第一篇：量子信息論文

量子信息——新時代科技的推進器

現如今，量子信息已成為科學領域發展必不可少的要素之一，其實，在20世紀初量子就已經被發現并被人類所利用。在19世紀后期，在科學界出現了許多難題——很多物理現象無法用經典理論解釋，包括在當時科學界討論很激烈的黑體輻射問題（由于物體輻射的電磁波在各個波段是不同的，并且受物體自身特性和溫度的影響，為了研究這種規律，科學家定義了黑體來作為熱輻射研究的標準物體）。1900年，當普朗克研究黑體輻射時，提出了普朗克輻射定律，量子這一概念就此誕生。量子假設的提出終結了經典物理學的壟斷地位，使物理學進入了微觀時代，也就是現代物理學的誕生。而經過一個多世紀的發展，量子領域的一些假設仍然不是非常嚴密，還需在日后的研究中逐步完善，但這并不能否認量子在目前科學領域的領導地位。

量子，即某物質或物理量特性的最小單元，它以qubit為單位，而從中衍生的量子力學，量子力學中的量子通信已經成為當今科技發展的主要領域。

先討論一下量子力學，上文提到過量子力學是描述微觀物質的理論，與相對論緊密結合，成為現代物理學的支柱。它強調微觀世界的不確定性以及客觀規律，而其中最著名的預測便是量子糾纏態，即使兩個粒子在空間上也許會相距很遠，但是其中一個粒子會時刻隨著另外一個粒子的改變而改變，因此，愛因斯坦將量子糾纏稱為“幽靈般的超距作用”，這種粒子的互相影響現象聽起來似乎十分玄學，但是它的確是科學家在實際試驗中獲得的現象。例如，我國量子衛星“墨子號”成功實現了“千公里級”的星地雙向量子糾纏分發，在全世界取得領先的地位。值得一提的是，21世紀興起的量子計算機中的原理正源自于量子之間的糾纏，在量子計算機中，基本信息單位是量子比特，運算對象是量子比特序列。相對于傳統計算機，量子計算機擁有其特殊的優越性，量子比特序列不但可以處于各種正交態的疊加態上，而且還可以處于糾纏態上。這些特殊的量子態，不僅提供了量子并行計算的可能，還做到了傳統計算機幾乎無法完成的工作。但迫于對微觀量子態的操縱難度，量子計算機還沒有真正意義上的創造出來，在未來幾年的發展中量子計算機絕對是一個主要的研究趨向。在量子力學中，泡利不相容原理是一個擁有極大實際意義的原理，由于費米子（反對稱狀態粒子）的自旋數為半數，因此兩個費米子無法占據同一狀態，該原理又延伸到原子，電子領域——一個原子軌道上最多可容納兩個電子，而這兩個電子的自旋方向必須相反，為元素周期表的解釋奠定了堅實的基礎。

再來看量子通信領域，量子通信作為一種新型的通信方式，也是基于量子的糾纏態理論，由于這種特殊的原理，使得這種通信方式變得高效、安全。在傳統的信息傳輸過程中，也許會被某些不法分子在中途截獲，不僅造成了信息的泄露，被截獲后信息的準確度也會大大降低。于20世紀末，量子通信的雛形形成了，當時傳送的僅僅是量子的狀態，而信息本體并沒有被傳輸。隨著量子通信的不斷發展，它擁有一套極難被破譯的密碼系統，這套密碼系統拋棄了傳統以數學為主體的方案，轉而使用物理方式對其加密，而所謂的物理方式就是量子力學，該方案杜絕了信息在傳輸過程中被隨意截取或更改的漏洞。而基于量子力學的密碼所具有的隨機性更是為信息的安全添加了一層保護傘，即使被截獲，也因無法正確讀取該密碼而無法盜取信息。另外，由于兩個粒子糾纏的特性，導致一個粒子被改變時另一粒子也隨之改變。量子密碼系統一般分為兩種：非公開密鑰（對稱密鑰）以及非對稱密鑰，非公開密鑰就是加密密鑰和解密密鑰相同，例如一次一密，即用一次就作廢。后者為公開的加密密鑰和保密的解密密鑰不同，從而使從公開密鑰破解非公開密鑰花費大量資源，理論上可以完成但實際上無法做出具有如此強大功能的計算機進行破密，因此實現了其安全性。

盡管量子力學已經對人類做出了杰出的貢獻，但是量子力學的潛力遠遠沒有挖掘出來，量子力學還有很多非常深刻的現象，能夠超過我們現有技術的的性能。例如，正在從經典調控過渡的量子調控，雖然人類在經典調控方面已經做到非常高的精度，但是在量子世界中的量子調控還不是十分成熟。量子調控為根據量子力學原理，在量子態的層面對所研究的體系進行控制與改變。當我們控制電子時，可以控制它的電荷態，自旋態或是軌道狀態，當兩種狀態耦合時，便會產生許多新的、未發現過的物質特性。當進行量子調控時，必須要明白量子態的三種特性——可疊加性，不可復制性，非局域性，這三種特性會給量子調控帶來新的特性。而量子調控的對象，除了上文提到的電子，還有基于光子、聲子等復雜體系的高級調控。對于量子調控的方法，就是廣泛，綜合的對各個領域同時調控，特別是對量子系統環境的調控技術。這些系統環境，包括馬爾科夫和非馬爾科夫環境，分別對粒子起著不同的作用。馬爾科夫環境是指系統信息單向流入環境，而環境無法對其作出反饋，相反，非馬爾科夫環境是指信息流到環境里去，在經歷一系列的過程后，還可以恢復。因此對環境的調控就是要克服馬爾科夫環境的負面影響，使其變成非馬爾科夫環境，將該環境作為一個儲存空間，將信息放入里面進行儲存，之后需要的時候還可以取出。實際上，對于兩種環境之間的調控，是控制它們的頻譜，前者頻譜較寬，后者較窄，當改變其頻譜時，也就相當于改變了它們的性質。總的來說，量子調控也是非常重要的一個領域，在量子的發展中不可忽視。

不可否認的是，量子信息是通過量子的特性進行計算、編碼和信息傳輸的全新信息方式，在當前的各個科研領域起到了至關重要的作用，正引領著一個新時代的的發展。

第二篇：量子時代,信息安全的挑戰與機遇

量子計算時代，信息安全的挑戰與機遇

By *** 2010年7月

（武漢大學 國際軟件學院 2008級7班）

摘 要：量子計算技術的發展對我們來說既是機遇，又是挑戰。計算機的實用化只是時間問題，我們必須提前做好準備工作。本文簡單介紹了量子計算的基本原理，發展現狀及實現方案，展現出了其誘人的前景。同時也指出了對我們當前信息安全的挑戰，并且提出了兩種應對方案，一是從密碼的算法方面入手，二是發展被稱為最可靠通信技術的量子密碼。

關鍵字：量子;計算機;信息安全;密碼

Abstract: The developing of quantum technology is an opportunity as well as challenge.The common quantum computer is on the way and we must do the preparation now.This paper gives a brief introduction to both the basic theory of quantum computation and the possible solutions for implementation of quantum computer, which shows the promising future of this field.At the same time, we point out the challenges witch it brings to present information system.There are two solutions for this challenge.The first one is to do research in algorithm of cryptography.Another solution is to develop quantum cryptography which is described as the most reliable communication technology.Key Words: Quantum;Computer;Information Safety;Cryptography

