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第一章第二节信息及信息技术教学内容
2011-09-13 22:54:08 来源：我的网站 浏览：5次
学习目标：
· 一、知识与技能
（1）深刻理解信息技术的含义，描述个人对信息技术的理解；
（2）知道构成信息技术的核心技术，并能举例说出他们的功能和作用；
（3）能够结合实例说明信息技术的应用。
二、过程与方法
（1）通过分析信息技术的应用案例，增加学生分析问题的能力。
三、情感态度价值观
（1）感受信息技术对人类社会发展的重要影响，进一步激发学习信息的兴趣。

学习内容：
信息技术的概念 信息技术的应用 信息技术的发展历史

信息技术的概念

为了明确信息技术的概念，需要了解什么是信息，什么是技术。前面我们已经对信息概念进行了一定的研究。技术总是与科学连在一起的，为了更好的理解信息技术，我们先来研究一下科学技术。
那么什么是科学技术呢？

科学技术并不是自古就有的，也不是永恒不变的。在人类发展的初始阶段，既没有科学也没有技术，人们完全是以赤手空拳来争取自己的生存和发展。科学和技术都是在人类进化的过程到达一定的阶段后，由于人类进一步扩展能力的“需要”和自然规律的“许可”才逐渐萌发出来的。我们就从科学技术的产生和发展来研究一下科学技术。
大家知道，人类进化分为两个基本阶段：生物进化阶段（也称初级进化阶段）和文明进化阶段（也称高级进化阶段）。
在生物进化阶段，人们主要通过自身器官功能的分化和强化来增强自身的能力。直立行走，手脚分工，是人类生物进化阶段的主要成果。由四脚行走进化到直立行走，人类的视野开阔了，认识环境认识世界的能力也提高了，也使人类身体的灵活性和灵巧性大大增强。通过手脚分工，人类双手从行走功能中获得解放，手的功能扩展，使人类适应环境、改造环境的能力增强了。这是一个漫长的进化阶段，这个阶段仍然没有科学也没有技术。
由于人类生理器官功能分化和强化的有限性，人类生物学意义上的进化过程不可能无限地展开，当人类自身的进化达到饱和状态时，人类争取更好的生存和发展的需求并没有停止，这样，就会出现矛盾，必然会激发新的进化机制，人类的文明进化机制就自然出现了。
在人类的文明进化机制阶段，人们的的注意力开始从自身器官转向外部世界，人们试图利用外部世界的力量来增强自身的能力。那么文明进化机制是怎样出现和建立的呢？
文明进化过程的展开完全是自然而然进行的，在绝大多数情况下是纯粹的自发性的。因此也经历了漫长的摸索时间。比如，当原始森林中那长的比较低矮比较容易采摘的野果被采摘完后，以采摘野果为生的原始人类就得想办法去采摘长在高处的果实，不知什么时候，什么人不经意地舞弄从地上拾起的树枝，偶尔勾下了高处的野果，于是，这个身外之物——树枝——在客观上就“延长”了人手的功能。这种不经意的成功使人类发现，可以利用身外之物来扩展自身的能力。或许第一个人在取得这次成功之后就立即忘记了。但是，这种成功一定会在另一个时候，另一个地方的另一个人身上再次出现，频繁的偶然出现必定会引起人们的注意。一旦人们注意到了这种成功，这种个别的经验就会转变为众人共同的认识。于是，“借助身外之物，强化自身的能力”渐渐就成为人们共同的信条。
这种“借助身外之物”的方法和手段就是科学技术的生长点。
又如，当巨石挡住游猎原始人的去路时，人们发现几个小孩拿着一根树枝将它插入两块石头之间，孩子们纵身跳起，吊挂在高翘的一端玩耍时，却把巨石翘起！类似的成功多次出现，逐渐成为许多人都经历过的经验。
搬移重物的经验正是近代力学“杠杆原理”的原始萌芽。杠杆成为有力的工具，扩展了人们的体力。设计和使用杠杆的具体手艺就成为一种有效的技术；在这种具体应用的反复刺激下，久而久之，人们脑海里就会涌动着“杠杆原理”的抽象理论，这就是最早的原始形态的科学。
人类由生物进化向文明进化的转化，由“内部器官的分化和强化”机制到“利用身外之物强化自身功能”机制是科学技术产生的前提条件。其中，身外之物就是科学技术所创造的各种工具。

