量子信息论文（五篇范例）

第一篇：量子信息论文

量子信息——新时代科技的推进器

现如今，量子信息已成为科学领域发展必不可少的要素之一，其实，在20世纪初量子就已经被发现并被人类所利用。在19世纪后期，在科学界出现了许多难题——很多物理现象无法用经典理论解释，包括在当时科学界讨论很激烈的黑体辐射问题（由于物体辐射的电磁波在各个波段是不同的，并且受物体自身特性和温度的影响，为了研究这种规律，科学家定义了黑体来作为热辐射研究的标准物体）。1900年，当普朗克研究黑体辐射时，提出了普朗克辐射定律，量子这一概念就此诞生。量子假设的提出终结了经典物理学的垄断地位，使物理学进入了微观时代，也就是现代物理学的诞生。而经过一个多世纪的发展，量子领域的一些假设仍然不是非常严密，还需在日后的研究中逐步完善，但这并不能否认量子在目前科学领域的领导地位。

量子，即某物质或物理量特性的最小单元，它以qubit为单位，而从中衍生的量子力学，量子力学中的量子通信已经成为当今科技发展的主要领域。

先讨论一下量子力学，上文提到过量子力学是描述微观物质的理论，与相对论紧密结合，成为现代物理学的支柱。它强调微观世界的不确定性以及客观规律，而其中最著名的预测便是量子纠缠态，即使两个粒子在空间上也许会相距很远，但是其中一个粒子会时刻随着另外一个粒子的改变而改变，因此，爱因斯坦将量子纠缠称为“幽灵般的超距作用”，这种粒子的互相影响现象听起来似乎十分玄学，但是它的确是科学家在实际试验中获得的现象。例如，我国量子卫星“墨子号”成功实现了“千公里级”的星地双向量子纠缠分发，在全世界取得领先的地位。值得一提的是，21世纪兴起的量子计算机中的原理正源自于量子之间的纠缠，在量子计算机中，基本信息单位是量子比特，运算对象是量子比特序列。相对于传统计算机，量子计算机拥有其特殊的优越性，量子比特序列不但可以处于各种正交态的叠加态上，而且还可以处于纠缠态上。这些特殊的量子态，不仅提供了量子并行计算的可能，还做到了传统计算机几乎无法完成的工作。但迫于对微观量子态的操纵难度，量子计算机还没有真正意义上的创造出来，在未来几年的发展中量子计算机绝对是一个主要的研究趋向。在量子力学中，泡利不相容原理是一个拥有极大实际意义的原理，由于费米子（反对称状态粒子）的自旋数为半数，因此两个费米子无法占据同一状态，该原理又延伸到原子，电子领域——一个原子轨道上最多可容纳两个电子，而这两个电子的自旋方向必须相反，为元素周期表的解释奠定了坚实的基础。

再来看量子通信领域，量子通信作为一种新型的通信方式，也是基于量子的纠缠态理论，由于这种特殊的原理，使得这种通信方式变得高效、安全。在传统的信息传输过程中，也许会被某些不法分子在中途截获，不仅造成了信息的泄露，被截获后信息的准确度也会大大降低。于20世纪末，量子通信的雏形形成了，当时传送的仅仅是量子的状态，而信息本体并没有被传输。随着量子通信的不断发展，它拥有一套极难被破译的密码系统，这套密码系统抛弃了传统以数学为主体的方案，转而使用物理方式对其加密，而所谓的物理方式就是量子力学，该方案杜绝了信息在传输过程中被随意截取或更改的漏洞。而基于量子力学的密码所具有的随机性更是为信息的安全添加了一层保护伞，即使被截获，也因无法正确读取该密码而无法盗取信息。另外，由于两个粒子纠缠的特性，导致一个粒子被改变时另一粒子也随之改变。量子密码系统一般分为两种：非公开密钥（对称密钥）以及非对称密钥，非公开密钥就是加密密钥和解密密钥相同，例如一次一密，即用一次就作废。后者为公开的加密密钥和保密的解密密钥不同，从而使从公开密钥破解非公开密钥花费大量资源，理论上可以完成但实际上无法做出具有如此强大功能的计算机进行破密，因此实现了其安全性。

尽管量子力学已经对人类做出了杰出的贡献，但是量子力学的潜力远远没有挖掘出来，量子力学还有很多非常深刻的现象，能够超过我们现有技术的的性能。例如，正在从经典调控过渡的量子调控，虽然人类在经典调控方面已经做到非常高的精度，但是在量子世界中的量子调控还不是十分成熟。量子调控为根据量子力学原理，在量子态的层面对所研究的体系进行控制与改变。当我们控制电子时，可以控制它的电荷态，自旋态或是轨道状态，当两种状态耦合时，便会产生许多新的、未发现过的物质特性。当进行量子调控时，必须要明白量子态的三种特性——可叠加性，不可复制性，非局域性，这三种特性会给量子调控带来新的特性。而量子调控的对象，除了上文提到的电子，还有基于光子、声子等复杂体系的高级调控。对于量子调控的方法，就是广泛，综合的对各个领域同时调控，特别是对量子系统环境的调控技术。这些系统环境，包括马尔科夫和非马尔科夫环境，分别对粒子起着不同的作用。马尔科夫环境是指系统信息单向流入环境，而环境无法对其作出反馈，相反，非马尔科夫环境是指信息流到环境里去，在经历一系列的过程后，还可以恢复。因此对环境的调控就是要克服马尔科夫环境的负面影响，使其变成非马尔科夫环境，将该环境作为一个储存空间，将信息放入里面进行储存，之后需要的时候还可以取出。实际上，对于两种环境之间的调控，是控制它们的频谱，前者频谱较宽，后者较窄，当改变其频谱时，也就相当于改变了它们的性质。总的来说，量子调控也是非常重要的一个领域，在量子的发展中不可忽视。