一、引言

從1946年人類第一臺計算機ENIAC的，到今天計算機信息技術飛速的發展，計算機已經走過了六十多年的歷程。六十年中計算機一直按“摩爾定律”的預言不斷發生著驚人的變化，體積越來越小，運算速度越來越高，成本基本保持不變，當然計算機芯片的集成化程度越來越高。

這種經典計算機本身存在著不可避免的致命弱點：一是計算過程能耗的最基本限制。邏輯元件或存儲單元所需的最低能量應在kT的幾倍以上，以避免在熱漲落下的誤動作；二是信息熵與發熱能耗；三是計算機芯片的布線密度很大時，根據海森堡不確定性關系，電子位置的不確定量很小時，動量的不確定量就會很大。電子不再被束縛，會有量子干涉效應，這種效應甚至會破壞芯片的功能。因此現代計算機進一步縮小計算機的體積，提高運算速度已經極其困難。

大多數觀察家預期“摩爾定律”的神話將在21世紀的前20年內結束。然而量子學研究給計算機的未來探索出了一條新的出路——量子計算機。量子計算機利用粒子所具有的量子特性進行信息處理，能夠用極少的數量表示大量的數據。量子計算很可能就是“摩爾定律”的終結者。目前，量子計算與量子信息技術已經取得了可喜的成就。

量子計算時代的到來，將對我們人類的生活產生極大的影響，在給我們帶來了巨大機遇的同時，也對我們的當前的信息安全形成了嚴重的威脅，不斷地挑戰信息安全工作者的智慧。

二、量子計算技術 1.一些重要的基本原理

量子計算之所以有杰出的表現，主要是有以下幾個特點：

（1）量子比特

在量子力學中，我們可以用自旋或者二能級態構造量子計算機中的數據位。與經典計算機相區別，我們稱之為量子位(qubit)，經常用|??表示。在經典計算機中，每一個數據位要么是0，要么是1，二者必取其一。與經典計算機數據位不同的是，量子位可以是|0?或者|1?，也可以同時是|0?和|1?。也就是說，在量子計算中，數據位的存儲內容可以是0和1的迭加態：?|0???|1?。其中?、?的含義是在測量時得出結果|0?、|1?的概率的相關量，???22?1。

以上只是對單量子比特的介紹，還可以有多量子比特。以雙量子比特為例，它有四個基：|00?、|01?、|10?、|11?，一個雙量子比特可以處于如下狀態：

其歸一化條件為：

|??=?00|00?+?01|01?+?10|10?+?11|11?

?x?{0,1}2|?x|2?1。

對于更多的量子比特，其基態可表示為：|x1x2???xn|。

由此可見，量子計算對經典計算作了極大的擴充。n個量子位可以同時存儲2n個數據，從而大大提高了存儲能力。

（2）量子比特門

經典計算線路由連接線和門組成，量子線路也不例外。

單量子比特門是一個（二階）酉矩陣U，滿足U?U?I，作用在量子比特

??????|????|0???|1?上，相當于將|?????左乘上U，變換成|?`??U??。

??????實際上，第一個酉矩陣U都對應著一個有效的量子門，即對于量子門來說 唯一的限制就酉性（unitary）。量子門的作用都是線性的。

在量子線路中，受控非（CNOT）門是一個通用門，任意的多量子比特門都可以由CONT門和單量子比特門復合而成。

（3）量子糾纏態

現代物理學發展表明，量子糾纏態之間的關聯效應不受任何局域性假設限制。如果體系的波函數不能寫成構成該體系的粒子的的波函數的乘積，則該體系的狀態就出處在一個糾纏態，即體系的粒子的狀態是相互糾纏在一起的。如果兩個粒子處在糾纏態上，不管它們離開有多么遙遠，對其中一個粒子進行測量（作用），必然會同時影響到另外一個粒子。正是由于量子糾纏態之間的神奇的關聯效應，使得量子計算機可以實現量子平行算法，從而在許多問題上可以比經典計算機大大減少操作次數。2.量子計算機的優勢

（1）體積

量子計算機是一類遵循物理系統的量子力學性質、規律進行高速數學和邏輯計算、存儲及處理量子信息的物理設備。當某個設備處理和計算的是量子信息，運行的是量子算法時，它就是量子計算機。在計算機的器件尺度方面，經典計算機要達到體積小、容量大和速度快的要求受到限制，而量子計算機遵循著獨一無二的量子動力學規律（特別是量子干涉）來實現一種信息處理的新模式。它以原子量子態作為記憶單元、開關電路和信息儲存形式，組成量子計算機硬件的各種元件達到原于級尺寸，其體積不到現在同類元件的1%。對計算問題并行處理，量子計算機比起經典計算機有著速度上的絕對優勢。

（2）速度

與經典計算機相比，量子計算機最重要的優越性體現在量子并行計算上。我們已經知道，量子計算最本質的特征為量子疊加性和相干性。量子計算機對每一個疊加分量實現的變換相當于一種經典計算，所有這些經典計算同時完成，并按一定的概率振幅疊加起來，給出量子計算機的輸出結果，這種計算稱為量子并行計算。量子并行處理大大提高了量子計算機的效率，使得其可以完成經典計算機無法完成的工作，例如一個很大的自然數的因子分解。量子相干性在所有的量子超快速算法中得到了本質性的利用。因此，用量子態代替經典態的量子并行計算，可以達到經典計算機不可比擬的運算速度和信息處理功能，同時節省了大量的運算資源。我國已經研制出４個量子位的演示用量子電腦，在世界上處于領先水平。據中科院院士郭光燦說，具有５０００個量子位的量子電腦，可在３０秒內解決傳統超級計算機要１００億年才能解決的大數因子分解問題，這種特性非一般人能夠理解。

（3）計算與能量的關系

由熱力學定律知，計算的另一個資源是能量。經典計算作為一種機械的過程與能量的消耗是有關聯的。在現代的經典計算中，計算機消耗電能看似平常，亦很少有人研究經典計算與能量的關系。然而在量子計算當中，理論上計算是不消耗任何能量的。3.量子計算機的幾種實現方案

1998年美國和英國的牛津大學小組已在實驗室里制造出了最簡單的量子計算機。這種計算機與以往的計算機不同，與我們現在辦公桌上“龐大的”機器相比，它更象放在機器旁邊的咖啡杯。我們現在還無法確定未來的量子計算機究竟是什么樣的，目前科學家們提出了以下幾種方案。

第一種方案，也就是前面提到的“咖啡杯”量子計算機是核磁共振計算機。我們可以用自旋向上或向下表示量子位的0和1兩種狀態，那么怎么實現自旋狀態的控制非操作呢？在許多有機分子中，當其中一個原子的自旋處于不同狀態時，另外一個原子的自旋翻轉所需的能量或者說共振頻率也不同。如果我們把其中一個原子的自旋狀態當作控制位，另一個原子的自旋當作目標位，控制不同的共振頻率，就可以實現控制非操作。而它之所以更象一個咖啡杯，是由于這些有機分子(例如氯仿)被溶解于另外的有機溶液里。這些有機溶液與氯仿幾乎沒有相互作用，從而保證了量子態和環境的較好隔離。

