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课题 了解计算机的应用领域及未来发展趋势、新一代信息技术
课时 2课时（90 min）
教学目标 知识目标： （1）了解计算机的应用领域及未来发展趋势 （2）了解人工智能、大数据、虚拟现实、云计算等新一代信息技术 能力目标： 能根据自身兴趣、计算机技术的发展现状和未来趋势做好未来职业生涯规划 素质目标： 了解计算机行业的最新动态，不断开阔视野，增强科学兴趣、创新意识和创新能力
教学重难点 教学重点：计算机的应用领域及未来发展趋势 教学难点：新一代信息技术
教学方法 讲授法、问答法、讨论法、案例分析法
教学用具 电脑、投影仪、多媒体课件、教材
教学过程 主要教学内容及步骤
课前任务 【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学查找资料，了解计算机应用领域的相关知识 【学生】完成课前任务
考勤 【教师】使用文旌课堂APP进行签到 【学生】按照老师要求签到
问题导入 【教师】讲述“任务准备”中的相关内容（详见教材），并让学生思考以下问题： （1）生活中的哪些地方离不开计算机？ （2）未来，计算机会是什么样子？生活如何因它而更加美好？ 【学生】聆听、思考、回答
传授新知 【教师】通过大家的发言，引入新的知识点，讲解计算机应用及未来发展趋势的相关知识 任务二 了解计算机的应用及未来发展趋势 一、计算机的应用领域 【课堂提问】 【教师】请学生扫描二维码观看视频“计算机的应用领域”（详见教材），随机邀请学生回答以下问题： 计算机主要应用在哪些领域？ 【学生】观看、思考、回答 【教师】总结学生的回答 （1）科学计算。科学计算是计算机最早的应用领域。计算机不仅具有非常高的运算速度和精度，而且具有强大的信息存储能力，使人们能够既快速又准确地完成各类复杂的运算，从而大大提高工作效率。 （2）数据处理。数据处理是对各种数据的收集、存储、整理、分类、统计、加工、利用、传播等一系列活动的统称，如企业的生产管理、学校的学籍管理、奥运会上的成绩统计、气象数据的采集与分析等。 （3）过程控制。过程控制是指利用计算机检测生产过程或其他过程，并自动控制设备的运行状态。利用计算机进行过程控制，无须人工干预，可以有效提高生产的自动化水平，从而改善劳动条件、提高产品质量及合格率等。 （4）计算机辅助。计算机辅助主要包括计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）和计算机辅助教学（CAI），分别用于帮助人们进行工程设计、管理生产过程和完成教学计划等。 （5）多媒体应用。多媒体是文本、图形、图片、音频、动画和视频等各种媒体的组合物。 （6）人工智能。人工智能是指让计算机模拟人类的某些智力能力，使其具有人的感知能力和思维能力。人工智能是计算机应用的新领域，这方面的研究和应用正处于发展阶段，在医疗诊断、定理证明、语言翻译、机器人等方面已有显著成效。 （7）计算机网络。计算机网络是现代计算机技术与通信技术高度发展和密切结合的产物。它利用通信设备和线路将地理位置不同、功能独立的多个计算机系统互连起来，实现网络中的资源共享和信息传递。 ……(详见教材) 【课堂讨论】 【教师】请学生分组讨论以下问题： 根据自身感受说一说计算机为我们的学习、生活和工作方式带来了哪些变化？ 【学生】思考、讨论、小组代表回答 【教师】聆听并点评学生的回答 二、计算机的发展趋势 【课堂讨论】 【教师】请学生分组讨论以下问题： 你认为，未来的计算机会朝着哪些方向发展？ 【学生】思考、讨论、小组代表回答 【教师】聆听并点评学生的回答 1．巨型化 巨型化是指计算机将朝着高速度、大存储量和功能强大的巨型机发展。随着天文、气象、地质、核反应、航天飞机和卫星轨道计算等尖端科学的不断发展，计算机需要拥有更快的速度、更大的存储容量和更高的可靠性，这也是巨型化这一计算机发展趋势产生的原因。 