教材培训信息技术及其应用

2008-09高一第2课技术？第2课信息技术及其应用北大附中李冬梅2008-09高一第2课一、什么是技术为了明确信息技术的概念，需要了解什么是信息，什么是技术。上节课我们已经对信息进行了研究。技术总是与科学连在一起的，为了更好的理解信息技术，我们先来研究一下科学技术。2008-09高一第2课科学技术是不是自古就有的，是不是客观存在的？2008-09高一第2课科学技术并不是自古就有的，也不是永恒不变的。在人类发展的初始阶段，既没有科学也没有技术，人们完全是以赤手空拳来争取自己的生存和发展。2008-09高一第2课科学技术是从什么时候开始的？是如何产生的？2008-09高一第2课科学和技术都是在人类进化的过程到达一定的阶段后，由于人类进一步扩展自身能力的“需要”和自然规律的“许可”才逐渐萌发出来的。人类进化分为两个基本阶段：生物进化阶段（也称初级进化阶段）和文明进化阶段（也称高级进化阶段）。

2008-09高一第2课1、科学技术的产生2008-09高一第2课在生物进化阶段，人们主要通过自身器官功能的分化和强化来增强自身的能力。直立行走，手脚分工，是人类生物进化阶段的主要成果。由四脚行走进化到直立行走，人类的视野开阔了，认识环境认识世界的能力也提高了，也使人类身体的灵活性和灵巧性大大增强。通过手脚分工，人类双手从行走功能中获得解放，手的功能扩展，2008-09高一第2课使人类适应环境、改造环境的能力增强了。这是一个漫长的进化阶段，这个阶段仍然没有科学也没有技术。由于人类生生理器官功功能分化和和强化的有有限性，人人类生物学学意义上的的进化过程程不可能无无限地展开开，当人类类自身的进进化达到饱饱和状态时时，人类争争取更好的的生存和发发展的需求求并没有停停止，这样样，就会出出现矛盾，，必然会激激发新的进进化机制，，人类的文文明进化机机制就自自然出现了了。2008-09高高一第2课课在人类的文文明进化机机制阶段，，人们的的的注意力开开始从自身身器官转向向外部世界界，人们试试图利用外外部世界的的力量来增增强自身的的能力。2008-09高高一第2课课“借助身外外之物”扩扩展自身能能力的方法法和手段就就是科学技技术的生长长点。搬移重物的的经验正是是近代力学学“杠杆原原理”的原原始萌芽。。杠杆成为为有力的工工具，扩展展了人们的的体力。设设计和使用用杠杆的具具体手艺就就成为一种种有效的技技术；在这这种具体应应用的反复复刺激下，，久而久之之，人们脑脑海里就会会涌动着““杠杆原理理”的抽象象理论，这这就是最早早的原始形形态的科学学。杠杆原理与与杠杆技术术结论1人类由生物物进化向文文明进化的的转化，由由“内部器器官的分化化和强化””机制到““利用身外外之物强化化自身功能能”机制是是科学技术术产生的前前提条件。。其中，身身外之物就就是科学技技术所创造造的各种工工具。2008-09高高一第2课课科学、技术术、工具科学：揭示示事物运动动变化规律律的理论和和方法。它它可以提高高人们认识识世界和改改造世界的的水平。技术：依据据一定的科科学理论，，制造和制制作工具的的工艺和手手段。制作不同的的工具有不不同的技术术。可以依依据的科学学原理是可可以一样的的。工具：技术术的成果。。工具的使用用推动的社社会生产力力，也推动动的社会的的进步2008-09高高一第2课课科学技术的的发展追求“更高高的生存发发展目标””是人类社社会进步的的永恒动力力。为此，，人类必然然会不断地地对自身提提出“更高高的能力要要求”，这这个要求与与人类所具具有的“实实际能力水水平”是有有差距的，，这种差距距又是巨大大的导向力力，支配人人类在实践践摸索过程程中自觉或或不自觉地地朝着缩小小这个差距距的方向努努力，这种种努力的理理论成果就就沉淀为““科学发展展”，这种种努力的工工具成果则则成为“技技术进步””。