不可否认的是，量子信息是通过量子的特性进行计算、编码和信息传输的全新信息方式，在当前的各个科研领域起到了至关重要的作用，正引领着一个新时代的的发展。

第二篇：量子时代,信息安全的挑战与机遇

量子计算时代，信息安全的挑战与机遇

By *** 2010年7月

（武汉大学 国际软件学院 2008级7班）

摘 要：量子计算技术的发展对我们来说既是机遇，又是挑战。计算机的实用化只是时间问题，我们必须提前做好准备工作。本文简单介绍了量子计算的基本原理，发展现状及实现方案，展现出了其诱人的前景。同时也指出了对我们当前信息安全的挑战，并且提出了两种应对方案，一是从密码的算法方面入手，二是发展被称为最可靠通信技术的量子密码。

关键字：量子;计算机;信息安全;密码

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

从1946年人类第一台计算机ENIAC的，到今天计算机信息技术飞速的发展，计算机已经走过了六十多年的历程。六十年中计算机一直按“摩尔定律”的预言不断发生着惊人的变化，体积越来越小，运算速度越来越高，成本基本保持不变，当然计算机芯片的集成化程度越来越高。

这种经典计算机本身存在着不可避免的致命弱点：一是计算过程能耗的最基本限制。逻辑元件或存储单元所需的最低能量应在kT的几倍以上，以避免在热涨落下的误动作；二是信息熵与发热能耗；三是计算机芯片的布线密度很大时，根据海森堡不确定性关系，电子位置的不确定量很小时，动量的不确定量就会很大。电子不再被束缚，会有量子干涉效应，这种效应甚至会破坏芯片的功能。因此现代计算机进一步缩小计算机的体积，提高运算速度已经极其困难。

大多数观察家预期“摩尔定律”的神话将在21世纪的前20年内结束。然而量子学研究给计算机的未来探索出了一条新的出路——量子计算机。量子计算机利用粒子所具有的量子特性进行信息处理，能够用极少的数量表示大量的数据。量子计算很可能就是“摩尔定律”的终结者。目前，量子计算与量子信息技术已经取得了可喜的成就。

量子计算时代的到来，将对我们人类的生活产生极大的影响，在给我们带来了巨大机遇的同时，也对我们的当前的信息安全形成了严重的威胁，不断地挑战信息安全工作者的智慧。

二、量子计算技术 1.一些重要的基本原理

量子计算之所以有杰出的表现，主要是有以下几个特点：

（1）量子比特

在量子力学中，我们可以用自旋或者二能级态构造量子计算机中的数据位。与经典计算机相区别，我们称之为量子位(qubit)，经常用|表示。在经典计算机中，每一个数据位要么是0，要么是1，二者必取其一。与经典计算机数据位不同的是，量子位可以是|0或者|1，也可以同时是|0和|1。也就是说，在量子计算中，数据位的存储内容可以是0和1的迭加态：|0|1。其中、的含义是在测量时得出结果|0、|1的概率的相关量，221。

以上只是对单量子比特的介绍，还可以有多量子比特。以双量子比特为例，它有四个基：|00、|01、|10、|11，一个双量子比特可以处于如下状态：

其归一化条件为：

|=00|00+01|01+10|10+11|11

x{0,1}2|x|21。

对于更多的量子比特，其基态可表示为：|x1x2xn|。

由此可见，量子计算对经典计算作了极大的扩充。n个量子位可以同时存储2n个数据，从而大大提高了存储能力。

（2）量子比特门

经典计算线路由连接线和门组成，量子线路也不例外。

单量子比特门是一个（二阶）酉矩阵U，满足U†UI，作用在量子比特

||0|1上，相当于将|左乘上U，变换成|`U。

实际上，第一个酉矩阵U都对应着一个有效的量子门，即对于量子门来说 唯一的限制就酉性（unitary）。量子门的作用都是线性的。

在量子线路中，受控非（CNOT）门是一个通用门，任意的多量子比特门都可以由CONT门和单量子比特门复合而成。

（3）量子纠缠态

现代物理学发展表明，量子纠缠态之间的关联效应不受任何局域性假设限制。如果体系的波函数不能写成构成该体系的粒子的的波函数的乘积，则该体系的状态就出处在一个纠缠态，即体系的粒子的状态是相互纠缠在一起的。如果两个粒子处在纠缠态上，不管它们离开有多么遥远，对其中一个粒子进行测量（作用），必然会同时影响到另外一个粒子。正是由于量子纠缠态之间的神奇的关联效应，使得量子计算机可以实现量子平行算法，从而在许多问题上可以比经典计算机大大减少操作次数。2.量子计算机的优势

（1）体积

量子计算机是一类遵循物理系统的量子力学性质、规律进行高速数学和逻辑计算、存储及处理量子信息的物理设备。当某个设备处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。在计算机的器件尺度方面，经典计算机要达到体积小、容量大和速度快的要求受到限制，而量子计算机遵循着独一无二的量子动力学规律（特别是量子干涉）来实现一种信息处理的新模式。它以原子量子态作为记忆单元、开关电路和信息储存形式，组成量子计算机硬件的各种元件达到原于级尺寸，其体积不到现在同类元件的1%。对计算问题并行处理，量子计算机比起经典计算机有着速度上的绝对优势。

（2）速度

与经典计算机相比，量子计算机最重要的优越性体现在量子并行计算上。我们已经知道，量子计算最本质的特征为量子叠加性和相干性。量子计算机对每一个叠加分量实现的变换相当于一种经典计算，所有这些经典计算同时完成，并按一定的概率振幅叠加起来，给出量子计算机的输出结果，这种计算称为量子并行计算。量子并行处理大大提高了量子计算机的效率，使得其可以完成经典计算机无法完成的工作，例如一个很大的自然数的因子分解。量子相干性在所有的量子超快速算法中得到了本质性的利用。因此，用量子态代替经典态的量子并行计算，可以达到经典计算机不可比拟的运算速度和信息处理功能，同时节省了大量的运算资源。我国已经研制出４个量子位的演示用量子电脑，在世界上处于领先水平。据中科院院士郭光灿说，具有５０００个量子位的量子电脑，可在３０秒内解决传统超级计算机要１００亿年才能解决的大数因子分解问题，这种特性非一般人能够理解。

