信息技术学科国家级研修

用信息技术解决问题——国家级研修专题之七张剑平[e-mail]–《网络技术应用》中的IP电话；–《多媒体技术应用》中的虚拟现实技术；–《人工智能初步》中的人机博弈–《标准》与《大纲（纲要）》的区别–从生活中发掘教育价值2.从“问题解决”的视角看信息技术课程–问题分类：•……•结构化与非结构化问题–问题解决的策略•算法•启发式3.问题解决的基本过程–用IT解决问题的过程–人工智能（AI)与问题解决善于以生活中的实际问题作为教学实例要结合高中学生的生活和学习来设计问题，让学生在活动过程中掌握应用信息技术解决问题的思想和方法。——开展IT课程的教与学活动的理念之一2019/8/2信息技术学科国家级研修4教学内容要与学生的生活、学习紧密联系以学生熟悉的实际问题作为课程教学的例子，对于引起学生的兴趣、调动学习新知识的积极性有着积极的作用例如：–《网络技术应用》中的IP电话；–《多媒体技术应用》中的虚拟现实技术；–《人工智能初步》中的符号运算；–…………2019/8/2信息技术学科国家级研修5例：《网络技术应用》中的IP电话内容标准:(二)(3)能列举并解释网络通信中常用的信息交换技术及其用途。例:IP电话采用的是分组交换技术，传统电话采用的是电路交换技术。2019/8/2信息技术学科国家级研修6例：《网络技术应用》中的IP电话传统电话采用的是电路交换技术2019/8/2信息技术学科国家级研修7例：《网络技术应用》中的IP电话IP电话采用的是分组交换技术2019/8/2信息技术学科国家级研修8例：《多媒体技术应用》中的虚拟现实技术内容标准:(三)(5)能使用一种常用的工具制作简单的虚拟现实作品，并能描述其基本特点。例使用全景环视工具制作一个简单的作品。2019/8/2信息技术学科国家级研修9虚拟现实技术之一：VRML技术VirtualRealityModelingLanguage：–一个描述三维造型与交互环境的文本语言例：魔方2019/8/2信息技术学科国家级研修10虚拟现实技术之一：全景环视技术也称360°全景环视技术，或基于图像处理的全景摄影技术。别克车模特2019/8/2信息技术学科国家级研修11全景环视图片制作工具PixMaker下载地址：《人工智能初步》中的符号运算内容标准:(一)(2)列举人工智能的主要应用领域；通过演示或实际操作，体验人工智能的若干典型应用，知道其发展现状。例1符号运算：通过网站，进行多项式乘、除以及因式分解等代数运算。我们身边的人工智能应用2019/8/2信息技术学科国家级研修13Mathematica网站或提供了用Mathematica解决实际问题的演示程序，中学生可以通过该网站来在线运行相应的符号运算软件，进行多项式相乘、除，因式分解等符号运算。在中学数学、物理、化学、生物等学科中，可以利用该软件来解决大量的符号运算问题。在线执行符号运算webMathematica2019/8/2信息技术学科国家级研修15《标准》与《大纲（纲要）》的区别课标是对学生在经过某一学段之后的学习结果的行为描述，而不是教学内容的具体规定。是国家制定的某一学段的共同的、统一的基本要求（下线），而不是最高要求（上线）。教师不是教科书的执行者，而是教学方案（课程）的开发者，即教师是“用教科书教，而不是教教科书”。浙江省2004年度哲学社会科学项目《新课标与语文教学内容选择》引发的联想课程标准与教学大纲的结构比较课程标准教学大纲前言课程性质课程基本理念标准设计思路课程目标知识与技能教学目的过程与方法情感态度与价值观内容标准学习领域、目标及行为目标教学内容及要求实施建议教学建议教学建议：1、课时安排2、教学中应注意的问题3、考核与评价评价建议教材编写建议课程资源开发与利用建议附录术语解释案例2019/8/2信息技术学科国家级研修17从生活中发掘教育价值《信息技术基础》强调“人人学有价值”–价值：文化教育的价值充分体现技术过程与文化过程的统一。《信息技术基础》内容标准条目能够根据实际需求选择恰当的方式，利用因特网获取所需信息、实现信息交流；体验因特网在跨时空、跨文化交流中的优势，分析其局限性。例子因特网上的一幅著名漫画是：“在因特网上没有人知道你是一条狗”。试理解这句话的寓意，分析因特网对人际交流产生的冲击。2019/8/2信息技术学科国家级研修19思考：除了课程标准中给出的各种实例“问题”以外，你认为还有哪些“问题”可以用作高中信息技术课程的教学？（既符合课标的要求，又易于被学生理解，并能激发学生的学习兴趣）从“问题解决”的视角看信息技术课程……发表观点、交流思想、开展合作并解决学习和生活中实际问题的能力；……——《高中IT课标》三、课程目标7.2019/8/2信息技术学科国家级研修21高中IT课程与“问题解决”当一个人接受一项任务，但又不知道如何去完成它时，他面临的就是一个问题。——美国心理学家和计算机专家西蒙（Sinmon,1978）问题解决就是所面对的问题得到解决的认知活动过程。意义与作用为了寻求用信息技术求解问题的有效策略，人们从不同角度对问题的类型进行划分与研究。2019/8/2信息技术学科国家级研修22问题分类：结构化与非结构化问题从问题解决方法或过程的结构化程度看（《课标》P20）1.结构化（structured）问题•能够通过形式化（或称公式化）方法描述和求解的问题•也称：定义完善的问题、良构问题•《算法与程序设计》课程要解决的问题2.