2008-09高高一第2课课2008-09高高一第2课课科学技术与与人类需求求的关系科学技术是是为了满足足人类自身身能力发展展的实际需需求而产生生，那么它它的发展也也要符合人人类自身能能力的发展展规律。2008-09高高一第2课课科学技术是是“辅助人人类扩展能能力”的，，那么，人人的能力有有哪些？2008-09高高一第2课课人的三大能能力从宏观上看看，人的能能力有三种种：体质能力———体质能能力反映人人的体质结结构的合理理性和强健健性。体力能力———体力能能力反映人人的力量的的充沛性和和持久性。。智力能力———智力能能力反映人人的思维和和智慧的理理智性和敏敏捷性。它它们是一个个有机的统统一体。2008-09高高一第2课课科学技术的的产生是通通过制造工工具来扩展展人的能力力的。而工工具的制造造一方面需需要“资源源”，另一一方面需要要科学技术术知识。通通过科学技技术知识的的运用，把把“资源””转变为““工具”，，通过“工工具”的作作用，实现现人的“能能力扩展””。2008-09高高一第2课课科学技术是是如何扩展展人的这些些能力的？？扩展人类能能力的三种种工具2008-09高高一第2课课（1）扩展展体质能力力的质料工工具质料工具主主要是扩展展人的体质质能力，把把质料工具具与人的体体质能力结结合起来，，就可以具具有更强的的硬度、更更好弹性、、更注意的的应力特性性、更高的的熔点、更更低的凝聚聚点、更强强的耐压能能力和更强强的抗腐蚀蚀和抗辐射射的能力，，等等。质料工具的的制造，一一方面依赖赖于物质资资源，另一一方面依赖赖于物质结结构和材料料力学理论论。制造质料工工具的关键键，在于利利用材料科科学技术的的知识和技技能把各种种物质资源源转化为具具有各种优优良性质的的材料，并并根据力学学原理把材材料加工成成为相应的的工具。比比如，农业业社会的锄锄头和镰刀刀。这一阶段，，人类主要要开发的是是物质资源源。2008-09高高一第2课课（2）扩展展体力能力力的动力工工具动力工具的的作用主要要是扩展人人的体力能能力。动力力工具与人人的体力能能力相结合合，就可以以具有更强强的推动力力、牵引力力、负荷力力、冲击力力、爆破力力、摧毁力力等。动力工具的的制造，一一方面依赖赖于能量资资源，另一一方面依赖赖于能量守守恒与转换换理论。制造动力工工具的关键键是，利用用能量科学学技术的知知识和技能能，将能量量资源转换换成动力。。当然，任任何一种动动力工具的的制造都离离不开物质质资源，所所以，更准准确的说，，动力工具具的制造需需要能量和和物质两方方面的资源源，需要能能量学科技技术和材料料科学技术术两方面的的知识和技技能。这一阶段，，人类主要要开发的是是能量资源源。2008-09高高一第2课课（3）扩展展智力能力力的智能工工具智能工具的的作用主要要是扩展人人的智力能能力。智能能工具与人人的智力能能力相结合合，就可以以具有更敏敏锐的观察察能力、更更广阔的感感知能力、、更精细的的分辨能力力、更高效效和更可靠靠的信息共共享能力、、更强大的的记忆能力力、更快捷捷的计算能能力、更好好的学习与与认知能力力、更明智智的决策能能力与更强强大的控制制能力等。。智能工具的的制造，一一方面依赖赖于信息资资源，另一一方面依赖赖于信息加加工与转换换的理论和和技术。制造智能工工具的关键键是，利用用信息科学学技术的知知识与技能能，把信息息资源提炼炼成知识，，并进一步步把知识激激活成为智智能。当然然，任何智智能工具的的制造都离离不开材料料和动力。。所以，更更确切地说说，智能工工具的开发发与制造需需要信息、、能量、物物质三方面面的资源，，需要信息息科学技术术、能量科科学技术、、材料科学学技术。这一阶段，，人类主要要开发的是是信息资源源。2008-09高高一第2课课结论2：资源—科学学技术—工工具—能力力的关系2008-09高高一第2课课所利用的资源