（3）计算与能量的关系

由热力学定律知，计算的另一个资源是能量。经典计算作为一种机械的过程与能量的消耗是有关联的。在现代的经典计算中，计算机消耗电能看似平常，亦很少有人研究经典计算与能量的关系。然而在量子计算当中，理论上计算是不消耗任何能量的。3.量子计算机的几种实现方案

1998年美国和英国的牛津大学小组已在实验室里制造出了最简单的量子计算机。这种计算机与以往的计算机不同，与我们现在办公桌上“庞大的”机器相比，它更象放在机器旁边的咖啡杯。我们现在还无法确定未来的量子计算机究竟是什么样的，目前科学家们提出了以下几种方案。

第一种方案，也就是前面提到的“咖啡杯”量子计算机是核磁共振计算机。我们可以用自旋向上或向下表示量子位的0和1两种状态，那么怎么实现自旋状态的控制非操作呢？在许多有机分子中，当其中一个原子的自旋处于不同状态时，另外一个原子的自旋翻转所需的能量或者说共振频率也不同。如果我们把其中一个原子的自旋状态当作控制位，另一个原子的自旋当作目标位，控制不同的共振频率，就可以实现控制非操作。而它之所以更象一个咖啡杯，是由于这些有机分子(例如氯仿)被溶解于另外的有机溶液里。这些有机溶液与氯仿几乎没有相互作用，从而保证了量子态和环境的较好隔离。

第二种方案是离子阱计算机。在这种计算机中，一系列自旋为的冷离子被禁锢在线性量子势阱里，组成一个相对稳定的绝热系统。与核磁共振计算机不同，这种量子计算机由激光来实现自旋翻转的控制非操作。由于在这种系统中，去相干效应在整个计算中几乎可以忽略，而且很容易在任意离子之间实现n位量子门。

第三种方案是硅基半导体量子计算机。在高纯度硅中掺杂自旋为的离子实现存储信息的量子位，由绝缘物质实现量子态的隔绝，硅基半导体量子计算机与经典计算机一样建立在半导体技术的发展基础上，因此有着巨大的诱惑力。此外还有线性光学方案，腔量子动力学方案等。

三、对信息安全的影响 1.对当前密码体制的挑战

量子计算机的快速计算与分析能力也给当今社会的信息安全体系带来很大的冲击。目前，针对密码破译的量子算法有以下两种：

一是由贝尔实验室的Grover在1996年发明的Grover算法。这是一种针对所有密码(包括对称密码)的通用的搜索破译算法，其计算复杂度为O(N)(相当于把密钥长度减少到原来的一半)。从破译的角度，虽然这种算法使现有的计算能力提高了数亿倍，但对于目前使用的绝大多数对称密码和公钥密码来说还没有受到致命威胁。二是由贝尔实验室的Shor在1994年发明的Shor算法。这是一种专用的搜索破译算法，其扩展算法能以多项式时间攻破所有的能够转换成广义离散傅立叶变换的公钥密码—— 包括目前广泛使用的RSA、DH 和ECC。由于量子并行运算的内在机制，即使我们不断增加这类密码的密钥长度，也只不过给破译工作增加了很小的代价。对于椭圆曲线离散对数问题，Proos和Zalka指出在Nqubit的量子计算机上可以容易地求解k比特的椭圆曲线离散对数问题，例如，利用1448 qubit量子计算机可以破译256位的椭圆曲线密码。但Shor算法不能用来破译其他类型的公钥密码。

现行的信用卡加密技术也面临着失效的危险。如今的安全措施可能需要现在的计算机花费数千年才能破解，但是量子计算机破解它们只需要几个小时，所有的安全措施都将成为一纸空文。

2.应对量子计算挑战的策略

一旦量子计算机进入实用，还有什么密码可用? 这是摆在我国面前的一个紧迫的重大战略问题。我们应该未雨绸缪，积极探求具有自主知识产权的抗量子计算密码算法，以应对量子计算的挑战、确保我国在量子计算环境下的信息安全。2006 年5 月，在比利时召开了“第一届抗量子密码学会议”（PQCrypto2006，Post-Quantum Cryptography，意思是“量子时代到来之后的密码学”。2008 年10 月，在美国辛辛那提大学召开“第二届抗量子密码学会议”（PQCrypto 2008）。

从这两次国际会议来看，公钥密码应对量子计算机的挑战，还有以下三种基本对策：

（1）用量子密码替代公钥密码。其优点：安全性能在理论上保证绝对不可能用数学方法来破译。问题在于：建立量子密码系统需要昂贵的量子信道，量子密码也不具备数字签名的功能，如何建立网络信任体系值得探讨。

（2）用对称密码的签名取代公钥密码的签名，例如用Hash 函数实现Merkle 签名方案。其优点：其安全性等价求解单向函数的困难性，大大高于目前所有的公钥密码体制；与量子密码相比实现的代价很低。问题在于，这种签名采用一次一密体制，即产生一次签名就要用掉一个密钥，难以在开放环境下大量使用。（3）采用不能转换成离散傅立叶变换的数学难题来建立公钥密码体制。其优点：功能与现有公钥密码一致，能满足开放性的使用环境，成本低，具备工程实现的可行性。问题在于：其安全性不如前两种那么强，不排除将来有可能会发明出能破译这些密码的新的量子算法。

