知識(shí)與智慧-高中信息技術(shù)粵教版（2019）必修1

第二章知識(shí)與數(shù)字化學(xué)習(xí)第一節(jié)知識(shí)與智慧在人類的生產(chǎn)、生活和研究活動(dòng)中，人們會(huì)不斷學(xué)習(xí)、總結(jié)、發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)自然、探究規(guī)律的方法?！白鰧?shí)驗(yàn)→獲取觀察數(shù)據(jù)→分析處理數(shù)據(jù)→推理建立數(shù)學(xué)模型→實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證模型→形成知識(shí)→應(yīng)用知識(shí)解決問(wèn)題”是一條非常有效的知識(shí)發(fā)現(xiàn)路徑2.1.1知識(shí)你真的了解“知識(shí)”嗎？知識(shí)是人們運(yùn)用大腦對(duì)獲取或積累的信息進(jìn)行系統(tǒng)化地提煉、研究和分析的結(jié)果，能夠精確地反映事物的本質(zhì)。它來(lái)源于實(shí)踐，經(jīng)過(guò)加工提煉，又高于實(shí)踐。接下來(lái)一起做個(gè)實(shí)驗(yàn)，感受知識(shí)的獲取吧！探究活動(dòng)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：運(yùn)用Python工具，利用控制變量法采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，研究當(dāng)導(dǎo)體電壓保持不變時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流隨導(dǎo)體電阻變化的規(guī)律1.實(shí)驗(yàn)儀器：電壓表、電流表、電池、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線、滑動(dòng)變阻器和10個(gè)不同阻值的電阻2.實(shí)驗(yàn)步驟：（1）收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)①連接電路如圖2-4所示。注意：連線時(shí)開(kāi)關(guān)要斷開(kāi)；閉合開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片要滑到最大阻值處。②把電阻R1接入電路，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)U=3V，記錄電流表示數(shù)I1③把電阻R1換成電阻R2（記下阻值），再次移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)U=3V，記錄電流表示數(shù)I2以此類推，所得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下（2）運(yùn)用Python工具處理數(shù)據(jù)，繪制圖像①繪制散點(diǎn)圖。將表2-2中的數(shù)據(jù)輸入程序中，執(zhí)行程序后得到如圖2-5所示的電流I與電阻R關(guān)系數(shù)據(jù)散點(diǎn)圖。import

numpyas

npimport

matplotlib.pyplotas

pltfrom

scipy

import

optimizex0=[5,10,15,20,25,30,35,40,45,50]

#輸入電阻的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)y0=[586,291,198,143,101,98,72,68,59,55]#輸入電流的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)plt.title("test")plt.xlabel('R/?')plt.ylabel('I/mA')

|plt.scatter(x0[:],y0[:],5,"red",linewidth=3)#繪制散點(diǎn)圖plt.show() ②在“繪制散點(diǎn)圖”程序中加上指令“plt.plot(x0,y0)”,執(zhí)行程序后，得到如圖2-6所示的電流I與電阻R關(guān)系數(shù)據(jù)曲線圖import

numpyas

npimport

matplotlib.pyplotas

pltfrom

scipy

import

optimizex0=[5,10,15,20,25,30,35,40,45,50]

#輸入電阻的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)y0=[586,291,198,143,101,98,72,68,59,55]#輸入電流的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)plt.title("test")plt.xlabel('R/?')plt.ylabel('I/mA')

|plt.scatter(x0[:],y0[:],5,"red",linewidth=3)#繪制散點(diǎn)圖plt.plot(x0,y0)#繪制曲線圖

plt.show() ③觀察電流I與電阻R關(guān)系數(shù)據(jù)曲線圖后，可以猜想電流I與電阻R的關(guān)系是反比例關(guān)系，于是按I=U/R的關(guān)系對(duì)數(shù)據(jù)做曲線擬合。import

numpyas

npimport

matplotlib.pyplotas

pltfrom

scipy

import

optimizex0=[5,10,15,20,25,30,35,40,45,50]

#輸入電阻的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)y0=[586,291,198,143,101,98,72,68,59,55]#輸入電流的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)plt.title("test")plt.xlabel('R/?')plt.ylabel('I/mA')

|plt.scatter(x0[:],y0[:],5,"red",linewidth=3)#繪制散點(diǎn)圖plt.plot(x0,y0)#繪制曲線圖

plt.plot(x0,y0,"blue")

#繪制曲線圖

U1=optimize.curve_fit(f_1,x0,y0)[0]x1=np.arange(5,50.01,0.01)y1=U1/x1plt.plot(x1,y1,"orange")

#擬合曲線圖plt.show()print("U=",U1)

