?，F(xiàn)代信息技術(shù)是以微電子學(xué)為基礎(chǔ)，基于現(xiàn)代通信技術(shù)和以計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)為核心的技術(shù)體系，對(duì)文字、圖像、音頻、視頻等各種信息進(jìn)行獲取、加工、儲(chǔ)存、傳播和使用的技術(shù)。如果沒有特殊說明，本書后面所說的信息技術(shù)都是指現(xiàn)代信息技術(shù)。思考活動(dòng)信息技術(shù)發(fā)展的定律在現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展過程中，研究人員提出了一些經(jīng)驗(yàn)性的定律，表1.1.1列出了幾個(gè)。你如何看待它們？你還知道哪些信息技術(shù)發(fā)展的定律，請(qǐng)?zhí)钊氡碇?。?.1.1信息技術(shù)發(fā)展的一些定律名稱描述摩爾定律當(dāng)價(jià)格不變時(shí)，集成電路可容納的晶體管數(shù)目，大約每隔18個(gè)月增加一倍；換言之，獲取同樣性能的集成電路，價(jià)格每隔18個(gè)月降為原來的50%吉爾德定律主干網(wǎng)的帶寬每隔6個(gè)月增加一倍梅特卡夫定律網(wǎng)絡(luò)價(jià)值等于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)的二次方，網(wǎng)絡(luò)價(jià)值與聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)的二次方成正比貝索斯定律云計(jì)算的價(jià)格每隔３年會(huì)降低50%信息技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)代信息技術(shù)從出現(xiàn)到如今的短短幾十年，已被看作科技發(fā)展史上發(fā)展最迅速、對(duì)人類影響最深遠(yuǎn)的技術(shù)。未來，信息技術(shù)還將沿著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向，繼續(xù)以巨大的生命力影響人類社會(huì)的發(fā)展。從個(gè)人使用者的角度來看，未來的信息技術(shù)將呈現(xiàn)以下特點(diǎn)。更多樣的信息采集與處理終端。隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，集成電路芯片越來越小，功能卻越來越多。為、電視、冰箱、吸塵器、智能穿戴設(shè)備等裝上相應(yīng)的芯片，并通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)等連接起來，人們通過任何一個(gè)信息終端，都可以隨時(shí)隨地獲取、交流信息（圖1.1.6）。更泛在的信息通信網(wǎng)絡(luò)。通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)將進(jìn)一步交融，使人們隨時(shí)隨地能夠安全、快捷、高效地享受信息服務(wù)。現(xiàn)有的各種信息網(wǎng)絡(luò)將不斷融合，媒體信息的傳播、處理與存儲(chǔ)將整合到一個(gè)功能強(qiáng)大的信息網(wǎng)絡(luò)之中。更智能的信息交互方式。隨著語音識(shí)別、人臉識(shí)別、指紋識(shí)別、虛擬現(xiàn)實(shí)、體感操作等技術(shù)的進(jìn)步，人們可以體驗(yàn)到更加智能的信息交互方式。只要?jiǎng)觿?dòng)嘴、動(dòng)動(dòng)手、眨眨眼，甚至只是在頭腦中閃出一個(gè)想法，就能操控智能設(shè)備進(jìn)行信息處理（圖1.1.7）。思考活動(dòng)信息技術(shù)發(fā)展回顧與展望在信息技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程中，發(fā)生了很多重要?dú)v史事件，出現(xiàn)了許多創(chuàng)新成果，凝聚了無數(shù)人的思想火花。思考：你還知道哪些重要的歷史事件、創(chuàng)新成果和人物？你認(rèn)為未來信息技術(shù)的發(fā)展還會(huì)有哪些技術(shù)突破？信息技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)情境1：能自動(dòng)駕駛的智能汽車近年來，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的智能汽車（圖1.1.8）日漸成為人們熱議的話題，許多科技企業(yè)和汽車制造商紛紛投入其中。這種智能汽車是一個(gè)包含硬件、軟件、內(nèi)容和服務(wù)的大型可移動(dòng)智能終端，也是具有導(dǎo)航、行車智能控制、網(wǎng)絡(luò)通信、休閑娛樂、購(gòu)物等多種技術(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)。通過車載傳感系統(tǒng)，汽車本身具備主動(dòng)的環(huán)境感知能力，通過車載信息終端實(shí)現(xiàn)與人、車、路、互聯(lián)網(wǎng)之間的無線通信和信息交換。那么，智能汽車運(yùn)用了哪些信息技術(shù)呢？