第二章 知识与数字化学习（3课时）ppt课件（含教案+素材）-新粤教版（2019）《高中信息技术》必修第一册.rar

运用数字化工具探究数理知识的实验报告 一、引言 一、引言 在人类的生产、生活和研究活动中，人们会不断学习、总结、发现认识自然、探究规律的方法。而“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”是一条非常有效的知识发现路径。二、实验目的二、实验目的 未来教室里，教师们运用 Python、思维导图、网络画板等各类数字化学习工具进行个性化教学，使教学更加形象、直观、易懂；同学们利用数字化学习工具进行个性化学习，不仅可以开阔视野、开发思维、启迪智慧，而且可以直观地感受知识形成的过程，提高学习效率。体验数字化学习过程，理解数据、信息与知识的相互关系，感受利用数字化工具和资源的优势。三、实验内容与步骤三、实验内容与步骤 1.实验内容 运用数字化工具探究数理知识的实验内容包括：（1）探究电流与电压、电阻的关系。（2）用“网络画板”体验投针实验。2.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。四、实验工具与方法 四、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。五、实施实验过程五、实施实验过程 实验 1：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。1.收集实验数据 （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。所得到实验数据如表 2-2 所示。2.分析数据，建立模型运用 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 Python 绘制散点图程序（程序如图中所示）中，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。3.实验验证模型观察电流 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，于是按 =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：=2905.67 经过推理和实验验证，电流 I 与电阻 R 反比例关系成立，即=。4.利用数字化工具进行数学实验 数字化工具是指能够采集、获取、检索、表示、传输、存储和加工多媒体数字化资源的设备装置。在信息时代，学习者不仅可以向教师与课本学习，而且还可以高效利用数字化工具与资源的优势，在数字化学习环境中，与学伴和教师高效开展自主、协作、探究学习，创造性地完成具体的学习任务。实验 2:投针实验。蒙特卡洛方法是计算机模拟的基础，起源于 18 世纪数学家蒲丰的“投针实验”。投针实验是指在平面上画有一组间距为 d 的平行线，将一根长度为l（ld）的针任意掷在这个平面上，求此针与平行线中任一条相交的概率。这是一个数学上的概率问题。当人们反复进行大量的随机投针实验后，发现了一个独特的现象，即针与平行线中任一条相交的概率是一个常数。那这个常数的倒数是什么呢？下面我们利用开放共享的“网络画板”平台模拟投针实验，体验使用计算机模拟随机实验处理确定性数学问题的思维方法。我们设定平行线的间距 d=1，针长l=0.5，抛掷次数 a 从 100 到 5000，k 为记录针与平行线中任一条相交的次数，探究针与平行线中任一条相交的概率的倒数 P=a/k 的变化。具体操作步骤如下：（1）在线打开“网络画板”平台，点击“开始作图”按钮，进入画板的作图界面。（2）点击“文件”菜单的“打开本地文件”按钮，打开并运行投针实验.npc，如下图所示。（3）点击“抛掷”按钮，开启或停止“抛掷”，观察 P 值的变化，重复多次操作，可发现 P 的近似值，如下图所示。