非结构化（unstructured）问题•难以用确定的形式来描述，主要根据经验求解•也称：定义不完善的问题、劣构问题•《人工智能初步》课程要解决的问题3.半结构化（semi-structured）问题2019/8/2信息技术学科国家级研修23问题解决的策略之一：算法算法是保证解决某一特定问题的一种方法或程序，是一种规则系统。–中小学数、理、化各科教学中面临的大多数问题都是定义完善问题（或结构化问题、常规性问题），它们大都可以通过简单的分析，根据现成的算法编程来解决。“算法与程序设计”是为了培养学生运用算法分析和高级语言设计程序来解决问题的能力。–例如，《算法与程序设计》内容标准：结合实例，经历分析问题、确定算法、编程求解等用计算机解决问题的基本过程，认识算法和程序设计在其中的地位和作用。2019/8/2信息技术学科国家级研修24问题解决的策略之二：启发式启发式是一种通用的、适应面较广的问题解决策略，较多地用于非结构化问题的求解。–问题的解决过程实质上就是对问题空间（即搜索空间）的搜索过程。–对于非结构化问题来说，需要采用非传统的、直觉的、推测性的启发性策略进行求解。“人工智能”主要培养学生运用启发式策略来解决问题的初步能力。–例如，《人工智能初步》内容标准：通过简单博弈问题的分析，了解用盲目搜索技术进行状态空间搜索的基本过程，知道启发式搜索的基本思想及其优点。2019/8/2信息技术学科国家级研修25问题解决策略的相对性就问题的解决策略而言，主要包括算法、启发式求解策略两大类。问题解决的具体策略多种多样，求解策略的选择也是相对的。–以《网络应用技术》中的网站设计为例•网页制作工具的使用——结构化•网站设计——非结构化从问题解决看课程模块模块所学工具（促进问题解决、促进认知）所解决问题的主要类型信息技术基础结构化、非结构化算法与程序设计语言结构化多媒体技术应用多媒体工具结构化网络技术应用网页工具结构化数据管理技术数据库系统结构化人工智能初步语言、外壳非结构化2019/8/2信息技术学科国家级研修27从“问题求解”看计算机程序求解结构化问题的传统程序程序＝算法＋数据结构例：排序程序求解非结构化、半结构化问题的程序（人工智能）程序＝知识＋推理例：专家系统程序（d:疾病诊断）——《课标解读》P872019/8/2信息技术学科国家级研修28讨论有许多信息技术工具可以用来支持各种类型问题的解决过程或促进认知，这些工具包括文字处理软件、多媒体工具、电子表格、数据库、编程工具等等。试讨论：根据你所在学校硬、软件条件及学生的实际状况，应该采用何种适当的方式开展上述工具软件的教学，为什么？问题解决的基本过程能熟练运用信息技术，通过有计划的、合理的信息加工进行创造性探索或解决实际问题，如辅助其他学科学习、完成信息作品等。——四、课程目标（二）过程与方法7.2019/8/2信息技术学科国家级研修30问题解决的一般模式——《解读》P304表征（representing）–将问题转换为问题解决者内部的心理表征–例：和尚爬山问题策划（planning)–给出解决方案执行(executing)–完成各种操作或运算任务控制（controlling)–涉及对相关过程监控和调节的元认知过程说明：–学校教学主要侧重于执行（训练基本技能）–学生的困难则在于其余三个方面2019/8/2信息技术学科国家级研修31用信息技术问题解决的基本过程——《解读》P3041.发现或归纳需要利用信息和IT解决的问题，分析确定信息需求。2.确定所需信息的类型和来源，评价信息的真实性、准确性和相关性。3.选择合适的信息技术进行有效的信息采集、存储和管理。4.采用适当的工具和方式呈现信息、发表观点、交流思想、开展合作。5.运用信息技术，通过有计划的、合理的信息加工进行创造性探索或解决实际问题，如辅助其他学科学习、完成信息作品等。6.对自己和他人的信息活动过程和结果进行评价，能归纳利用信息技术解决问题的基本思想方法。2019/8/2信息技术学科国家级研修32问题解决类型的比较结构化问题非结构化问题特征解决策略通常是可预测的收敛的（一个正确答案）所有的初始信息通常是问题状态的一部分解决途径是没有明确定义的或可预测的。有多种观点、目标、和解决途径。没有单独明确的、意见一致的结论，也有可能没有一个完全令人满意的解决办法。经常要收集需要的信息。教学应用取决于陈述性知识，但对知识要求并不高。问题解决的技能仅局限于相似的问题类型。很少有迁移。学习者仅记住了解题的程序；任务通常被习惯地自动执行。较易与工作支持和执行支持系统融为一体。需要宽泛的陈述性知识和经验。运用很多的抽象/类推/符号推理和认知灵活性。能产生很强的迁移。必须帮助学习者确定问题的情境和目标。为多种解决方案提供机会。2019/8/2信息技术学科国家级研修33人工智能（AI)与问题解决与一般的信息处理技术相比，AI技术在问题求解的策略和信息处理手段上都有其独特的风格。通过AI课程的学习，可以让学生在体验、认识AI知识与技术的过程中获得对非结构化、半结构化问题解决过程的了解，从而培养学生的多种思维方式，达到提高信息素养的目的。2019/8/2信息技术学科国家级研修34讨论作为培养非结构化问题解决能力为主要任务的《人工智能初步》选修模块，其教学的基本目标是定位在了解和体验上。试讨论：如何结合因特网信息资源检索的实践活动，以任务驱动的方式开展《人工智能初步》模块的教学？谢谢浙江师范大学教育技术系张剑平电话：[phone]（办）网页：21zjp.yeah.netE-Mail:[e-mail]