所需要的科学技术

所制造的工具

所扩展的能力

物质

材料

质料工具

体质能力

能量+物质能量+材料

动力工具

体力能力

信息+能量+物质信息+能量+材料

智能工具

智力能力

结论3：时代—资源源—科学技技术—工具具—能力的的关系2008-09高高一第2课课时代

表征性资源

表征性科学技术

表征性工具

扩展能力

古代物质材料科学技术质料工具

体质能力近代能量能量科学技术动力工具体力能力现代信息信息科学技术智能工具智力能力结论4从技术的本本质意义上上，信息技技术就是能能够扩展人人的智力能能力，也就就是扩展人人的信息器器官功能的的一类技术术。2008-09高高一第2课课人类具有哪哪些信息器器官？2008-09高高一第2课课人类的信息息器官及功功能2008-09高高一第2课课（1）感觉觉器官包括视觉器器官、听觉觉器官、嗅嗅觉器官、、味觉器官官、触觉器器官和平衡衡感觉器官官等。主要功能是是：获取信信息——通通过视觉、、听觉、嗅嗅觉、味觉觉和触觉来来感知(即即获取)外外部世界各各种事物运运动的状态态和方式；；平衡感觉觉器官则可可以根据运运动主体与与客体之间间的关系来来获取平衡衡信息。2008-09高高一第2课课（2）传导导神经网络络它又可以分分为导入神神经网络和和导出神经经网络等。。主要功能是是：传递信信息——通通过导入神神经网络把把感觉器官官获得的信信息传送给给思维器官官；通过导导出神经网网络把思维维器官加工工出来的信信息传送给给各种效应应器官或内内部某些器器官。2008-09高高一第2课课（3）思维维器官包括记忆系系统、联想想系统、分分析推理和和决策系统统等。主要功能是是：加工和和再生信息息——实际际上它担负负着存储信信息、检索索信息、加加工信息和和再生信息息的复杂任任务。通过过存储、检检索、加工工信息得到到对于外部部事物运动动规律的认认识；通过过再生信息息(即第二二类认识论论意义的信信息)来表表示主体对对于外部事事物进行改改造的策略略和意图。。2008-09高高一第2课课（4）效应应器官包括操作器器官(手)、行走器器官(脚)和语言器器官(口)等。主要功能是是：施用信信息——通通过操作器器官和行走走器官来执执行大脑发发出的第二二类认识论论意义的信信息，或者者通过语言言器官来表表达第二类类认识论意意义的信息息，使这些些信息产生生实际的效效果。2008-09高高一第2课课信息技术的的四项基本本内容（4C）2008-09高高一第2课课（1）感测测技术感觉器官功功能的延长长。感测技技术包括传传感技术和和测量技术术，也包括括遥感、遥遥测技术等等。它使人人们能更好好地从外部部世界获得得各种有用用的信息。。2008-09高高一第2课课举例说明2008-09高高一第2课课（2）通信信技术传导神经网网络功能的的延长。它它的作用是是传递、交交换和分配配信息，消消除或克服服空间上的的限制，使使人们能更更有效地利利用信息资资源。2008-09高高一第2课课举例例说说明明2008-09高高一一第第2课课（3））计计算算机机和和智智能能技技术术思维维器器官官功功能能的的延延长长。。计计算算机机技技术术(包包括括硬硬件件和和软软件件技技术术)和和人人工工智智能能技技术术，，使使人人们们能能更更好好地地加加工工和和再再生生信信息息。。2008-09高高一一第第2课课举例例说说明明2008-09高高一一第第2课课（4））控控制制技技术术效应应器器官官功功能能的的延延长长。。控控制制技技术术的的作作用用是是根根据据输输入入的的指指令令(决决策策信信息息)对对外外部部事事物物的的运运动动状状态态实实施施干干预预，，即即信信息息施施效效。。2008-09高一第第2课举例说明2008-09高一第第2课结论5由上面给出的的信息技术的的基本定义还还可以引出两两个比较具体体的定义，即即：