六、实验结果 六、实验结果 1 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；智慧是应用知识解决问题的实践创新能力 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；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；智慧是应用知识解决问题的实践创新能力。2.数字化资源与学习工具，可以有效地管理学习过程与学习资源 数字化学习与创新是指个体通过评估并选用常见的数字化资源与工具，有效地管理学习过程与学习资源，创造性地解决问题，从而完成学习任务，形成创新作品的能力。具备数字化学习与创新能力的学生，能够认识数字化学习环境的优势和局限，适应数字化学习环境，养成数字化学习与创新的习惯；掌握数字化学习系统、学习资源与学习工具的操作技能，用于开展自主学习、协同工作、知识分享与创新创造，助力终身学习能力的提高。因数字化学习环境和资源利用方式不同，学习工具、途径和方法多样，数字化学习模式也不尽相同。因此，只有牢固树立数字化学习的意识，学会数字化学习的技术手段和方法，养成数字化学习的习惯，才能促进终身学习，实现自主发展。七、结语七、结语 本章通过“运用数字化工具探究知识”项目，进行自主、协作、探究学习，让同学们体验数字化学习过程，理解数据、信息与知识的相互关系，感受利用数字化工具和资源的优势，从而将知识建构、技能培养与思维发展融入运用数字化工具解决问题和完成任务的过程中，促进信息技术学科核心素养达成，完成项目学习目标。粤教版普通高中教科书信息技术 必修1数据与计算数据与计算知识与数字化学习2.1 知识与智慧2.2 数字化学习与创新第二章主题规划探究实施成果评价 开展项目学习活动的全过程项目范例项目范例 运用数字化工具探究数理知识第二章 知识与数字化学习 未来教室里，教师们运用Python、思维导图、网络画板等各类数字化学习工具进行个性化教学，使教学更加形象、直观、易懂；同学们利用数字化学习工具进行个性化学习，不仅可以开阔视野、开发思维、启迪智慧，而且可以直观地感受知识形成的过程，提高学习效率。图2-1 未来教室里的数字化学习工具运用数字化工具探究数理知识第二章 知识与数字化学习项目范例-运用数字化工具探究数理知识根据项目主题，在小组中组织讨论，利用思维导图工具，制订项目范例的学习规划，如图2-2所示。图2-2“运用数字化工具探究数理知识”项目学习规划运用数字化工具探究数理知识探究电流与电压、电阻的关系用“网络画板”体验投针实验规划进度安排工具与方法预期成果组建团队，明确任务查阅资料，探究实施形成作品，开展评价思维导图，“头脑风暴”实验、建模等科学探究方法可视化分析工具可视化实验报告规划项目范例-运用数字化工具探究数理知识探究活动学习内容知识技能探究电流与电压、电阻的关系收集实验数据。根据观察的现象，选择实验仪器，合理设计实验。体验数字化学习过程，熟练运用数字化工具收集和储存数据。理解数据、信息与知识的相互关系。认识到数据对人们日常生活的影响。操作仪器收集实验数据，并记录数据。分析数据，建立模型。根据记录的实验数据，运用Python的绘图功能，制作散点图。通过观察、分析、猜想和试探，选择趋势线的类型，形成探索性模型。实验验证模型。再次进行实验，收集数据验证探索性模型。用“网络画板”体验投针实验利用数字化工具进行数学实验可以根据问题，选择适当的数字化学习工具。感受利用数字化资源和工具的优势。利用数字化工具，开展学习活动。表2-1“运用数字化工具探究数理知识”项目学习探究活动第二章 知识与数字化学习究根据项目学习规划的安排，通过调查、案例分析、文献阅读和网上资料搜索，开展“运用数字化工具探究数理知识”项目探究活动，如表2-1所示。项目范例-运用数字化工具探究数理知识第二章 知识与数字化学习实施项目学习各项探究活动，进一步运用数字化工具探究数理知识。在小组开展项目范例学习过程中，利用思维导图工具梳理小组成员在头脑风暴活动中的观点，建立观点结构图，运用多媒体创作工具（如演示文稿、在线编辑工具等），综合加工和表达，形成项目范例可视化学习成果，并通过各种分享平台发布，共享创造，分享快乐。