空间信息并行处理方法与技术(黄方,王力哲,谭喜成著)思维导图
思维可视化：让教学看见思考的力量——以《抵抗弯曲》为例谈信息技术环境下小学科学高年级学生高阶思维可视
思维可视化：让教学看见思考的力量——以《抵抗弯曲》为例谈信息技术环境下小学科学高年级学生高阶思维可视化发布时间：2021-08-18T10:34:22.720Z 来源：《教学与研究》2021年4月11期作者：王思业[导读] 随着教育信息化的发展和基础教育新课程改革的不断深入，网络技术为学科课程提供了有效可行的教学平台，信息技术资源的开发和利用正深入到科学教学领域中。
王思业福建省泉州市第二实验小学 362000【摘要】随着教育信息化的发展和基础教育新课程改革的不断深入，网络技术为学科课程提供了有效可行的教学平台，信息技术资源的开发和利用正深入到科学教学领域中。
本文立足课题“基于信息技术环境的小学科学高年级学生高阶思维可视化的实践研究”,根据课题组两年多的探索实践，对在信息技术环境下小学科学高年级学生高阶思维可视化在具体教学实践中的教学策略进行了的试述。
【关键词】信息技术；高年级学生高阶思维；可视化根据科学的课程目标，教师应在以培养科学素养、创新精神和实践能力为宗旨的科学基础课程中，通过教学活动，培养小学生（尤其是高年级的小学生）的思维由具体形象思维过渡到抽象逻辑思维，让他们初步形成以抽象、分析、综合、评价、创造、比较、分类、判断、推理等为特征的高阶思维能力。
那么，在教育信息化的时代背景下，怎样才能在具体教学实践中让高年级学生的高阶思维可视化，让教学看得见思考的力量呢？一、几种典型的可视化形式（一）高阶思维“图化”一图胜千言，由于图像包含的信息量是较大的，人们在每1/10秒内获得一个视觉信息，这比通过阅读消化和理解一段文字要快捷的多，而利用信息技术能快速、轻松地将科学课堂上的数据分析、推理类比、分析创造等高阶思维图表化、图像化、图形化，甚至是透视化、动漫化。
图示化作为策略性工具贯穿于教、学、评、测全环节，研究实践表明，变隐形的思维路径为清晰可见的思维过程，是训练和培养高阶思维的最佳方法。
（二）高阶思维“物化”思维的物化过程是思维主体的一种存在形式，从观念的对象到实在的对象的转化过程就是思维的物化，这是思维发展的正向要求，也是验证思维发展的必然要求。
第七章信息科学与知识管理
在20世纪70年代兴起的新的科学技术中，信息科学占有极 其重要的地位，其中也包括服务科学。
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3.3 信息管理——服务潜能的挖掘
信息管理是一种使有价值的信息资源通过有效的管理与 控制程序而进行的实现某种利益的目标活动。在信息管 理的基础上，对信息加以挖掘、统计、分析、加工利用， 结果就可以用于服务科学化。信息管理技术对于服务科 学化所带来的好处主要包括以下几点。
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3.2 面向服务的软件工程 (SOA)
软件编程理念的发展
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SOA的优势和不足
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
优势
提供了强有力的计算 资源
为信息安全提供了系 统级的支持。
SOA作为新一代的软 件构架，在未来5~10 年里将给软件产业带 来革命性的变化。
不足
缺乏标准化 不够安全 在服务粒度、企业管
理上存在不足等
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3.3 让服务更加灵活——中间件技术
中间件是位于平台 （硬件和操作系统）
应用 …… 应用
和应用之间的通用服 务，这些服务具有标 准的程序接口和协议。
中间件 （分布系统服务）
针对不同的操作系统
和硬件平台，它们可 以有符合接口和协议
硬件
…… 硬件
操作系统
操作系统
规范的多种实现。
中间件技术体系结构
Von Neumann（冯·诺依 曼）体系结构
CPU 存储器 输入/输出（I/O）设备 总线
操作系统
顺序控制
数据存取
存储管理 操作环境 计算机状态
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2.2 计算机网络与通信技术
DMD全息系统重构灰度级分数傅立叶全息图
２００７，４３（５）ＣｏｍｐｕｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ计算机工程与应用１引言空间光调制器（ＳＬＭｓ）是一种能对光波的空间分布进行调制的器件，广泛应用于全息系统中，是全息系统的核心部分。
美国德克萨斯仪器公司（ＴＩ）生产的新型反射式空间光调制器－数字微镜器件（ＤＭＤ），是一种ＭＥＭＳ器件，由可偏转的铝镜阵列构成，工作原理为当二进制数据写入底部ＳＲＡＭ存储单元中时，以电寻址方式根据ＳＲＡＭ中内容确定铝镜沿对角线偏转的方向，由此确定二进制数据值。
与其它的调制器如液晶显示器（ＬＣＤ）等相比，ＤＭＤ具有更高的分辨率、更宽的响应范围和更快的响应速度、信噪比和光能利用率高、工作温度范围大、偏振无关等特点。
