信息技術必修1《數據與計算》第二章知識與數字化學習學業測試1．單選題（1）下列工具中，更適用于免費在線存儲學習資源的是（）。A．微信 B．云盤 C．博客 D．微博（2）以下關于數據、信息和知識相互關系的理解，不正確的是（）。A．數據是原始事物現象的符號記錄B．信息等同于知識P27數據、信息、知識、智慧C．信息是經加工處理的、具有意義的數據D．知識是人們運用大腦對獲取或積累的信息進行系統化地提煉、研究和分析的結果（3）下列屬于數字化學習工具的是（）。A．視頻 B．音頻 C．多媒體課件 D．思維導圖軟件（4）下列不屬于思維導圖制作工具的是（）。見P35A．Xmind B．Mindmanager C．FreeMind D．Mind+(編程軟件)（5）下列關于投針實驗的描述錯誤的是（）。A．投針實驗起源于18世紀B．投針實驗中拋擲的次數越多，結果偏離越大C．投針實驗應用了蒙特卡洛方法并采用計算機進行模擬D．投針實驗可通過“網絡畫板”平臺進行模擬（6）在傳統課堂教學中，針對每一名學習者較難展開因材施教與個性化學習。而在數字化學習環境下，學習者可以根據自己的特點自行安排學習進度，從互聯網上選擇自己需要的資源，按照適合自己的方式進行學習。這體現了數字化學習（）的特點。P31個性化A．個性化 B．合作性 C．問題化 D．創造性和再生性（7）聲卡、視頻卡、數碼照相機、數碼錄像機、手寫板、掃描儀等設備屬于（）數字化工具。P29數據采集工具A．信息獲取工具 B．信息檢索工具C．數據采集工具 D．信息存儲工具（8）小明正在與班內其他同學共同完成一個項目作業，每個同學按照分工需完成不同的部分和任務，并最終匯總形成本組的項目報告。下列（）工具更適合于這樣的團隊合作任務。A．微信 B．有道云協作 C．網絡畫板 D．Xmind（9）小芳正在老師的指導下進行項目學習，現學習已經進入成果總結階段，她想查找專業文獻，將自己的學習成果總結形成論文并投遞到某雜志進行公開發表。請問，（）工具更適合于她現階段的學習。A．CNKIE-study B．百度學術 C．微博 D．網易公開課說明：CNKIE-study：知網研學平臺是在提供傳統文獻服務的基礎上，以云服務的模式，提供集文獻檢索、閱讀學習、筆記、摘錄、筆記匯編、論文寫作、學習資料管理等功能為一體的個人學習平臺。百度學術：提供海量中英文文獻檢索的學術資源搜索平臺。（10）網絡環境下的自主探究學習主要體現了網絡的（）特點。A．共享和交流 B．開放性C．信息容量大 D．信息傳播交互性（11）微博、微信、QQ等軟件平臺都屬于（）。A．網絡課程平臺 B．網絡資源平臺C．網絡互動平臺 D．網絡教學平臺（12）在教科書中利用Python探究電流和電壓、電阻的關系實驗里，下列說法錯誤的是（）。A．實驗中的“5,10,15,586,291,198…”等數字表示的是一系列數據B．實驗中的U=2905.67607341mV表示的是一個具體信息C．通過實驗，我們驗證了I=U/R這一知識D．經過實驗驗證，我們得出電流I與電阻R成反比例關系，這是智慧分析的數理結果屬于知識的層面，而不是智慧。（13）隨著移動互聯網和物聯網的飛速發展，現實世界的各種事物都變得可感知、可度量，從而生成數量龐大的數據或數據群，依靠（）發現和預測規律成為科學研究的第三種方法，它是一種主要以計算機學科為代表，以設計和構造為特征的方法。A．理論方法 B．實驗方法 C．計算方法 D．分析方法（14）小明是一名高中生，在通過學校的智慧校園和學習系統進行物理課程的學習時，利用信息技術手段，將物理課本中的概念、方法等內容做成思維導圖，并制作成一個生動的動畫，同時還通過網絡將其與其他同學進行交流分享。這主要體現了數字化學習的（）特點。A．合作性 B．開放化 C．創造性和再生性 D．個性化（15）在教科書中利用Python探究電流和電壓、電阻的關系實驗里，除了可以通過書中的JupyterNotebook外，處理數據還可以通過下列（）工具實現。A．PythonIDLE B．Xmind C．網絡畫板 D．幾何畫板2．思考題（1）用思維導圖描述數據、信息、知識和智慧之間的關系。數據數據信息知識智慧加工、處理實踐、提煉創新、應用（2）有關數字化學習，人們從不同的角度會有不同的描述，請同學們分組到圖書館或上網查找相關資料，談談幾種典型說法并舉例說明。參考答案：數字化學習是指在教育領域建立互聯網平臺，學生通過網絡進行學習的一種全新學習模式。又稱為網絡化學習或E-learning。