2．微型化 微型化是指进一步提高集成度，利用高性能的超大规模集成电路研制性能更加优良、运行更加稳定、价格更加低廉、整机更加小巧便携、有更多应用场景的微型计算机。如今流行的笔记本电脑、平板电脑等类型的计算机都是这种发展趋势的重要体现。 3．智能化 智能化是指让计算机能够模拟人的感觉能力和思维能力。尽管人们常称微型计算机为“电脑”，但它尚未具有人脑的智慧。为此，人们期待未来能够开发出智能计算机，使其可以像人类一样，具有自主获取新知识的学习能力、表示知识的逻辑思维能力和得出新知识的推理能力等。 4．网络化 网络化是指用通信线路把计算机连接成彼此间可以相互通信并共享资源的网络系统。网络化能够使计算机的软硬件资源得到充分利用并扩大计算机的使用范围，为用户提供方便、及时、可靠的信息服务，它是计算机当下和未来发展的重要趋势。 5．多媒体化 多媒体技术是20世纪80年代中后期兴起的一门跨学科的新技术。采用这种技术，可以使计算机具有处理文本、图像、音频、视频等多种媒体的能力，从而使计算机的功能更加完善，扩大了计算机的应用范围。因此，多媒体技术又称多媒体计算机技术。 随着生活水平的不断提高，人们对休闲娱乐的需求也日益增加，融合多媒体技术的计算机可为用户打造出视听盛宴，故多媒体化成为计算机发展的重要趋势。 【素养之窗】 【教师】组织学生阅读相关材料，了解计算机相关行业的从业者应具备的能力 为适应不断进步的科学技术和不断扩展的应用场景，未来计算机的发展必然不是一维化、对立化的，而会是多元化、综合化、智能化的。因此，计算机相关行业的从业者必须具备与时俱进的创新能力，树立终身学习的意识，具备终身学习的能力，不断地学习和成长，以适应计算机行业日新月异的发展，从而在职业生涯中立于不败之地。 【学生】阅读、思考、理解 【学生】聆听、思考、理解、记忆
任务实施 【教师】组织学生分组开展“探讨计算机技术在生活领域的应用场景”活动，讲述活动内容和活动要求 如今，从家庭到社会，从医疗到教育，计算机技术已经成为人们生活中不可或缺的部分。请以小组为单位，探讨计算机技术在生活领域的应用场景，各组将讨论结果进行归纳、总结，并制作成PPT进行分享。 【学生】聆听、分析、讨论、制作PPT、派代表上台分享 【教师】对学生的表现进行点评
案例导入 【教师】讲述“任务准备”中的案例（详见教材），并让学生思考以下问题： （1）上述情景中的物联网、大数据、云存储、AI技术分别是什么？ （2）这些新技术在你身边有哪些具体的应用？ （3）你还知道哪些类似的新技术？ 【学生】聆听、思考、回答
传授新知 【教师】通过大家的发言，引入新的知识点，讲解新一代信息技术的相关知识 任务三 了解新一代信息技术 一、信息技术概述 【课堂提问】 【教师】随机邀请学生回答以下问题： 什么是信息技术？ 【学生】思考、回答 【教师】总结学生的回答 1．信息技术的概念 信息技术（information technology, IT）是指获取、传递、存储、处理和应用信息的过程中所采用的技术总和。它的研究与发展，极大地提高了人类的信息应用能力，使信息成为人类生存和发展过程中不可缺少的一种资源。 2．信息技术的发展历程 【课堂讨论】 【教师】请学生分组讨论以下问题： 信息技术经历了哪些大规模的发展历程？ 【学生】思考、讨论、小组代表回答 【教师】聆听并点评学生的回答 （1）语言的使用。 （2）文字的创造。 （3）造纸术和印刷术的发明。 （4）电报、电话、广播、电视的发明和普及应用。 （5）计算机、网络等现代信息技术的综合使用。 3．信息技术与计算机技术的关系 信息技术与计算机技术密不可分。信息技术的核心技术主要包括传感技术、计算机技术、通信技术和微电子技术等。其中，计算机技术是最为核心和关键的技术之一，同时也是实现信息系统的信息处理、存储和传输等功能的重要支撑技术。 