因此将ＤＭＤ用于全息系统，比使用ＬＣＤ有更大的优点。
目前的ＤＭＤ全息系统大致可以分为两类，分别用于记录［１］和重构［２，３］，二者的主要区别在于：在全息图记录系统中，ＤＭＤ上记录的是待用于全息记录的二维透视图序列；在全息图重构系统中，ＤＭＤ上记录待重构的全息图。
文中提出一种基于ＤＭＤ投影系统的全息重构系统，鉴于目前全息重构系统对二值全息图进行重构［２，３］，文中实现灰度级全息图的重构，避免了全息图在二值化过程中造成的信息丢失。
目前用于重构的全息图有夫琅和费全息图［２］和文献［３］中提出的算法生成的全息图，本文针对基于Ｌｏｈｍａｎｎ单透镜系统的分数傅立叶变换快速算法生成全息图，通过ＤＭＤ全息系统重构验证了算法的正确性和系统的可行性。
２ＤＭＤ空间分辨率与分数傅立叶变换算法及其全息图ＤＭＤ作为全息图结构，首先遇到的问题就是ＤＭＤ的有限分辨率，ＤＭＤ像素单元表明其可以分辨的最大空间频率。
全息图的最大空间频率取决于物光波和参考光波的方向夹角!ｍａｘ：ｆｍａｘ＝１"＊ｓｉｎ（!ｍａｘ／２）（１）式中"为光波波长。
因此只有当物体足够小并且参考光波和物光波夹角充分小时，ＤＭＤ才可以分辨出全息图空间结构。
地理信息系统_p7
计算机地图制图与GIS 计算机地图制图与GIS
地理信息系统和计算机地图制图系统的主要 区别在于：计算机地图制图系统侧重于可 见实体的显示和处理，而对可见实体可能 存在的非图形属性不太注重；地理信息系 统既注重实体的空间分布又强调它们的显 示方法和显示质量。地理信息系统的发展 确实需要很好的计算机地图制图系统，但 计算机地图制图系统本身并不能充分完成 用户要求完成的最终给出分析评价结果的 任务。
高分辨彩显 屏幕像元点阵 行式打印机 胶片拷贝机 字符点阵 光栅
西北大学城市与资源学系 谢元礼
地理信息系统输出产品类型
地图 图像 统计表 三维多媒体虚拟现实
西北大学城市与资源学系 谢元礼
计算机地图制图与GIS 计算机地图制图与GIS
计算机地图制图是GIS采集、贮存、处理空间 计算机地图制图是GIS采集、贮存、处理空间 数据的有力工具和手段。严格地讲，计算 机地图制图是以传统的地图制图原理为基 础，利用电子计算机及其连结的输入、输 出装置作为主要工具，采用数据库技术和 图形数字处理方法，实现地图信息的获取、 变换、传输、识别、存贮、处理、显示和 绘图输出。它是一门正在迅速发展的应用 技术学科。计算机地图制图又称机助制图。
西北大学城市与资源学系 谢元礼
计算机地图制图与GIS 计算机地图制图与GIS
地理信息系统的发展最初是从计算机地图制图和地 籍管理起步的。对于所有的GIS，地图是一个中心， 籍管理起步的。对于所有的GIS，地图是一个中心， 它既是输入数据的来源，又是系统输出的一种形 式。 地理信息系统既提供信息服务(如查询、检索) 地理信息系统既提供信息服务(如查询、检索)，又 提供综合分析(空间分析、系统分析) 提供综合分析(空间分析、系统分析)，它的博才 (资源和技术)取胜和运筹帷幄的优势是计算机地 资源和技术) 图制图所不及的。计算机地图制图为地理信息的 时空分布和产品输出提供了先进的手段，但对于 区域综合、方案优选和战略决策等重大目标的管 理只能依赖于地理信息系统。
八大图示及思维导图介绍---王雨201609
思品课：我的祖国
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教学案例
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单词记忆，单词拓展
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教学应用
应用途径
• 概念讲解，加强学生理解，训练形容词的使用 • 阅读与写作，考查学生对事物的认识
应用举例
• 语文、英语：分析课文中人物性格 • 科学：认识科学概念（如，描述“蝴蝶”） • 德育：认识自我、认识他人
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气泡图应用举例：
应用举例
• 语文课：分析课文情节（为什么？影响如何？） • 科学课：探究某一科学现象的成因和后果 • 德育课：自我剖析与反思
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8、桥形图——类比关系
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教学案例
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教学案例
圆圈图 联想
气泡图 相当于 描述
双气泡图 相当于 对比
树形图 相当于 分类
百分数
分数
百分号 相当于 分号
量角器
直尺
角度 相当于 长度
教学案例
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要点
用途：
• 用于表示事件的步骤、顺序、过程等 • 用于培养程序性思维和统筹能力
要点：
• 每个步骤间用箭头连接，步骤可包含子步骤， 步骤与子步骤间用直线连接