“运用数字化工具探究数理知识的实验”可视化报告目录截图项目范例-运用数字化工具探究数理知识第二章 知识与数字化学习“运用数字化工具探究数理知识的实验”可视化报告截图项目范例-运用数字化工具探究数理知识第二章 知识与数字化学习填写“项目活动评价表”，对项目范例的学习过程和学习成果在小组和班级上进行交流，开展项目学习活动评价。同学从真实世界中选择自己感兴趣的主题开展项目学习活动做中学、学中创、创中乐第二章 知识与数字化学习项目范例-运用数字化工具探究数理知识分组：以3-6人为一组，选择下面一个参考主题，或者自拟一个感兴趣的主题，开展项目学习。n运用数字化工具探究化学知识n运用数字化工具探究生物知识n运用数字化工具探究地理知识n自拟项目选题第二章 知识与数字化学习项目范例-运用数字化工具探究数理知识规划设计第二章 知识与数字化学习各小组根据项目选题，参照项目范例的样式，利用思维导图工具，制订相应的项目方案。运用数字化工具探究数理知识探究电流与电压、电阻的关系用“网络画板”体验投针实验规划进度安排工具与方法预期成果组建团队，明确任务查阅资料，探究实施形成作品，开展评价思维导图，“头脑风暴”实验、建模等科学探究方法可视化分析工具可视化实验报告项目范例-运用数字化工具探究数理知识第二章 知识与数字化学习方案交流各小组将完成的方案在全班进行展示交流，师生共同探讨、完善相应的项目方案。项目范例-运用数字化工具探究数理知识知识与智慧探究活动活动1：以小组为单位，通过讨论与协作，分析并解决问题，尝试利用数字化工具完成欧姆定律实验数据的分析、建模和验证过程，得出结论。第二章 知识与数字化学习2.1 知识与智慧n了解欧姆实验原理与过程，掌握实验数据的来源n运用Excel录入数据，通过自带函数探究数据规律n运用Python工具处理数据，绘制图像，建模并验证第二章 知识与数字化学习探究活动2.1 知识与智慧第二章 知识与数字化学习探究活动拟合曲线图（详细注释），代码见附件2Python操作演示2.1 知识与智慧第二章 知识与数字化学习欧姆定律在电学史上是具有里程碑意义的贡献，为纪念他，将电阻的单位定为欧姆。应用2.1 知识与智慧第二章 知识与数字化学习问题成果1.知识发现的有效路径是？2.举例说明数据、信息、知识与智慧之间的相互关系。2.1 知识与智慧第二章 知识与数字化学习欧姆定律，在生活中有哪些应用？请观看微课。智慧知识信息数据生成知识启迪智慧2.1 知识与智慧数字化学习与创新第二章 知识与数字化学习2.2 数字化学习与创新知识要点1.数字化工具与资源2.数字化工具与资源的优势探究活动第二章 知识与数字化学习2.2 数字化学习与创新活动2：和同学们一起交流自己试用过或者各学科教师在教学中使用过的数字化工具与资源，并探讨其优势。学科学科多媒体多媒体课件件数字数字视频数字音数字音频电子子书软件件其他其他语文数学英语物理信息技术生物地理其他第二章 知识与数字化学习2.2 数字化学习与创新知识要点3.数字化学习的特点比比较内容内容学学习方式方式传统学习数字化学习学习问题学习效率学习时间及地点情感交流的效果探究活动第二章 知识与数字化学习2.2 数字化学习与创新活动3：体验投针实验。投针实验。蒙特卡洛方法是计算机模拟的基础，起源于18世纪数学家蒲丰的“投针实验”。投针实验是指在平面上画有一组间距为d的平行线，将一根长度为l（ld）的针任意掷在这个平面上，求此针与平行线中任一条相交的概率。这是一个数学上的概率问题。第二章 知识与数字化学习三种思维导图软件（XMind、Mindmanager、FreeMind）的比较。2.2 数字化学习与创新项目实施第二章 知识与数字化学习在探究活动的基础上，运用数字化学习工具，完成学习表单，形成可视化学习报告（可以使用演示文稿、在线文档等工具）。成果交流第二章 知识与数字化学习查看学习表单，小组代表分享。n1.知识发现的有效路径？n2.数字化学习的优势？活动评价利用右表的“作品评价量规”及教科书附录2的“项目活动评价表”，开展项目学习活动评价（自评和互评）。“综合得分”为：“学生互评”为30+“学生自评”为30+“教师评价”为40第二章 知识与数字化学习项目及分值项目及分值评分标准与分值评分标准与分值得分得分自评自评互评互评作品选题20准确把握项目学习的意义和目的。