结论1：科学技术的产生就是为了扩展人类认识世界和改造世界的能力，为了使人类能够不断改善自己生存和发展的条件。也就是说，科学技术是“辅人”的。

也就是说，科学技术是为了满足人类自身能力发展的实际需求而产生，那么它的发展也要符合人类自身能力的发展规律。
追求“更高的生存发展目标”是人类社会进步的永恒动力。为此，人类必然会不断地对自身提出“更高的能力要求”，这个要求与人类所具有的“实际能力水平”是有差距的，这种差距又是巨大的导向力，支配人类在实践摸索过程中自觉或不自觉地朝着缩小这个差距的方向努力，这种努力的理论成果就沉淀为“科学发展”，这种努力的工具成果则成为“技术进步”。
科学技术是“辅助人类扩展能力”的，那么，人的能力有哪些？科学技术是如何扩展人的这些能力的？

从宏观上看，人的能力有三种：体质能力、体力能力和智力能力。体质能力反映人的体质结构的合理性和强健性。体力能力反映人的力量的充沛性和持久性。智力能力反映人的思维和智慧的理智性和敏捷性。它们是一个有机的统一体。

回顾科学技术的产生是通过制造工具来扩展人的能力的。而工具的制造一方面需要“资源”，另一方面需要科学技术知识。通过科学技术知识的运用，把“资源”转变为“工具”，通过“工具”的作用，实现人的“能力扩展”。即：
资源——科学技术——工具——能力扩展

扩展人类能力的三种工具

（1）扩展体质能力的质料工具：
质料工具主要是扩展人的体质能力，把质料工具与人的体质能力结合起来，就可以具有更强的硬度、更好弹性、更注意的应力特性、更高的熔点、更低的凝聚点、更强的耐压能力和更强的抗腐蚀和抗辐射的能力，等等。
质料工具的制造，一方面依赖于物质资源，另一方面依赖于物质结构和材料力学理论。
制造质料工具的关键，在于利用材料科学技术的知识和技能把各种物质资源转化为具有各种优良性质的材料，并根据力学原理把材料加工成为相应的工具。比如，农业社会的锄头和镰刀。
这一阶段，人类主要开发的是物质资源。
（2）扩展体力能力的动力工具
动力工具的作用主要是扩展人的体力能力。动力工具与人的体力能力相结合，就可以具有更强的推动力、牵引力、负荷力、冲击力、爆破力、摧毁力等。
动力工具的制造，一方面依赖于能量资源，另一方面依赖于能量守恒与转换理论。
制造动力工具的关键是，利用能量科学技术的知识和技能，将能量资源转换成动力。当然，任何一种动力工具的制造都离不开物质资源，所以，更准确的说，动力工具的制造需要能量和物质两方面的资源，需要能量学科技术和材料科学技术两方面的知识和技能。
这一阶段，人类主要开发的是能量资源。
（3）扩展智力能力的智能工具
智能工具的作用主要是扩展人的智力能力。智能工具与人的智力能力相结合，就可以具有更敏锐的观察能力、更广阔的感知能力、更精细的分辨能力、更高效和更可靠的信息共享能力、更强大的记忆能力、更快捷的计算能力、更好的学习与认知能力、更明智的决策能力与更强大的控制能力等。
智能工具的制造，一方面依赖于信息资源，另一方面依赖于信息加工与转换的理论。
制造智能工具的关键是，利用信息科学技术的知识与技能，把信息资源提炼成知识，并进一步把知识激活成为智能。当然，任何智能工具的制造都离不开材料和动力。所以，更确切地说，智能工具的开发与制造需要信息、能量、物质三方面的资源，需要信息科学技术、能量科学技术、材料科学技术。
这一阶段，人类主要开发的是信息资源。

结论2：资源——科学技术——工具——能力的关系
所利用的资源
所需要的科学技术
所制造的工具
所扩展的能力
物质
材料
质料工具
体质能力
能量+物质
能量+材料
动力工具
体力能力
信息+能量+物质
信息+能量+材料
智能工具
智力能力