• 步骤描述精炼，符合事物发展规律
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语文阅读：理清文章发展脉络
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梳理活动流程
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美术课：画书包
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数学作业：解题过程的梳理
游戏2—思“絮”飞扬（让思维更有深度）
以一个词为起点，快速的想到下一个词，再下一个词， 每个下一个词都与上一个相关联。
游戏3——绽放 & 飞扬
同时兼具绽放与飞扬的特征
思维导图——思维激发工具
• 游戏1-3就是一个思维激发的过程，是思维导图的
人工智能第3章(确定性推理1-图盲目搜索)
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目标节点
最后的CLOSED表：
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(6,90)
人
3
宽度优先搜索算法
专家系统开发工具OKPS
诊断系统中学习流程
采集信息，进行诊断推理。 发现新故障且求解成功后， 通过学习机制获取新知识 已存在的故障,对模型作相 应的修改 求解失败，将问题及求解 状况存入问题库
Hale Waihona Puke 系统的总体结构系统中的诊断知识库 系统中的诊断推理机 推理控制语言ICL 系统中的学习模块 远程设备诊断
远程设备诊断
传统系统中,设备之间相互独立,扩充性、灵活 性、通用性差,不能有效地进行信息交换和资 源共享 异地设备之间联系日益密切 网络技术和Internet技术的发展对远程设备 的诊断成为可能
诊断知识库的获取和管理工具
可视化的知识获取 所见即所得 方便添加、删除和修改诊断知识,浏览各种对象和 属性等管理维护工作 关系数据库和通用接口的选择有利于系统的移植 和分布式知识库的实现
知识库的内存访问策略
对象树导航技术
对象类的双向链表存储 建立知识对象索引表，存放知识对象的的属性起始记录 指针（记录号）和属性总数 在内存中只对当前结点推理，对修改过的属性槽和侧面 更新 从知识对象索引表中得到下一结点的属性槽在槽库中的 首记录指针，将其所有槽和侧面调入内存继续
在推理过程中是按照不同的次序执行
推理机的搜索策略
盲目搜索方法
深度优先 广度优先 有限深度优先 随机深度优先
启发式的搜索方法
爬山法 最近邻居搜索
推理机的搜索策略
单步控制的DFS实例:
搜索结果：
结点1: 先序方法 结点2: 先序方法 结点3: 先序方法 结点3: 后序方法 结点2: 中序方法 结点4: 先序方法 结点4: 后序方法 结点2: 中序方法 结点5: 先序方法 结点5: 后序方法 结点2: 后序方法 结点1: 中序方法
专家系统开发工具OKPS
空间句法原理和方法
空间分割
空间句法的基本原则是空间分割，根据城市的自由空间情况，空间分割有3种基本 方法：轴线法、凸多边形法、视区分割法。 ①轴线法：对于建筑或者比较密集的建筑群体，一般采用轴线法，这里轴线具有视 觉感知与运动状态的双重含义，它是公共空间（主要是街道空间）中一点所能看到 的最远距离，表示沿平面一维方向展开的一个小尺度空间。空间句法规定，用最少 且最长的轴线覆盖整个空间系统，并且穿越每个凸状空间，然后把每条轴线当作一 个节点，根据它们之间的交接关系，便可转化为前述关系图解，并计算和分析各种 空间句法变量，最后用深浅不同的颜色表示每条轴线句法变量的高低。
会、经济、技术层面的因素，主体对空间单元的选择的自由程度，是由和该空间相
邻的空间数目决定的。控制值正是基于空间连接数目通过数学均权后得到的。计算
公式为：
C tr li
k1 c j 1 j
式中，k是与第i个结点直接相连的结点数，j（j=1,2,…,k）是与结点i直接相连
的结点，Cj是第j个结点的连接值。
这些都有其自然 的和必要的空间 几何性。由于空 间是人类活动的 内在属性，我们 就以反映这个特 点的方式塑造空 间，也正是通过 这点，我们塑造 的空间变得人性 化了。
空间句法的理论基础
②空间如何为人工作在于组成一种布局的所有空间之间的关系。所谓布局，是 指一种空间模式或者空间构形，暗示同时存在的既有关系。一般通过图示来思 考空间构形，关系图解，简称J图（justified graph）是其中的一种方式。
凸状分割的绘制和计算
空间分割
③视区分割法：对其中的每一点，相应的视区是由所有从该点可视的点的集合构 成，即视区分割法，该方法目前限于理论探索阶段。用视区方法进行空间分割， 就是首先在空间系统中选择一定数量的特征点，一般选取道路交叉口和转折点的 中心作为特征点，因为这些地方在空间转换上具有战略性地位；接着求出每个点 的视区，然后根据这些视区之间的交接关系，转化为关系图解，并计算每个视区 的句法变量。最后的图示可用深浅不同的颜色来表示每个点句法变量的大小，并 用等值线描绘出这些点之间的过渡区域。