第1节 信息与信息技术
目 录
CONTENTS
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学习前篇
学习过程
课后练习
学习目标:了解信息与信息技术的含义,了解信息的编码方法。
学习感悟:任何事物都包含大量的信息,认识信息并有效地获取信息才能更好地利用信息。
实践创作:调查信息技术在现实生活中的应用。
学习前篇
1、信息
信息普遍存在于自然界和人类社会中。如图1.1-1所示,在大自然中,清晨的霞光送来了黎明的信息;树叶开始变黄隐含着秋天来临的信息;树木的年轮铭刻着它的年龄;红绿灯指示着交通的信息;在网络、电视、广播、报刊、杂志上,有大量的“市场信息”“科技信息”“股票信息”……
可见,我们生活在充满信息的世界里,每时每刻都在自觉或不自觉地获取信息、处理信息、传递信息和利用信息。
学习过程
图1.1-1事物及其运动是信息之源
1.1、信息的含义
学习过程
信息(Information)一词通常是指数据、消息所包含的内容和意义。语言、文字、符号、信号、指令、代码等都可以表达信息。
实践学习:准备甲、乙、丙三个相同的透明玻璃杯,分别装有酒、酱油和盐水三种不同液体,杯子上都没有贴标签。根据液体发出的信息,鉴别酒、酱油和盐水,并填写下表。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}液体
特征
鉴别方法
甲杯
乙杯
丙杯
可见,不同的事物所包含的信息是不同的。我们利用感觉器官,通过耳闻、目睹、鼻嗅、触摸等方式可以直接获取信息。本实验根据颜色、气味等几种不同的特征来鉴别事物。然而,客观世界中有许多信息是我们难以通过感觉器官直接去接触感知的,因此,我们通过各种手段,发明各种工具来延伸人体感官的功能,以提高获取信息的能力。广播、电话等传播媒体的运用相当于听觉的延伸;显微镜、望远镜等设备的运用相当于视觉的延伸;电影、电视则相当于视觉、听觉的延伸;网络更是一个全新的信息空间,使我们体验到“信息就在身边”的神奇。
学习过程
通过多种途径来获取天气的温度信息,体会信息来源的多样性,并填写下表。
在上述情况中,你认为通过哪种途径获取的温度信息较为准确?
学习过程
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}途径
工具
准确程度
具体方法
感知
感觉器官
测量
温度计
天气预报
电视
电话
学习过程
信息普遍存在于自然界和人类社会中,它具有许多特征。
1.2、信息的基本特征
将班级分成若干个小组,各组准备一张纸条,每张纸条上写4个电话号码。每组可采用不同的方式将纸条上的内容依次传递给每位组员,然后由最后一位组员将接收到的内容写下来,并记录传递时间,填写下表。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}组名
信息传递方式
传递速度
可存储性
传递结果
耳语组
从第1位同学开始,将纸条的内容用悄悄话依次传给下一位组员。
接力组
从第1位同学开始,看完纸条后,将纸条依次传给下一位组员。
喇叭组
第1位同学将纸条的内容,用朗读的方式告诉每位组员。
网虫组
第1位同学将纸条的内容,用共享文件夹的方法传递给每位组员。
通过以上实验,我们发现信息是普遍存在的,它具有可存储、可传递、可加工和可共享等基本特征。
由于人们在认知能力上存在差异,不同的人对于同一信息的理解也会有差异;或者由于传递过程中的差错,产生信息的失真。例如,第1组采用悄悄话的方式传递信息,传到最后一位同学时,很容易产生信息的失真。在复杂的社会生活中,也有人出于某种目的,故意采用欺骗、夸大等手段,制造不良信息。我们应正确识别信息的真伪,有效利用信息资源。
学习过程
一般来说,信息技术(Information Technology)是指信息的获取、存储、加工处理、传递和发布等过程中涉及的相关技术。
学习过程
2、信息技术
自从有了人类就有了信息技术。伴随着人类的进步,信息技术也在不断地发展。语言的产生是一次伟大的信息技术变革,人类通过语言交流与传播信息;文字的出现使人类信息的存储和传播超越了时间与空间的局限;造纸术和印刷术的发明与应用,使信息得以大量地复制和传播;电报、电话、广播、电视的发明与应用,极大地提高了信息传播的速度;计算机与现代通信技术的结合,使信息的载体以及信息的处理、传递等方式产生了革命性的变化。
学习过程
2.1、信息技术的发展
从下表可以看出信息技术的演变过程。
学习过程
现代信息技术的应用使我们的生活更方便、更舒适。红外线感应门可自动开合,方便人们的进出;竖立在马路上的电子屏幕随时发布道路交通状况;地铁站的自动售票系统通过人机交互流畅高效地完成选站、投币、出票的过程;智能机器人可“上九天揽月,下五洋捉鳖”,图1.1-2为2013年12月我国发射的“玉兔”号月球车;步入移动互联网时代后,电子政务、电子商务、微博、微信、各种APP等的广泛应用,不仅改变了人们的工作方式、娱乐方式、购物方式以及社交方式,也创造了惊人的财富。
学习过程
2.2、信息技术在现代社会的应用
图1.1-2“玉兔”号月球车
现代信息技术的应用改变了传统的教学方式,开放大学、网络学校等远程教学应运而生,成为没有围墙的学校。
学习过程
图1.1-3翻转课堂
图l.l-4虚拟生物实验
计算机辅助设计(Computer Aided Design,简称CAD)帮助设计人员完成产品设计的计算、分析、模拟、制图等工作,在设计汽车、印刷电路、服装、建筑等很多领域中都有着广泛的应用。
学习过程