5 选题切合实际、符合科学。5 选题有应用价值、创新价值。5 选题适宜解决、可行性高。5 规划与分析15准确分析设计的目的。5 准确分析方案的需求。5 准确描述方案的功能。5 工具与方法10合理使用数字化工具及资源。5 围绕项目进行自主、协作学习。5 步骤与过程40理解数据、信息与知识的关系。10 感受数字化工具和资源的优势。10 掌握数字化学习的方法。10 体验数字化创新学习过程，归纳数字化学习特点。10 成果与报告15根据目的，设计出切实可行的方案。5 正确评估方案的科学性、实效性，能够依据需求选用合适的数字化工具开展学习活动，形成最佳方案。5 报告内容完整，结构清晰，排版美观。5 合计得分100 1/14第二章 知识与数字化学习第二章 知识与数字化学习教学设计教学设计一、项目简介一、项目简介项目主题项目主题运用数字化工具探究数理知识项目背景项目背景未来教室里，教师们运用 Python、思维导图、网络画板等各类数字化学习工具进行个性化教学，使教学更加形象、直观、易懂；同学们利用数字化学习工具进行个性化学习，不仅可以开阔视野、开发思维、启迪智慧，而且可以直观地感受知识形成的过程，提高学习效率。高中不少学科涉及科学实验，获得大量的数据，通过处理和分析数据能够发现数据背后的规律，在这一过程中，同学们利用数字化工具并体验数字化学习的过程，感受数字化工具和资源的优势，从而将知识建构、技能培养和思维发展融入运用数字化工具解决问题和完成任务的过程中。对应教材对应教材广东教育出版社普通高中教科书信息技术必修 1数据与计算第二章课时安排课时安排3 课时二、课程标准及目标分析二、课程标准及目标分析（一）课程标准及教材分析（一）课程标准及教材分析1.本章对应课标的内容要求本章对应课标的内容要求（1）在运用数字化工具的学习活动中，理解数据、信息与知识的相互关系，认识到数据对人们日常生活的影响。（2）针对具体学习任务，体验数字化学习过程，感受利用数字化工具和资源的优势。2.本章对应的学业要求本章对应的学业要求A-3：掌握数字化学习的方法。（信息意识、数字化学习与创新）A-4：能够根据需要选用合适的数字化工具开展学习。（信息意识、数字化学习与创新）A-6：能够利用软件工具或平台对数据进行整理、组织、计算与呈现。（信息社会责任、计算思维）A-8：在数据分析的基础上，完成分析报告。（信息社会责任、计算思维）3.本章的地位和作用本章的地位和作用本章是教科书数据与计算的第二章，将带学生学习“知识与数字化学习”的教学内容，也是学习其他章节与模块的基础知识与技能准备。本章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，让学生理解数据、信息、知识与智慧的相互关系，认识到数据对人们日常生活的影响。本章通过“运用数字化工具探究数理知识”项目范例，让学生借助数字化学习环境，体 2/14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）学科核心素养（二）学科核心素养信息意识信息意识：在日常生活中，根据实际解决问题的需要，恰当选择数字化工具，具备信息安全意识。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。计算思维计算思维：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。数字化学习与创新数字化学习与创新：在学习过程中，能够评估常用的数字化工具与资源，根据需要合理选择。针对特定的学习任务，运用一定的数字化学习策略管理学习过程与资源，完成任务，创作作品。在网络学习空间中开展协作学习，建构知识。信息社会责任信息社会责任：正确认识现实社会身份、虚拟社会身份之间的关系，合理使用虚拟社会身份开展信息活动。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中。（三）目标分析（三）目标分析1.