(1)信息技术术是指能够完完成信息的获获取、传递、、加工、再生生和施用等功功能的一类技技术。(2)信息技技术是指感测测、通信、计计算机和智能能以及控制等等技术的整体体。2008-09高一第第2课2008-09高一第第2课信息技术的发展历史语言文字印刷术电报电话、电电视计算机与现代代通信2008-09高一第第2课2008-09高一第第2课信息技术的应用“仿生眼”帮帮盲人复明2008-09高一第第2课“仿生眼”帮帮盲人复明据英国媒体08年4月22日报道,英国伦敦穆穆尔菲尔德眼眼科医院日前前施行了一项项先锋性的““仿生眼”移移植手术———在两个盲人人患者的眼球球表面分别植植入安装有60个电极极的人造视网网膜芯片，从从而让两个失失明患者恢复复视力,并能能辨认简单物物体。这是英英国首次施行行“仿生眼””移植手术,在未来3年年之内,“仿仿生眼”技术术有望得到大大范围推广广。2008-09高一第第2课“仿生眼”帮帮盲人复明患者双目失明明多年两个失明患者者均50多岁岁，并都是因因患有遗传性性色素性视网网膜炎而失明明多年。在手手术中，眼科科医生林登登为两个患者者植入了一种种名为“阿格格斯II型””的“仿生眼眼”。“阿格格斯II型仿仿生眼”价格格高达1.5万英镑，是是由美国“第第二视力”公公司生产、、加州洛杉矶矶市多赫尼视视力学会的科科学家发明的的。它由一个个微型摄像机机和一片植入入患者眼球表表面的人造视视网膜组成。。人造视网膜膜下植入60个电极。微微型摄像机安安装在失明明患者戴的眼眼镜上方。2008-09高一第第2课“仿生眼”帮帮盲人复明图像类似“印印象画”“阿格斯II型仿生眼””的工作原理理是：首先通通过患者眼镜镜上的摄像机机捕捉外部景景象，然后图图像经无线发发射器传送到到患者眼球表表面的人造视视网膜上,并并转换为电电脉冲信号。。接着，人造造视网膜上的的电极会刺激激视网膜的视视觉神经，继继续将信号沿沿视神经传送送到大脑。这这些脉冲信号号可以“欺骗骗”大脑，让让大脑以为患患者的眼睛仍仍然在正常常地工作。最最终，患者可可以和常人一一样“看到””外部世界，，并区分光明明和黑暗，从从而恢复视力力。2008-09高一第第2课目前“仿生眼眼”提供的脉脉冲信号，并并不能达到健健康眼睛捕获获的图像质量量，只能让大大脑产生画质质粗糙的黑白白图像，这种种图像有点类类似“印象画画”，缺乏鲜鲜明的自然色色彩。花数月学习““观看”21日，林登登医生透露两两个患者正处处在康复阶段段，目前他们们已经能辨认认简单物体，，并可以独自自四处走动。。林登说：““穆尔菲尔德德眼科医院是是欧洲仅有的的3家获选选参与‘仿生生眼’手术试试验的医院，，我们为此感感到非常自豪豪。患者们都都是依靠拐杖杖、导盲犬或或者他人帮助助才能认路。。而他们的‘‘仿生眼’植植入手术都很很成功。”专家预测，未未来3年之内内，“仿生眼眼”技术有望望在英国大范范围推广，令令数百万盲人人通过这种方方法重见光明明。“仿生眼”帮帮盲人复明2008-09高一第第2课“舌头驾驶系系统”助残障障人活动2008-09高一第第2课北京时间7月月1日消息，，据英国《每每日邮报》报报道，美国科科学家6月30日表示，，他们最近成成功地研制出出一种使用微微小磁铁进行行控制的小仪仪器，这种米米粒大小的仪仪器可以植在在人的舌头下下，肢体残疾疾的人士只需需要动一下舌舌头，就能够够轻松地驾驭驭自己的轮椅椅甚至是操作作电脑。这套套装置将可协协助脊椎神经经受到重创的的严重残疾人人，重新过着着以往丰富、、活跃及独立立的生活。2008-09高一第第2课“舌头驾驶系系统”助残障障人活动负责此项研究究的美国佐治治亚理工学院院的教授戈范范卢说，他们们研发了一种种使用微小磁磁铁的仪器，，能够让残障障人士只需要要动动舌尖，，就能够轻而而易举地驾驭驭自己的残疾疾轮椅，甚甚至还能操作作电脑，这使使得他们不需需要借助于他他人之手进行行活动。人们们只要将这个个只有米粒般般大小的磁铁铁植入残障人人士的舌头下下，使用者就就能够自如地地控制电脑屏屏幕上的滑滑动鼠标，或或者是在房间间里驱动轮椅椅。