资源简介

信息技术优质课团体赛教学设计
信息技术推动科技革新与进步
学科 信息技术 年级 高二 学期 秋季
授课人 学校
教科书 信息技术必修 2《信息系统与社会》
粤教版
一、教材分析
教材地位
本节课是粤教版信息技术必修二《信息系统与社会》第一章《走进信息社 会》第三节内容。教材是在介绍信息社会及其特征、信息技术的发展及趋势之后 引入该内容的，其作用是补充说明信息技术在信息社会具体应用。
普通高中信息技术课程标准（2017 年版 2020 年修订）
本节课涉及的课标内容要求： 2.1 探讨信息技术对科技进步的影响……
核心素养
了解信息技术对科技进步的影响。 ——信息意识
二、学情分析
学生通过各种媒体可能已经听说过引力波、量子卫星等，但是并不明白这些 科学发现、科学技术、人工智能与信息技术发展有何内在联系，所以要引导学生 分析问题，并结合各种事实材料、实验观察进行思考，促使学生感悟信息技术与 基础学科相互促进发展的关系，领会信息技术的发展促进人工智能的发展与应 用。
三、学习目标
1.感悟信息技术在人文社会科学与自然科学领域的运用及影响。 2.了解信息技术的发展依赖基础学科的研究发展。 3.通过实验观察，领会信息技术的发展促进人工智能的发展与应用。 4.激发学生学习热情与社会责任感。
四、学习重点
感悟信息技术与基础学科相互促进发展的关系。
五、学习难点
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领会信息技术的发展促进人工智能的发展与应用。
六、开放性学习环境
多媒体机房
七、教学过程
1、复习回顾，引出新知
教师活动 学生活动
在《走进信息社会》的第一节课，我们学习了信息技术 发展脉络及趋势，第二节课了解了信息社会及其特征。 在本节课中，我们将学习信息技术对科技的影响。 回顾。
2、列举事例，感受新知
教师活动 学生活动
播放视频，向学生介绍“良渚古城遗址 ”：2019 年位于 浙江杭州的“良渚古城遗址 ”被列入《世界遗产名录》。 “良渚古城遗址”的发现意义：考古发现证实，距今约 5000 年左右， 长江下游地区已经出现早期国家， 进入了 文明社会。 观看视频，了解“ 良渚 古城遗址 ”的发现意义。
“良渚古城遗址”发掘研究过程历时八十多年，考古工 具及方法除洛阳铲、手铲等传统方法外，新技术不断涌 现，如碳十四年代测定、卫星遥感、动物考古法、植物 考古法、地质考古法等。 其中古城外郭、水利系统的发现就与信息技术有关。 播放视频。 观看视频，了解地理信 息系统在考古发掘中的 作用。
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强调传统方式仍然在发挥作用， 向学生展示洛阳铲实物。 传统方法与信息技术等新技术相结合，将有更多的新发 现。 让部分学生手持洛阳 铲，感受实物质量。
信息技术不仅能助力我们考古发掘，还能帮我们探索宇 宙。 2017 年的诺贝尔物理学奖被颁发给三位科学家， 以表彰 他们对发现引力波所做出的贡献。 什么是引力波？它的发现有何意义？ 教具演示。 观看教师教具演示，了 解什么是引力波。
在这个 5 个月中信息技术对发现引力波有何作用？ 发现引力波的激光干涉仪天文台 列举数据：捕捉引力波最大的挑战在于其数据的采样频 率比较高，超过每秒 16000 次，采样信道达上万个，数 思考计算机在此过程中 所起作用。
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据量特别大，每年至少能采集到 500TB 的数据。
学习任务 1: 要求学生计算： 假如一首标准音质的 MP3 歌曲大约 5MB,1GB 大约能存储多少首这样的歌曲？ 1TB 又能存储 多少首歌曲？ 计算得出结果，感受数 据量的大小，体会信息 技术对发现引力波所起 的作用。
信息技术促进了基础学科的发展，同时基础学科的发展 也影响着信息技术，可以这样说：没有基础学科的发展， 就没有现代信息技术。基础学科中的量子论与信息技术 相结合，又出现了新的交叉学科——量子信息学科。 意识到信息技术与基础 学科的关联。
2022 年诺贝尔物理学奖颁发给了这三位科学家。 他们主要的研究成就是：证明了量子具有纠缠性、量子 力学是正确的，开创了量子信息科学。
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思考：被称为“世纪幽灵”的量子到底是什么？ 如果把自己缩小到头发丝的几千万分之一，我们会看到 一个全新的有着不同规则的世界， 一个量子的世界。 一 束光由万亿亿个光量子组成，每一次呼吸，都有无数个 量子在运动。
量子通信、量子计算机等都是量子信息学科的研究方向。 量子通信有何特点？ 在传统加密方式中，甲想把一段秘密信息传送给乙，要 把这些信息加密变成乱码，也就是密文，再通过飞鸽传 书、电报、互联网等各种通信方式传递给乙。乙接收到 密文之后，用密钥将密文转化为能看懂的明文。在传递 的过程中，万一被截获，看到的也是密文，无法获得有 效内容。所以黑客要想知道秘密信息，除了要截获密文 外，还要破解解锁秘文的密钥。 我们现在使用的 RSA 密钥是在 1977 年发明的， 以当时的 计算机算力破解一个 426 位的 RSA 密钥需要约四千万亿 年。但是随着计算机的发展，算力越来越强，仅仅只过 了去了 17 年，也就是 1994 年时，这个 426 位的 RSA 密 钥就被破解了。我们现在使用的密钥至少要 2048 位。 量子计算机的算力更强，破解速度更快，现在最先进的 经典传统计算机运行 100 年的计算量，量子计算机只需 了解量子通信与传统加 密通信相比的优势。