项目目标项目目标本章通过“运用数字化工具探究数理知识”项目，组织学生进行自主、协作、探究学习，让学生体验数字化学习过程，能够描述数据、信息与知识的相互关系，感受利用数字化工具和资源的优势，从而将知识建构、技能培养与思维发展融入运用数字化工具解决问题和完成任务的过程中，促进本章对应课标的学科核心素养水平的达成，完成项目学习目标。2.学业目标学业目标（1）能够了解数字化学习的基本方法；（2）能够列举数字化工具在学习中的应用；（3）能够理解数据、信息与知识的关系；（4）能够在对数据、信息进行综合处理的基础上，建构知识，撰写研究报告；（5）能够理解数字化学习；（6）能够描述数字化学习的特点；（7）能够感受数字化工具与资源的优势；（8）能够评价与选择合适的数字化资源与工具开展学习；（9）能够熟练运用数字化学习的方法，有效开展数字化学习；（10）能够熟练运用数字化学习资源与工具，开展自主或协作学习，完成任务，创作作品。重点：重点：（1）理解数据、信息与知识的关系；（2）感受数字化工具和资源的优势。难点：难点：（1）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；（2）评价和选择合适的数字化资源与工具开展学习。3/14三、学情分析三、学情分析学生在第一章中已经学习了数据与信息的内容，能够描述数据与信息的特征，知道数据编码的基本方式。受学科研究方法限制，对所学过的数理知识的理解处在较为传统的数据收集与计算模式，尚缺乏利用数字化学习工具探究数理知识的意识和能力，尤其是缺乏利用简单的算法与程序进行数理知识的处理。四、教学方法和策略四、教学方法和策略创设运用数字化工具探究知识的活动情境，组织学生在解决问题的过程中体验数字化学习过程，通过小组开展项目学习，感受利用数字化工具和资源的优势，从而将知识建构、技能培养与思维发展融入运用数字化工具解决问题和完成任务的过程中。五、资源列表五、资源列表资源名称资源名称清单及描述清单及描述形式（类型）形式（类型）来源来源课件第二章 知识与数字化学习（课件）演示文稿教师制作微课本章课程介绍本章项目范例用 jupyter notebook 处理数据数字化工具-网络画板思维导图的应用微课视频教师制作软件工具Python3.*、思维导图、网络画板软件互联网六、学习活动流程六、学习活动流程 4/14七、学习活动设计七、学习活动设计范例学习范例学习项目主题项目主题运用数字化工具探究数理知识项目背景项目背景未来教室里，教师们运用 Python、思维导图、网络画板等各类数字化学习工具进行个性化教学，使教学更加形象、直观、易懂；同学们利用数字化学习工具进行个性化学习，不仅可以开阔视野、开发思维、启迪智慧，而且可以直观地感受知识形成的过程，提高学习效率。高中不少学科涉及科学实验，获得大量的数据，通过处理和分析数据能够发现数据背后的规律，在这一过程中，同学们利用数字化工具并体验数字化学习的过程，感受数字化工具和资源的优势，从而将知识建构、技能培养和思维发展融入运用数字化工具解决问题和完成任务的过程中。项目目标 项目目标 本章通过“运用数字化工具探究数理知识”项目，组织学生进行自主、协作、探究学习，让学生体验数字化学习过程，能够描述数据、信息与知识的相互关系，感受利用数字化工具和资源的优势，从而将知识建构、技能培养与思维发展融入运用数字化工具解决问题和完成任务的过程中，促进本章对应课标的学科核心素养水平的达成，完成项目学习目标。工具和方法工具和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 Python 语言和网络画板等工具进行项目探究。实施过程实施过程（1）明确项目问题；（2）规划设计：制订项目学习的学习规划；（3）探究活动：通过探究活动，体验数字化学习过程，理解数据、信息与知识的相互关系，感受利用数字化工具与资源的优势；（4）作品制作：运用数字化工具探究数理知识；（5）成果交流；（6）活动评价。成果成果运用数字化工具探究数理知识的可视化报告项目选题项目选题教师活动教师活动提供更多的选题，并参与到小组的选题讨论中。学生活动学生活动 5/14根据教材选题、教师提供的附加选题或自拟，小组头脑风暴后确定项目选题，以小组为单位，填写项目学习活动记录表“项目选题”栏目。