2.2 数字化学习与创新 学案

数字化学习与创新
学习目标
感受利用数字化资源和工具的优势。
学习内容
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。具备数字化学习与创新能力的学生，能够认识数字化学习环境的优势和局限，适应数字化学习环境，养成数字化学习与创新的习惯；掌握数字化学习系统、学习资源与学习工具的操作技能，用于开展自主学习、协同工作、知识分享与创新创造，助力终身学习能力的提高。
数字化工具与资源及其优势.
1.数字化工具与资源
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。
(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。
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，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.数字化工具与资源的优势.
(1)获取的便捷性。
利用数字化工具与资源学习的学习者可以不受时空和传递呈现方式的限制，通过多种设备，使用各种学习平台获得高质量课程相关信息，可以实现信息的传送、接收、共享、组织和储存。
2)形式的多样性
数字化工具与资源以电子数据的形式表现信息内容，其主要的媒体呈现形式有文本、图像、声音、动画、视频等，极大地丰富了信息内容的表现力。除此之外，其友好的交互界面、超文本结构极大地方便了学习者的学习，虚拟仿真的应用也更有助于学习者对知识的记忆与理解。
(3)资源的共享性。
数字化工具与资源具有共享性属性，可以不断地反复利用、复制、传递和再生，为广泛的使用者所享有，而信息量不变。
(4)平台的互动性。
数宇化工具与资源和传统的学习工具与资源相比较，其最大的优势在于互动性。无论是通过网络媒介进行的学习方式，还是通过光盘等进行的学习方式，其双向交流的互动方式正得到越来越多学习者的喜爱。一方面，学习者可以通过网络上的交流工具，实现与教师或学习者之间的交互；另一方面，学习者还可以从学习软件的数据库中寻求问题的答案，同时也可将软件数据库自行更新。
(5)内容的扩展性。
数字化工具与资源的扩展性主要表现为可操作性和可再生性。在可操作性方面，数字化学习的过程，既是将课程内容进行数字化处理的过程，同时又是利用共享的数字化资源与课程教学进行融合的过程。这些数字化学习内容能够被评价、被修改和再生产，它允许学习者和教师用多种先进的数字化工具对其进行运用与再创造。在可再生性方面，经数字化处理的课程学习内容能够激发学习者主动学习的兴趣。
3.数字化学习的持点
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面产生的，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。
(1)问题化。产生学习的根本原因是问题，数字化学习特别强调问题在学习活动中的重要作用。在数字化学习的过程中，学习者一方面参与决定学习问题(或主题)，并围绕问题开展学习，将问题看作学习的动力、起点和贯穿学习全过程的主线；另一方面通过学习生成问题、提出问题、分析问题和解决问题。
(2)合作性。数字化学习平台为学习者提供了一个信息交流、资源共享和协作学习的环境。学习者可以在任何时间通过网络向教师提出问题和请求指导；也可以和其他学习者进行学习交流，而且这种交流是双向的，多对多的。数字化学习能使学习者从个体封闭的学习和认知中走出来，学会合作学习。
(3)个性化。数字化学习能满足以学习者为中心的、灵活的和个性化学习的需要。在传统课堂教学中，针对每一名学习者较难展开因材施教与个性化学习。而数字化学习，使这种教与学的方式成为可能。学习者可以根据自己的特点自行安排学习进度，从互联网上选择自己需要的资源，按照适合自己的方式进行学习。在整个学习过程中，学习者通过数字化学习进行主动的意义建构，从而获取知识，真正成为学习的主人。
(4)创造性和再生性。数字化学习具有创造性和再生性。互联网采用超文本链接的形式联结信息，非线性、跳跃性是其重要特征。网络课程的组织方式符合人们的思维规律，有利于人的发散性思维的发展，也有利于丰富想象力的培养和创新意识、创新思维的发展。
数字化的课程学习内容使学习过程变得不再枯燥，学习者更愿意参与和沉浸到学习中去。学习者不再是被动地接收信息，而是采用新颖、熟练的数字化加工方法，进行知识的整合、再创造，并作为学习者的学习成果。数字化学习的可再生性，不仅能很好地激发学习者的创造力，而且为学习者创造力的发挥提供了更大的可能。
(5)开放性。在社会已进入移动互联时代的今天，数字化学习资源的全球共享，虚拟课堂、虚拟学校的岀现，使得人们可以随时随地通过互联网进入数字化的学习环境，实现碎片化学习。学习空间正变得无围墙、无界限。同时，个体的学习也不再是阶段性的，而是终身的；数字化学习为构建学习型社会提供了有力的保障，推动了终身教育的发展。
深入了解数字化学习的各种特点，既有利于我们准确地把握和理解数字化学习的基本内涵，也有利于我们根据数字化学习的特点，有效地运用数字化学习工具开展自主学习、协同工作与知识分享，适应数字化学习环境。
体验数字化创新学习过程!
在信息时代，学习者不仅可以向教师与课本学习，而且可以高效利用数字化工具与资源的优势。在数字化学习环境中，与同伴和教师高效开展自主、协作、探究学习，创造性地完成具体的学习任务。
投针实验
蒙特卡洛方法是计算机模拟的基础，起源于18世纪数学家蒲丰的投针实验。投针实验是指在平面上画有一组间距为d的平行线，将一根长度为(l≤d)的针任意掷在这个平面上，求此针与平行线中任一条相交的概率。这是一个数学上的概率问题。当人们反复进行大量随机投针实验后，发现了一个独特的现象，即针与平行线中任一条相交的概率是一个常数。那这个常数的倒数是什么呢?
下面我们利用开放共享的“网络画板”平台模拟投针实验，体验使用计算机模拟随机实验处理确定性数学问题的思维方法。我们设定平行线的间距d=1，针长l=0.5，抛掷次数a从100到5000，k为记录针与平行线中任一条相交的次数，探究针与平行线中任一条相交的概率的倒数P=a/k的变化。具体操作步骤如下：
(1)在线打开“网络画板”平台，点击“开始作图”按钮，进入画板的作图界面。
(2)点击“文件”菜单的“打开本地文件”按钮，打开并运行“投针实验npc"文件
(3)点击“抛掷”按钮，开启或停止“抛掷"，观察P值的变化，重复多次操作，可发现P≈π的近似值
因数字化学习环境和资源利用方式不同，学习工具、途径和方法多样，数字化学习模式也不尽相同。因此，只有牢固树立数字化学习的意识，学会数字化学习的技术手段和方法，养成数字化学习的习惯，才能促进终身学习，实现自主发展。