结论3：时代——资源——科学技术——工具——能力的关系
时代
表征性资源
表征性科学技术
表征性工具
扩展能力
古代
物质
材料科学技术
质料工具
体质能力
近代
能量
能量科学技术
动力工具
体力能力
现代
信息
信息学科技术
智能工具
智力能力

结论4：从技术的本质意义上，信息技术就是能够扩展人的智力能力的一类技术，也就是扩展人的信息器官功能的一类技术。

信息器官及功能

（1）感觉器官
包括视觉器官、听觉器官、嗅觉器官、味觉器官、触觉器官和平衡感觉器官等。
主要功能是：获取信息——通过视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉来感知(即获取)外部世界各种事物运动的状态和方式；平衡感觉器官则可以根据运动主体与客体之间的关系来获取平衡信息。
（2）传导神经网络
它又可以分为导入神经网络和导出神经网络等。
主要功能是：传递信息——通过导入神经网络把感觉器官获得的信息传送给思维器官；通过导出神经网络把思维器官加工出来的信息传送给各种效应器官或内部某些器官。
（3）思维器官
包括记忆系统、联想系统、分析推理和决策系统等。
主要功能是：加工和再生信息——实际上它担负着存储信息、检索信息、加工信息和再生信息的复杂任务。通过存储、检索、加工信息得到对于外部事物运动规律的认识；通过再生信息(即第二类认识论意义的信息)来表示主体对于外部事物进行改造的策略和意图。
（4）效应器官
包括操作器官(手)、行走器官(脚)和语言器官(口)等。
主要功能是：施用信息——通过操作器官和行走器官来执行大脑发出的第二类认识论意义的信息，或者通过语言器官来表达第二类认识论意义的信息，使这些信息产生实际的效果。

信息技术的四项基本内容（4C）

（1）感测技术
感觉器官功能的延长。感测技术包括传感技术和测量技术，也包括遥感、遥测技术等。它使人们能更好地从外部世界获得各种有用的信息。
（2）通信技术
传导神经网络功能的延长。它的作用是传递、交换和分配信息，消除或克服空间上的限制，使人们能更有效地利用信息资源。
（3）计算机和智能技术
思维器官功能的延长。计算机技术(包括硬件和软件技术)和人工智能技术，使人们能更好地加工和再生信息。
（4）控制技术
效应器官功能的延长。控制技术的作用是根据输入的指令(决策信息)对外部事物的运动状态实施干预，即信息施效。

其中，通信技术和计算机与智能技术处在整个信息技术的核心位置，感测技术和控制技术则是核心与外部世界之间的接口。没有通信和计算机与智能技术，信息技术就失去了基本的意义；而没有感测技术和控制技术，信息技术就失去了基本的作用：一方面没有信息的来源，另一方面也失去了信息的归宿。

由上面给出的信息技术的基本定义还可以引出两个比较具体的定义，即：
(1)信息技术是指能够完成信息的获取、传递、加工、再生和施用等功能的一类技术。
(2)信息技术是指感测、通信、计算机和智能以及控制等技术的整体。

例如，广播和电视是通信技术逻辑分解的产物：它们是一类单向通信技术，信息只由广播中心流向用户。又如，雷达是感测技术与通信技术的综合，也可以看作是一种比较直观的遥感技术。再如管理信息系统，它是感测技术、通信技术、计算机技术和控制技术相结合的产物。而生产过程自动化系统则是感测技术、计算机技术与控制技术一体化的产物，等等。
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信息技术的应用

案例一

在霍金的眼镜上，安装了一个叫做“IST”的红外线发放器和侦测器，负责接收眼球发出的信息，并通过红外线，侦测霍金的眼部动作，再将这些信息传送到电脑里，“翻译”成为英文字。霍金眨眼的快与慢，可以分别发出“1”、“0”信号，可运用摩斯密码原理输入英文字，电脑需要适应霍金的眨眼速度，以便准确打出英文字。
以眼球注视计算机荧屏上英文字母，通过IST用红外线侦测到霍金眼部动作，霍金每次闭上眼睛，安裝在眼鏡旁的仪器就感应到面颊的肌肉活动，就會向电脑发出信号息，指挥电脑屏幕的光标。脸部肌肉指示计算机软件打字以表达意思，然后串连成句，以计算机发声。例如要讲“Ｈello”，先看定“Ｈ”，荧幕出现连串“Ｈ”词语，霍金选定后发出指示而成。