第二種方案是離子阱計算機。在這種計算機中，一系列自旋為的冷離子被禁錮在線性量子勢阱里，組成一個相對穩定的絕熱系統。與核磁共振計算機不同，這種量子計算機由激光來實現自旋翻轉的控制非操作。由于在這種系統中，去相干效應在整個計算中幾乎可以忽略，而且很容易在任意離子之間實現n位量子門。

第三種方案是硅基半導體量子計算機。在高純度硅中摻雜自旋為的離子實現存儲信息的量子位，由絕緣物質實現量子態的隔絕，硅基半導體量子計算機與經典計算機一樣建立在半導體技術的發展基礎上，因此有著巨大的誘惑力。此外還有線性光學方案，腔量子動力學方案等。

三、對信息安全的影響 1.對當前密碼體制的挑戰

量子計算機的快速計算與分析能力也給當今社會的信息安全體系帶來很大的沖擊。目前，針對密碼破譯的量子算法有以下兩種：

一是由貝爾實驗室的Grover在1996年發明的Grover算法。這是一種針對所有密碼(包括對稱密碼)的通用的搜索破譯算法，其計算復雜度為O(N)(相當于把密鑰長度減少到原來的一半)。從破譯的角度，雖然這種算法使現有的計算能力提高了數億倍，但對于目前使用的絕大多數對稱密碼和公鑰密碼來說還沒有受到致命威脅。二是由貝爾實驗室的Shor在1994年發明的Shor算法。這是一種專用的搜索破譯算法，其擴展算法能以多項式時間攻破所有的能夠轉換成廣義離散傅立葉變換的公鑰密碼—— 包括目前廣泛使用的RSA、DH 和ECC。由于量子并行運算的內在機制，即使我們不斷增加這類密碼的密鑰長度，也只不過給破譯工作增加了很小的代價。對于橢圓曲線離散對數問題，Proos和Zalka指出在Nqubit的量子計算機上可以容易地求解k比特的橢圓曲線離散對數問題，例如，利用1448 qubit量子計算機可以破譯256位的橢圓曲線密碼。但Shor算法不能用來破譯其他類型的公鑰密碼。

現行的信用卡加密技術也面臨著失效的危險。如今的安全措施可能需要現在的計算機花費數千年才能破解，但是量子計算機破解它們只需要幾個小時，所有的安全措施都將成為一紙空文。

2.應對量子計算挑戰的策略

一旦量子計算機進入實用，還有什么密碼可用? 這是擺在我國面前的一個緊迫的重大戰略問題。我們應該未雨綢繆，積極探求具有自主知識產權的抗量子計算密碼算法，以應對量子計算的挑戰、確保我國在量子計算環境下的信息安全。2006 年5 月，在比利時召開了“第一屆抗量子密碼學會議”（PQCrypto2006，Post-Quantum Cryptography，意思是“量子時代到來之后的密碼學”。2008 年10 月，在美國辛辛那提大學召開“第二屆抗量子密碼學會議”（PQCrypto 2008）。

從這兩次國際會議來看，公鑰密碼應對量子計算機的挑戰，還有以下三種基本對策：

（1）用量子密碼替代公鑰密碼。其優點：安全性能在理論上保證絕對不可能用數學方法來破譯。問題在于：建立量子密碼系統需要昂貴的量子信道，量子密碼也不具備數字簽名的功能，如何建立網絡信任體系值得探討。

（2）用對稱密碼的簽名取代公鑰密碼的簽名，例如用Hash 函數實現Merkle 簽名方案。其優點：其安全性等價求解單向函數的困難性，大大高于目前所有的公鑰密碼體制；與量子密碼相比實現的代價很低。問題在于，這種簽名采用一次一密體制，即產生一次簽名就要用掉一個密鑰，難以在開放環境下大量使用。（3）采用不能轉換成離散傅立葉變換的數學難題來建立公鑰密碼體制。其優點：功能與現有公鑰密碼一致，能滿足開放性的使用環境，成本低，具備工程實現的可行性。問題在于：其安全性不如前兩種那么強，不排除將來有可能會發明出能破譯這些密碼的新的量子算法。

武漢大學的張老師認為可以采用量子密碼、DNA 密碼等基于非數學難題的新型密碼。這些極具潛力的新型密碼的研究還處于初級階段，有待我們深入系統地研究完善。他還指出，基于數學難題的、能夠抗量子計算攻擊的密碼也能有效的抗量子計算，這種方案的哲學原理是: 哲學上，任何事物有優點，必然也有缺點。量子計算機有優勢，必然也有劣勢。有其擅長計算的問題，也有其不擅長計算的問題。基于量子計算機不擅長計算的數學問題構造密碼，便可以抗量子計算的攻擊。目前的研究表明：凡是能夠轉化為求解廣義離散傅里葉變換的數學問題，量子計算機都擅長計算。量子計算機能夠依據Shor 算法對RSA、ECC 公鑰密碼和DH 密鑰協商體制實施有效攻擊，其原因就在于此。但是，量子計算機對諸如非線性方程組求解、格上的一些問題、背包問題、糾錯碼的一般譯碼問題等一些困難問題，都不擅長計算。于是，完全可以基于這些困難問題設計密碼，而這些密碼是抗量子計算的。

四、量子密碼 1.基本原理

量子密碼學的理論基礎是量子力學，而以往密碼學的理論基礎是數學。與傳統密碼學不同，量子密碼學利用物理學原理保護信息。首先想到將量子物理用于密碼技術的是美國科學家威斯納。威斯納在“ 海森堡測不準原理”和“ 單量子不可復制定理”的基礎上，逐漸建立了量子密碼的概念。“海森堡測不準原理”是量子力學的基本原理，指在同一時刻以相同精度測定量子的位置與動量是不可能的，只能精確測定兩者之一。“ 單量子不可復制定理”是“ 海森堡測不準原理”的推論，它指在不知道量子狀態的情況下復制單個量子是不可能的，因為要復制單個量子就只能先作測量，而測量必然改變量子的狀態。

威斯納于1970 年提出，可利用單量子不可復制的原理制造不可偽造的“電子鈔票”。由于這個設想的實現需要長時間保存單量子態，這是不太現實的，因此，“ 電子鈔票” 的設想失敗了。但是，單量子態雖然不好保存卻可以用來傳遞信息，威斯納的嘗試為研究密碼的科學家們提供了一種新的思路。

量子密碼最基本的原理是“ 量子糾纏”，即一個特殊的晶體將一個光子割裂成一對糾纏的光子。被愛因斯坦稱為“ 神秘的遠距離活動”的量子糾纏，是指粒子間即使相距遙遠也是相互聯結的。大多數量子密碼通信利用的都是光子的偏振特性，這一對糾纏的光子一般有兩個不同的偏振方向，就像計算機語言里的“0”和“1”。根據量子力學原理，光子對中的光子的偏振方向是不確定的，只有當其中一個光子被測量或受到干擾，它才有明確的偏振方向，它代表“0”和“1”完全是隨機的，但一旦它的偏振方向被確定，另外一個光子就被確定為與之相關的偏振方向。當兩端的檢測器使用相同的設定參數時，發送者和接收者就可以收到相同的偏振信息，也就是相同的隨機數字串。另外，量子力學認為粒子的基本屬性存在于整個組合狀態中，所以由糾纏光子產生的密碼只有通過發送器和接收器才能閱讀。竊聽者很容易被檢測到，因為他們在偷走其中一個光子時不可避免地要擾亂整個系統。

