2.1知识与智慧 学案 2023—2024学年粤教版（2019）高中信息技术必修1

数据与计算 学教案 2.1知识与智慧 【学习目标】： 1、理解知识与智慧的概念。 2、举例说明生活中应用知识解决问题的案例；培养学生分析问题、解决问题的能力。 3、掌握数据、信息、知识与智慧之间的关系。 4、激发学生科技创新意识。 【重点和难点】： 重点： 1、 知识与智慧的概念； 2、 理解数据、信息、知识与智慧的相互关系。 难点： 在对数据、信息进行综合处理的基础上，掌握数字化学习的方法。 【学法提示】：讲授法、任务驱动法，小组合作法，自主探究法。 【课时安排】：1课时 【课堂探究】：体验知识发现的路径，理解知识与智慧的概念 探究活动一：欧姆定律实验内容 （一）实验内容 运用数字化工具探究数理知识的实验内容：探究电流与电压、电阻的关系。 （二）实验步骤 运用数字化工具探究数理知识的实验步骤包括： （1）收集实验数据。 （2）分析数据，建立模型。 （3）实验验证模型。 （4）利用数字化工具进行数学实验。 （三）实验工具与方法 利用思维导图工具和“头脑风暴”的方法组建团队、明确任务； 采用结构化的系统分析方法，使用可视化分析工具，实施探究。 （四）实施实验过程 欧姆在研究电流与电压、电阻关系的实验利用了控制变量法，即保持电压不变，探究电流和电阻的关系；或保持电阻不变，探究电流和电压的关系。我们运用Python工具，利用控制变量法采集实验数据，研究当导体电压保持不变时，通过导体的电流随导体电阻变化的规律。 三、运用数字化工具探究欧姆定律，体验知识发现的有效途径 通过探究欧姆定律实验活动来体验知识发现的过程，理解什么是知识？什么是智慧？ 知识发现的有效路径：做实验、从实验中获取观察数据、对数据进行分析处理、通过推理建立一定的数学模型、实验验证模型、最后形成知识、并应用知识解决实际问题”。 1.做实验（借助数字化工具：nobook 虚拟实验室） （1）连接电路图如右图所示。连接电路时注意：接线时开关要断开；闭合开关前，滑动变阻器的滑片要滑到最大阻值处。 （2）把电阻 R1（记下阻值）接入电路，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数U=3 V，记录电流表示数 I1。 （3）把电阻 R1 换成电阻 R2（记下阻值），再次移动滑动变阻器的滑片使电压表示数U=3 V，记录电流表示数 I2。 （4）如此类推，把电阻 R9 换成电阻 R10，再次移动滑片使电压表示数U=3 V，记录电流表示数 I10。 2.收集实验数据 实验室所得到观察数据如表2-2所示。 表2-2欧姆定律实验的观察数据 电阻R 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 电流I 586 291 198 143 101 98 72 68 59 55 ↖ 数据 3.分析数据 运用Excel图表工具和Python工具处理数据，绘制图像。 （1）绘制散点图。把表2-2中的数据输入Excel表格中，尝试用图表工具绘制电流 I 与电阻 R 关系数据散点图和曲线图。用Python散点图程序绘制图形，执行程序后得到如下图所示的电流 I 与电阻 R 关系数据散点图。 （2）在“绘制散点图”程序中加上指令“plt.plot（x0,y0）”，执行程序后，得到如下图所示的电流 I 与电阻 R 关系数据曲线图。 ↖ 信息 4.推理建立模型 观察电流 I 与电阻 R 关系数据曲线图后，猜想电流 I 与电阻 R 的关系是反比例关系，建立数学模型即I=U/R。 5.实验验证模型 按I=U/R的关系对数据作曲线拟合。利用曲线拟合程序，执行后得到如下图所示的电流I与电阻R关系数据曲线拟合图。其中，U=2905.67607341 mV与电压表的示数基本吻合， 即 ：I=2905.06/R 6.实验验证模型 经过推理和实验验证，电流 I 与电阻 R 反比例关系成立，即。 ↖ 知识 7.应用知识解决实际问题 电子秤、握力计、家庭电路…… ↖ 智慧 探究活动二：通过对欧姆定律的探究活动，总结知识与智慧的含义 问题引领：请同学们相互讨论一下，什么是知识？你能列举出哪些独特的知识来和大家分享。并思考什么是智慧，知识是否等于智慧，知识和智慧之间有什么联系？ 知识是人们运用大脑对获取或积累的信息进行系统化地提炼、研究和分析的结果，能够精确地反映事物的本质。它来源于实践，经过加工提炼，又高于实践。知识由概念、事实、规则三个基本要素组成，它不仅可以反映个别事物运动状态及其具体的变化方式，更可以反映一类事物运动状态及其共同变化规律。 智慧是达到预定目标，所具有获取、选择、应用知识解决问题的实践创新能力。数据是现实世界客观事物的符号记录