下面一起來認(rèn)識(shí)信息技術(shù)的幾種關(guān)鍵技術(shù)。微電子技術(shù)。主要指以集成電路為代表，制造和使用微型電子元器件，實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)功能的技術(shù)，其主要特征是元器件和電路的微型化，有助于縮小電子產(chǎn)品尺寸，降低功耗，提高產(chǎn)品的可靠性。微電子技術(shù)是信息處理系統(tǒng)的基石，無論是傳感器、通信設(shè)備還是計(jì)算機(jī)，都離不開微電子技術(shù)的核心產(chǎn)品——集成電路芯片（圖1.1.9）?？梢哉f，沒有微電子技術(shù)就沒有現(xiàn)代信息技術(shù)。傳感技術(shù)。這是關(guān)于從自然信源獲取信息并進(jìn)行處理和識(shí)別的技術(shù)。人們發(fā)明了各種可以代替、補(bǔ)充或延伸人類感覺器官功能的傳感器，并廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)和生活的各個(gè)方面。例如，多數(shù)汽車已經(jīng)安裝了能感應(yīng)障礙物的傳感器（圖1.1.10）。這些傳感器可以在駕駛過程中幫助駕駛者及時(shí)避開障礙物。一些大廈的門口安裝了紅外線傳感器，可以用來感應(yīng)是否有人接近，從而自動(dòng)開門或關(guān)門。傳感技術(shù)拓展了人類獲取信息的能力，是各種信息處理系統(tǒng)“認(rèn)識(shí)”外部世界的窗口。通信技術(shù)?，F(xiàn)代通信技術(shù)主要指以電磁波、聲波、光波的方式，把信息通過電脈沖從發(fā)送端（信源）傳輸?shù)揭粋€(gè)或多個(gè)接收端（信宿）的一系列技術(shù)，通常包括數(shù)字通信技術(shù)、信息傳輸技術(shù)、光纖接入技術(shù)、無線接入技術(shù)等。數(shù)字通信技術(shù)正在逐步取代傳統(tǒng)的模擬通信技術(shù)。計(jì)算機(jī)技術(shù)。計(jì)算機(jī)技術(shù)涵蓋范圍非常廣，既研究提高計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的問題，也研究讓計(jì)算機(jī)高效處理信息的各類問題，具有明顯的綜合特性，與電子工程、應(yīng)用物理、機(jī)械工程、現(xiàn)代通信技術(shù)、數(shù)學(xué)等緊密相關(guān)。例如，通過衛(wèi)星測(cè)得地球表面的大量數(shù)據(jù)后傳送到數(shù)據(jù)計(jì)算中心（圖1.1.11），由計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析、運(yùn)算、統(tǒng)計(jì)等處理，就可以還原成三維地形圖。人工智能技術(shù)。主要指利用計(jì)算機(jī)或者計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器來模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能，感知環(huán)境、獲取知識(shí)并使用知識(shí)獲得最佳結(jié)果的技術(shù)與方法。例如，智能汽車在硬件系統(tǒng)的支持下，通過在自動(dòng)駕駛、安全防護(hù)、位置服務(wù)、用車輔助等信息系統(tǒng)中運(yùn)用人工智能技術(shù)，對(duì)車輛的行駛、?？窟M(jìn)行控制。實(shí)踐活動(dòng)我國(guó)的超級(jí)計(jì)算機(jī)我國(guó)在超級(jí)計(jì)算機(jī)方面發(fā)展迅速，早在1983年就研制出第一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)“銀河I”，成為第三個(gè)能獨(dú)立設(shè)計(jì)和研制超級(jí)計(jì)算機(jī)的國(guó)家。2016年6月，在世界超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)榜單中，“神威·太湖之光”和“天河二號(hào)”（圖1.1.12）位居前兩位。2018年11月，面對(duì)激烈競(jìng)爭(zhēng)，在新一期500強(qiáng)榜單中，“天河二號(hào)”位列第四名。1.上網(wǎng)查閱資料，進(jìn)一步了解我國(guó)在超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的成就。2.調(diào)研了解我國(guó)在計(jì)算機(jī)技術(shù)方面還有哪些創(chuàng)新成果。課后作業(yè)練習(xí)提升1.搜集、查閱資料，進(jìn)一步理解信息技術(shù)與社會(huì)發(fā)展的關(guān)系。2.查閱資料，列舉事實(shí)，進(jìn)一步理解“信息技術(shù)是科技進(jìn)步的驅(qū)動(dòng)力”的內(nèi)涵。3.有人說：“從人與人的關(guān)系看，信息技術(shù)縮小了人與人之間的時(shí)空距離，但是卻也擴(kuò)大了人與人之間的情感距離?！蹦阍鯓永斫膺@句話？談?wù)勀愕南敕ā?.在實(shí)際生活中，你如何做到適當(dāng)利用信息技