武汉大学的张老师认为可以采用量子密码、DNA 密码等基于非数学难题的新型密码。这些极具潜力的新型密码的研究还处于初级阶段，有待我们深入系统地研究完善。他还指出，基于数学难题的、能够抗量子计算攻击的密码也能有效的抗量子计算，这种方案的哲学原理是: 哲学上，任何事物有优点，必然也有缺点。量子计算机有优势，必然也有劣势。有其擅长计算的问题，也有其不擅长计算的问题。基于量子计算机不擅长计算的数学问题构造密码，便可以抗量子计算的攻击。目前的研究表明：凡是能够转化为求解广义离散傅里叶变换的数学问题，量子计算机都擅长计算。量子计算机能够依据Shor 算法对RSA、ECC 公钥密码和DH 密钥协商体制实施有效攻击，其原因就在于此。但是，量子计算机对诸如非线性方程组求解、格上的一些问题、背包问题、纠错码的一般译码问题等一些困难问题，都不擅长计算。于是，完全可以基于这些困难问题设计密码，而这些密码是抗量子计算的。

四、量子密码 1.基本原理

量子密码学的理论基础是量子力学，而以往密码学的理论基础是数学。与传统密码学不同，量子密码学利用物理学原理保护信息。首先想到将量子物理用于密码技术的是美国科学家威斯纳。威斯纳在“ 海森堡测不准原理”和“ 单量子不可复制定理”的基础上，逐渐建立了量子密码的概念。“海森堡测不准原理”是量子力学的基本原理，指在同一时刻以相同精度测定量子的位置与动量是不可能的，只能精确测定两者之一。“ 单量子不可复制定理”是“ 海森堡测不准原理”的推论，它指在不知道量子状态的情况下复制单个量子是不可能的，因为要复制单个量子就只能先作测量，而测量必然改变量子的状态。

威斯纳于1970 年提出，可利用单量子不可复制的原理制造不可伪造的“电子钞票”。由于这个设想的实现需要长时间保存单量子态，这是不太现实的，因此，“ 电子钞票” 的设想失败了。但是，单量子态虽然不好保存却可以用来传递信息，威斯纳的尝试为研究密码的科学家们提供了一种新的思路。

量子密码最基本的原理是“ 量子纠缠”，即一个特殊的晶体将一个光子割裂成一对纠缠的光子。被爱因斯坦称为“ 神秘的远距离活动”的量子纠缠，是指粒子间即使相距遥远也是相互联结的。大多数量子密码通信利用的都是光子的偏振特性，这一对纠缠的光子一般有两个不同的偏振方向，就像计算机语言里的“0”和“1”。根据量子力学原理，光子对中的光子的偏振方向是不确定的，只有当其中一个光子被测量或受到干扰，它才有明确的偏振方向，它代表“0”和“1”完全是随机的，但一旦它的偏振方向被确定，另外一个光子就被确定为与之相关的偏振方向。当两端的检测器使用相同的设定参数时，发送者和接收者就可以收到相同的偏振信息，也就是相同的随机数字串。另外，量子力学认为粒子的基本属性存在于整个组合状态中，所以由纠缠光子产生的密码只有通过发送器和接收器才能阅读。窃听者很容易被检测到，因为他们在偷走其中一个光子时不可避免地要扰乱整个系统。

当前，量子密码研究的核心内容是如何利用量子技术在量子通道上安全可靠地分配密钥。所谓“ 密钥”，在传统的密码术中就是指只有通信双方掌握的随机数字串。量子密钥分配的安全性由“ 海森堡测不准原理”及“ 单量子不可复制定理”保证。根据这两个原理，即使量子密码不幸被电脑黑客撷取，也因为测量过程中会改变量子状态，黑客得到的会是毫无意义的数据。

我们可以这样描绘科学家们关于“ 量子密码”的设想：由电磁能产生的量子（如光子）可以充当为密码解码的一次性使用的“钥匙”。每个量子代表" 比特含量的信息，量子的极化方式（波的运动方向）代表数字化信息的数码。量子一般能以四种方式极化，水平的和垂直的，而且互为一组；两条对角线的，也是互为一组。这样，每发送出一串量子，就代表一组数字化信息。而每次只送出一个量子，就可以有效地排除黑客窃取更多的解密“ 钥匙”的可能性。

假如现在有一个窃密黑客开始向“ 量子密码”动手了，我们可以看到这样一场有趣的游戏：窃密黑客必须先用接收设施从发射出的一连串量子中吸去一个量子。这时，发射密码的一方就会发现发射出的量子流出现了空格。于是，窃密黑客为了填补这个空格，不得不再发射一个量子。但是，由于量子密码是利用量子的极化方式编排密码的，根据量子力学原理，同时检测出量子的四种极化方式是完全不可能的，窃密黑客不得不根据自己的猜测随便填补一个量子，这个量子由于极化方式的不同很快就会被发现。

2.最可靠的密码通信技术

加密是保障信息安全的重要手段之一。在现有的各种密码中，没有哪种是解不开的。现在常用的标准加密方式是用一串随机数字对信息进行编码。比如，用数字串“5，1，19，20”来加密英文单词“east”（四个数字分别表示单词中四个字母在英文字母表中的位置）。这种加密方案有一个致命的缺陷：从数学上来讲，只要掌握了恰当的方法，任何密码都是可以被破译的。更糟糕的是，这种密码在被窃听破解时，不会留下任何痕迹，合法用户无法察觉，还会继续使用同一个地址储存重要信息，损失就会更大。

现在就是最安全的公钥密码系统，一旦遇上量子计算机，就形同虚设。须臾之间量子计算机便能破译这种密钥。要是用量子密钥来加密信息，那就连量子计算机也只能望“密”兴叹了。量子密码技术是一种截然不同的加密方法，是密码编制人员追求的最高境界。主要是利用两种不同状态的快速光脉冲（光子）来以无法破译的密码传输信息。任何想测算和破译密钥的人，都会因改变量子状态而得到无意义的信息，而信息合法接收者也可以从量子态的改变而知道密钥曾被截获过。单量子态有两个特殊的脾气，使它能“ 守口如瓶”：一是根据量子不可克隆原理，未知的量子态不能被精确复制，所以人们不能像复制钥匙一样复制量子态；二是由于量子不确定性原理，任何试图对它“ 不轨”的举动，都会毁坏套在信息上的量子密钥“ 信封”，使盗贼自暴形迹。从理论上来说，用量子密码加密的通信不可能被窃听，安全程度极高。

