粤教版必修1第二章知识与数字化学习课后习题
信息技术 必修1 《数据与计算》
第二章 知识与数字化学习 学业评价
一、单选题
1. 下列工具中，更适用于免费在线存储学习资源的是（ ）。
A. 微信
B. 云盘
C. 博客
D. 微博
【答案】B
2. 以下关于数据、信息和知识相互关系的理解，不正确的是（ ）。
A. 数据是原始事物现象的符号记录
B. 信息等同于知识
C. 信息是经加工处理的、具有意义的数据
D. 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
【答案】B
3. 下列属于数字化学习工具的是（ ）。
A. 视频
B. 音频
C. 多媒体课件
D. 思维导图软件
【答案】D
4. 下列不属于思维导图制作工具的是（ ）。
A. Xmind
B. Mindmanager
C. FreeMind
D. Mind+(编程软件)
【答案】D
5. 下列关于投针实验的描述错误的是（ ）。
A. 投针实验起源于18世纪
B. 投针实验中抛掷的次数越多，结果偏离越大
C. 投针实验应用了蒙特卡洛方法并采用计算机进行模拟
D. 投针实验可通过“网络画板”平台进行模拟
【答案】B
6. 在传统课堂教学中，针对每一名学习者较难展开因材施教与个性化学习。而在数字化学习环境下，学习者可以根据自己的特点自行安排学习进度，从互联网上选择自己需要的资源，按照适合自己的方式进行学习。这体现了数字化学习（ ）的特点。
A. 个性化
B. 合作性
C. 问题化
D. 创造性和再生性
【答案】A
7. 声卡、视频卡、数码照相机、数码录像机、手写板、扫描仪等设备属于（ ）数字化工具。
A. 信息获取工具
B. 信息检索工具
C. 数据采集工具
D. 信息存储工具
【答案】C
8. 小明正在与班内其他同学共同完成一个项目作业，每个同学按照分工需完成不同的部分和任务，并最终汇总形成本组的项目报告。下列（ ）工具更适合于这样的团队合作任务。
A. 微信
B. 有道云协作
C. 网络画板
D. Xmind
【答案】B
9. 小芳正在老师的指导下进行项目学习，现学习已经进入成果总结阶段，她想查找专业文献，将自己的学习成果总结形成论文并投递到某杂志进行公开发表。请问，（ ）工具更适合于她现阶段的学习。
A. CNKIE-study
B. 百度学术
C. 微博
D. 网易公开课
【答案】A
10. 网络环境下的自主探究学习主要体现了网络的（ ）特点。
A. 共享和交流
B. 开放性
C. 信息容量大
D. 信息传播交互性
【答案】A
11. 微博、微信、QQ等软件平台都属于（ ）。
A. 网络课程平台
B. 网络资源平台
C. 网络互动平台
D. 网络教学平台
【答案】C
12. 在教科书中利用Python探究电流和电压、电阻的关系实验里，下列说法错误的是（ ）。
A. 实验中的“5，10，15，586，291，198……”等数字表示的是一系列数据
B. 实验中的U=2905.67607341mV表示的是一个具体信息
C. 通过实验，我们验证了I=U/R这一知识
D. 经过实验验证，我们得出电流I与电阻R成反比例关系，这是智慧
【答案】D
13. 随着移动互联网和物联网的飞速发展，现实世界的各种事物都变得可感知、可度量，从而生成数量庞大的数据或数据群，依靠（ ）发现和预测规律成为科学研究的第三种方法，它是一种主要以计算机学科为代表，以设计和构造为特征的方法。
A. 理论方法
B. 实验方法
C. 计算方法
D. 分析方法
【答案】C
14. 小月是一名高中生，在通过学校的智慧校园和学习系统进行物理课程的学习时，利用信息技术手段，将物理课本中的概念、方法等内容做成思维导图，并制作成一个生动的动画，同时还通过网络与其他同学进行交流分享。这主要体现了数字化学习的（ ）特点。
A. 合作性
B. 开放化
C. 创造性和再生性
D. 个性化
【答案】C
15. 在教科书中利用Python探究电流和电压、电阻的关系实验里，除了可以通过书中的Jupyter Notebook外，处理数据还可以通过下列（ ）工具实现。
A. Python IDLE
B. Xmind
C. 网络画板
D. 几何画板
【答案】A
二、思考题
16. 用思维导图描述数据、信息、知识和智慧之间的关系。
【参考答案】
17. 有关数字化学习，人们从不同的角度会有不同的描述，请同学们分组到图书馆或上网查找相关资料，谈谈几种典型说法并举例说明。
【参考答案】几种典型模式：新型的数字化学习模式有别于传统的学习模式。数字化学习环境下，学习者与老师的关系是对等的。丰富的学习资源使学习者可以自主学习，在线与其他学习者交流。
资源利用型自主浏览模式：学习资源库为学习者提供了大量可利用的资源。学习者根据自己的爱好和需求等选择相关学习资源，根据评测系统的反馈及时改进自己的学习。
主题探究型的延伸训练模式：在学习相关课程时， 老师给定学习者一定的任务和问题，学习者充分利用信息化工具针对某个主题进行探索，构建自己的认知结构。