霍金可以通过IST装置，按“停”游标，选取放在电脑荧屏上方的文字后，电脑荧屏下方即显示有关文字。当他造句完毕后，便传给语音合成器发声。这时，程序内的数据库，可储存多达5000个字和数以千组片语，方便霍金快速选字造句和发声。但是，他写作的速度非常慢，每分钟只能写3～5个字。

案例二

多少年来，科学家和眼科医生都在竭尽全力，试图将“光明”还给盲人和视力减弱者。而凭着“生物眼”的诞生，也许这一天不久就会到来。
　　芯片再造“眼”
　　美国的惠顿和伊利诺伊等公司在这方面已迈出了第一步，他们用极微小的芯片模拟眼球中视觉细胞的某些功能，即把视网膜上的光信号转变成电信号，再传给大脑。阿灵顿海军研究署的科学家们正在研制模拟视网膜的整个神经系统的芯片。
　　人造眼的核心就是这种著名的芯片。在芯片里，不同的部位“分管”不同：有的"看"图像的边缘，有的“观察”角度，而有的“确定”轮廓 。总之，我们的眼睛怎么“做”，它就如何“做”。
　　独特的优势
　　专家认为，芯片具有独特的优势，可以很理想地供人造视网膜使用。比如，芯片每条电路之间的连接是“非线性”的，也就是说，计算与电路的变化几乎同时发生，可以迅速进行图像处理，处理其中一个功能大约花费一微秒的时间。
　　芯片的另一个优势是，它的模拟信息处理器与普通微处理器不同。例如，在台式个人计算机里使用的微处理器只认“1”和“0”，是典型的数字信息处理器，而这种芯片执行计算时是“模糊”化的，这恰恰和我们的大脑处理信息的方式相同。
　　不过，芯片怎样才能被用作一只人造眼睛仍处于理论研究阶段。最理想的使用方式是用它建立一个三维的“概念”，就像人脑一样有“具体的层传感器”。
　　比如一个层能挑选边缘，而另一层能挑选颜色。
　　这对芯片而言并不是太难，主要问题是如何将它的全部功能和人的大脑相连。人的眼睛里有１百万根神经纤维，并且每一根都在大脑皮层中有具体的连接。没人确切知道，要让大脑“理解”一幅图，必须“动用”哪些神经纤维。
　　实验在进行
　　经美国食品和药品管理局批准，伊利诺伊公司已经成功地将他们研制的芯片植入６位病人的视网膜，其实验结果不久将会公布于众。
　　南加州大学的神经眼科研究所的步伐更加迅速，并取得了令人振奋的结果。他们的实验奉行“从简单到复杂”的科学原则：开始，能让病人把水倒进一个杯子，能看见桌子上的盘子、叉子等；下一步，能让他们认出亲人的某些面部的特征。
　　在实验中，病人戴着外形像眼镜的微型照相机，它将图像信号传递给在病人耳朵后面种植的无线接收器，然后，信号经过在皮下种植的极小电线，进入装在视网膜上的芯片，刺激眼的神经，给病人造出“视力”。
　　在最初时，病人能感知到的像素只有16个，16个像素就像16盏小灯泡一样。这样低的分辨力，病人当然不能认识物体，但是，他们能感觉到光线的变化。如果像素能增加到1000个，它将提供给盲人一张照片：虽然极其粗糙，但足以“认识”一张人脸！一位盲人靠着这1000个像素，越过了像椅子和墙那样的障碍，并沿着一条走廊找到了路。
　　目前这种简单的“视力”只适用于后天失明者，因为他们以前有图像的概念，所以大脑能利用一幅非常粗略的图像填入“缺口”，“补画”出未知的像素；而先天失明者要看到东西，则需要更清晰的画面。
微型照相机装置的原理非常简单，只需要一架袖珍照相机并把信号传送到视网膜上的芯片。但实际应用起来，却涉及许多的计算和技术问题。而且现在使用的芯片个头也有些大，不过这些困难都是可以克服的。据估计，５年之内这一研究领域将会有惊人的成就。
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信息技术的发展历史