當前，量子密碼研究的核心內容是如何利用量子技術在量子通道上安全可靠地分配密鑰。所謂“ 密鑰”，在傳統的密碼術中就是指只有通信雙方掌握的隨機數字串。量子密鑰分配的安全性由“ 海森堡測不準原理”及“ 單量子不可復制定理”保證。根據這兩個原理，即使量子密碼不幸被電腦黑客擷取，也因為測量過程中會改變量子狀態，黑客得到的會是毫無意義的數據。

我們可以這樣描繪科學家們關于“ 量子密碼”的設想：由電磁能產生的量子（如光子）可以充當為密碼解碼的一次性使用的“鑰匙”。每個量子代表" 比特含量的信息，量子的極化方式（波的運動方向）代表數字化信息的數碼。量子一般能以四種方式極化，水平的和垂直的，而且互為一組；兩條對角線的，也是互為一組。這樣，每發送出一串量子，就代表一組數字化信息。而每次只送出一個量子，就可以有效地排除黑客竊取更多的解密“ 鑰匙”的可能性。

假如現在有一個竊密黑客開始向“ 量子密碼”動手了，我們可以看到這樣一場有趣的游戲：竊密黑客必須先用接收設施從發射出的一連串量子中吸去一個量子。這時，發射密碼的一方就會發現發射出的量子流出現了空格。于是，竊密黑客為了填補這個空格，不得不再發射一個量子。但是，由于量子密碼是利用量子的極化方式編排密碼的，根據量子力學原理，同時檢測出量子的四種極化方式是完全不可能的，竊密黑客不得不根據自己的猜測隨便填補一個量子，這個量子由于極化方式的不同很快就會被發現。

2.最可靠的密碼通信技術

加密是保障信息安全的重要手段之一。在現有的各種密碼中，沒有哪種是解不開的。現在常用的標準加密方式是用一串隨機數字對信息進行編碼。比如，用數字串“5，1，19，20”來加密英文單詞“east”（四個數字分別表示單詞中四個字母在英文字母表中的位置）。這種加密方案有一個致命的缺陷：從數學上來講，只要掌握了恰當的方法，任何密碼都是可以被破譯的。更糟糕的是，這種密碼在被竊聽破解時，不會留下任何痕跡，合法用戶無法察覺，還會繼續使用同一個地址儲存重要信息，損失就會更大。

現在就是最安全的公鑰密碼系統，一旦遇上量子計算機，就形同虛設。須臾之間量子計算機便能破譯這種密鑰。要是用量子密鑰來加密信息，那就連量子計算機也只能望“密”興嘆了。量子密碼技術是一種截然不同的加密方法，是密碼編制人員追求的最高境界。主要是利用兩種不同狀態的快速光脈沖（光子）來以無法破譯的密碼傳輸信息。任何想測算和破譯密鑰的人，都會因改變量子狀態而得到無意義的信息，而信息合法接收者也可以從量子態的改變而知道密鑰曾被截獲過。單量子態有兩個特殊的脾氣，使它能“ 守口如瓶”：一是根據量子不可克隆原理，未知的量子態不能被精確復制，所以人們不能像復制鑰匙一樣復制量子態；二是由于量子不確定性原理，任何試圖對它“ 不軌”的舉動，都會毀壞套在信息上的量子密鑰“ 信封”，使盜賊自暴形跡。從理論上來說，用量子密碼加密的通信不可能被竊聽，安全程度極高。

3.發展現狀

2003年8 月，美國的科研人員研制出一種能探測到單脈沖光的探測器，它同時還能將誤測或“ 漏測”率幾乎減小到零。

2003 年11 月，日本總務省量子信息通信研究推進會提出了以新一代量子信息通信技術為對象的長期研究戰略，計劃在2020 年至2030 年間，建成絕對安全保密的高速量子信息通信網，以實現通信技術質的飛躍。

2003 年7 月，中國科技大學中科院量子信息重點實驗室的科學家在該校成功鋪設一條總長為3.2KM 的“ 特殊光纜”，即一套基于量子密碼的保密通信系統。2003年11 月，華東師大研制成功國內首臺量子保密通信樣機。

2006 年5 月，在比利時召開了“第二屆抗量子密碼學會議”。2008 年10 月，在美國辛辛那提大學召開“第二屆抗量子密碼學會議”（PQCrypto 2008）。

五、國內外研究動態

由于認識到量子計算的戰略重要性，世界上好多國家投入了大量的人力財力地，眾多研究機構深入到了這一領域，目前已經取得了許多可喜的成果。1.美國政府已在量子計算領域投入巨資并走在世界前列。首先是美國軍方的高度重視。美國國防高級研究計劃局（D A R P A）制定了一個“量子信息科學和技術發展規劃”，2002 年12 月發表1.0 版，2004 年4 月發表2.0 版，其目標是：在2012 年前開發出各種復雜的量子技術，從核磁共振量子計算、離子陷阱量子計算、中性原子量子計算、諧振量子電子動態計算、光量子計算、固態量子計算、超導量子計算和“獨特” 量子位（如液態氦上的電子等）量子計算等八個不同的技術方向上同時開展研究。

美國政府的其他部門也部署了相關計劃：國家安全局（NSA）的ARDA5(Advanced Research and Development Activity)計劃；美國科學基金會（NSF）的QuBIC(Quantum and Biologically Inspired Computing)計劃；美國宇航局（NASA）的Quantum Computing Technology Group 計劃；以及美國國家標準與技術研究院（NIST）的Physics Laboratory Quantum Information計劃等。

在2007 年以前，I B M 一直是量子計算領域的先鋒企業。該公司2001 年率先研制成功7 位量子計算機，并完成了用S h o r 算法進行整數分解的試驗。I B M 沒有采用“絕熱量子計算”的技術路線，其研制難度更大，但更接近于多用途密碼破譯量子計算機。

2.2007 年2 月，加拿大D-W a v e 公司成功研制出世界上第一臺16 位商用量子計算機“Orion”，同年11 月，宣布研制成功28 qubit 量子計算機系統。2008 年5 月，研制成功48 qubit 量子計算機系統，12 月19 日，研制成功128qubit 量子處理器。

3.歐盟在已完成的第五個框架計劃中、以及正在進行的第六個框架計劃中都有量子計算的項目。日本早在2000年10 月就開始了為期5 年的量子計算與信息計劃。

4.我國科學家也在積極開展量子計算方面的研究工作，2004 年中國科技大學潘建偉等完成Π 粒子量子系統糾纏態以及終端開放的量子隱態傳輸試驗成吳楠等5 量子計算與量子計算機功。這是在國際上首次取得5粒子量子糾纏態的制備與操縱。

六、結束語

量子世界是一個神奇的世界，它的到來對我們來說既是機遇，又是挑戰。目前，世界上各個國家，特別是各大經濟科技強國，都認識到了發展量子計算技術的重要性，并把它提升到了國家戰略層面。正是由于這個關系到國家重大利益的對抗性問題原因，上述計劃正在緊鑼密鼓地進行，但研究成果嚴格保密，不允許在公開的學術會議上發表。