3.发展现状

2003年8 月，美国的科研人员研制出一种能探测到单脉冲光的探测器，它同时还能将误测或“ 漏测”率几乎减小到零。

2003 年11 月，日本总务省量子信息通信研究推进会提出了以新一代量子信息通信技术为对象的长期研究战略，计划在2020 年至2030 年间，建成绝对安全保密的高速量子信息通信网，以实现通信技术质的飞跃。

2003 年7 月，中国科技大学中科院量子信息重点实验室的科学家在该校成功铺设一条总长为3.2KM 的“ 特殊光缆”，即一套基于量子密码的保密通信系统。2003年11 月，华东师大研制成功国内首台量子保密通信样机。

2006 年5 月，在比利时召开了“第二届抗量子密码学会议”。2008 年10 月，在美国辛辛那提大学召开“第二届抗量子密码学会议”（PQCrypto 2008）。

五、国内外研究动态

由于认识到量子计算的战略重要性，世界上好多国家投入了大量的人力财力地，众多研究机构深入到了这一领域，目前已经取得了许多可喜的成果。1.美国政府已在量子计算领域投入巨资并走在世界前列。首先是美国军方的高度重视。美国国防高级研究计划局（D A R P A）制定了一个“量子信息科学和技术发展规划”，2002 年12 月发表1.0 版，2004 年4 月发表2.0 版，其目标是：在2012 年前开发出各种复杂的量子技术，从核磁共振量子计算、离子陷阱量子计算、中性原子量子计算、谐振量子电子动态计算、光量子计算、固态量子计算、超导量子计算和“独特” 量子位（如液态氦上的电子等）量子计算等八个不同的技术方向上同时开展研究。

美国政府的其他部门也部署了相关计划：国家安全局（NSA）的ARDA5(Advanced Research and Development Activity)计划；美国科学基金会（NSF）的QuBIC(Quantum and Biologically Inspired Computing)计划；美国宇航局（NASA）的Quantum Computing Technology Group 计划；以及美国国家标准与技术研究院（NIST）的Physics Laboratory Quantum Information计划等。

在2007 年以前，I B M 一直是量子计算领域的先锋企业。该公司2001 年率先研制成功7 位量子计算机，并完成了用S h o r 算法进行整数分解的试验。I B M 没有采用“绝热量子计算”的技术路线，其研制难度更大，但更接近于多用途密码破译量子计算机。

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台16 位商用量子计算机“Orion”，同年11 月，宣布研制成功28 qubit 量子计算机系统。2008 年5 月，研制成功48 qubit 量子计算机系统，12 月19 日，研制成功128qubit 量子处理器。

3.欧盟在已完成的第五个框架计划中、以及正在进行的第六个框架计划中都有量子计算的项目。日本早在2000年10 月就开始了为期5 年的量子计算与信息计划。

4.我国科学家也在积极开展量子计算方面的研究工作，2004 年中国科技大学潘建伟等完成Π 粒子量子系统纠缠态以及终端开放的量子隐态传输试验成吴楠等5 量子计算与量子计算机功。这是在国际上首次取得5粒子量子纠缠态的制备与操纵。

六、结束语

量子世界是一个神奇的世界，它的到来对我们来说既是机遇，又是挑战。目前，世界上各个国家，特别是各大经济科技强国，都认识到了发展量子计算技术的重要性，并把它提升到了国家战略层面。正是由于这个关系到国家重大利益的对抗性问题原因，上述计划正在紧锣密鼓地进行，但研究成果严格保密，不允许在公开的学术会议上发表。

因此，我们国家必须要独立自主地发展我们的量子技术，有长远计划,并把它提升到国家战略层面。由于历史等原因，我们没有很好地把握电子计算机时代的机遇。这又是一次机遇，我们国家一定要把握好，亲自迎接量子计算时代的到来，引领量子技术发展潮流，实现大国崛起。

参考文献

1.Michael A.Nielsen, Isaac L.Chuang.Quantum Computation and Quantum Information, London, Published by Cambridge University Press in 2000.13502-00 2.张焕国，王后珍。抗量子计算密码体制研究，专题研究，2011年第05期，DOI：10.3969 3.龙桂鲁，王川，李岩松，邓富国。量子安全直接通信，《中国科学：物理学 力学 天文学》，2011年第41卷，第4期：332~342.4.吴楠，宋方敏。量子计算与量子计算机，《计算机科学与探索》2007年1月，ISSN 1673-9418.5.管海明。国外量子计算机进展、对信息安全的挑战与对策，《计算机安全》，2009年4月。

6.屈平。量子密码技术开辟通信安全新时代。《世界电信》，2004年第8期。7.罗岚，戴琼海，方崂。量子计算和量子通信安全技术展望。

8.杨理。量子密码学的理论基础。中国科学院研究生院信息安全国家重点实验室。9.ELEANOR RIEFFEL.An Introduction to Quantum Computing for Non-Physicists.FX Palo Alto Laboratory and WOLFGANG POLAK.ACM Computing Surveys, Vol.32, No.3, September, 2000.Pp.300-335 10.王吉林，刘建设，陈培毅。《微纳电子技术》第46卷第6期，2009年6月。11.龙桂鲁。量子计算算法介绍。《物理》第39卷，2001看第12期。

第三篇：心得(量子计算)

计算机科学导论心得体会三（量子计算）

“量子计算”是一个对大部分人来说都比较陌生的名词，对我也是如此。这节课的教授向我们简单介绍了量子计算相关的知识，让我对这个概念有了初步的了解。

以量子力学原理进行计算的计算机就是量子计算机，而量子信息与量子计算是信息论和计算机科学与量子物理交叉的学科。量子计算有许多优势，比如运算速度快，在物理上容易实现等等。由此可看出量子计算的广阔前景。