2008-09高一第第2课“舌头驾驶系系统”助残障障人活动在这套系统中中，使用者头头部将戴上一一个磁场感应应器，它能够够测出舌头的的磁迹，然后后将无线电讯讯号传送到在在使用者戴在在身上或轮椅椅上的手提电电脑中。此外外，电脑系统统还能确认认每名使用者者的独特舌头头动作，即舌舌头所触碰的的每颗牙齿，，都可代表不不同的指令。。戈范卢说：：“我们选择择舌头来操作作这个系统，，是因为舌头头是经由一条条头盖骨神神经直接与大大脑相连，不不像手脚是经经由脊椎神经经受大脑控制制；另外，头头盖骨神经一一般能避免严严重脊椎神经经受伤或是神神经肌病变所所造成的损害害。此外，舌舌头的动作快快而准，也也不需要太多多思考、集中中精神或使太太多力。”2008-09高一第第2课“舌头驾驶系系统”助残障障人活动无音通话系统统《参考消息》》2008年年3月17日日报道美国安比恩特特公司发明了了一套无需发发出声音就能能够进行电话话通话的系统统。使用者利利用一个放置置在颈部周围围的项圈，就就可以收集到到人脑中与特特定词汇有关关的神经信号号，从而创造造无声说话的的奇迹。2008-09高一第第2课今年2月底，，安比恩特公公司首次推出出了"Audeo"无音音通话系统，，可以识别和和转换150个单词和短短语的神经信信号。公司计计划在今年底底推出没有词词汇量限制的的升级版，"Audeo"升级版不不是识别整个个单词或短语语，而是识别别构成完整单单词的整个音音素。2008-09高一第第2课无音通话系统统通过这套名为为“Audeo”的系统统，任何人经经过一定时间间训练，就可可以在不必发发出任何声音音的情况下发发送出与大脑脑中具体词汇汇有关的神经经信号。这些信号被放放置在颈部声声带周围的项项圈接收到以以后进行编码码，通过无线线传递给附近近的电脑，最最终电脑对信信号进行解码码，再合成声声音和语言。。这个无线感感应项圈重量量很轻，可以以接收来自大大脑的神经信信息，然后对对这些信息进进行数据处理理。2008-09高一第第2课无音通话系统统对于那些担心心"Audeo"会让人人泄露内心秘秘密的人来说说，发明者表表示无需有这这一顾虑，因因为系统能够够破解的神经经信号需要一一定的思想集集中程度，也也就是说用户户必须特意去去"思考"他他要说的"声声音词汇"。。2008-09高一第第2课无音通话系统统农田里的信息息技术《参考消息》》2008年年3月4日报报道在德国，借助助现代信息技技术和传感器器技术种植经经济作物已在在从实验室通通往实际应用用的道路上迈迈出了一大步步。“为了更更有效地指挥挥农户的田间间管理，联邦邦德国已有８８％的农业业企业使用现现代信息技术术和传感器技技术”，联合合项目“普雷雷阿格罗”负负责人阿明··维尔纳说。。这个项目是是在约９年前前由联邦研究究部设立的，，现在接近近尾声。2008-09高一第第2课农田里的信息息技术农业经营者在在耕种过程中中利用传感器器掌握土壤与与植物的状况况。借助电子子仪器来确定定肥料和除草草剂的用量，，使用卫星定定位系统，用用专门的软件件管理和处理理搜集的数据据。这种所谓谓的地理信息息系统还可以以帮助农业经经营者跟踪其其前几年耕种种的开支和收收获。2008-09高一第第2课传感技术打造造高科技消防防衣2008-09高一第第2课新华网北京11月15日日专电在不知知道失火的楼楼房里是否有有人的情况下下，消防队员员只能闯进烟烟熏火燎的楼楼房，依靠自自己的直觉进进行搜查。现现在，德国不不来梅大学赫赫尔佐克负责责的一个课题题组正利用现现有的传感技技术研发高科科技消防装备备。新产品可可利用传感技技术，提高人人的感觉器官官的功能，以以便让消防人人员能够及早早了解哪里有有危险。传感技术打造造高科技消防防衣2008-09高一第第2课例如，在手套套里加一个温温度传感器。。传感器可以以告诉门外的的消防队员温温度是否太高高。如果温度度太高，则意意味着门后有有熊熊大火。。另外一种传传感器可以检检查是否存在在有毒物质质，提醒消防防队员防止中中毒。赫尔佐佐克介绍说，，有些传感器器还可以监测测消防队员的的体力参数，，例如血压、、血液中的含含氧量和心跳跳频率等，并并让指挥中心心随