项目规划项目规划教师活动教师活动强调项目目标及学习目标，引导学生分析项目问题，指导小组完成项目规划，组织开展方案交流。学生活动学生活动小组依照项目范例，结合本组选题，制订本组项目规划方案，填写项目学习活动记录表“项目规划”栏目。探究活动探究活动项目实施项目实施活动 1：通过学习和交流，结合本组选题，分析并确定小组项目探究时所需要用到的数字化学习工具，体验数字化学习的过程，理解数据、信息、知识与智慧的相互关系。活动 1：通过学习和交流，结合本组选题，分析并确定小组项目探究时所需要用到的数字化学习工具，体验数字化学习的过程，理解数据、信息、知识与智慧的相互关系。教师活动教师活动以项目范例为例，提供项目范例中的 Python 程序代码，提供有关Python 开发环境的基本操作指引（或微课），引导学生使用数字化工具（Excel 或 Python）探究数理知识的实验过程，总结知识发现的有效路径，理解数据、信息、知识与智慧之间的相互关系。学生活动学生活动通过学习，小组结合本组选题，分析和确定本组项目所需要的数字化学习工具，填写项目学习活动记录表“探究活动 项目实施”栏目中的“活动 1”的内容。活动 2：通过交流和调查，汇总各学科教师在教学中所运用到的数字化资源，比较传统学习与数字化学习两种方式的特点，通过探究投针实验，体验数字化学习的优势。活动 2：通过交流和调查，汇总各学科教师在教学中所运用到的数字化资源，比较传统学习与数字化学习两种方式的特点，通过探究投针实验，体验数字化学习的优势。教师活动教师活动 引导学生汇总教学活动中的数字化工具与资源，并比较其优势，指导学生探究投针实验，体验数字化创新学习的过程。学生活动学生活动填写各学科教师在教学中所运用到的数字化资源，并分析数字化学习的特点，填写学习表单；根据教师所提供的实验数据和操作指引，完成投针实验，并进行思维导图软件的比较。项目实施项目实施各小组各小组参照项目范例的样式，运用数字化学习工具，如腾讯文档、演示文稿等，归纳所学知识，梳理探究活动的成果，撰写相应的项目成果报告。6/14项目交流项目交流各小组在小组或班级上进行展示与交流，共享创造、分享快乐。活动评价活动评价各小组根据项目选题、拟订的项目方案、实施情况以及所形成的项目成果，利用“作品评价量规”及教科书附录 2 的“项目活动评价表”，开展项目学习活动评价。八、学习成果：八、学习成果：“运用数字化工具探究数理知识”可视化报告九、评价方案九、评价方案（一）评价时间线（一）评价时间线（二）评价工具（二）评价工具评价方法/工具评价方法/工具评价的过程和目标评价的过程和目标项目范例报告用于整个活动，主要作用是为学生项目实施和作品制作提供示范和引领。（见附件 1）项目学习活动记录表用于整个学习活动，主要作用是指导学生开展项目学习活动，明确项目学习内容，记录学习过程及阶段性成果。（见附件 2）作品评价量规使用量规项目来帮助学生创作高品质的作品，确保达到项目预期。同时用量规为同伴的作品提供反馈。教师使用量规来评价。（见附件 3）项目活动评价表对整个项目学习过程中各环节，学科核心素养达成的情况进行评价。（见教科书附录 2）十、项目实施说明十、项目实施说明项目范例报告项目学习活动记录表项目范例报告项目学习活动记录表项目活动评价表作品评价量规项目选题项目规划活动评价项目活动评价表作品评价量规成果交流项目实施项目范例报告项目学习活动记录表项目范例报告项目学习活动记录表探究活动 7/14（一）关于课时分配（一）关于课时分配建议课时分配如下：第 1 课时：范例展示、项目选题与项目规划第 2 课时：探究活动、项目实施活动 1、活动 2第 3 课时：项目实施、成果交流、活动评价（二）关于项目范例（二）关于项目范例本章教师通过“运用数字化工具探究数理知识”项目范例，引导学生学习“知识与数字化学习”的内容。（三）关于项目选题（三）关于项目选题围绕本章项目学习活动的大主题“运用数字化工具探究数理知识”，根据高中阶段学科中出现的数理知识，细化项目学习活动的主题，提供给学生开展学习。1.运用数字化工具探究化学知识；2.运用数字化工具探究生物知识；3.