摩尔定律指出，集成电路上可容纳的晶体管数量，约每隔十八个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。但是随着时间的推移，以基础物理为原理设计出的计算机性能提升已接近极限，摩尔定律也面临着失效的危险。在后摩尔时代，人们需要用新型技术来实现计算速度的提升，而基于量子物理的量子计算机就是很好的选择。

量子计算的应用前景广阔。其中最引人注目的就是窃取密码。目前的密码破解的困难主要是由于大数分解的困难，而量子计算能将大数分解问题在多项式时间内解决，因此能轻松破解密码。反过来，量子计算机还可以基于Heisenberg测不准原理与量子非克隆原理来发现监听，确保安全通信，这一成果已得到商业应用。此外，它还能够提高数据搜索的效率，在大数据时代的今天十分重要。因此，发展量子计算机在国际社会上普遍得到重视。我国在量子通信方面成果显著，而在量子算法方面比较薄弱。

量子物理是一门很深奥的学科，在短短的两节课内无法进行详细的介绍，我也没有听懂。但是这门物理学的应用将挑战传统的计算机，打开计算机世界的新大门。量子计算机的未来值得我们期待。

第四篇：信息论文

浅议小学信息技术的教、学、用

浅议小学信息技术的教、学、用

摘要：在21世纪，不会利用计算机进行信息处理的人，将成为新世纪的“文盲”。全国的教育工作者们，都在深刻的检讨过去教育的弊端和方法，并逐步取得共识，这就是必须动用现代教育理论,现代教育观念和现代教育技术，实施素质教育。而信息技术作为一门新兴的综合性学科，它集知识性，技能性，综合性和应用性于一体，我们决不能沿袭旧的模式，必须认真研究信息技术在素质教育中的学习和运用，才能促进我国教育的发展，培养适应时代需要的人才。

关键词：素质教育 信息技术 促进教育发展

21世纪是一个知识经济的时代，也是一个人才竞争的时代，经济全球化，社会信息化与知识经济的形成，已成为不可逆转的趋势，在这个时代里，不会利用计算机进行信息处理的人，将成为新世纪的“文盲”。全国的教育工作者们，都在深刻的检讨过去教育的弊端和方法，并逐步取得共识，这就是必须动用现代教育理论,现代教育观念和现代教育技术，实施素质教育。而信息技术作为一门新兴的综合性学科，它集知识性，技能性，综合性和应用性于一体，我们决不能沿袭旧的模式，必须认真研究信息技术在素质教育中的学习和运用，才能促进我国教育的发展，培养适应时代需要的人才。全国中小学计算机教育研究中心上海部主任王吉庆先生提出了信息素质的概念，并指出计算机教育是全面素质教育的一部分，其目标是培养现代社会接班人的信息素质。作为一线教师，在负责小学信息技术教学工作近七年的我，现就素质教育中学习和运用信息技术谈一些粗浅的看法。

一、充分激发学生学习运用信息技术的兴趣

传统教育教育技术是单一的，线性的，阅读、写作和计算被公认为传统教育的三大基石，教师凭一块黑板，一本书，一支粉笔，一张嘴来一统课堂

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３、从教学方法上调动。例如我们常用的比拟教学法,就是用现实中大家熟悉的事物,对问题进行说明讲解,以达到加深印象,帮助理解的作用.比如在讲到计算机处理信息的过程时，我们可将电脑处理信息的过程比作人脑处理信息的过程，电脑通过输入设备从外界获取信息，正如人通过耳朵、鼻子或眼睛等从外界获取信息，电脑用存储器存储信息相当于人脑记忆信息；电脑通过输出设备（显示器、打印机等）输出运行结果，则相当于人通过眼睛、嘴巴及各种手势向外界传递信息。这样比拟，教学效果就很显著。深奥的道理被浅显地解释明白。

二、利用信息技术，培养学生获取、分析、处理信息的能力 １、培养学生获取信息的能力

如今在任何类型的软件中，都设置了有帮助信息，且绝大多数定义为Ｆ１功能键和菜单Ｈ，通过它们可以让学生更好地掌握该软件的相关信息，我们可利用这一点教学生自学一些软件的用法。通过帮助信息的获取，就可以自己学习、使用该软件。还有在各种软件操作和命令执行过程中，均有提示信息，它起到提示进一步操作和提示一些命令的功能作用，我们又可放手让学生自主的学习电脑知识。

２、培养学生分析问题的能力

分析信息是在已获取一定信息的基础上，利用科学的分析、类比、综合、归纳等逻辑推理的方法而得到新的信息，它比原来的信息更概念化，更抽象化，可见分析信息能力与逻辑思维能力关系相当密切。因此计算机教学必须转向计算机思维活动的教学。比如，让学生学习计算机中树形目录，这是一

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驱使下，学生的创新思维日渐高涨，并将这些动力转化为作品，进一步丰富了自己的生活。

以上几点是我在教学中的一些体会和感悟，学习运用信息技术的教育过程，是学生动脑动手实践的过程，对小学生来说，要注意他们的知识能力高低，生理特点和心理素质，主要要让孩子们在“玩”电脑中去学习，去运用，提高自身的素质，适应未来社会的需要。在以后的教学中，我还要不断的摸索和尝试，力求在信息技术这门课的教学上不断创新，培养更多的适应时代需要的学生。

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第五篇：信息论文

现代信息技术教学方法研究

姓名：白骄龙

系别：计算机科学与技术系 专业：计算机科学与技术

指导老师：郑光 职称：讲师

摘 要：

如今社会的进步,经济的发展,要求教育必须跟上时代的步伐，教育界正在经历转变教育思想、更新教学内容、改进教学方法等一系列改革。作为教学方法的技术支撑的教育技术,随着以计算机技术为代表的现代信息技术的飞速发展,正面临着革命性的变化。因此,在现行的教学计划中,都把现代教育新技术作为必修的科目,扩展了原有的教学技术为主体的教学内容，如利用多媒体技术可控制教学节奏，提高教学效果。通过多媒体课件的演示可合理控制教学节奏，使教学过程能够按照预设的思路进行。全面提高了教学效果。

