2.1知识与智慧教学设计-2025-2026学年粤教版高中信息技术必修一

该高中信息技术教学设计聚焦数据、信息、知识与智慧的内在联系，以“做实验→分析数据→建模验证→形成知识”的知识发现路径为主线。通过2025年诺贝尔奖获得者案例导入，衔接欧姆定律实验与数据建模探究，梳理从数据到智慧的递进逻辑。 特色在于“双探究活动”融合核心素养，用在线虚拟实验室收集实验数据，借助Jupyter notebook完成数据可视化、曲线拟合与规律推理，落实数字化学习与创新和计算思维。跨学科整合物理实验与信息技术工具，分层指导兼顾零起点学生，为教师提供可迁移的项目式教学模板，助力学生提升问题解决能力与信息素养。

2.1 《知识与智慧》教学设计 ( 信息技术基础 ) 《知识与智慧》教学设计 一、教材分析 《知识与智慧》 节选自广东教育出版社出版的高中信息技术必修1《数据与计算》第二章第一节的内容，课程安排为1个课时，本节学习其他章节与模块的基础知识与技能准备。本节以培养信息素养为目标，以知识技能为载体，以项目学习活动为途径，开展自主、协作、探究学习，让学生认识知与智慧的概念，理解数据、信息、知识与智慧的内在联系。本节内容是以知识与智慧概念为基础，以知识发现路径为主线，通过实验探究利用信息化工具获取数据、分析数据、建立模型、实验验证模型、形成知识、应用知识解决问题的过程。 本节通过“运用数字化工具探究数理知识”项目范例，应用在线虚拟实验室做欧姆定律实验，观察、收集和记录实验数据，运用Python解释器Jupyter notebook分析处理数据，找出其内在的规律。让学生借助数字化学习环境，体验数字化学习与创新活动过程，通过整合其他学科的学习任务，让学生感受利用数字化工具和资源的优势，从而提升学生的信息素养。 二、学情分析 学生在小学与初中九年义务教育阶段初步学习了计算机硬件的初步知识，学会了简单的计算机程序编写等。部分学生来自乡镇学校，由于乡镇初中教学条件限制，没有学习过信息技术课程，是“零起点”。对没有计算机操作基础的学生，在授课时要考虑信息技术基础知识点与计算机操作技能的指导，逐步提高学生对学习后续课程的信心。 三、教学目标分析 1、以“做实验→获取观察数据→分析处理数据→推理建立数学模型→实验验证模型→形成知识→应用知识解决问题”的知识发现路径为主线，把概念、概念内在联系、两个探究活动联系在一起； 2、了解知识与智慧的概念，理解数据、信息、知识与智慧四个概念之间的内在联系； 3、通过在线模拟实验收集数据、运用数字化工具分析处理数据寻找规律的两个探究活动，掌握运用数字化工具来分析问题与解决问题的能力； 4、在探究学习活动中按照问题解决方案，选用适当的数字化工具或方法获取、组织、分析数据，并能迁移到其他相关问题的解决过程中； 5、主动关注信息技术工具发展中的新动向和新趋势，有意识地使用新技术处理信息，培养学生团队协作的团队精神； 6、在信息交流或合作中，尊重不同的信息文化，积极主动地融入信息社会。 四、重点与难点分析 （一）重点 1、了解知识与智慧概念，理解数据、信息、知识与智慧四者的内在联系； 2、掌握数字化工具与资源的使用，理解知识发现路径，应用知识发现路径探究解决实际问题。 （二）难点 1、掌握数字化工具的使用方法，运用数字化工具来分析问题与解决问题，形成个人的能力； 2、评价和选择合适的数字化资源与工具开展学习。 五、教学策略 贯彻新课标和素质教育的精神，通过自主学习法、小组合作学习、实验探究等方法，在实验中采集数据，利用数字化工具处理与分析数据，根据分析的结果，推理出结论。使用实验验证教学，这样既可以让学生通过实践，主动地探求知识，又可以让学生通过相互之间的合作交流，实现知识的建构，从而让不同层次的学生都得到发展。 六、教学环境与教学资源 教学环境：多媒体计算机网络教室； 教学教材：广东教育出版社出版的高中信息技术必修1《数据与计算》第二章第一节的内容。 教学课件：自制《知识与智慧》课件。 七、教学过程 （一）导入新课（1分钟） 通过介绍2025年的诺贝尔奖获得者，引出科学家发明创造的路径。 （二）新课讲授（26分钟） 1、了解知识的概念（1分钟） 引导学生了解知识的概念：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。 2、理解知识发现路径（1分钟） 人类在生产、生活和研究活动中，人们不断学习、总结、发现认识自然、探究规律的方法。