二、新一代信息技术 【课堂提问】 【教师】请学生扫描二维码观看视频“新一代信息技术”（详见教材），随机邀请学生回答以下问题： 新一代信息技术包含哪些内容？ 【学生】观看、思考、回答 【教师】总结学生的回答 1.人工智能 人工智能（artificial intelligence, AI）是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门技术科学，其目标是让人所创造的机器或人工系统模拟人类智能，包括模拟人类计划、学习、语言、感知、情感、意念表述等方面的能力，从而更好地为人类服务。 “人工智能”一词最早提出于1956年，在经历了数十年的发展后，人工智能的研究领域变得非常广泛，如模式识别、智能机器人、语言识别、图像识别、专家系统、自然语言处理和智能搜索等。 如今，人工智能已进入爆发式增长期，成为新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力和推动行业智能化发展的关键力量。 【课堂提问】 【教师】随机邀请学生回答以下问题： 请列举一些我们日常生活中用到的人工智能。 【学生】思考、回答 【教师】总结学生的回答 无论是自动驾驶汽车、无人机、智能音箱、早教机器人等新潮先进的科技产品，还是指纹识别、人脸识别、实时导航、美颜拍照、新闻推荐、智能搜索、语音助手、自动翻译、垃圾邮件过滤等软件应用，都属于人工智能在生活中的典型应用。 2．大数据 大数据（big data）也称“海量数据”或“巨量数据”，是指数据量大到无法利用传统数据处理技术在合理的时间内获取、存储、管理和分析的数据集合。“大数据”一词除用来描述信息时代产生的海量数据外，也被用来命名与之相关的技术、创新与应用。 【课堂提问】 【教师】随机邀请学生回答以下问题： 大数据有哪些特征？ 【学生】思考、回答 【教师】总结学生的回答 大数据具有海量的数据规模（volume）、快速的数据流转（velocity）、多样的数据类型（variety）、真实的数据来源（veracity）和较低的价值密度（value）五大特征，简称“5V”。 （1）海量的数据规模。据统计，全球数据总量2004年为30 EB，2005年达到50 EB，2015年达到7 900 EB，2021年已达到84.5 ZB。预计到2025年，全球数据总量将达到惊人的175 ZB。 【提示】 【教师】组织学生阅读相关材料，了解硬盘数据的相关知识 1 ZB=210 EB=220 PB=270 B。若1块2.5英寸的机械硬盘的容量为1 TB，大概要10亿块这样的硬盘才能装得下1 ZB数据，这些硬盘连起来可以绕地球约2.5圈。 【学生】阅读、思考、理解 （2）快速的数据流转。快速的数据流转是指数据产生、流转速度快，而且越新的数据价值越大。这就要求对数据的处理速度也要快，以便能够及时从数据中发现、提取有价值的信息。 （3）多样的数据类型。多样的数据类型是指数据的来源及类型多样。大数据的数据类型除包括二维表结构的数据外，还包括大量无法用传统二维表存储的非结构化数据。 （4）真实的数据来源。真实的数据来源是指数据不是凭空捏造的，而是由现实世界的真实事物产生的，可以准确反映出事物的特征、发展规律和趋势。 （5）较低的价值密度。较低的价值密度是指数据的量大但价值密度相对较低，挖掘数据中蕴藏的价值犹如沙里淘金。 目前，大数据已在社会生活的各个领域得到广泛应用，如科学计算、金融、社交网络、医疗、互联网搜索、天文学、大气科学、生物和其他复杂或跨学科的科研、军事侦察、大规模的电子商务活动等。 3．虚拟现实 虚拟现实（virtual reality, VR）是指利用数字媒体技术和专业的VR设备模拟出一个逼真的三维空间虚拟环境，在其中的用户可以获得与真实环境相近乃至相同的感知和交互体验。 目前，常见的VR设备主要包括建模设备、显示设备和交互设备。 【课堂提问】 【教师】随机邀请学生回答以下问题： 虚拟现实技术有哪些特点？ 