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几秒钟就可以完成计算。所以现在使用的传统加密方式 在量子计算机的面前不堪一击。我们需要更安全的加密 方式。 量子通信， 也就是量子加密通信， 传递一次用一个密钥。 用过就废弃再产生新的，所以无法破解。量子通信的特 点在于安全性高，无法破解，适合国防银行金融等方面 使用。
思考：“墨子号”量子科学实验卫星在量子通信中的作 用？ 播放视频: 《创新中国》 —— “墨子号 ”量子科学实验卫 星 思考： 量子卫星在量子通信中的作用？ 视频中解说的声音在哪听过？ 墨子号量子科学实验卫星在量子通信中有何作用？它的 作用主要体现在分发量子密钥，使量子加密通信传输的 距离更远。大家还看到刚才做实验的时候是不是很不过 瘾。 一下子就飞过去了，看起来也很无聊。他们每天都 要重复这些“无聊的工作”，科学家的研究，往往就是 这样。不断重复这些“无聊的工作”是为了什么呢？在 结尾也提到了他们想成为世界的领先者。他们有没有做 到呢？2017 年量子通信网络京沪干线建成，全长 2000 公里。 2021 年， 墨子号与京沪干线互联， 通信总长达到 4600 公里。我们国家已经初步建成了新地一体广域量子 通信体系，目前是世界最先进的。但是这些科研工作者 们并没有停下他们的脚步，还在继续努力。所以我们应 该感激他们不断的努力，为我们国家做出的贡献。 观看视频，思考回答。 了解量子卫星在量子通 信中的作用，培养社会 责任感。
总结：信息技术与基础学科是相互促进发展的关系。
3、观察实验，启发思考
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教师活动 学生活动
视频中解说的声音在哪听过？ 学生回答。
播放视频: 《焦点访谈》节目片头 《焦点访谈》节目片头是由央视著名配音演员李易配音 的。李易于 2013 年不幸患病去世， 而《创新中国》是 2018 年录制完成的。李易的声音怎么又出现了？ 人工智能。 学生思考。
人工智能技术越来越普及，大家知道它工作过程吗？ 通过小实验了解其工作过程。 演示实验：传感器+开源硬件+水泵 介绍实验器材，及人工智能的工作过程。 依靠信息技术当中的传感器的发展、通信技术的发展， 以及计算机软件与硬件的不断发展，才能让人工智能技 术更聪明、更功能更强。 观察实验，体会信息技 术发展对人工智能发展 的作用。
4、项目活动，运用新知
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教师活动 学生活动
学习任务 2: “？ +微型计算机+？”，这个装置可以有什么变化？变 化之后可以应用在智慧校园的什么地方？ 结合前面课程中我们关于智慧校园的畅想，完成学习任 务2。 完成任务单。
点评小结,信息技术的发展促进了人工智能的发展与应 用。 展示完成结果。
5、总结提升
教师活动 学生活动
总结： 信息技术促进了基础学科当中的自然科学以及人文社会 科学的发展。基础学科又促进了信息技术的发展，产生 了量子信息科学。而人工智能在信息技术的发展支持下 变得更聪明、功能更强了。
展示教师以良渚“神人兽面相 ”为参考， 运用 AI 技术创 作的图画。 观察图片。
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传统与现代相结合必将给我们带来更多的惊喜! 在后继的课程当中，我们还将学习到信息技术对社会、 对人的影响。
八、教学反思及改进
本节教材中的第一个案例就是“引力波”，理解难度大， 较难引起学生的兴趣。 但是看似无趣的基础学科研究往往会给人类带来颠覆性的变革，所以保留了该案 例，调整了出现顺序，并增加了“弹力布模拟引力波 ”演示，通过观察演示加深 对概念的理解。考虑到基础学科领域除自然科学，还包括人文社会科学，所以增 加了案例“信息技术在良渚考古发掘中的应用 ”。通过以上两个案例强调信息技 术促进了基础学科的发展。 “量子通信 ”这个案例在教学中侧重点放在了基础学科对信息技术的影响、 量子通信的特点、量子卫星的作用、我国量子通信发展现状，没有过多解释量子 通信的原理。 “人工智能 ”在粤教版必修一的第六章中已经详细介绍过，在必修二中再次 出现时，侧重点放在信息技术中对人工智能的影响，所以增加了“干湿度检测自 动浇水装置 ”实验，通过实验让学生感受到传感器、通信技术、算法、计算机算 力等技术的发展促进了人工智能的发展。 这些增加的演示、实验，提高学生了的学习兴趣和解决实际问题的能力，引 导学生感悟科学发现、科学技术、人工智能与信息技术的内在联系，认识到信息 技术与基础学科相互促进发展的关系。
附：
任务单
1.3.1 信息技术推动科技革新与进步
学生信息
学校 班级 组号
组员 姓名
学习任务
1.一首标准音质的 MP3 歌曲大约 5MB,1GB 大约能存储多少歌曲？ 1TB 大约能存储多少歌曲？ 500TB 大约能存储多少歌曲？ 1TB=1024GB 1GB=1024MB
存储空间大小 约多少首歌曲
1GB
1TB
500TB
2.“？ +微型计算机+？”， 这个装置可以有什么变化？变化之后可 以应用在智慧校园的什么地方？
设备名称 传感器 应用场景

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