信息技術(shù)學(xué)科國(guó)家級(jí)研修

用信息技術(shù)解決問題

——國(guó)家級(jí)研修專題之七張劍平zjp@http://212023/1/311信息技術(shù)學(xué)科國(guó)家級(jí)研修用信息技術(shù)解決問題

主要內(nèi)容善于以生活中的實(shí)際問題作為教學(xué)實(shí)例《網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用》中的IP電話；《多媒體技術(shù)應(yīng)用》中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；《人工智能初步》中的人機(jī)博弈《標(biāo)準(zhǔn)》與《大綱（綱要）》的區(qū)別從生活中發(fā)掘教育價(jià)值從“問題解決”的視角看信息技術(shù)課程問題分類：……結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化問題問題解決的策略算法啟發(fā)式問題解決的基本過程用IT解決問題的過程人工智能（AI)與問題解決

2023/1/312信息技術(shù)學(xué)科國(guó)家級(jí)研修善于以生活中的實(shí)際問題

作為教學(xué)實(shí)例要結(jié)合高中學(xué)生的生活和學(xué)習(xí)來(lái)設(shè)計(jì)問題，讓學(xué)生在活動(dòng)過程中掌握應(yīng)用信息技術(shù)解決問題的思想和方法。

——開展IT課程的教與學(xué)活動(dòng)的理念之一2023/1/313信息技術(shù)學(xué)科國(guó)家級(jí)研修教學(xué)內(nèi)容要與學(xué)生的生活、學(xué)習(xí)緊密聯(lián)系以學(xué)生熟悉的實(shí)際問題作為課程教學(xué)的例子，對(duì)于引起學(xué)生的興趣、調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)新知識(shí)的積極性有著積極的作用例如：《網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用》中的IP電話；《多媒體技術(shù)應(yīng)用》中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；《人工智能初步》中的符號(hào)運(yùn)算；…………2023/1/314信息技術(shù)學(xué)科國(guó)家級(jí)研修例：《網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用》中的IP電話內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn):(二)(3)能列舉并解釋網(wǎng)絡(luò)通信中常用的信息交換技術(shù)及其用途。例:

IP電話采用的是分組交換技術(shù)，傳統(tǒng)電話采用的是電路交換技術(shù)。

2023/1/315信息技術(shù)學(xué)科國(guó)家級(jí)研修例：《網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用》中的IP電話傳統(tǒng)電話采用的是電路交換技術(shù)2023/1/316信息技術(shù)學(xué)科國(guó)家級(jí)研修例：《網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用》中的IP電話IP電話采用的是分組交換技術(shù)2023/1/317信息技術(shù)學(xué)科國(guó)家級(jí)研修例：《多媒體技術(shù)應(yīng)用》

中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn):(三)(5)能使用一種常用的工具制作簡(jiǎn)單的虛擬現(xiàn)實(shí)作品，并能描述其基本特點(diǎn)。例

使用全景環(huán)視工具制作一個(gè)簡(jiǎn)單的作品。2023/1/318信息技術(shù)學(xué)科國(guó)家級(jí)研修虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)之一：VRML技術(shù)VirtualRealityModelingLanguage：一個(gè)描述三維造型與交互環(huán)境的文本語(yǔ)言例：魔方

2023/1/319信息技術(shù)學(xué)科國(guó)家級(jí)研修虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)之一：全景環(huán)視技術(shù)也稱360°全景環(huán)視技術(shù)，或基于圖像處理的全景攝影技術(shù)。別克車模特2023/1/3110信息技術(shù)學(xué)科國(guó)家級(jí)研修全景環(huán)視圖片制作工具PixMaker

2023/1/3111信息技術(shù)學(xué)科國(guó)家級(jí)研修例：《人工智能初步》中的符號(hào)運(yùn)算2023/1/3112信息技術(shù)學(xué)科國(guó)家級(jí)研修Mathematica網(wǎng)站