【学生】思考、回答 【教师】总结学生的回答 （1）沉浸性是指虚拟环境的逼真程度。理想的虚拟环境应该使用户获得与真实环境相同的视觉、听觉、触觉、嗅觉等感官体验。 （2）交互性是指用户可以与虚拟环境中的元素进行交互并得到与现实环境相同的响应或反馈。 （3）客观性是指虚拟环境中的物体遵循物理学规律。 （4）想象性是指用户在虚拟环境中可构思和创造在现实环境中不存在的条件、物体、场景等，从而充分发挥自身想象力，激发创新思维。 目前，VR技术已发展得较为成熟，且在多个行业和领域均有一定应用，常见的应用方向包括演示实验（如教学实验）、模拟训练（如飞机驾驶模拟训练）、仿真设计（如汽车仿真设计）、艺术与娱乐等。 【高手点拨】 【教师】组织学生阅读相关材料，了解AR的相关知识 人们探讨VR时，往往还会提起AR。增强现实（augmented reality, AR）是一种在现实的环境中叠加虚拟内容，实现“虚实结合”的技术。与致力于为用户提供以假乱真的虚拟环境体验的VR不同，AR致力于在现实环境的基础上为用户提供增强性、补充性的信息展示形式。 【学生】阅读、思考、理解 4．云计算 从服务的角度来讲，云计算（cloud computing）是一种基于互联网的服务交付模式，它为用户提供可用的、便捷的、按需的网络访问和虚拟化的、高响应的、易扩展的、按使用量付费的计算资源，如算力、存储、服务器、带宽、现成的服务等。 从技术的角度来讲，云计算是分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡、冗余热备份等计算机和网络技术发展融合的产物。 云计算的原理可简单概括为，将超大规模的数据处理任务分解成大量小任务，然后通过由多台服务器组成的系统（即分布式系统）对其进行处理和分析，并将各自得到的结果汇总、合并后返回给用户。利用云计算，用户只需花费较小的成本即可享受强大的网络服务。 【课堂提问】 【教师】随机邀请学生回答以下问题： 云计算有哪些特征？ 【学生】思考、回答 【教师】总结学生的回答 （1）资源配置动态化。 （2）需求服务自助化。 （3）以网络为中心。 （4）资源池化、透明化。 根据所提供资源集成度的不同，云计算可分为IaaS（基础设施即服务）、PaaS（平台即服务）和SaaS（软件即服务）3种服务模式，分别对应硬件基础设施、资源管理平台和定制化应用软件。 5．云存储 【课堂讨论】 【教师】请学生分组讨论以下问题： 云存储和云计算有哪些区别与联系？ 【学生】思考、讨论、小组代表回答 【教师】聆听并点评学生的回答 云存储（cloud storage）是云计算概念的延伸和发展，是指通过集群应用、网格技术和分布式文件系统等，将网络中大量不同类型的存储设备通过虚拟化软件集合起来协同工作，实现共同对外提供数据存储和业务访问功能。当云计算系统处理的核心是大量数据的存储和管理时，云计算系统就需要配置大量的存储设备，那么云计算系统就转变成云存储系统，所以云存储是一个以数据存储和管理为核心的云计算系统。 与传统存储服务相比，云存储的资源配给更加灵活，企业可按需选择增加、缩减云存储的使用规模。 6．物联网 【课堂提问】 【教师】随机邀请学生回答以下问题： 什么是物联网？物联网有哪些特征？ 【学生】思考、回答 【教师】总结学生的回答 物联网（internet of things, IoT）即“万物相连的互联网”，是在互联网的基础上延伸和扩展的网络，它是将各种信息传感设备与网络结合起来而形成的一个巨大网络，可实现随时随地的“人—机—环境”的互联互通。 物联网的基本特征包括全面感知、可靠传递和智能处理。据此，业界习惯于将物联网分为感知层、网络层和应用层。 （1）感知层。物联网的感知层利用射频识别（RFID）、传感器、摄像头、全球定位系统（GPS）等传感技术和设备，随时随地获取物体的属性信息并传输给网络层。 