以數字化學習為核心的信息技術與課程的整合，不同于傳統的學習方式。它包含三個基本要素：即：數字化學習環境、數字化學習資源和數字化學習方式。幾種典型模式：新型的數字化學習模式有別于傳統的學習模式。數字化學習環境下，學習者與老師的關系是對等的。豐富的學習資源使學習者可以自主學習，在線與其他學習者交流。資源利用型的自主瀏覽模式學習資源庫為學習者提供了大量可利用的資源。學習者根據自己的愛好和需求等選擇相關學習資源，根據評測系統的反饋及時改進自己的學習。主題探究型的延伸訓練模式在學習相關課程時，老師給定學習者一定的任務和問題，學習者充分利用信息化工具針對某個主題進行探索，構建自己的認知結構。互動交流型的合作學習模式學習者在學習過程中，可以與其他學習者組成小組，組內成員相互交流相互激勵，激發學習興趣。也可以與其他小組進行競爭，增加學習的動力。遠程協助型的專家輔導模式有些專業領域的問題學習者可能無法解決，可以通過在線與異地的專家進行交流尋求幫助，同時也鍛煉了學習者的交流能力。如今隨著信息技術的發展，通過qq，微信，遠程電話連線等技術實現實時技術交流已經變的十分方便。（3）請列出在本章學習過程中你所使用的數字化學習工具（3種或以上）,并簡要介紹各工具的用途及優勢。網絡畫板、思維導圖、Python、3D打印、PPT、微課等簡介及用途略（4）自2000年起，每年舉行一次“與巴菲特共進午餐”的慈善拍賣活動。2019年，沃倫·巴菲特（WarrenBuffett）第20次年度午餐拍賣活動已于北京時間6月1日結束，最終拍得456.7888萬美元。試從數據、信息、知識和智慧的視角來評論此事。數據是現實世界客觀事物的符號記錄；信息是經過加工處理的、具有意義的數據；知識是人們運用大腦對獲取或積累的信息進行系統化地提煉、研究和分析結果，能夠準確地反映事物的本質；智慧是為了達到預定目標而運用知識解決問題的創新思維能力數據、信息、知識和智慧是逐漸遞進的概念，前者是后者的基礎和前提，后者是前者的抽象與升華。從數據到信息的轉化，主要理解數據間的相互聯系；從信息到知識的轉化，主要理解信息間的相互聯系，發現和抽象其規律；從知識到智慧的轉化，主要理解和應用知識原理與法則解決現實世界的問題。（5）請查找相關資料，簡述蒙特卡洛方法及其基本思想，并舉例說明其使用方法。蒙特·卡羅方法（Monte

Carlo

method），也稱統計模擬方法，是二十世紀四十年代中期由于科學技術的發展和電子計算機的發明，而被提出的一種以概率統計理論為指導的一類非常重要的數值計算方法。是指使用隨機數（或更常見的偽隨機數）來解決很多計算問題的方法。基本思想當所求解問題是某種隨機事件出現的概率，或者是某個隨機變量的期望值時，通過某種"實驗"的方法，以這種事件出現的頻率估計這一隨機事件的概率，或者得到這個隨機變量的某些數字特征，并將其作為問題的解。工作過程蒙特卡羅方法的解題過程可以歸結為三個主要步驟:構造或描述概率過程;實現從已知概率分布抽樣;建立各種估計量。（6）請總結自己在數字化學習過程中使用過的能夠大幅度提升學習效率的工具并將其與其他同學進行分享交流。參考：思維導圖，英文是TheMindMap，又叫心智導圖，是表達發散性思維的有效圖形思維工具，它簡單卻又很有效，是一種實用性的思維工具。XMind是一款易用性很強的軟件，通過XMind可以隨時開展頭腦風暴，幫助人們快速理清思路。XMind繪制的思維導圖、魚骨圖、二維圖、樹形圖、邏輯圖、組織結構圖等以結構化的方式來展示具體的內容，人們在用XMind繪制圖形的時候，可以時刻保持頭腦清晰，隨時把握計劃或任務的全局，它可以幫助人們在學習和工作中提高效率。XMind的特點可用"國產而國際化發展;商業化而兼有開源版本;功能豐富且美觀"來概括。（7）請根據教科書投針實驗范例，結合具體數學實例，利用“網絡畫板”平臺進行數字化的數學實驗，并將結果進行交流與分享。參考網絡畫板是在中國科學院張景中院士親自參與下，在張院士團隊多年積累的成果——超級畫板的基礎上，為適應互聯網、移動互聯網環境下教育信息化發展的新趨勢，運用國內領先的動態幾何技術、智能推理技術、符號運算、網絡交互技術開發的第一款國內領先的移動互聯網環境下的動態數學學科教學工具。使用體會自主發揮3．情境題（1）在公交車或地鐵上，我們經常看到人們用手機、平板電腦等智能設備，或閱讀電子書籍，或看新聞，或發微博、微信等，充分利用碎片化時間進行閱讀……任務：針對這種情況，對比紙質讀物，請說明數字化閱讀的利弊。