第2章 知识与数字化学习 单元复习课件（28张PPT）

第2章 知识与数字化学习
信息技术 必修1
1、知识的基本概念
2、知识的发现的过程
3、数据、信息、知识、智慧的关系
4、科学研究的方法
5、数字化学习及其工具
6、数字化资源
7、数字化学习的过程
本章主要内容
第2章 知识与数字化学习
在人类文明的历史长河中，无论是描述自然现象的实验科学、以牛顿运动定律和麦克斯韦方程等为代表的理论科学，还是模拟复杂现象的计算科学以及数据密集型科学，数据和处理数据的工具都始终驱动着人类文明和社会向前发展。
本章将通过“运用数字化工具探究知识”项目，进行自主、协作、探究学习，让同学们体验数字化学习过程，理解数据、信息与知识的相互关系，感受利用数字化工具和资源的优势，从而将知识建构、技能培养与思维发展融入运用数字化工具解决问题和完成任务的过程中，促进信息技术学科核心素养达成，完成项目学习目标。
前言
第2章 知识与数字化学习
2.1 知识与智慧
第2章 知识与数字化学习
每天三分钟 信考更轻松
【了解】知识的概念
知识是人们把实践中获取得的信息关联在一起所形成的信息结构。它来源于实践，经过加工提炼，又高于实践。
【理解】知识发现的过程
知识发现的过程：做实验→获取观察数据→分析处理数据→推理建立数学模型→实验验证模型→形成知识→应用知识解决问题。
PS：通过直接观察获取数据，对数据进行分析，进而发现规律，获得知识。
2.1.1 知识
第2章 知识与数字化学习\知识与智慧
【掌握】Python绘制散点图与曲线图
Python中常用用plt.plot画散点图与曲线图。
2.1.1 知识
第2章 知识与数字化学习\知识与智慧
电流I 与电阻R 关系数据散点图
电流I 与电阻R 关系数据曲线图
【知识拓展】在Python中还可以用plt.scatter画散点图，scatter专门用于绘制散点图，使用方式和plot方法类似，区别在于前者具有更高的灵活性，可以单独控制每个散点与数据匹配，并让每个散点具有不同的属性。一般使用scatter方法，如下例子就可以了：
2.1.1 知识
第2章 知识与数字化学习\知识与智慧
主要参数说明:
x，y：输入数据 s：标记大小，以像素为单位 c：颜色 marker：标记
alpha：透明度 linewidths：线宽 edgecolors ：边界颜色
2.1.1 知识
第2章 知识与数字化学习\知识与智慧
【理解】数据、信息、知识和智慧的关系
数据是现实世界客观事物的符号记录；
信息是经加工处理的、具有意义的数据；
知识是人们把实践中获取得的信息关联在一起所形成的信息结构；
智慧是为了达到预定目标而运用知识解决问题的创新思维能力。
2.1.2 智慧
第2章 知识与数字化学习\知识与智慧
从数据到信息的转化，主要理解数据间的相互联系；
从信息到知识的转化，主要理解信息间的相互联系，发现和抽象其规律；
从知识到智慧的转化，主要理解和应用知识原理与法则解决现实世界的问题。
【了解】科学研究的方法
理论方法是指以数学学科为代表，以推理和演绎为特征的方法。研究人员通过构建分析模型和理论推导进行规律预测与发现。
实验方法是指以物理学科为代表，以实验、观察和总结为特征的方法。研究人员通过直接观察获取数据，对数据进行分析，进而发现规律，获得知识。
计算方法是指利用计算工具来进行规律发现和预测，研究人员通过建立仿真的分析模型和有效的算法，是一种理论方法和实验方法并存的科学研究方法。
2.1.2 智慧
第2章 知识与数字化学习\知识与智慧
【理解】实验数据处理的过程。
实验数据处理的过程包含收集、分析、建模和验证。
【例】一个汽车制造商售出一辆某品牌的汽车可获利1500美元，估计每100美元的折扣可以使销售额提高15%。多大的折扣可以使利润最高？
一、收集数据
本题涉及到的变量：
折扣：100t（美元），折扣后一个月销量：Q（辆）；
折扣后售出一辆车的利润：R（美元）；折扣后一个月的利润：P（美元）；
其他相关的参量：折扣前一个月的销量C辆（C为常数），折扣前售出一辆车的利润1500美元。
2.1.2 智慧
第2章 知识与数字化学习\知识与智慧
二、分析数据
目标：求利润最大
变量：100t=折扣金额（美元）
Q=折扣后月销量（辆）
R=折扣后一辆车利润（美元）
P=折扣后利润（美元）
假设：Q=C(1+0.15t)
R=1500-100t
P=Q*R
即如何用数学方法来获得解
2.1.2 智慧
第2章 知识与数字化学习\知识与智慧
三、数据建模
在本题中：设y=f(x)在x的集合中是可微的，若f(x)在x 处达到极大或极小则f’(x)=0。
写出建模方法的标准形式
P=R*P=(1500-100t)C(1+0.15t)=C(-15t^2+125t+1500)
记y=P作为求最大值的目标变量x=t作为自变量，问题就化为在集合S={x:x>=0}
上求下面函数的最大值：y=f(x)=C(-15x^2+125x+1500)
2.1.2 智慧
第2章 知识与数字化学习\知识与智慧
四、验证模型
在本例中即对 y=f(x)=C(-15x^2+125x+1500)在区间x>=0上求最大值，C为常量，假设为1000，f’(x)=-30000x+125000
f’(x)=0,x=4.17故在x=4,.17时取得最大值
得到答案，折扣400美元时，利润最大。
2.1.2 智慧
第2章 知识与数字化学习\知识与智慧