因此，我們國家必須要獨立自主地發展我們的量子技術，有長遠計劃,并把它提升到國家戰略層面。由于歷史等原因，我們沒有很好地把握電子計算機時代的機遇。這又是一次機遇，我們國家一定要把握好，親自迎接量子計算時代的到來，引領量子技術發展潮流，實現大國崛起。

參考文獻

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第三篇：心得(量子計算)

計算機科學導論心得體會三（量子計算）

“量子計算”是一個對大部分人來說都比較陌生的名詞，對我也是如此。這節課的教授向我們簡單介紹了量子計算相關的知識，讓我對這個概念有了初步的了解。

以量子力學原理進行計算的計算機就是量子計算機，而量子信息與量子計算是信息論和計算機科學與量子物理交叉的學科。量子計算有許多優勢，比如運算速度快，在物理上容易實現等等。由此可看出量子計算的廣闊前景。

摩爾定律指出，集成電路上可容納的晶體管數量，約每隔十八個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。但是隨著時間的推移，以基礎物理為原理設計出的計算機性能提升已接近極限，摩爾定律也面臨著失效的危險。在后摩爾時代，人們需要用新型技術來實現計算速度的提升，而基于量子物理的量子計算機就是很好的選擇。

量子計算的應用前景廣闊。其中最引人注目的就是竊取密碼。目前的密碼破解的困難主要是由于大數分解的困難，而量子計算能將大數分解問題在多項式時間內解決，因此能輕松破解密碼。反過來，量子計算機還可以基于Heisenberg測不準原理與量子非克隆原理來發現監聽，確保安全通信，這一成果已得到商業應用。此外，它還能夠提高數據搜索的效率，在大數據時代的今天十分重要。因此，發展量子計算機在國際社會上普遍得到重視。我國在量子通信方面成果顯著，而在量子算法方面比較薄弱。

量子物理是一門很深奧的學科，在短短的兩節課內無法進行詳細的介紹，我也沒有聽懂。但是這門物理學的應用將挑戰傳統的計算機，打開計算機世界的新大門。量子計算機的未來值得我們期待。

第四篇：信息論文

淺議小學信息技術的教、學、用

淺議小學信息技術的教、學、用

摘要：在21世紀，不會利用計算機進行信息處理的人，將成為新世紀的“文盲”。全國的教育工作者們，都在深刻的檢討過去教育的弊端和方法，并逐步取得共識，這就是必須動用現代教育理論,現代教育觀念和現代教育技術，實施素質教育。而信息技術作為一門新興的綜合性學科，它集知識性，技能性，綜合性和應用性于一體，我們決不能沿襲舊的模式，必須認真研究信息技術在素質教育中的學習和運用，才能促進我國教育的發展，培養適應時代需要的人才。

關鍵詞：素質教育 信息技術 促進教育發展

21世紀是一個知識經濟的時代，也是一個人才競爭的時代，經濟全球化，社會信息化與知識經濟的形成，已成為不可逆轉的趨勢，在這個時代里，不會利用計算機進行信息處理的人，將成為新世紀的“文盲”。全國的教育工作者們，都在深刻的檢討過去教育的弊端和方法，并逐步取得共識，這就是必須動用現代教育理論,現代教育觀念和現代教育技術，實施素質教育。而信息技術作為一門新興的綜合性學科，它集知識性，技能性，綜合性和應用性于一體，我們決不能沿襲舊的模式，必須認真研究信息技術在素質教育中的學習和運用，才能促進我國教育的發展，培養適應時代需要的人才。全國中小學計算機教育研究中心上海部主任王吉慶先生提出了信息素質的概念，并指出計算機教育是全面素質教育的一部分，其目標是培養現代社會接班人的信息素質。作為一線教師，在負責小學信息技術教學工作近七年的我，現就素質教育中學習和運用信息技術談一些粗淺的看法。

一、充分激發學生學習運用信息技術的興趣

傳統教育教育技術是單一的，線性的，閱讀、寫作和計算被公認為傳統教育的三大基石，教師憑一塊黑板，一本書，一支粉筆，一張嘴來一統課堂

淺議小學信息技術的教、學、用

淺議小學信息技術的教、學、用

３、從教學方法上調動。例如我們常用的比擬教學法,就是用現實中大家熟悉的事物,對問題進行說明講解,以達到加深印象,幫助理解的作用.比如在講到計算機處理信息的過程時，我們可將電腦處理信息的過程比作人腦處理信息的過程，電腦通過輸入設備從外界獲取信息，正如人通過耳朵、鼻子或眼睛等從外界獲取信息，電腦用存儲器存儲信息相當于人腦記憶信息；電腦通過輸出設備（顯示器、打印機等）輸出運行結果，則相當于人通過眼睛、嘴巴及各種手勢向外界傳遞信息。這樣比擬，教學效果就很顯著。深奧的道理被淺顯地解釋明白。

二、利用信息技術，培養學生獲取、分析、處理信息的能力 １、培養學生獲取信息的能力

如今在任何類型的軟件中，都設置了有幫助信息，且絕大多數定義為Ｆ１功能鍵和菜單Ｈ，通過它們可以讓學生更好地掌握該軟件的相關信息，我們可利用這一點教學生自學一些軟件的用法。通過幫助信息的獲取，就可以自己學習、使用該軟件。還有在各種軟件操作和命令執行過程中，均有提示信息，它起到提示進一步操作和提示一些命令的功能作用，我們又可放手讓學生自主的學習電腦知識。

２、培養學生分析問題的能力

分析信息是在已獲取一定信息的基礎上，利用科學的分析、類比、綜合、歸納等邏輯推理的方法而得到新的信息，它比原來的信息更概念化，更抽象化，可見分析信息能力與邏輯思維能力關系相當密切。因此計算機教學必須轉向計算機思維活動的教學。比如，讓學生學習計算機中樹形目錄，這是一

淺議小學信息技術的教、學、用

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驅使下，學生的創新思維日漸高漲，并將這些動力轉化為作品，進一步豐富了自己的生活。

以上幾點是我在教學中的一些體會和感悟，學習運用信息技術的教育過程，是學生動腦動手實踐的過程，對小學生來說，要注意他們的知識能力高低，生理特點和心理素質，主要要讓孩子們在“玩”電腦中去學習，去運用，提高自身的素質，適應未來社會的需要。在以后的教學中，我還要不斷的摸索和嘗試，力求在信息技術這門課的教學上不斷創新，培養更多的適應時代需要的學生。

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第五篇：信息論文

現代信息技術教學方法研究

姓名：白驕龍

系別：計算機科學與技術系 專業：計算機科學與技術

指導老師：鄭光 職稱：講師

摘 要：

如今社會的進步,經濟的發展,要求教育必須跟上時代的步伐，教育界正在經歷轉變教育思想、更新教學內容、改進教學方法等一系列改革。作為教學方法的技術支撐的教育技術,隨著以計算機技術為代表的現代信息技術的飛速發展,正面臨著革命性的變化。因此,在現行的教學計劃中,都把現代教育新技術作為必修的科目,擴展了原有的教學技術為主體的教學內容，如利用多媒體技術可控制教學節奏，提高教學效果。通過多媒體課件的演示可合理控制教學節奏，使教學過程能夠按照預設的思路進行。全面提高了教學效果。

