高中信息技術(shù) 粵教版 必修2《信息系統(tǒng)與社會》走進(jìn)信息社會 第3課時

安徽省信息技術(shù)優(yōu)質(zhì)課團(tuán)體賽教學(xué)設(shè)計(jì)第第頁信息技術(shù)推動科技革新與進(jìn)步學(xué)科信息技術(shù)年級高二學(xué)期秋季授課人李春榮學(xué)校安徽省六安中學(xué)教科書書名：信息技術(shù)必修2《信息系統(tǒng)與社會》出版社：廣東教育出版社出版日期：2019年7月第1版一、教材分析教材地位本節(jié)課是粵教版信息技術(shù)必修二《信息系統(tǒng)與社會》第一章《走進(jìn)信息社會》第三節(jié)內(nèi)容。教材是在介紹信息社會及其特征、信息技術(shù)的發(fā)展及趨勢之后引入該內(nèi)容的，其作用是補(bǔ)充說明信息技術(shù)在信息社會具體應(yīng)用。普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）本節(jié)課涉及的課標(biāo)內(nèi)容要求：2.1探討信息技術(shù)對科技進(jìn)步的影響……核心素養(yǎng)了解信息技術(shù)對科技進(jìn)步的影響?！畔⒁庾R二、學(xué)情分析學(xué)生通過各種媒體可能已經(jīng)聽說過引力波、量子衛(wèi)星等，但是并不明白這些科學(xué)發(fā)現(xiàn)、科學(xué)技術(shù)、人工智能與信息技術(shù)發(fā)展有何內(nèi)在聯(lián)系，所以要引導(dǎo)學(xué)生分析問題，并結(jié)合各種事實(shí)材料、實(shí)驗(yàn)觀察進(jìn)行思考，促使學(xué)生感悟信息技術(shù)與基礎(chǔ)學(xué)科相互促進(jìn)發(fā)展的關(guān)系，領(lǐng)會信息技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)人工智能的發(fā)展與應(yīng)用。三、學(xué)習(xí)目標(biāo)1.感悟信息技術(shù)在人文社會科學(xué)與自然科學(xué)領(lǐng)域的運(yùn)用及影響。2.了解信息技術(shù)的發(fā)展依賴基礎(chǔ)學(xué)科的研究發(fā)展。3.通過實(shí)驗(yàn)觀察，領(lǐng)會信息技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)人工智能的發(fā)展與應(yīng)用。4.激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情與社會責(zé)任感。四、學(xué)習(xí)重點(diǎn)感悟信息技術(shù)與基礎(chǔ)學(xué)科相互促進(jìn)發(fā)展的關(guān)系。五、學(xué)習(xí)難點(diǎn)領(lǐng)會信息技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)人工智能的發(fā)展與應(yīng)用。六、開放性學(xué)習(xí)環(huán)境多媒體機(jī)房七、教學(xué)過程1、復(fù)習(xí)回顧，引出新知教師活動學(xué)生活動在《走進(jìn)信息社會》的第一節(jié)課，我們學(xué)習(xí)了信息技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)及趨勢，第二節(jié)課了解了信息社會及其特征。在本節(jié)課中，我們將學(xué)習(xí)信息技術(shù)對科技的影響?；仡?。2、列舉事例，感受新知教師活動學(xué)生活動播放視頻，向?qū)W生介紹“良渚古城遺址”：2019年位于浙江杭州的“良渚古城遺址”被列入《世界遺產(chǎn)名錄》?！傲间竟懦沁z址”的發(fā)現(xiàn)意義：考古發(fā)現(xiàn)證實(shí)，距今約5000年左右，長江下游地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)早期國家，進(jìn)入了文明社會。觀看視頻，了解“良渚古城遺址”的發(fā)現(xiàn)意義?！傲间竟懦沁z址”發(fā)掘研究過程歷時八十多年，考古工具及方法除洛陽鏟、手鏟等傳統(tǒng)方法外，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，如碳十四年代測定、衛(wèi)星遙感、動物考古法、植物考古法、地質(zhì)考古法等。其中古城外郭、水利系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)就與信息技術(shù)有關(guān)。播放視頻。觀看視頻，了解地理信息系統(tǒng)在考古發(fā)掘中的作用。強(qiáng)調(diào)傳統(tǒng)方式仍然在發(fā)揮作用，向?qū)W生展示洛陽鏟實(shí)物。傳統(tǒng)方法與信息技術(shù)等新技術(shù)相結(jié)合，將有更多的新發(fā)現(xiàn)。讓部分學(xué)生手持洛陽鏟，感受實(shí)物質(zhì)量。信息技術(shù)不僅能助力我們考古發(fā)掘，還能幫我們探索宇宙。