利1、開創了一個非紙質的新的閱讀媒介，是時代的進步。2、閱讀效果"圖""文""聲"三者兼具，更形象生動，開創閱讀先河。3、衛生，不會對環境造成污染環境，不需要砍伐樹木，也保護了生態環境。4、數字書的保存更簡便，便于存儲，幾乎不占用空間。5、制作上傳之后，不用印刷，節省了資源。6、查找方便，不需要浪費大量時間在無意義的查找上。7、內容豐富，涵蓋面廣，相關信息豐富。8、閱讀不需要花錢買書，更利于廣大群眾廣泛閱讀。9、內容更新更加方便快捷，更有利于一些更新較快的方面的書籍(如新科技，新發明發現等)的閱讀。弊1、它受設備，網絡及電路等的限制，如果產生故障將不能閱讀。2、它在某些情況下不方便攜帶，受時間和地點的制約。3、相比紙質書籍，傷害眼睛，對視力的損傷更大。(如使用高質量的閱讀器可避免這個問題，如Kindle)4、沒法做筆記，不能畫記號。5、與紙制書籍相比，它更容易受到基于一些原因的更改，使其內容失真。6、存在其他誘惑，與書籍相比較較難專心于閱讀。7、數字閱讀的普及率還很低，內容有些不足。（2）新學期開始，某一中學投入資金配置了演播室。接下來，校團委招募了十幾名同學，成立了“校園電視臺”學生社團，定期制作播報校園新聞。由于演播室尚未配備齊全，為便于主持人順利報道新聞，需要設計一個程序或網頁，實現現場提詞器的功能，如圖2-19所示。任務：應用數字化學習的方法，完成上述任務，并簡述圖2-19現場提詞器其制作過程。可以利用Python編寫一段程序，將要報道的新聞內容按時間順序依次出現在屏幕上，達到提示的作用。也可以用PPT制作一個提詞文檔，利用PPT帶的放映排練功能將報道提示詞按時間順序依次播放出來。（3）測量大氣壓值的著名實驗是由托里拆利設計完成的。他將一根長度為1米的玻璃管灌滿水銀，然后用手指頂住管口，將其倒插進裝有水銀的水銀槽里，放開手指后，可見管內部頂上的水銀已下落，留出空間來了，而下面的部分則仍充滿水銀。任務：利用水銀氣壓計測量不同海拔高度的大氣壓數值如表2-8所示，分析這些數據，通過數字化學習方式探究大氣壓與海拔高度的關系，形成可視化報告。表2-7不同海拔高度的氣壓數值海拔/km0123456789101112大氣壓/(p/kpa)101908070625447413631262319答案略（4）蒙特卡洛方法不僅可以用來模擬投針實驗，還可以用來模擬求解圓周率T。請根據所學知識，并上網搜索有關資料，找到利用蒙特卡洛方法求解圓周率的原理、方法和Python程序。/s/blog_4a27a8f80102xewr.html一、圓周率求解的基本思想：根據圓面積的求解公式s=πr2可推導出，圓周率的求解公式π=s/r2，根據此公式，可知，只要計算出圓的面積，測得圓的半徑即可求得圓周率。圓的半徑可直接測得，但是圓的面積并不好求，傳統的做法有微圓分割法，如右圖，將圓周無限分割成三角形這些三角形都是等邊的，可以通過求解三角形的面積間接求得圓的面積，但是這樣的圓周率并不精確。在本題中采用計算機模擬來間接求得圓的面積。二、用蒙特卡洛方法求解圓周率：上面已經知道了蒙特卡洛應用的今本思想以及圓周率求解的基本原理與方法，那么我們用蒙特卡洛方法求解圓周率，從0到2之間任意取一組數，這一組數的每個元素包含兩個變量x和y，x代表所取點的橫坐標，y代表所取點的縱坐標，x和y由計算機隨機抽取，然后編輯公式篩選符合條件的點，篩選條件為，x和y都被包含在圓內。然后設定一個計數器m，每當有一個點符合條件，則m加1，如此一直循環到取夠所設定的點數，然后用m值除以設定的點數，得到一個值，然后再乘以4，這時得到的值就是圓的面積，然后用得到的這個面積除以半徑的平方（因為設定的圓的半徑為1，所以具體操作時不再考慮，得到的圓的面積直接就是圓周率的值）說明：本例中先取0到20000之間的隨機數，然后再用這些點除以π的計算第一個例子是，如何用蒙特卡羅方法計算圓周率π。正方形內部有一個相切的圓，它們的面積之比是π/4。現在，在這個正方形內部，隨機產生10000個點（即10000個坐標對(x,y)），計算它們與中心點的距離，從而判斷是否落在圓的內部。如果這些點均勻分布，那么圓內的點應該占到所有點的π/4，因此將這個比值乘以4，就是π的值。通過R語言腳本隨機模擬30000個點，π的估算值與真實值相差0.07%。以上算法用python實現。源代碼：#!/usr/bin/envpython#-*-coding:utf-8-*-fromra