【提示】 【教师】组织学生阅读相关材料，了解射频识别的相关知识 射频识别（RFID）是物联网感知层中的重要技术，它是20世纪90年代兴起的一种自动识别技术。RFID系统主要由3部分组成：电子标签（tag）、阅读器（reader）和天线（antenna）。其中，电子标签用于存储物体的标识信息；阅读器用于以射频信号方式读取电子标签中的信息（有的阅读器也具有写入信息功能）；天线用于发射和接收射频信号，往往内置在电子标签和阅读器中。 【学生】阅读、思考、理解 （2）网络层。向上传输感知层采集的数据，向下传输应用层发出的控制指令。 （3）应用层。应用层有一个信息处理中心，用来处理从感知层得到的信息，以实现物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等实际应用。 【课堂提问】 【教师】随机邀请学生回答以下问题： 请列举生活中较典型的物联网应用案例。 【学生】思考、回答 【教师】总结学生的回答 7．区块链 区块链（blockchain）是一种在对等网络环境下，通过透明和可信规则，构建不可伪造、不可篡改和可追溯的块链式数据结构，从而实现和管理可信数据的产生、存取和使用的技术。区块链是计算机、分布式系统、密码学等不同领域的理论和技术在互联网时代组合创新的应用模式，具有分布式对等、数据块链式、不可伪造和防篡改、透明可信、可靠性高等特征。 区块链包括以下3个基本要素。 （1）交易（transaction）：对账本的一次操作，导致账本状态的一次改变，如添加一条转账记录。 （2）区块（block）：记录一段时间内发生的所有交易和状态结果，是对当前账本状态达成的一次共识。 （3）链（chain）：由区块按照发生顺序串联而成，是整个账本状态变化的日志记录。 简单来讲，可将区块链视为一个需要时刻保持同步的账本系统，一笔交易必须由所有系统成员达成共识并记录下来后方可生效，多笔成功的交易就构成了区块，多个区块首尾相连就构成了区块链。 当前，随着区块链技术的不断更新升级，区块链的核心架构已经趋于成熟，以分布式系统、P2P网络和密码学为主，多种改良技术为辅的区块链技术体系已经形成。 8．工业互联网 【课堂提问】 【教师】随机邀请学生回答以下问题： 工业互联网与普通互联网有哪些区别？ 【学生】思考、回答 【教师】总结学生的回答 工业互联网（industrial internet）是新一代信息技术与工业经济深度融合的新型基础设施、应用模式和工业生态，它通过对人、机、物、系统等的全面连接，构建起覆盖全产业链、全价值链的全新制造和服务体系，为工业乃至产业数字化、网络化、智能化发展提供了实现途径，是第四次工业革命的重要基石。 工业互联网及平台构建在智能机器之上，提倡的是人、物和数据的连接，这样智能机器之间的网络化连接和它们所组成的系统才能创造更大的价值。工业互联网的核心是互联，是制造企业实现智能制造的关键使能技术之一。 【学生】聆听、思考、理解、记忆
任务实施 【教师】组织学生分组开展“体验新一代信息技术在日常生活中的应用”活动，讲述活动内容和活动要求 （1）全班学生自由分组，每组6～8人，其中一人为组长。 （2）组长带领小组成员通过观察、思考、查阅资料等方式，探寻新一代信息技术在周围环境或日常生活中的应用场景。 （3）各组将探寻结果进行归纳、总结，并制作成PPT进行分享。 【学生】搜集资料、体验信息技术、制作PPT、派代表上台分享 【教师】对学生的表现进行点评
课堂小结 【教师】简要总结本节课的要点 计算机的应用领域 计算机的发展趋势 信息技术的概念、发展历程，以及与计算机技术的关系 新一代信息技术 【学生】总结回顾知识点
作业布置 【教师】布置课后作业 （1）完成项目实训 （2）将项目总结中的思维导图补充完整 （3）完成项目考核中的剩余习题 【学生】完成课后任务
教学反思

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