關鍵詞： 信息技術 多媒體 教學

Abstract：

如今社會的進步,經濟的發展,要求教育必須跟上時代的步伐，教育界正在經歷轉變教育思想、更新教學內容、改進教學方法等一系列改革。作為教學方法的技術支撐的教育技術,隨著以計算機技術為代表的現代信息技術的飛速發展,正面臨著革命性的變化。因此,在現行的教學計劃中,都把現代教育新技術作為必修的科目,擴展了原有的教學技術為主體的教學內容，如利用多媒體技術可控制教學節奏，提高教學效果。通過多媒體課件的演示可合理控制教學節奏，使教學過程能夠按照預設的思路進行。全面提高了教學效果。

Key Words：信息技術 多媒體 教學

目錄

現代信息技術教學方法研究........................................................................................1 摘 要............................................................................................................................2 關鍵詞............................................................................................................................2 Abstract..........................................................................................................................2 Key Words......................................................................................................................2 目錄................................................................................................................................3 引言................................................................................................................................4 1.現代信息教學發展及其研究意義............................................................................4

1.1現代信息教學發展..........................................................................................4 1.2現代信息教學研究意義..................................................................................5 2.現代信息技術教學目標............................................................................................7 3.現代信息技術教學內容實現....................................................................................7

3.1運用現代信息技術，創設問題情境，激發學生探究興趣。......................7 3.2運用現代信息技術，呈現過程，發展學生的思維，提高教學效果..........8

3.1.1用于導入新課，喚起學生求知方面的好奇心。...............................8 3.1.2用于顯示過程，使抽象知識具體化、形象化。...............................8 3.1.3用于強化重點、突破難點，使學生聽懂學會，體驗成功感。.......9 3.1.4用于激發學生的學習動機，增強學生學習的主動性、積極性。...9 3.1.5運用現代信息技術，改變學生的學習方式.......................................9

4.現代信息教學方法的存在問題及改進..................................................................10 5.現代信息技術教學總結..........................................................................................11 參考文獻......................................................................................................................12 致 謝..........................................................................................................................12

引言：

我們知道，傳統的教學方法是黑板、粉筆和教師不厭其煩的灌輸，學生和教師之間的交流的媒體簡單，學生學習起來吃力，教學活動也顯得枯燥乏味。現在的電化教學打破了傳統的教學模式，它采用多媒體語音設備將錄音、錄像、投影、DVD、教學軟件播放機甚至包括計算機等多種教學媒體集中于一體，由教師根據不同課型的要求，靈活機動地運用相關的媒體進行教學實踐活動。多媒體教學充分利用聲像信號，使教學活動更加富有樂趣，在教學中學生們有身臨其境之感，學習興奮點得到多方面的刺激，這樣既增強了他們的學習興趣和積極性，又大大提高了教學質量。

現代信息技術教學的關鍵在于從現代教學媒體構成理想教學環境的角度，探討如何充分發揮學生的主動性，積極性和創造性。我們知道，以計算機為主的現代教學媒體的出現帶來了傳統教學媒體所無法具備的特性：計算機交互性、多媒體特性、超文本特性、網絡特性。這些特性能夠使學生在課堂上的地位有所改變，使學生能夠真正積極主動的探索知識，而不再是被動的接受知識信息，成為知識信息的主動建構者。在這種模式下，教師成為課堂教學的組織者、指導者，學生建構意義的幫助者、促進者，而不是知識的灌輸者和課堂的主宰。與傳統模式相比，信息技術課程在教學中發揮越來越大的作用。使用現代化教學環境中信息的傳遞方式和學生對知識信息加工的心理過程，充分利用現代教育技術手段的支持，調動盡可能多的教學媒體、信息資源，構建一個良好的學習環境，在教師的組織和指導下，充分發揮學生的主動性、積極性、創造性，使學生能夠真正成為知識信息的主動建構者，達到良好的教學效果。

1.現代信息教學發展及其研究意義

1.1現代信息教學發展

我國的現實情況看，九十年代以前的教學模式基本上都是傳統教學模式——以“教師”為中心。這種模式的優點是有利于教師主導作用的發揮，有利于教師對課堂教學的組織、管理與控制；但它存在一個很大的缺陷，就是忽略學生的主動性、創造性，不能把學生的認知主體作用很好地體現出來。強調學生的任務就 4

是要消化、理解教師講授的內容。不難想象，作為認知主體的學生在整個教學過程中始終處于比較被動的地位，肯定難以達到比較理想的教學效果，更不可能培養創造型人才。

進入九十年代以后隨著多媒體和網絡技術的日益普及（特別是基于Internet的教育網絡的廣泛應用），信息技術課程才逐漸發展起來。這種教育模式是根據現代化教學環境中信息的傳遞方式和學生對知識信息加工的心理過程，充分利用現代教育技術手段的支持，調動盡可能多的教學媒體、信息資源，構建一個良好的學習環境，在教師的組織和指導下，充分發揮學生的主動性、積極性、創造性，使學生能夠真正成為知識信息的主動建構者，達到良好的教學效果。

信息技術課程的關鍵在于從現代教學媒體構成理想教學環境的角度，探討如何充分發揮學生的主動性，積極性和創造性,利用信息技術輔導教學，能生動直觀地通過圖文、聲像的綜合作用，創造逼真的教學情景，促使學生在快樂中學習，并充分調動了學生的積極性和求知欲。從而使課堂教學煥發生機與活力。因此，教學中必須增加培養學生 對信息獲取、檢索、分析、處理能力的內容，信息能力作為教育的培養目標。1.2現代信息教學研究意義

傳統課程教學不足為：傳統課程教學已經不能適應現代教育教學的需要，在培養目標上，只重視傳授知識，不注重發展能力，按一個模式培養學生，不利于具有創新思維和創新能力的創造型人才的成長。在教學內容上，教材是學生的唯一學習內容，是學生知識的主要來源。在教學方法上，是注入式、滿堂灌，只研究教師如“教”，不重視學生如何“學”，考試主要靠死記硬背，不利于調動學生的學習積極性。在教學形式上，只是課堂一個渠道，單一化、模式化，忽視因材施教和課堂外渠道。在師生關系上，重教師作用，教師是主動的施教者，忽視學生的主動性，學生是知識傳授對象，是外部刺激的被動接受者。傳統教育是保守的、封閉的。在這種傳統教育指導下形成的思維方式，已不能滿足學生的發展需要，也能讓學生適應時代發展的需要。