为更好地解决问题、认识自然和探究规律，通过“做实验→获取观察数据→分析处理数据→推理建立数学模型→实验验证模型→形成知识→应用知识解决问题”来发现知识，并应用知识。 3、探究活动一：欧姆定律实验，记录实验数据（10分钟） 探究实验目标：电压不变时，改变电阻值，记录和探究电阻与电流的值。 提供在线实验室网址：https://wl.nobook.com/console/templates/resource (不用登陆，直接“新建实验”即可） 活动过程：使用在线的模拟实验室，建立“伏安法测电阻”的实验电路，保持电压不变，探究电流和电阻的关系。在探究时，让学生注意保持电压不变，通过改变电阻的值，观察并在表1中记录电阻与电流的值。 引导学生参考如下图1所示的实验电路，让学生分小组完成探究实验，教师来回巡查指导。学生通过在线实验，改变电阻值，完成电阻与电流数据的收集（要提示学生要明确电阻、电流的单位，记录电阻的单位为Ω，电流的单位为mA）。 表1 欧姆定律实验的观察数据 电阻R/Ω 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 电流I/mA 图1 实验电路 4、探究活动二：运用工具处理数据，绘制图像推理规律（12分钟） 探究活动目标：根据探究实验数据，运用Python解释器Jupyter notebook数字化工具对实验数据图形化处理，与原有的数学模型比较，猜想、验证和推理出电流、电阻与电压的关系。 引导学生观看“用jupyter notebook 处理数据”的微课视频，认识Python Jupter notebook。让学生分组完成探究活动二。完成后探究活动后，由教师对探究活动进行点拨。 具体的探究过程如下： （1）导入程序，绘制散点图。利用Jupyter notebook，运行配套学习资源包的“绘制散点图”程序，把欧姆定律实验观察的数据输入到程序中，执行程序得到电流I与电阻R关系数据散点图。 （2）连点成线，尝试猜测，连接图中的散点，在“绘制散点图”程序中加上指令“plt.plot(x0,y0)”,执行程序，得到电流I与电阻R关系数据曲线图。观察电流I与电阻R关系数据曲线图，通过描点并连线的图像与所学的哪一个数学图像比较接近（如图2、3、4三类函数图像，经观察与反比例函数在第一象限的图像相近），因此，可以猜想电流I与电阻R的关系：两者是反比例关系，即I=U/R。 （3）验证猜测，拟合曲线，根据猜想的结果，推测电流I与电阻R是反比例的关系，按I=U/R的关系对数据做曲线拟合。导入运行“拟合曲线图”程序，观察拟合后的曲线结果，可以看到根据反比例函数I=U/R拟合后的曲线与原来的实验的数据绘制的散点基本吻合。 （4）综合推理，确定关系，经过使用I=U/R进行曲线拟合，得到与实验数据绘制的散点吻合，可以确定：电流I与电阻R反比例关系成立，即I=U/R。 （注：曲线拟合（curve fitting）是指选择适当的曲线类型来拟合观测数据，并用拟合的曲线方程分析两变量间的关系。） ( 图3 二次函数图像 ) ( 图2 一次函数图像 ) ( 图4 反比例函数图像 ) 5、揭示数据、信息、知识与智慧四者的内在联系（2分钟） 数据、信息、知识、智慧四个概念，数据是客观事物的符号记录，信息是经过加工处理的、具有意义的数据，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。智慧是为了达到预定目标而运用知识解决问题的创新思维能力。 数据、信息、知识和智慧是逐渐递进的概念，前者是后者的基础和前提，后者是前者的抽象与升华。 从数据到信息的转化，主要理解数据间的相互联系； 从信息到知识的转化，主要理解信息间的相互联系； 从知识到智慧的转化，主要理解应用知识原理与法则解决现实世界的问题。 （3） 登陆UMU学习平台完成课堂练习（10分钟） （四）本课小结与课堂拓展（2分钟） 1、本课小结 与学生共同回顾课堂教学的主要内容，由学生进行小结。（给学生作提示：以知识发现路径为主线，结合数据、信息、知识与智慧的概念及其内在联系对本课的内容作小结） 学生完成课堂小结后，教师出示本课知识关联图，进一步深化所学知识。 2、课堂拓展 思考如何应用欧姆定律去改变电流，从而控制灯的亮度、喇叭的音量等功能。讨论在生活中，利用欧姆定律去解决实际的问题。（提示：电阻有不同的功能的特殊电阻，如热敏电阻、光敏电阻、气敏电阻、压敏电阻等）。 特殊电阻的应用：声控灯、感应水龙头、自动浇水装置、自动关窗装置等。 ( 第 1 页 共 5 页 ) 学科网（北京）股份有限公司 $