由于信息与人类有生存息息相关，因而不管自觉或不自觉，人类总是在不断地与信息打交道，不断地利用信息来为自己的生存和发展服务。
因此，在近代历史以前，虽然人类在理论上对信息还没有什么深入的理解和认识，但对信息的利用却从来没有停止过。只是那时的利用还是低水平的，常常是不自觉的，而且基本上是依靠人类信息器官（包括用来收集信息的感觉器官、用来传递信息的神经系统和用来处理信息的思维器官）天赋功能来进行的。
即便如此，在人类漫长的进步历史中，人类还是创造了不少的方法来利用各种各样的信息。
例如，为了更好地表达信息，人类创造了语言（原始社会）；为了记录信息，人类发明了文字（公元前4000年）；为了存储信息人类发明了纸张（公元105年）和印刷术（公元700年）；为了传递信息，创造了烽火通信；为了处理信息，发明了算盘（公元前500年）、计算器（1642年）；为了能在大雾天里提取方位信息，发明了指南针；此外，远在两千多年以前，我国古代的军事将领就能够利用“虎符”一类方法来隐蔽和验证信息；用浑天仪等来检测时间信息等等；
因此可见，无论是信息的表达、存储还是信息的传递、处理等方面，从类都有不少的创造与发明，它们是人类信息器官功能最初步、最原始的延长，也可以说是信息技术最原始的萌芽！
进入近代历史，工业革命，特别是电的发明与应用，为信息技术的发展创造了良好的条件。如电话(1876年）、电视(1925年）、计算机(1946年）等，全部依赖于电和电子技术的发展和应用。而近代和现代社会的大规模生产和社会斗争的展开，是现代信息技术的催生婆。尤其是二次世界大战，为了嬴得胜利，战争的双方除了要具有丰富的物质和强大的能量外，还需要最有效地利用信息，这样，通信技术、自动控制技术和计算机技术就在战争中迅速发展起来。一直到网络(1969年）的出现。

上机实践内容：
1. 列举应用实例。
就信息技术的感测技术、通信技术、计算机与智能技术、控制技术分别列举三个或三个以上的生活等方面的应用实例，如电子体温计、血压计均为感测技术在生活中的应用。（需要图片）
说明：可以借助网络搜索信息。
2. 案例分析。
首先上网搜索一个（或一个以上）信息技术前沿技术的综合应用实例（例如案例中霍金的交流设备），其次是就案例中各部分所使用的信息技术归类进行说明（如，其中......，其中...地方用到的是通信技术...，其中...地方用到的是计算机与智能技术...，其中...用到的是控制技术...，等等）。需要图片）
说明：具体案例可上网查找，如可以在“百度”中输入“高科技前沿 信息科学”等等即可查到相关内容的网址；（考察初中搜索引擎的使用）
3. 描述自己的想像。
信息技术是当今热门研究领域，它在我们的日常生活中发挥着举足轻重的作用，请根据你对信息技术的了解，大胆地展望一下信息技术的未来。注意：是说你自己的想像，不需要上网搜索。
4、请列举一项你最希望能被发明创造的信息科技产品，描述其作用及其能为你和他人所能带来的改变。
5.上节课还未填写调查表的点：

作业呈现方式与要求

1. 根据内容需要选择恰当的表达方式，如WORD文档、PPT演示文稿或网页等方式。
2. 提交文档的第一页内容为：
· 总的标题，如“信息技术及其应用作业”或“信息技术课第2次作业”
· 提交人信息
· 提交日期
3. 文档结构清楚，重点突出。针对每个问题设立必要的标题（一级、二级）；
4. 文档版面设计合理，美观大方。所选字体字号颜色要服务于内容，利于内容的呈现。图片与文字混排恰当，合理。
5. 必要时可以适当插入艺术字、图片，以增强阅读者对内容的理解。

保存与提交要求

（1）以学号 姓名 第02个作业_信息技术及其应用 为文件名如：120101 白云歌 第02个作业_信息技术及其应用），将你的作业保存在你的dbank上；
（2）将作业文件以附件发至老师的邮箱（fzqzxxjs@）。邮件的主题为“学号 姓名 第02次作业”。