信息技術環境下教學集文字、圖案、音樂于一體，通過創設情境，設疑探究，學生主動學習能力能夠得到較好鍛煉與培養。教學內容得到豐富和發展，信息技 5

術環境下的學習資源是數字化的信息，它包括了文本、網絡視頻，網絡教學課件、學習工具軟件等多種形式。有些教學資源內容除了有每節課的精講資源外，還包括教師的上課講義、自學光盤、名師講座、針對性專題講座及各種相關的網站資源連接。這樣使網絡教育的教學過程具有信息容量大、資料更新快和多向演示、模擬生動的顯著特征，這一點是有限空間、有限時間的其它傳統課程教學方式所無法比擬的。多媒體和網絡技術能提供界面友好、形象直觀的交互式學習環境，能提供圖文聲像并茂的多種感官綜合刺激，而不僅有利于學生的主動發現、主動探索，還有利于發展聯想思維和建立新舊知識之間的聯系。教學形式多元化，信息技術環境下教學過程可以是實時的，也可以是非實時的；可以是在線的，也可以是非在線的，通過多種形式如專題學習網站，網上學習論壇等可以隨時隨地地進行。任何人、在任何時間、在任何地點，從任何章節開始、學習任何課程，學生完全可以根據自己的基礎，學習能力和學習時間等客觀條件來自主地選擇需要學習的內容，并能夠實現資源的共享。在信息技術環境下，能充分體現學生的認知主體作用，學生學習的主動性、積極性能夠得到更多的關注與激發。

但運用現代信息技術教學通過研究表明，運用信息技術教學要注意展示的是教學的重點、難點內容，這樣才能提高課堂教學效率。一味地追求使用計算機，過度使用視頻圖像，或頻繁地玩轉媒體，學生只對生動的信息技術感興趣，認真思考問題的不多，都會成為教學的干擾。反之，學生學習的自由度過大，就容易偏離教學目標的要求。信息技術環境下，學生的自控能力不強，認真進行學習內容的學生有限，課堂監控有一定的難度。

傳統課程教學的優點在某種程度上恰恰是信息技術環境下教學的不足，而信息技術環境下教學在一定程度上也能夠彌補傳統課程教學中存在的缺陷。信息技術環境下教學與傳統課程教學優勢互補既不同于純粹的傳統課程教學，也不同于純粹基于信息技術環境下的教學，其實質是一種在基于信息技術環境下的教學與傳統課程教學整合對接的教學。基于信息技術環境下的教學與傳統課程教學的優勢互補，其本質與內涵就是把以計算機及網絡為核心的信息技術作為促進學生自主學習的認知工具、情感激勵工具和豐富的教學環境的創設工具，全面地應用到各學科教學過程中，并結合、借鑒傳統課程教學的優勢和經驗，使各種教學資源，各個教學要素和教學環節相互滲透，相互補充，相互融合，形成協調一致的有機 6

統一體，從而產生“聚焦效應”，發揮最大的整體效益。

2.現代信息技術教學目標

設想通過本課題的研究全面提升教師的教育觀念、信息素養、教學水平等綜合素質，探索、完善、推廣信息技術環境下有效課堂教學模式體系，研究教學策略、教學結構，優化教學過程，改善育人環境，提高教育質量，把學生培養成“學會學習、學會做人、學會合作、學會創新”的現代人才，從而落實素質教育，提升學校綜合實力。

1、探索出應用現代信息技術提高課堂教學效率、實施素質教育的策略，豐富、完善具有“民主性、合作性、探究性、生成型、情境型”為特征的“探究——創新”教學模式，全面提高教學質量。

2、培養出一批信息技術應用的骨干教師，提升師資隊伍的整體水平。

3、使學生具有豐富的情感體驗、良好的品行修養、扎實的基礎知識、較強的綜合能力。培養學生良好的信息素養，使學生具有獲取信息、傳輸信息、處理信息和應用信息的能力。把信息技術作為支持終身學習和合作學習的手段，為適應信息社會的學習、工作和生活打下必要的基礎。提高學生的素質，培養學生的創新精神、學習能力和實踐能力，發掘學生的潛能，使每一個學生都能得到最大程度的發展。

4、建設課題研究網站，形成研究資料，發布信息，關注研究動態，為師生提供開放的、豐富的、動態的研討交流環境。

3.現代信息技術教學內容實現

3.1運用現代信息技術，創設問題情境，激發學生探究興趣。

一方面，多媒體的使用可以大大提高作為重要教育資源的教師的價值。例如在英語課上，我們可使用錄像、VCD等視聽媒體將教師從重復講授的環節中解脫出來，這樣教師就可將寶貴的時間、精力和智慧分配到解決問題和創新研究上來。

另一方面，多媒體可以減少學生的被動等待，增加了學習機會，并可將被動學習轉化為主動學習。如思想品德課與自然等其他課程相比沒有實驗，因而學生直接參與教學過程的機會不多，學生的主體作用難以發揮，而多媒體課件具有較 7

強的人—機—人的交互作用，這種交互作用可以使學生充分地參與教學活動過程，使學生由被動變為主動，學生成為學習的主人，這樣就可以大大提高學生的價值，這正是現代素質教育的要求。

3.2運用現代信息技術，呈現過程，發展學生的思維，提高教學效果

運用多媒體課件組織教學，可以優化課堂教學過程，增強課堂教學效果。例如，在數學課“平行四邊形的面積”一節中，如果教師單純用語言描述平行四邊形的面積同矩形的面積相同，從而得出S平=底X高，學生可能要問為什么，而且對于這個公式也只能去死記硬背，這樣達不到很好的教學效果。而運用多媒體課件來讓學生觀察平行四邊形通過分割、添補的動畫效果最終成為長方形的全過程，那么學生就很容易的理解為什么S平=S長，這樣學生對平行四邊形面積的公式也會記得扎實牢固，從而提高了教學效果。

綜上所述，我們可以看到應用多媒體進行教學是非常必要的，那么我們如何將多媒體更好的應用到教學中呢？

由于所教學科不同，所以在多媒體的選擇和應用上也有所不同，不是所有的學科都能通過運用多媒體來達到教學效果，同一門學科也不是每節課都必須用多媒體課件進行講授。多媒體只是一種教學輔助工具，所以我們也應在適時、必要時才使用它。那么，在教學活動中如何適當應用多媒體才能取得最佳效果呢？我總結了以下幾點：

3.1.1用于導入新課，喚起學生求知方面的好奇心。

在教學中，往往所學新課的內容同上節課的知識毫無聯系，這就給我們在導入新課這一環節上帶來了不便。如在計算教學中，由于每一節課的內容都是一些操作問題，而且各個操作問題之間都聯系不大，這樣我們就無法用上一個問題來引出下一個問題。這時我們就可以將用相關的新知識制作好的多媒體課件展示給同學們，讓他們通過觀察課件來發現新知識、新內容，從而引出新課。3.1.2用于顯示過程，使抽象知識具體化、形象化。

有些學科的概念比較抽象，不易理解，而且有些知識又無法用語言敘述清楚，又不能提供真實事例展示在學生面前。例如在學習“圓的面積”一課時，可以創設這樣的問題情境：（課件演示）用一根繩子把羊拴到草地中的木樁上，羊邊吃草邊走。提問：你看了這幅圖想提問什么問題？有的學生提出：羊走了一圈有多 8

長？還有的學生提出：羊能吃到草的面積是多少？??學生通過積極思維，自己發現問題，提出問題，思維處于最佳狀態，學習起來就特別有興趣，從而使學生形成很深刻的印象。

3.1.3用于強化重點、突破難點，使學生聽懂學會，體驗成功感。

一節課上得好壞、成功與否，很重要的一個方面就是看有無突出教學重點、突破教學難點。而許多學科僅借助于傳統的教學手段是很難達到目的的。例如在自然課教學中，許多生命現象往往作為一個抽象概念來講授，學生學習時缺乏感性認識，因而枯燥無味，造成對某些知識學習的困難，但生物的生命現象又是所學的重點和難點。這時我們就可使用多媒體課件來突破傳統教學不能解決的問題，使抽象概念形象化，使枯燥內容生動化，激發學生濃厚的興趣和想象力，既降低學習難度，又突破了重、難點。