关键词： 信息技术 多媒体 教学

Abstract：

如今社会的进步,经济的发展,要求教育必须跟上时代的步伐，教育界正在经历转变教育思想、更新教学内容、改进教学方法等一系列改革。作为教学方法的技术支撑的教育技术,随着以计算机技术为代表的现代信息技术的飞速发展,正面临着革命性的变化。因此,在现行的教学计划中,都把现代教育新技术作为必修的科目,扩展了原有的教学技术为主体的教学内容，如利用多媒体技术可控制教学节奏，提高教学效果。通过多媒体课件的演示可合理控制教学节奏，使教学过程能够按照预设的思路进行。全面提高了教学效果。

Key Words：信息技术 多媒体 教学

目录

现代信息技术教学方法研究........................................................................................1 摘 要............................................................................................................................2 关键词............................................................................................................................2 Abstract..........................................................................................................................2 Key Words......................................................................................................................2 目录................................................................................................................................3 引言................................................................................................................................4 1.现代信息教学发展及其研究意义............................................................................4

1.1现代信息教学发展..........................................................................................4 1.2现代信息教学研究意义..................................................................................5 2.现代信息技术教学目标............................................................................................7 3.现代信息技术教学内容实现....................................................................................7

3.1运用现代信息技术，创设问题情境，激发学生探究兴趣。......................7 3.2运用现代信息技术，呈现过程，发展学生的思维，提高教学效果..........8

3.1.1用于导入新课，唤起学生求知方面的好奇心。...............................8 3.1.2用于显示过程，使抽象知识具体化、形象化。...............................8 3.1.3用于强化重点、突破难点，使学生听懂学会，体验成功感。.......9 3.1.4用于激发学生的学习动机，增强学生学习的主动性、积极性。...9 3.1.5运用现代信息技术，改变学生的学习方式.......................................9

4.现代信息教学方法的存在问题及改进..................................................................10 5.现代信息技术教学总结..........................................................................................11 参考文献......................................................................................................................12 致 谢..........................................................................................................................12

引言：

我们知道，传统的教学方法是黑板、粉笔和教师不厌其烦的灌输，学生和教师之间的交流的媒体简单，学生学习起来吃力，教学活动也显得枯燥乏味。现在的电化教学打破了传统的教学模式，它采用多媒体语音设备将录音、录像、投影、DVD、教学软件播放机甚至包括计算机等多种教学媒体集中于一体，由教师根据不同课型的要求，灵活机动地运用相关的媒体进行教学实践活动。多媒体教学充分利用声像信号，使教学活动更加富有乐趣，在教学中学生们有身临其境之感，学习兴奋点得到多方面的刺激，这样既增强了他们的学习兴趣和积极性，又大大提高了教学质量。

现代信息技术教学的关键在于从现代教学媒体构成理想教学环境的角度，探讨如何充分发挥学生的主动性，积极性和创造性。我们知道，以计算机为主的现代教学媒体的出现带来了传统教学媒体所无法具备的特性：计算机交互性、多媒体特性、超文本特性、网络特性。这些特性能够使学生在课堂上的地位有所改变，使学生能够真正积极主动的探索知识，而不再是被动的接受知识信息，成为知识信息的主动建构者。在这种模式下，教师成为课堂教学的组织者、指导者，学生建构意义的帮助者、促进者，而不是知识的灌输者和课堂的主宰。与传统模式相比，信息技术课程在教学中发挥越来越大的作用。使用现代化教学环境中信息的传递方式和学生对知识信息加工的心理过程，充分利用现代教育技术手段的支持，调动尽可能多的教学媒体、信息资源，构建一个良好的学习环境，在教师的组织和指导下，充分发挥学生的主动性、积极性、创造性，使学生能够真正成为知识信息的主动建构者，达到良好的教学效果。

1.现代信息教学发展及其研究意义

1.1现代信息教学发展

我国的现实情况看，九十年代以前的教学模式基本上都是传统教学模式——以“教师”为中心。这种模式的优点是有利于教师主导作用的发挥，有利于教师对课堂教学的组织、管理与控制；但它存在一个很大的缺陷，就是忽略学生的主动性、创造性，不能把学生的认知主体作用很好地体现出来。强调学生的任务就 4

是要消化、理解教师讲授的内容。不难想象，作为认知主体的学生在整个教学过程中始终处于比较被动的地位，肯定难以达到比较理想的教学效果，更不可能培养创造型人才。

进入九十年代以后随着多媒体和网络技术的日益普及（特别是基于Internet的教育网络的广泛应用），信息技术课程才逐渐发展起来。这种教育模式是根据现代化教学环境中信息的传递方式和学生对知识信息加工的心理过程，充分利用现代教育技术手段的支持，调动尽可能多的教学媒体、信息资源，构建一个良好的学习环境，在教师的组织和指导下，充分发挥学生的主动性、积极性、创造性，使学生能够真正成为知识信息的主动建构者，达到良好的教学效果。

信息技术课程的关键在于从现代教学媒体构成理想教学环境的角度，探讨如何充分发挥学生的主动性，积极性和创造性,利用信息技术辅导教学，能生动直观地通过图文、声像的综合作用，创造逼真的教学情景，促使学生在快乐中学习，并充分调动了学生的积极性和求知欲。从而使课堂教学焕发生机与活力。因此，教学中必须增加培养学生 对信息获取、检索、分析、处理能力的内容，信息能力作为教育的培养目标。1.2现代信息教学研究意义