运用数字化工具探究地理知识；4自拟选题（四）关于探究活动（四）关于探究活动“探究活动”对应项目范例的主题，串联知识点，学生在学习范例的同时自选项目主题，结合范例学习，完成自选主题的项目探究活动。“探究活动”的设计，使得学生在做项目的过程中学习知识、建构知识。教师提供记录表单和学习资源对学生的自主探究给予帮助和支持，以提高学生的学习效率和维持学生的学习兴趣。十一、附件十一、附件附件 1：项目范例可视化报告附件 1：项目范例可视化报告运用数字化工具探究数理知识的实验报告 一、引言 一、引言 在人类的生产、生活和研究活动中，人们会不断学习、总结、发现认识自然、探究规律的方法。而“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”是一条非常有效的知识发现路径。二、实验目的二、实验目的 未来教室里，教师们运用 Python、思维导图、网络画板等各类数字化学习工具进行个性化教学，使教学更加形象、直观、易懂；同学们利用数字化学习工具进行个性化学习，不仅可以开阔视野、开发思维、启迪智慧，而且可以直观地感受知识形成的过程，提高学习效率。体验数字化学习过程，理解数据、信息与知识的相互关系，感受利用数字化工具和资源的优势。8/14 三、实验内容与步骤三、实验内容与步骤 1.实验内容 运用数字化工具探究数理知识的实验内容包括：（1）探究电流与电压、电阻的关系。（2）用“网络画板”体验投针实验。2.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。四、实验工具与方法 四、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。五、实施实验过程五、实施实验过程 实验 1：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。1.收集实验数据 （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。所得到实验数据如表 2-2 所示。2.分析数据，建立模型运用 Python 工具处理数据，绘制图像。9/14 （1）绘制散点图。把表 2-2 中的数据输入 Python 绘制散点图程序（程序如图中所示）中，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。10/143.实验验证模型观察电流 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，于是按 =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：=2905.67 经过推理和实验验证，电流 I 与电阻 R 反比例关系成立，即=RUI。4.利用数字化工具进行数学实验 数字化工具是指能够采集、获取、检索、表示、传输、存储和加工多媒体数字化资源的设备装置。在信息时代，学习者不仅可以向教师与课本学习，而且还可以高效利用数字化工具与资源的优势，在数字化学习环境中，与学伴和教师高效开展自主、协作、探究学习，创造性地完成具体的学习任务。实验 2:投针实验。蒙特卡洛方法是计算机模拟的基础，起源于 18 世纪数学家蒲丰的“投针实验”。投针实验是指在平面上画有一组间距为 d 的平行线，将一根长度为l（ld）的针任意掷在这个平面上，求此针与平行线中任一条相交的概率。这是一个数学上的概率问题。11/14 当人们反复进行大量的随机投针实验后，发现了一个独特的现象，即针与平行线中任一条相交的概率是一个常数。那这个常数的倒数是什么呢？下面我们利用开放共享的“网络画板”平台模拟投针实验，体验使用计算机模拟随机实验处理确定性数学问题的思维方法。我们设定平行线的间距 d=1，针长 l=0.5，抛掷次数 a 从 100 到 5000，k 为记录针与平行线中任一条相交的次数，探究针与平行线中任一条相交的概率的倒数 P=a/k 的变化。具体操作步骤如下：（1）在线打开“网络画板”平台，点击“开始作图”按钮，进入画板的作图界面。（2）点击“文件”菜单的“打开本地文件”按钮，打开并运行投针实验.npc，如下图所示。