2023/1/3113信息技術(shù)學(xué)科國(guó)家級(jí)研修在線執(zhí)行符號(hào)運(yùn)算

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2023/1/3114信息技術(shù)學(xué)科國(guó)家級(jí)研修《標(biāo)準(zhǔn)》與《大綱（綱要）》的區(qū)別課標(biāo)是對(duì)學(xué)生在經(jīng)過某一學(xué)段之后的學(xué)習(xí)結(jié)果的行為描述，而不是教學(xué)內(nèi)容的具體規(guī)定。是國(guó)家制定的某一學(xué)段的共同的、統(tǒng)一的基本要求（下線），而不是最高要求（上線）。教師不是教科書的執(zhí)行者，而是教學(xué)方案（課程）的開發(fā)者，即教師是“用教科書教，而不是教教科書”。浙江省2004年度哲學(xué)社會(huì)科學(xué)項(xiàng)目《新課標(biāo)與語(yǔ)文教學(xué)內(nèi)容選擇》引發(fā)的聯(lián)想2023/1/3115信息技術(shù)學(xué)科國(guó)家級(jí)研修課程標(biāo)準(zhǔn)與教學(xué)大綱的結(jié)構(gòu)比較課程標(biāo)準(zhǔn)

教學(xué)大綱

前言課程性質(zhì)課程基本理念標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)思路課程目標(biāo)知識(shí)與技能教學(xué)目的過程與方法情感態(tài)度與價(jià)值觀內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)領(lǐng)域、目標(biāo)及行為目標(biāo)教學(xué)內(nèi)容及要求實(shí)施建議教學(xué)建議教學(xué)建議：1、課時(shí)安排2、教學(xué)中應(yīng)注意的問題3、考核與評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)建議教材編寫建議課程資源開發(fā)與利用建議附錄術(shù)語(yǔ)解釋案例2023/1/3116信息技術(shù)學(xué)科國(guó)家級(jí)研修從生活中發(fā)掘教育價(jià)值《信息技術(shù)基礎(chǔ)》強(qiáng)調(diào)“人人學(xué)有價(jià)值”價(jià)值：文化教育的價(jià)值充分體現(xiàn)技術(shù)過程與文化過程的統(tǒng)一。2023/1/3117信息技術(shù)學(xué)科國(guó)家級(jí)研修《信息技術(shù)基礎(chǔ)》內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)條目

能夠根據(jù)實(shí)際需求選擇恰當(dāng)?shù)姆绞剑靡蛱鼐W(wǎng)獲取所需信息、實(shí)現(xiàn)信息交流；體驗(yàn)因特網(wǎng)在跨時(shí)空、跨文化交流中的優(yōu)勢(shì)，分析其局限性。例子因特網(wǎng)上的一幅著名漫畫是：“在因特網(wǎng)上沒有人知道你是一條狗”。試?yán)斫膺@句話的寓意，分析因特網(wǎng)對(duì)人際交流產(chǎn)生的沖擊。2023/1/3118信息技術(shù)學(xué)科國(guó)家級(jí)研修思考：除了課程標(biāo)準(zhǔn)中給出的各種實(shí)例“問題”以外，你認(rèn)為還有哪些“問題”可以用作高中信息技術(shù)課程的教學(xué)？（既符合課標(biāo)的要求，又易于被學(xué)生理解，并能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣）

2023/1/3119信息技術(shù)學(xué)科國(guó)家級(jí)研修從“問題解決”的視角

看信息技術(shù)課程……發(fā)表觀點(diǎn)、交流思想、開展合作并解決學(xué)習(xí)和生活中實(shí)際問題的能力；……

——《高中IT課標(biāo)》三、課程目標(biāo)7.2023/1/3120信息技術(shù)學(xué)科國(guó)家級(jí)研修高中IT課程與“問題解決”

