高中信息技术 粤教版 必修2《信息系统与社会》走进信息社会 第3课时

安徽省信息技术优质课团体赛教学设计第第页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李春荣学校安徽省六安中学教科书书名：信息技术必修2《信息系统与社会》出版社：广东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。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，数据量特别大，每年至少能采集到500TB的数据。思考计算机在此过程中所起作用。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。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。了解量子通信与传统加密通信相比的优势。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。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。观察图片。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