經(jīng)過(guò)推理和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，電流I與電阻R反比例關(guān)系成立，即I=U/R從以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、分析、建模和驗(yàn)證過(guò)程可以知道，知識(shí)的發(fā)現(xiàn)不僅可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)、觀察和總結(jié)為特征的方法獲取，還可以通過(guò)直接觀察獲取數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)規(guī)律，獲得知識(shí)。2.1.2智慧日常生活中，調(diào)節(jié)臺(tái)燈的亮度、電視機(jī)音量的大小，都要運(yùn)用到歐姆定律探究與應(yīng)用歐姆定律，解釋了數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)和智慧的相互關(guān)系：圖（2-8）數(shù)據(jù)是現(xiàn)實(shí)世界客觀事物的符號(hào)記錄；信息是經(jīng)過(guò)加工處理的、具有意義的數(shù)據(jù)；知識(shí)是人們運(yùn)用大腦對(duì)獲取或積累的信息進(jìn)行系統(tǒng)化地提煉、研究和分析結(jié)果，能夠準(zhǔn)確地反映事物的本質(zhì)；智慧是為了達(dá)到預(yù)定目標(biāo)而運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的創(chuàng)新思維能力數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)和智慧是逐漸遞進(jìn)的概念，前者是后者的基礎(chǔ)和前提，后者是前者的抽象與升華。從數(shù)據(jù)到信息的轉(zhuǎn)化，主要理解數(shù)據(jù)間的相互聯(lián)系；從信息到知識(shí)的轉(zhuǎn)化，主要理解信息間的相互聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)和抽象其規(guī)律；從知識(shí)到智慧的轉(zhuǎn)化，主要理解和應(yīng)用知識(shí)原理與法則解決現(xiàn)實(shí)世界的問(wèn)題。第二節(jié)數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新什么是數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新？數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新是指?jìng)€(gè)體通過(guò)評(píng)估并選用常見(jiàn)的數(shù)字化資源與工具，有效地管理學(xué)習(xí)過(guò)程與學(xué)習(xí)資源，創(chuàng)造性地解決問(wèn)題，從而完成學(xué)習(xí)任務(wù)，形成創(chuàng)新作品的能力。2.2.1數(shù)字化工具與資源及其優(yōu)勢(shì)數(shù)字化工具是指能夠采集、獲取、檢索、表示、傳輸、存儲(chǔ)和加工多媒體數(shù)字化資源的設(shè)備裝置（1）數(shù)據(jù)采集工具。如聲卡、視頻卡、數(shù)碼照相機(jī)、數(shù)碼錄像機(jī)、手寫板、掃描儀等。（2）信息獲取工具。如臺(tái)式電腦、筆記本電腦、平板電腦和手機(jī)等。（3）信息檢索工具。如搜索引擎和電子詞典。（4）數(shù)字化可視化表達(dá)工具。如思維導(dǎo)圖和演示文稿等。2.2.1數(shù)字化工具與資源及其優(yōu)勢(shì)（5）信息通信交流與傳輸工具。如電子郵件、博客、社交軟件和視頻會(huì)議系統(tǒng)等。（6）信息存儲(chǔ)工具。如光盤、U盤、硬盤和服務(wù)器等。（7）信息加工工具。如編程軟件、多媒體制作軟件、網(wǎng)站制作工具和信息系統(tǒng)制作工具等。（8）三維設(shè)計(jì)工具。如3D制作軟件、3D打印機(jī)、虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)制作系統(tǒng)等。數(shù)字化資源：是指經(jīng)過(guò)數(shù)字化工具，可以在多媒體計(jì)算機(jī)上或網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下運(yùn)行的且可以實(shí)現(xiàn)共享的多媒體材料。

按其呈現(xiàn)方式不同，數(shù)字化資源可分為數(shù)字圖形、圖像、視頻、文本，多媒體應(yīng)用軟件、網(wǎng)站、信息系統(tǒng)。數(shù)字化工具與資源的優(yōu)勢(shì)（1）獲取的便捷性（2）形式的多樣性（3）資源的共享性（4）平臺(tái)的互動(dòng)性（5）內(nèi)容的擴(kuò)展性數(shù)字化學(xué)習(xí)的特點(diǎn)（1）問(wèn)題化。產(chǎn)生學(xué)習(xí)的根本原因是問(wèn)題，數(shù)字化學(xué)習(xí)特別強(qiáng)調(diào)問(wèn)題在學(xué)習(xí)活動(dòng)中重要作用。（2）合作性。數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)為學(xué)習(xí)者提供了一個(gè)信息交流、資源共享和寫作學(xué)習(xí)的環(huán)境。（3）個(gè)性化。數(shù)字化學(xué)習(xí)能滿足以學(xué)習(xí)者為中心的、靈活的和個(gè)性化學(xué)習(xí)的需要。（4）創(chuàng)造性和再生性。（5）開(kāi)放性。有效地運(yùn)用數(shù)字化學(xué)習(xí)工具展開(kāi)自主學(xué)習(xí)、協(xié)同工作與知識(shí)分享，適應(yīng)數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境。2.2.2體驗(yàn)數(shù)字化創(chuàng)新學(xué)習(xí)過(guò)程

在信息時(shí)代，學(xué)習(xí)者不僅可以向教師與課本學(xué)習(xí)，而且可以高效利用數(shù)組華工具與資源的優(yōu)勢(shì)，在數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境中，與同伴和教師高效開(kāi)展自主、寫作、探究學(xué)習(xí)，創(chuàng)造性地完成具體的學(xué)習(xí)任務(wù)。體驗(yàn)投針試驗(yàn)下面我們利用“網(wǎng)絡(luò)畫(huà)板”平臺(tái)/模擬投針試驗(yàn)。我們?cè)O(shè)定平行線的間距d=1，針長(zhǎng)l=0.5，拋次數(shù)a從100到5000，k為記錄針與平行線中任一條相交的次數(shù)，探究針與平行線中任一條相交的概率的倒數(shù)P=a/k的變化具體操作步驟如下：（1）在線打開(kāi)“網(wǎng)絡(luò)畫(huà)板”平臺(tái)，點(diǎn)擊“開(kāi)始做圖”按鈕，進(jìn)入畫(huà)板的作圖界面。（2）點(diǎn)擊“文件”菜單的“打開(kāi)本地文件”按鈕，打開(kāi)并運(yùn)行配套學(xué)習(xí)組元寶中“第二章\課本素材