當(dāng)一個(gè)人接受一項(xiàng)任務(wù)，但又不知道如何去完成它時(shí)，他面臨的就是一個(gè)問題。

——美國(guó)心理學(xué)家和計(jì)算機(jī)專家西蒙（Sinmon,1978）

問題解決就是所面對(duì)的問題得到解決的認(rèn)知活動(dòng)過程。意義與作用為了尋求用信息技術(shù)求解問題的有效策略，人們從不同角度對(duì)問題的類型進(jìn)行劃分與研究。2023/1/3121信息技術(shù)學(xué)科國(guó)家級(jí)研修問題分類：結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化問題從問題解決方法或過程的結(jié)構(gòu)化程度看（《課標(biāo)》P20）結(jié)構(gòu)化（structured）問題能夠通過形式化（或稱公式化）方法描述和求解的問題也稱：定義完善的問題、良構(gòu)問題《算法與程序設(shè)計(jì)》課程要解決的問題非結(jié)構(gòu)化（unstructured）問題難以用確定的形式來(lái)描述，主要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)求解也稱：定義不完善的問題、劣構(gòu)問題《人工智能初步》課程要解決的問題半結(jié)構(gòu)化（semi-structured）問題2023/1/3122信息技術(shù)學(xué)科國(guó)家級(jí)研修問題解決的策略之一：算法算法是保證解決某一特定問題的一種方法或程序，是一種規(guī)則系統(tǒng)。中小學(xué)數(shù)、理、化各科教學(xué)中面臨的大多數(shù)問題都是定義完善問題（或結(jié)構(gòu)化問題、常規(guī)性問題），它們大都可以通過簡(jiǎn)單的分析，根據(jù)現(xiàn)成的算法編程來(lái)解決?！八惴ㄅc程序設(shè)計(jì)”是為了培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用算法分析和高級(jí)語(yǔ)言設(shè)計(jì)程序來(lái)解決問題的能力。例如，《算法與程序設(shè)計(jì)》內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)：

結(jié)合實(shí)例，經(jīng)歷分析問題、確定算法、編程求解等用計(jì)算機(jī)解決問題的基本過程，認(rèn)識(shí)算法和程序設(shè)計(jì)在其中的地位和作用。

2023/1/3123信息技術(shù)學(xué)科國(guó)家級(jí)研修問題解決的策略之二：?jiǎn)l(fā)式啟發(fā)式是一種通用的、適應(yīng)面較廣的問題解決策略，較多地用于非結(jié)構(gòu)化問題的求解。問題的解決過程實(shí)質(zhì)上就是對(duì)問題空間（即搜索空間）的搜索過程。對(duì)于非結(jié)構(gòu)化問題來(lái)說(shuō)，需要采用非傳統(tǒng)的、直覺的、推測(cè)性的啟發(fā)性策略進(jìn)行求解?！叭斯ぶ悄堋敝饕囵B(yǎng)學(xué)生運(yùn)用啟發(fā)式策略來(lái)解決問題的初步能力。例如，《人工智能初步》內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)：

通過簡(jiǎn)單博弈問題的分析，了解用盲目搜索技術(shù)進(jìn)行狀態(tài)空間搜索的基本過程，知道啟發(fā)式搜索的基本思想及其優(yōu)點(diǎn)。2023/1/3124信息技術(shù)學(xué)科國(guó)家級(jí)研修問題解決策略的相對(duì)性就問題的解決策略而言，主要包括算法、啟發(fā)式求解策略兩大類。問題解決的具體策略多種多樣，求解策略的選擇也是相對(duì)的。以《網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)》中的網(wǎng)站設(shè)計(jì)為例網(wǎng)頁(yè)制作工具的使用——結(jié)構(gòu)化網(wǎng)站設(shè)計(jì)——非結(jié)構(gòu)化2023/1/3125信息技術(shù)學(xué)科國(guó)家級(jí)研修從問題解決看課程模塊模塊所學(xué)工具（促進(jìn)問題解決、促進(jìn)認(rèn)知）所解決問題的主要類型信息技術(shù)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化算法與程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言結(jié)構(gòu)化多媒體技術(shù)應(yīng)用多媒體工具結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)頁(yè)工具結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)管理技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化人工智能初步語(yǔ)言、外殼非結(jié)構(gòu)化2023/1/3126信息技術(shù)學(xué)科國(guó)家級(jí)研修從“問題求解”看計(jì)算機(jī)程序求解結(jié)構(gòu)化問題的傳統(tǒng)程序

程序＝算法＋數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

例：排序程序

求解非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化問題的程序

（人工智能）程序＝知識(shí)＋推理例：專家系統(tǒng)程序（d:疾病診斷）——《課標(biāo)解讀》P872023/1/3127信息技術(shù)學(xué)科國(guó)家級(jí)研修討論有許多信息技術(shù)工具可以用來(lái)支持各種類型問題的解決過程或促進(jìn)認(rèn)知，這些工具包括文字處理軟件、多媒體工具、電子表格、數(shù)據(jù)庫(kù)、編程工具等等。試討論：根據(jù)你所在學(xué)校硬、軟件條件及學(xué)生的實(shí)際狀況，應(yīng)該采用何種適當(dāng)?shù)姆绞介_展上述工具軟件的教學(xué)，為什么？2023/1/3128信息技術(shù)學(xué)科國(guó)家級(jí)研修問題解決的基本過程