2017年的諾貝爾物理學(xué)獎被頒發(fā)給三位科學(xué)家，以表彰他們對發(fā)現(xiàn)引力波所做出的貢獻(xiàn)。什么是引力波？它的發(fā)現(xiàn)有何意義？教具演示。觀看教師教具演示，了解什么是引力波。在這個5個月中信息技術(shù)對發(fā)現(xiàn)引力波有何作用？發(fā)現(xiàn)引力波的激光干涉儀天文臺列舉數(shù)據(jù)：捕捉引力波最大的挑戰(zhàn)在于其數(shù)據(jù)的采樣頻率比較高，超過每秒16000次，采樣信道達(dá)上萬個，數(shù)據(jù)量特別大，每年至少能采集到500TB的數(shù)據(jù)。思考計(jì)算機(jī)在此過程中所起作用。學(xué)習(xí)任務(wù)1:要求學(xué)生計(jì)算：假如一首標(biāo)準(zhǔn)音質(zhì)的MP3歌曲大約5MB,1GB大約能存儲多少首這樣的歌曲？1TB又能存儲多少首歌曲？計(jì)算得出結(jié)果，感受數(shù)據(jù)量的大小，體會信息技術(shù)對發(fā)現(xiàn)引力波所起的作用。信息技術(shù)促進(jìn)了基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展，同時基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展也影響著信息技術(shù)，可以這樣說：沒有基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展，就沒有現(xiàn)代信息技術(shù)?；A(chǔ)學(xué)科中的量子論與信息技術(shù)相結(jié)合，又出現(xiàn)了新的交叉學(xué)科——量子信息學(xué)科。意識到信息技術(shù)與基礎(chǔ)學(xué)科的關(guān)聯(lián)。2022年諾貝爾物理學(xué)獎頒發(fā)給了這三位科學(xué)家。他們主要的研究成就是：證明了量子具有糾纏性、量子力學(xué)是正確的，開創(chuàng)了量子信息科學(xué)。思考：被稱為“世紀(jì)幽靈”的量子到底是什么？如果把自己縮小到頭發(fā)絲的幾千萬分之一，我們會看到一個全新的有著不同規(guī)則的世界，一個量子的世界。一束光由萬億億個光量子組成，每一次呼吸，都有無數(shù)個量子在運(yùn)動。量子通信、量子計(jì)算機(jī)等都是量子信息學(xué)科的研究方向。量子通信有何特點(diǎn)？在傳統(tǒng)加密方式中，甲想把一段秘密信息傳送給乙，要把這些信息加密變成亂碼，也就是密文，再通過飛鴿傳書、電報、互聯(lián)網(wǎng)等各種通信方式傳遞給乙。乙接收到密文之后，用密鑰將密文轉(zhuǎn)化為能看懂的明文。在傳遞的過程中，萬一被截獲，看到的也是密文，無法獲得有效內(nèi)容。所以黑客要想知道秘密信息，除了要截獲密文外，還要破解解鎖秘文的密鑰。我們現(xiàn)在使用的RSA密鑰是在1977年發(fā)明的，以當(dāng)時的計(jì)算機(jī)算力破解一個426位的RSA密鑰需要約四千萬億年。但是隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，算力越來越強(qiáng)，僅僅只過了去了17年，也就是1994年時，這個426位的RSA密鑰就被破解了。我們現(xiàn)在使用的密鑰至少要2048位。

量子計(jì)算機(jī)的算力更強(qiáng)，破解速度更快，現(xiàn)在最先進(jìn)的經(jīng)典傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)運(yùn)行100年的計(jì)算量，量子計(jì)算機(jī)只需幾秒鐘就可以完成計(jì)算。所以現(xiàn)在使用的傳統(tǒng)加密方式在量子計(jì)算機(jī)的面前不堪一擊。我們需要更安全的加密方式。量子通信，也就是量子加密通信，傳遞一次用一個密鑰。用過就廢棄再產(chǎn)生新的，所以無法破解。量子通信的特點(diǎn)在于安全性高，無法破解，適合國防銀行金融等方面使用。了解量子通信與傳統(tǒng)加密通信相比的優(yōu)勢。思考：“墨子號”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星在量子通信中的作用？播放視頻:《創(chuàng)新中國》——“墨子號”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星思考：量子衛(wèi)星在量子通信中的作用？視頻中解說的聲音在哪聽過？墨子號量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星在量子通信中有何作用？它的作用主要體現(xiàn)在分發(fā)量子密鑰，使量子加密通信傳輸?shù)木嚯x更遠(yuǎn)。大家還看到剛才做實(shí)驗(yàn)的時候是不是很不過癮。一下子就飛過去了，看起來也很無聊。他們每天都要重復(fù)這些“無聊的工作”，科學(xué)家的研究，往往就是這樣。不斷重復(fù)這些“無聊的工作”是為了什么呢？在結(jié)尾也提到了他們想成為世界的領(lǐng)先者。他們有沒有做到呢？2017年量子通信網(wǎng)絡(luò)京滬干線建成，全長2000公里。