3.1.4用于激發學生的學習動機，增強學生學習的主動性、積極性。

在小學數學教學中，要改變學生由被動的接受學習轉變為主動的探究學習，教師要實行教學民主，營造平等、和諧、輕松的課堂氛圍，給學生更多的自主權，使每個學生敢于提問，敢于發表敢于展示，從而最大限度地激活學生潛在的探究欲望，激發他們的探究興趣。因此，教師在數學教學中，要善于運用現代信息技術手段，創設生動具體的學習情境，選用學生能接受到的實際例子來引課，創設有利于學生發現、探究的學習心境，激發學生學習熱情，喚起學生的參與欲望，引發學生的好奇心，使學生產生興趣，自主探索，積極參與到學習活動中去，樹立學習信心，引發學生積極思維。這樣即達到了授課的目的，又激發了學生的學習動機，變被動接受為主動學習。

3.1.5運用現代信息技術，改變學生的學習方式

我們過去教學的一大問題是過于注重知識的傳授、過于強調接受學習、死記硬背、機械訓練，過于重視書面知識而輕視日常生活中的知識。故新課程倡導學生主動分析、樂于探究、勤于動手，強調在掌握基本知識和基本技能的同時，形成積極主動的學習態度、學會學習、形成正確的價值觀。在信息條件下，學生可以通過信息技術獲得大量的相關信息，教師和教材再也不是唯一的知識來源，他們的知識廣了，視野寬了，自然疑問也多了，對教師的話他們開始思考、辯別、考證和質疑。

在這種情況下，教師應正確對待，及時轉變觀念，充分利用信息技術提供的豐富資源，引導學生主動學習。教師可根據教學需要，提出教學要求和問題，讓學生利用信息技術去搜集信息、處理信息，然后進行討論、總結交流。通過這種方式，學生既學到了知識，又鍛煉了搜集和處理信息的能力、分析和解決問題的能力以及交流與合作的能力。

運用現代信息技術，建立探究性學習方式，能更有效地使學生領悟教學思想和教學方法，啟發學生更積極的思維活動，引導學生自己發現和探索，把課堂教學過程轉變為學生在學習中自主發現問題、探索問題、解決問題的探究過程，培養探究精神和創新能力，促進學生良好的學習習慣和良好的個性品質形成。

總之，多媒體的創新應用，節省了教師的講授時間，使學生有更多的時間用于練習和鞏固，這樣不僅減輕了學生的學習負擔，完成了教學任務，也大大提高了課堂教學效果

4.現代信息教學方法的存在問題及改進

1、教學行為轉變并不十分到位，有的教師雖然掌握了一些教學理念，但在真正教學中還是跳不出傳統教學的陰影，轉不過這個彎，“穿新鞋、走老路”。

2、信息技術的應用特別是多媒體課件、網絡環境下的教學軟件設計制作等等要耗費教師大量的時間、精力，這與教師平時的滿負荷工作產生了一些矛盾，很多老師在公開課，研究課以及觀摩課時采用新的教學方法，但是在常態課中又回來老路上。

3、參加課題研究的教師都是教育教學一線骨干人員，承擔著繁重的教育教學任務，同時在新課改形勢下師生的教學負擔較大，課題研究的教師卻需要付出大量的時間和精力，這在一定程度上不利于研究的順利進行。

4、不同學科資源的選取與整合、不同課型的優勢互補模式研究等還需要我們做大量的理論研究與實踐工作。

5、課題的有關研究內容的提出尚不作更深層次的研究，如教學模式的研究等暫時處于一種初步探索階段，很難形成一系列完善的模式體系等等。

5.現代信息技術教學總結

1.教師和學生的信息技術素養是實施有效的基礎在教育傳播中，教師通過多媒體向學生傳送與交換教育信息，教師要與學生溝通，必須建立在雙方共同經驗的范圍內。教師必須要掌握運用信息技術手段進行搜集、整理、表現、評價教學信息的方法，學生也必須具備利用信息技術獲得、處理和評價信息的能力。

2.信息技術支持的教學與傳統教學優勢互補是實施有效教學的關鍵，盡管信息技術支持的教學比傳統教學具有諸多優點，但它并非完美無缺。而傳統教學盡管存在一些缺點，但也不是一無是處。信息技術支持的教學和傳統教學可優勢互補、取長補短、相互融合，針對不同的教學要求和教學條件，可選擇不同的教學模式。比如，信息技術支持教學手段對于抽象類、陳述類的知識內容，效果不太理想，需要發揮傳統教學的優勢來彌補。可見，不能全盤否定傳統教學，也不能全盤肯定信息技術支持的教學，要使二者優勢互補，互相融合。

3.“適時”和“適度”運用信息技術手段是實施有效教學的保障。美國大眾傳媒學家施拉姆曾指出：“如果兩種媒體在實現某一教學目標時，功能是一樣的，我一定選擇價格較低的那種媒體。”也就是說，選擇媒體應遵循“低成本、高效能”的原則。英國開放大學教育技術研究所安東尼·貝茨教授指出，并不存在某種“超級媒體”，所有媒體都有其長處和短處，而且一種媒體的長處往往是另一種媒體的短處。最理想的應該是在給定的情形下，只使用有限范圍的媒體，以最小的成本取得最大的學習效果，并在方便學習者和教師兩者之間做到合情合理的均衡。因此，信息技術支持的教學中，并不是所使用的信息技術手段越多越先進，所產生的教學效果就越好，效率就越高。如果使用簡單媒體能表達的內容反而用復雜的技術實現，必然導致時間、精力、資源的浪費，造成教學效益的下降。信息技術環境下的教學既包含多媒體教學，也包含網絡教學，它與傳統教學相比，既有優勢也有局限。只有正確看待信息技術手段，適時、適度地發揮信息技術手段在各教學環節的作用，才能使教育教學活動從整體上得到豐富和提升，才能提高教學實效，促進學生發展，深入推進素質教育進程。

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轉眼間，兩年的學生生涯就要結束了，在這期間我受到了學院老師在學習生活上的關心和幫助，在這里我向各位老師表示衷心的的感謝，感謝各位老師對我的指導和啟迪。這幾年我學到了很多東西，知識和能力得到了拓展，為我今后走向社會打下了堅實的基礎。我更要感謝兩年來為我們辛苦操勞的輔導員渠瑞華老師，作為我們的輔導員，在我們的生活上和學習上給予了極大的幫助，老師的教誨，終身難忘，我只有謹遵師長們的教誨，努力工作，做出成績，以慰其心。

感謝陪伴我兩年的同學、伙伴，因為有你們的陪伴，大學的生活才多了許多的樂趣，我們就要分別了，讓我們共同努力！在未來這個社會的大舞臺上，讓我們來開創更輝煌的篇章。祝我們的老師以后工作順順利利，開開心心。