互动交流型合作学习模式：学习者在学习过程中，可以与其他学习者组成小组，组内成员相互交流相互激励，激发学习兴趣。也可以与其他小组进行竞争，增加学习的动力。
远程协助型的专家辅导模式：有些专业领域的问题学习者可能无法解决， 可以通过在线与异地的专家进行交流寻求帮助，同时也锻炼了学习者的交流能力。如今随着信息技术的发展，通过qq，微信，远程电话连线等技术实现实时技术交流已经变的十分方便。
18. 请列出在本章学习过程中你所使用的数字化学习工具（3种或以上），并简要介绍各工具的用途及优势。
【参考答案】网络画板：是一种有趣的几何作图工具
思维导图：可以记录自己的笔记、思维想法等
Python：一种编写程序的软件
3D打印：区别于传统的2D打印
PPT：用来制作课件等
微课等。
19. 自2000年起，每年举行一次“与巴菲特共进午餐”的慈善拍卖活动。2019年，沃伦·巴菲特（Warren Buffett）第20次年度午餐拍卖活动已于北京时间6月1日结束，最终拍得456.7888万美元。试从数据、信息、知识和智慧的视角来评论此事。
【参考答案】数据是现实世界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、研究和分析结果，能够准确地反映事物的本质；
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，发现和抽象其规律；
从知识到智慧的转化，主要理解和应用知识原理与法则解决现实世界的问题。
20. 请查找相关资料，简述蒙特卡洛方法及其基本思想，并举例说明其使用方法。
【参考答案】蒙特·卡罗方法（Monte Carlo method），也称统计模拟方法，是二十世纪四十年代中期由于科学技术的发展和电子计算机的发明，而被提出的一种以概率统计理论为指导的一类非常重要的数值计算方法。是指使用随机数（或更常见的伪随机数）来解决很多计算问题的方法。
基本思想：当所求解问题是某种随机事件出现的概率，或者是某个随机变量的期望值时，通过某种"实验"的方法，以这种事件出现的频率估计这一随机事件的概率，或者得到这个随机变量的某些数字特征，并将其作为问题的解。
工作过程：蒙特卡罗方法的解题过程可以归结为三个主要步骤：构造或描述概率过程；实现从已知概率分布抽样；建立各种估计量。
21. 请总结自己在数字化学习过程中使用过的能够大幅度提升学习效率的工具并将其与其他同学进行分享交流。
【参考答案】思维导图，英文是The Mind Map，又叫心智导图，是表达发散性思维的有效图形思维工具 ，它简单却又很有效，是一种实用性的思维工具。
XMind是一款易用性很强的软件，通过XMind可以随时开展头脑风暴，帮助人们快速理清思路。XMind 绘制的思维导图、鱼骨图、二维图、树形图、逻辑图、组织结构图等以结构化的方式来展示具体的内容，人们在用XMind绘制图形的时候，可以时刻保持头脑清晰，随时把握计划或任务的全局，它可以帮助人们在学习和工作中提高效率。
XMind 的特点可用"国产而国际化发展、商业化而兼有开源版本、功能丰富且美观"来概括。
22. 请根据教科书投针实验范例，结合具体数学实例，利用“网络画板”平台进行数字化的数学实验，并将结果进行交流与分享。
【参考答案】网络画板是在中国科学院张景中院士亲自参与下，在张院士团队多年积累的成果——超级画板的基础上，为适应互联网、移动互联网环境下教育信息化发展的新趋势，运用国内领先的动态几何技术、智能推理技术、符号运算、网络交互技术开发的第一款国内领先的移动互联网环境下的动态数学学科教学工具。使用体会自主发挥。
三、情境题
23. 在公交车或地铁上，我们经常看到人们用手机、平板电脑等智能设备，或阅读电子书籍，或看新闻，或发微博、微信等，充分利用碎片化时间进行阅读……。
任务：针对这种情况，对比纸质读物，请说明数字化阅读的利弊。
【参考答案】利：
（1）开创了一个非纸质的新的阅读媒介，是时代的进步。
（2）阅读效果"图""文""声"三者兼具，更形象生动，开创阅读先河。
（3）卫生，不会对环境造成污染环境，不需要砍伐树木，也保护了生态环境。
（4）数字书的保存更简便，便于存储，几乎不占用空间。
（5）制作上传之后，不用印刷，节省了资源。
（6）查找方便，不需要浪费大量时间在无意义的查找上。
（7）内容丰富，涵盖面广，相关信息丰富。
（8）阅读不需要花钱买书，更利于广大群众广泛阅读。
（9）内容更新更加方便快捷，更有利于一些更新较快方面的书籍(如新科技，新发明发现等)的阅读。
弊：
（1）它受设备，网络及电路等的限制，如果产生故障将不能阅读。
（2）它在某些情况下不方便携带，受时间和地点的制约。
（3）相比纸质书籍，伤害眼睛 ，对视力的损伤更大。(如使用高质量的阅读器可避免这个问题，如Kindle)
（4）没法做笔记，不能画记号。
（5）与纸制书籍相比，它更容易受到基于一些原因的更改，使其内容失真。
（6）存在其他诱惑，与书籍相比较较难专心于阅读。
（7）数字阅读的普及率还很低，内容有些不足。