能熟練運(yùn)用信息技術(shù)，通過有計(jì)劃的、合理的信息加工進(jìn)行創(chuàng)造性探索或解決實(shí)際問題，如輔助其他學(xué)科學(xué)習(xí)、完成信息作品等。

——四、課程目標(biāo)（二）過程與方法7.2023/1/3129信息技術(shù)學(xué)科國(guó)家級(jí)研修問題解決的一般模式——《解讀》P304表征（representing）將問題轉(zhuǎn)換為問題解決者內(nèi)部的心理表征例：和尚爬山問題策劃（planning)給出解決方案執(zhí)行(executing)完成各種操作或運(yùn)算任務(wù)控制（controlling)涉及對(duì)相關(guān)過程監(jiān)控和調(diào)節(jié)的元認(rèn)知過程說(shuō)明：學(xué)校教學(xué)主要側(cè)重于執(zhí)行（訓(xùn)練基本技能）學(xué)生的困難則在于其余三個(gè)方面2023/1/3130信息技術(shù)學(xué)科國(guó)家級(jí)研修用信息技術(shù)問題解決的基本過程

——《解讀》P304發(fā)現(xiàn)或歸納需要利用信息和IT解決的問題，分析確定信息需求。確定所需信息的類型和來(lái)源，評(píng)價(jià)信息的真實(shí)性、準(zhǔn)確性和相關(guān)性。選擇合適的信息技術(shù)進(jìn)行有效的信息采集、存儲(chǔ)和管理。采用適當(dāng)?shù)墓ぞ吆头绞匠尸F(xiàn)信息、發(fā)表觀點(diǎn)、交流思想、開展合作。運(yùn)用信息技術(shù)，通過有計(jì)劃的、合理的信息加工進(jìn)行創(chuàng)造性探索或解決實(shí)際問題，如輔助其他學(xué)科學(xué)習(xí)、完成信息作品等。對(duì)自己和他人的信息活動(dòng)過程和結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，能歸納利用信息技術(shù)解決問題的基本思想方法。

2023/1/3131信息技術(shù)學(xué)科國(guó)家級(jí)研修問題解決類型的比較結(jié)構(gòu)化問題非結(jié)構(gòu)化問題特征

解決策略通常是可預(yù)測(cè)的收斂的（一個(gè)正確答案）所有的初始信息通常是問題狀態(tài)的一部分解決途徑是沒有明確定義的或可預(yù)測(cè)的。有多種觀點(diǎn)、目標(biāo)、和解決途徑。

沒有單獨(dú)明確的、意見一致的結(jié)論，也有可能沒有一個(gè)完全令人滿意的解決辦法。經(jīng)常要收集需要的信息。教學(xué)應(yīng)用

取決于陳述性知識(shí)，但對(duì)知識(shí)要求并不高。問題解決的技能僅局限于相似的問題類型。很少有遷移。學(xué)習(xí)者僅記住了解題的程序；任務(wù)通常被習(xí)慣地自動(dòng)執(zhí)行。較易與工作支持和執(zhí)行支持系統(tǒng)融為一體。需要寬泛的陳述性知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。

運(yùn)用很多的抽象/類推/符號(hào)推理和認(rèn)知靈活性。能產(chǎn)生很強(qiáng)的遷移。

必須幫助學(xué)習(xí)者確定問題的情境和目標(biāo)。為多種解決方案提供機(jī)會(huì)。

2023/1/3132信息技術(shù)學(xué)科國(guó)家級(jí)研修人工智能（AI)與問題解決

與一般的信息處理技術(shù)相比，AI技術(shù)在問題求解的策略和信息處理手段上都有其獨(dú)特的風(fēng)格。通過AI課程的學(xué)習(xí)，可以讓學(xué)生在體驗(yàn)、認(rèn)識(shí)AI知識(shí)與技術(shù)的過程中獲得對(duì)非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化問題解決過程的了解，從而培養(yǎng)學(xué)生的多種思維方式，達(dá)到提高