（3）点击“抛掷”按钮，开启或停止“抛掷”，观察 P 值的变化，重复多次操作，可发现 P的近似值，如下图所示。12/14 六、实验结果 六、实验结果 1.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；智慧是应用知识解决问题的实践创新能力。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；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；智慧是应用知识解决问题的实践创新能力。2.数字化资源与学习工具，可以有效地管理学习过程与学习资源 数字化学习与创新是指个体通过评估并选用常见的数字化资源与工具，有效地管理学习过程与学习资源，创造性地解决问题，从而完成学习任务，形成创新作品的能力。具备数字化学习与创新能力的学生，能够认识数字化学习环境的优势和局限，适应数字化学习环境，养成数字化学习与创新的习惯；掌握数字化学习系统、学习资源与学习工具的操作技能，用于开展自主学习、协同工作、知识分享与创新创造，助力终身学习能力的提高。因数字化学习环境和资源利用方式不同，学习工具、途径和方法多样，数字化学习模式也不尽相同。因此，只有牢固树立数字化学习的意识，学会数字化学习的技术手段和方法，养成数字化学习的习惯，才能促进终身学习，实现自主发展。七、结语七、结语 本章通过“运用数字化工具探究知识”项目，进行自主、协作、探究学习，让同学们体验数字化学习过程，理解数据、信息与知识的相互关系，感受利用数字化工具和资源的优势，从而将知识建构、技能培养与思维发展融入运用数字化工具解决问题和完成任务的过程中，促进信息技术学科核心素养达成，完成项目学习目标。附件 2：项目学习活动记录表附件 2：项目学习活动记录表 13/14第二章项目学习活动记录表第二章项目学习活动记录表班级班级 小组编号小组编号 项目主题项目主题项目目的项目目的小组成员及分工小组成员及分工组长：组长：项目选题项目选题问题列表问题列表编号编号问题内容问题内容方法方法项目规划项目规划活动 1：通过学习和交流，结合本组选题，分析并确定小组项目探究时所需要用到的数字化学习工具，体验数字化学习的过程，理解数据、信息、知识与智慧的相互关系。活动 1：通过学习和交流，结合本组选题，分析并确定小组项目探究时所需要用到的数字化学习工具，体验数字化学习的过程，理解数据、信息、知识与智慧的相互关系。知识技能知识技能探究步骤探究步骤知识发现的有效路径知识发现的有效路径数据、信息、知识和智慧的相互关系数据、信息、知识和智慧的相互关系小组项目成果小组项目成果活动 2：通过交流和调查，汇总各学科教师在教学中所运用到的数字化资源，比较传统学习与数字化学习两种方式的特点，通过探究投针实验，体验数字化学习的优势。活动 2：通过交流和调查，汇总各学科教师在教学中所运用到的数字化资源，比较传统学习与数字化学习两种方式的特点，通过探究投针实验，体验数字化学习的优势。知识技能知识技能数字化工具与资源的优势数字化工具与资源的优势探究活动探究活动项目实施项目实施数字化学习的特点数字化学习的特点 14/14投针实验探究过程投针实验探究过程小组项目成果小组项目成果附件 3：作品评价量规附件 3：作品评价量规得分得分项目及分值项目及分值评分标准与分值评分标准与分值自评自评互评互评准确把握项目学习的意义和目的。5选题切合实际、符合科学。5选题有应用价值、创新价值。5作品选题20选题适宜解决、可行性高。5准确分析设计的目的。5准确分析方案的需求。5规划与分析15准确描述方案的功能。5合理使用数字化工具及资源。5工具与方法10围绕项目进行自主、协作学习。5理解数据、信息与知识的关系。10感受数字化工具和资源的优势。10掌握数字化学习的方法。10步骤与过程40体验数字化创新学习过程，归纳数字化学习特点。10根据目的，设计出切实可行的方案。5正确评估方案的科学性、实效性，能够依据需求选用合适的数字化工具开展学习活动，形成最佳方案。5成果与报告15报告内容完整，结构清晰，排版美观。5合计得分100