24. 新学期开始，某一中学投入资金配置了演播室。接下来，校团委招募了十几名同学，成立了“校园电视台”学生社团，定期制作播报校园新闻。由于演播室尚未配备齐全，为便于主持人顺利报道新闻，需要设计一个程序或网页，实现现场提词器的功能，如下图所示。
任务：应用数字化学习的方法，完成上述任务，并简述下图现场提词器其制作过程。
【参考答案】可以利用Python编写一段程序，将要报道的新闻内容按时间顺序依次出现在屏幕上，达到提示的作用。也可以用PPT制作一个提词文档，利用PPT带的放映排练功能将报道提示词按时间顺序依次播放出来。
25. 测量大气压值的著名实验是由托里拆利设计完成的。他将一根长度为1米的玻璃管灌满水银，然后用手指顶住管口，将其倒插进装有水银的水银槽里，放开手指后，可见管内部顶上的水银已下落，留出空间来了，而下面的部分则仍充满水银。
任务：利用水银气压计测量不同海拔高度的大气压数值如下表所示，分析这些数据，通过数字化学习方式探究大气压与海拔高度的关系，形成可视化报告。
海拔/km | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
大气压/(p/kpa) | 101 | 90 | 80 | 70 | 62 | 54 | 47 | 41 | 36 | 31 | 26 | 23 | 19 |
不同海拔高度的气压数值
【参考答案】
从图中可以清晰的看出，海拔与大气压成反比关系。
26. 蒙特卡洛方法不仅可以用来模拟投针实验，还可以用来模拟求解圆周率T。请根据所学知识，并上网搜索有关资料，找到利用蒙特卡洛方法求解圆周率的原理、方法和Python程序。
http://blogsina.com.cn/s/blog_4a27a8f80102xewr.html
【参考答案】圆周率求解的基本思想：根据圆面积的求解公式s=πr2可推导出，圆周率的求解公式 π=s/r2，根据此公式，可知，只要计算出圆的面积，测得圆的半径即可求得圆周率。圆的半径可直接测得，但是圆的面积并不好求，传统的做法有微圆分 割法，如右图，将圆周无限分割成三角形这些三角 形都是等边的，可以通过求解三角形的面积间接求 得圆的面积，但是这样的圆周率并不精确。在本题 中采用计算机模拟来间接求得圆的面积。
用蒙特卡洛方法求解圆周率：上面已经知道了蒙特卡洛应用的今本思想以及圆周率求解的基本原理与方法，那么我们用蒙特卡洛方法求解圆周率，从0到2之间任意取一组数，这一组数的每个元素包含两个变量x和y，x代表所取点的横坐标，y代表所取点的纵坐标，x和y由计算机随机抽取，然后编辑公式筛选符合条件的点，筛选条件为，x和y都被包含在圆内。然后设定一个计数器m，每当有一个点符合条件，则m加1，如此一直循环到取够所设定的点数，然后用m值除以设定的点数，得到一个值，然后再乘以4，这时得到的值就是圆的面积，然后用得到的这个面积除以半径的平方（因为设定的圆的半径为1，所以具体操作时不再考虑，得到的圆的面积直接就是圆周率的值） 说明：本例中先取0到20000之间的随机数，然后再用这些点除以
π的计算：第一个例子是，如何用蒙特卡罗方法计算圆周率π。正方形内部有一个相切的圆，它们的面积之比是π/4。
现在，在这个正方形内部，随机产生10000个点（即10000个坐标对 (x, y)），计算它们与中心点的距离，从而判断是否落在圆的内部。
如果这些点均匀分布，那么圆内的点应该占到所有点的 π/4，因此将这个比值乘以4，就是π的值。通过R语言脚本随机模拟30000个点，π的估算值与真实值相差0.07%。
以上算法用python实现。
源代码：
#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
from random import random
from math import sqrt
total = 10000
x = y = inn = out = 0.0
for i in range(total):
x = random()
y = random()
#print(x, y)
if (i % (total/10) == 0):
print(i)
if (sqrt(x * x + y * y)<1.0):
inn += 1.0
else:
out += 1.0
print(total, inn, out)
print(inn*4 / total)
通过修改total的值来实现随机概率事件。
计算结果：
当total=10000时，计算的结果为3.15
当total=100000时，计算的结果为3.14528
当total=1000000时，计算的结果为3.141228
当total=10000000时，计算的结果为3.141518
当total=100000000时，计算的结果为3.14186572
当total=1000000000时，计算的结果为3.14166922
结论：可见，随着随机概率事件次数越大，圆周率的数值就越精确。
27. 请试用并比较各思维导图工具，从中选择一个，将本章主要知识点及内容用思维导图进行总结，与其他同学进行分享交流，并进行完善。
【参考答案】例：利用XMind制作知识结构的思维导图：