2021年，墨子號與京滬干線互聯(lián)，通信總長達(dá)到4600公里。我們國家已經(jīng)初步建成了新地一體廣域量子通信體系，目前是世界最先進(jìn)的。但是這些科研工作者們并沒有停下他們的腳步，還在繼續(xù)努力。所以我們應(yīng)該感激他們不斷的努力，為我們國家做出的貢獻(xiàn)。觀看視頻，思考回答。了解量子衛(wèi)星在量子通信中的作用，培養(yǎng)社會責(zé)任感?？偨Y(jié)：信息技術(shù)與基礎(chǔ)學(xué)科是相互促進(jìn)發(fā)展的關(guān)系。3、觀察實(shí)驗(yàn)，啟發(fā)思考教師活動學(xué)生活動視頻中解說的聲音在哪聽過？學(xué)生回答。播放視頻:《焦點(diǎn)訪談》節(jié)目片頭《焦點(diǎn)訪談》節(jié)目片頭是由央視著名配音演員李易配音的。李易于2013年不幸患病去世，而《創(chuàng)新中國》是2018年錄制完成的。李易的聲音怎么又出現(xiàn)了？人工智能。學(xué)生思考。人工智能技術(shù)越來越普及，大家知道它工作過程嗎？通過小實(shí)驗(yàn)了解其工作過程。演示實(shí)驗(yàn)：傳感器+開源硬件+水泵介紹實(shí)驗(yàn)器材，及人工智能的工作過程。依靠信息技術(shù)當(dāng)中的傳感器的發(fā)展、通信技術(shù)的發(fā)展，以及計(jì)算機(jī)軟件與硬件的不斷發(fā)展，才能讓人工智能技術(shù)更聰明、更功能更強(qiáng)。觀察實(shí)驗(yàn)，體會信息技術(shù)發(fā)展對人工智能發(fā)展的作用。4、項(xiàng)目活動，運(yùn)用新知教師活動學(xué)生活動學(xué)習(xí)任務(wù)2:“？+微型計(jì)算機(jī)+？”，這個裝置可以有什么變化？變化之后可以應(yīng)用在智慧校園的什么地方？結(jié)合前面課程中我們關(guān)于智慧校園的暢想，完成學(xué)習(xí)任務(wù)2。完成任務(wù)單。點(diǎn)評小結(jié),信息技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了人工智能的發(fā)展與應(yīng)用。展示完成結(jié)果。5、總結(jié)提升教師活動學(xué)生活動總結(jié)：信息技術(shù)促進(jìn)了基礎(chǔ)學(xué)科當(dāng)中的自然科學(xué)以及人文社會科學(xué)的發(fā)展?；A(chǔ)學(xué)科又促進(jìn)了信息技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了量子信息科學(xué)。而人工智能在信息技術(shù)的發(fā)展支持下變得更聰明、功能更強(qiáng)了。展示教師以良渚“神人獸面相”為參考，運(yùn)用AI技術(shù)創(chuàng)作的圖畫。傳統(tǒng)與現(xiàn)代相結(jié)合必將給我們帶來更多的驚喜!在后繼的課程當(dāng)中，我們還將學(xué)習(xí)到信息技術(shù)對社會、對人的影響。觀察圖片。八、教學(xué)反思及改進(jìn)本節(jié)教材中的第一個案例就是“引力波”，理解難度大，較難引起學(xué)生的興趣。但是看似無趣的基礎(chǔ)學(xué)科研究往往會給人類帶來顛覆性的變革，所以保留了該案例，調(diào)整了出現(xiàn)順序，并增加了“彈力布模擬引力波”演示，通過觀察演示加深對概念的理解。考慮到基礎(chǔ)學(xué)科領(lǐng)域除自然科學(xué)，還包括人文社會科學(xué)，所以增加了案例“信息技術(shù)在良渚考古發(fā)掘中的應(yīng)用”。通過以上兩個案例強(qiáng)調(diào)信息技術(shù)促進(jìn)了基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展?！傲孔油ㄐ拧边@個案例在教學(xué)中側(cè)重點(diǎn)放在了基礎(chǔ)學(xué)科對信息技術(shù)的影響、量子通信的特點(diǎn)、量子衛(wèi)星的作用、我國量子通信發(fā)展現(xiàn)狀，沒有過多解釋量子通信的原理。“人工智能”在粵教版必修一的第六章中已經(jīng)詳細(xì)介紹過，在必修二中再次出現(xiàn)時，側(cè)重點(diǎn)放在信息技術(shù)中對人工智能的影響，所以增加了“干濕度檢測自動澆水裝置”實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生感受到傳感器、通信技術(shù)、算法、計(jì)算機(jī)算力等技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了人工智能的發(fā)展。這些增加的演示、實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生了的學(xué)習(xí)興趣和解決實(shí)際問題的能力，引導(dǎo)學(xué)生感悟科學(xué)發(fā)現(xiàn)、科學(xué)技術(shù)、人工智能與信息技術(shù)的內(nèi)在聯(lián)系，認(rèn)識到信息技術(shù)與基礎(chǔ)學(xué)科相互促進(jìn)發(fā)展的關(guān)系。附：任務(wù)單1.3.1信