【理解】科学研究的思维方法与步骤。
科学研究的思维方法：经验认识的方法、理论思维的方法。
科学研究包括如下5个步骤：
提出问题——收集证据——提出假说——检验假说——形成理论
【例】天文学——观测；物理学——实验+数学。
2.1.2 智慧
第2章 知识与数字化学习\知识与智慧
2.2 数字化学习与创新
第2章 知识与数字化学习
每天三分钟 信考更轻松
【了解】数字化学习与创新的基础概念
数字化学习与创新是指个体通过评估并选用常见的数字化资源与工具，有效地管理学习过程与学习资源，创造性地解决问题，从而完成学习任务，形成创新作品的能力。
2.2.1 数字化工具与资源及其优势
第2章 知识与数字化学习\数字化学习与创新
【了解】数字化工具
数字化工具是指能够采集、获取、检索、表示、传输、存储和加工多媒体数字化资源的设备装置。按其功能不同，数字化工具可大致分为以下几种：
（1）数据采集（模数转换）工具。如声卡、视频卡、数码照相机、数码录像机、手写板、扫描仪等。
（2）信息获取工具。如台式电脑、笔记本电脑、平板电脑和手机等。
（3）信息检索工具。如搜索引擎和电子词典等。
2.2.1 数字化工具与资源及其优势
第2章 知识与数字化学习\数字化学习与创新
（4）数字化可视化表达工具。如思维导图和演示文稿等。
（5）信息通信交流与传输工具。如电子邮件、博客、社交软件和视频会议系统等。
（6）信息存储工具。如光盘、U盘、硬盘和服务器等。
（7）信息加工工具。如编程软件、多媒体制作软件、网站制作工具和信息系统制作工具等。
（8）三维设计工具。如3D制作软件、3D打印机、虚拟现实和增强现实制作系统等。
2.2.1 数字化工具与资源及其优势
第2章 知识与数字化学习\数字化学习与创新
【理解】数字化资源
数字化资源是指经过数字化工具处理，可以在多媒体计算机上或网络环境下运行的，且可以实现共享的多媒体材料。按其呈现方式不同，数字化资源可分为数字图形、图像、视频、音频、文本，多媒体应用软件、网站、信息系统（数字图书馆、科技馆、博物馆等），计算机模拟、数据文件、数据库等。
2.2.1 数字化工具与资源及其优势
第2章 知识与数字化学习\数字化学习与创新
【理解】数字化工具与资源的优势
（1）获取的便捷性。信息的传送、接收、共享、组织和储存不受时空和传递呈现方式、设备的限制。
（2）形式的多样性。采用电子数据的形式表现、信息内容丰富、界面友好便于知识的记忆与理解。
（3）资源的共享性。具有共享性属性，信息反复利用、复制、传递和再生。
（4）平台的互动性。采用双向交流的互动方式。
（5）内容的扩展性。主要表现为可操作性和可再生性。内容能够被评价、被修改和再生产，能够激发学习者主动学习的兴趣。
2.2.1 数字化工具与资源及其优势
第2章 知识与数字化学习\数字化学习与创新
【理解】数字化学习的特点
数字化学习是伴随计算机多媒体技术、互联网通信技术的发展而产生的，是信息社会的重要特征。与传统的学习方式不同，数字化学习具有问题化、合作性、个性化、创造性和再生性、开放性等特点。（书P31）
2.2.1 数字化工具与资源及其优势
第2章 知识与数字化学习\数字化学习与创新
【理解】传统学习与数字化学习的对比
2.2.1 数字化工具与资源及其优势
第2章 知识与数字化学习\数字化学习与创新
比较内容
学习方式
传统学习
数字化学习
学习问题
无意识
有意识
学习效率
较低
较高
学习时间及地点
固定
灵活
情感交流的效果
单向
双向
【了解】数字化模拟实验的过程
利用计算机模拟某种自然现象或实验现象。要求学生通过一系列观察和推理过程建立它的模型；或在给定的模型条件下考察其有效范围并进行模型修正，我们常用计算机模拟随机实验处理确定性数学问题。
例如奥地利生物学家G.J.门德尔遗传定律，用果蝇作实验，往往要几个月时间，而用计算机模拟实验，却能迅速获得结果。这种计算机模拟实验也称作“干式实验”，不但节约器材费，而且更为有效，并能解除进行某些真正实验所具有的危险性和不可能性。
例如能解除原子能实验的强辐射线对人体健康的危害性，以及能模拟宇航人员的现场训练等难于做到的实验。
2.2.2 体验数字化创新学习过程
第2章 知识与数字化学习\数字化学习与创新
【理解】运用思维导图软件绘制思维导图
思维导图既可以手绘，也可以使用软件绘制。对于绘制思维导图的软件，目前比较知名的有XMind、Mindmanager、FreeMind等。（对比结果见下页）
2.2.2 体验数字化创新学习过程
第2章 知识与数字化学习\数字化学习与创新
2.2.2 体验数字化创新学习过程
第2章 知识与数字化学习\数字化学习与创新
【掌握】绘制思维导图的方法
思维导图又叫心智图，是表达发射性思维的有效的图形思维工具 ，它简单却又极其有效，是一种革命性的思维工具。绘制思维导图的7个步骤：
（1）从一张白纸的中心开始绘制，周围留出空白。
（2）用一幅图像或者画面来表示中心思想。
（3）在绘制中使用颜色。
（4）将中心图像和主要分支连接起来，然后把主要分支和二级分支连接起来。
（5）让思维导图的分支自然弯曲而不是直线
（6）在每条线上使用一个关键词
（7）自始至终使用图形
2.2.2 体验数字化创新学习过程
第2章 知识与数字化学习\数字化学习与创新
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第2章 知识与数字化学习