图1.1-5计算机辅助设计
运用照相机、摄像机、计算机等先进技术集成的“电子警察”(图1.1-6)是一套交通道路自动拍摄系统,可以对道路交通情况进行实时监控。在不久的将来,“全球眼”、传感器、手机等将“变身”为触角,形成记录城市每一处状态与变化的智能交通网络。
学习过程
图l.l-6“电子警察”
手机、笔记本电脑、可穿戴式健康监测仪等移动设备的运用,可实现移动医疗,如远程患者监测、在线咨询、无线访问电子病历和处方等。
学习过程
图l.1-7移动医疗
随着可穿戴技术的发展,人们佩戴智能手环、智能眼镜、智能手表、虚拟头盔等设备,使智能设备与人体“融为一体”,可随时采集所需数据。
学习过程
图1.1-8可穿戴设备
电子商务(Electronic Commerce)是利用电子通信方式,买卖双方不谋面而进行的各种商贸活动,可以实现了解电子商情、签订电子合同、进行电子贸易、完成在线付款等功能,如图1.1-9所示。
学习过程
图1.1-9网上购物
3D打印技术是指通过立体扫描、计算机辅助设计等方法建立三维模型,然后将该模型分为若干薄层,由3D打印机每次用原材料生成一个薄层,再通过逐层叠加的方法,最终获得3D实体,如图1.1-10所示。随着树脂、金属、陶瓷等原材料的开发和利用,3D打印技术可以广泛运用到建筑、医疗、军事、工业以及食物等各个方面。
学习过程
图l.1-10 3D打印
虚拟现实(Virtual Reality)是指用计算机技术、传感技术和网络技术生成的一种具有逼真的视觉、听觉、触觉和嗅觉效果的现实模拟环境,可以通过人体自身的技能进行交互,在交互过程中体验到“身临其境”的感觉。虚拟现实在工业、医疗、军事、学习培训和娱乐活动等方而发挥着作用,图1.1-11为通过虚拟现实技术感受天气变化。
学习过程
图1.1-11感受天气变化
网络宽带化、移动互联网、物联网、社交网络等催生了海量数据,随着大数据时代的到来,大数据应用服务层出不穷,如互联网金融、精准营销、个性化阅读、在线教育等。通过对数据的统计、挖掘和开发,可实现信息资源整合、共享与增值,使人们能更好地总结经验、发现规律、预测趋势和科学决策。
学习过程
2.3、信息技术的展望
人工智能(Artificial Intelligence,简称Al)研究的目的是为了解释和模拟人类的智能行为及其规律,从而设计出可以展现某些近似于人类智能行为的计算系统。该领域的研究主要包括智能机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。自从1956年第一次提出“人工智能”一词起,经过几十年的发展,人工智能已普遍应用于我们的工作和生活中,如计算机下棋、指纹识别、机器翻译、远程医疗诊断等。
学习过程
我们将电子计算机比喻为“电脑”,它具有惊人的运算速度和极强的记忆力,能存储大量信息,能推理、分析问题,并作出判断,甚至有学习的能力。但是,电子计算机只擅长逻辑思维,缺乏形象思维的能力,它们的智能是由人类智慧赋予的。
学习过程
图l.1-12机器人对战
人类借助语言、动作、文字、图像等符号表达和传递信息,为使计算机能识别和处理这些信息,往往需要用各种不同的设备,如扫描仪、话筒、摄像头等收集信息,并对信息进行数字化编码(图1.1-13)。
只有将数字、文字、图像、声音和视频等信息转换成二进制代码,计算机才能加工处理这些信息。
学习过程
3、信息的数字化
在日常生活中,人们对数值的描述有多种常用的进制。如,十进制计数;1小时为60分钟、1分钟为60秒,采用了六十进制计时;一个星期为7天采用七进制;计算机内部采用二进制计数等。
在二进制中,只有0和1两个数码,其运算规则是“逢二进一”。
学习过程
3.1、二进制
以下是二进制的加法运算法则:
0+0=0,0+1=1,1+0=1,1+1=10
学习过程
在计算机中,所有的数字均转换成二进制代码进行处理。
图1.1-13信息与计算机
在计算机处理的各种信息中,字符信息占有很大的比重。为了能够对字符进行识别和处理,各种字符在计算机内一律用二进制编码表示,每一个西文字符与一个确定的编码相对应,而一个汉字字符则与一组确定的编码相对应。
学习过程
3.2、字符编码
(1)ASCll码
随着计算机的普及,为便于信息的交换,必须采用标准化编码。当前国际上普遍采用的一种字符编码是“美国信息交换标准码”,简称ASCII码。下表分别以十进制与二进制形式列出了“空格”“0”“A”“a”四个字符的ASCIl码值。
学习过程
(2)汉字国标码
1981年,我国公布了《信息交换用汉字编码字符集一基本集GB2312-1980》,即汉字国标码,其中收录了6763个汉字,解决了常用汉字的编码问题。例如,汉字“文”的国标码为4E44H,对应的二进制代码为0100111001000100。
为适应信息技术快速发展的需要,2005年我国又公布了《信息技术中文编码字符集GB18030一2005》,其中收录了70244个汉字,并包含多种少数民族文字,为更好地解决人名、地名用字问题提供了方案,也为汉字研究、古籍整理等提供了统一的信息平台。
为显示和输出汉字,还需要对汉字的字形进行编码。
学习过程
图像、声音、视频等多媒体信息,通过采样、压缩等手段进行数字化后,才能被计算机识别和加工。
学习过程
3.3、其他编码
课后练习
(1)Windows自带了“True Type造字程序”,可解决冷僻字的输入问题,尝试运行该程序,体会汉字的编码乐趣。
(2)使用二维码名片生成器为自己设计一张名片。
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