传统课程教学不足为：传统课程教学已经不能适应现代教育教学的需要，在培养目标上，只重视传授知识，不注重发展能力，按一个模式培养学生，不利于具有创新思维和创新能力的创造型人才的成长。在教学内容上，教材是学生的唯一学习内容，是学生知识的主要来源。在教学方法上，是注入式、满堂灌，只研究教师如“教”，不重视学生如何“学”，考试主要靠死记硬背，不利于调动学生的学习积极性。在教学形式上，只是课堂一个渠道，单一化、模式化，忽视因材施教和课堂外渠道。在师生关系上，重教师作用，教师是主动的施教者，忽视学生的主动性，学生是知识传授对象，是外部刺激的被动接受者。传统教育是保守的、封闭的。在这种传统教育指导下形成的思维方式，已不能满足学生的发展需要，也能让学生适应时代发展的需要。

信息技术环境下教学集文字、图案、音乐于一体，通过创设情境，设疑探究，学生主动学习能力能够得到较好锻炼与培养。教学内容得到丰富和发展，信息技 5

术环境下的学习资源是数字化的信息，它包括了文本、网络视频，网络教学课件、学习工具软件等多种形式。有些教学资源内容除了有每节课的精讲资源外，还包括教师的上课讲义、自学光盘、名师讲座、针对性专题讲座及各种相关的网站资源连接。这样使网络教育的教学过程具有信息容量大、资料更新快和多向演示、模拟生动的显著特征，这一点是有限空间、有限时间的其它传统课程教学方式所无法比拟的。多媒体和网络技术能提供界面友好、形象直观的交互式学习环境，能提供图文声像并茂的多种感官综合刺激，而不仅有利于学生的主动发现、主动探索，还有利于发展联想思维和建立新旧知识之间的联系。教学形式多元化，信息技术环境下教学过程可以是实时的，也可以是非实时的；可以是在线的，也可以是非在线的，通过多种形式如专题学习网站，网上学习论坛等可以随时随地地进行。任何人、在任何时间、在任何地点，从任何章节开始、学习任何课程，学生完全可以根据自己的基础，学习能力和学习时间等客观条件来自主地选择需要学习的内容，并能够实现资源的共享。在信息技术环境下，能充分体现学生的认知主体作用，学生学习的主动性、积极性能够得到更多的关注与激发。

但运用现代信息技术教学通过研究表明，运用信息技术教学要注意展示的是教学的重点、难点内容，这样才能提高课堂教学效率。一味地追求使用计算机，过度使用视频图像，或频繁地玩转媒体，学生只对生动的信息技术感兴趣，认真思考问题的不多，都会成为教学的干扰。反之，学生学习的自由度过大，就容易偏离教学目标的要求。信息技术环境下，学生的自控能力不强，认真进行学习内容的学生有限，课堂监控有一定的难度。

传统课程教学的优点在某种程度上恰恰是信息技术环境下教学的不足，而信息技术环境下教学在一定程度上也能够弥补传统课程教学中存在的缺陷。信息技术环境下教学与传统课程教学优势互补既不同于纯粹的传统课程教学，也不同于纯粹基于信息技术环境下的教学，其实质是一种在基于信息技术环境下的教学与传统课程教学整合对接的教学。基于信息技术环境下的教学与传统课程教学的优势互补，其本质与内涵就是把以计算机及网络为核心的信息技术作为促进学生自主学习的认知工具、情感激励工具和丰富的教学环境的创设工具，全面地应用到各学科教学过程中，并结合、借鉴传统课程教学的优势和经验，使各种教学资源，各个教学要素和教学环节相互渗透，相互补充，相互融合，形成协调一致的有机 6

统一体，从而产生“聚焦效应”，发挥最大的整体效益。

2.现代信息技术教学目标

设想通过本课题的研究全面提升教师的教育观念、信息素养、教学水平等综合素质，探索、完善、推广信息技术环境下有效课堂教学模式体系，研究教学策略、教学结构，优化教学过程，改善育人环境，提高教育质量，把学生培养成“学会学习、学会做人、学会合作、学会创新”的现代人才，从而落实素质教育，提升学校综合实力。

1、探索出应用现代信息技术提高课堂教学效率、实施素质教育的策略，丰富、完善具有“民主性、合作性、探究性、生成型、情境型”为特征的“探究——创新”教学模式，全面提高教学质量。

2、培养出一批信息技术应用的骨干教师，提升师资队伍的整体水平。

3、使学生具有丰富的情感体验、良好的品行修养、扎实的基础知识、较强的综合能力。培养学生良好的信息素养，使学生具有获取信息、传输信息、处理信息和应用信息的能力。把信息技术作为支持终身学习和合作学习的手段，为适应信息社会的学习、工作和生活打下必要的基础。提高学生的素质，培养学生的创新精神、学习能力和实践能力，发掘学生的潜能，使每一个学生都能得到最大程度的发展。

4、建设课题研究网站，形成研究资料，发布信息，关注研究动态，为师生提供开放的、丰富的、动态的研讨交流环境。

3.现代信息技术教学内容实现

3.1运用现代信息技术，创设问题情境，激发学生探究兴趣。

一方面，多媒体的使用可以大大提高作为重要教育资源的教师的价值。例如在英语课上，我们可使用录像、VCD等视听媒体将教师从重复讲授的环节中解脱出来，这样教师就可将宝贵的时间、精力和智慧分配到解决问题和创新研究上来。

另一方面，多媒体可以减少学生的被动等待，增加了学习机会，并可将被动学习转化为主动学习。如思想品德课与自然等其他课程相比没有实验，因而学生直接参与教学过程的机会不多，学生的主体作用难以发挥，而多媒体课件具有较 7

强的人—机—人的交互作用，这种交互作用可以使学生充分地参与教学活动过程，使学生由被动变为主动，学生成为学习的主人，这样就可以大大提高学生的价值，这正是现代素质教育的要求。

3.2运用现代信息技术，呈现过程，发展学生的思维，提高教学效果

运用多媒体课件组织教学，可以优化课堂教学过程，增强课堂教学效果。例如，在数学课“平行四边形的面积”一节中，如果教师单纯用语言描述平行四边形的面积同矩形的面积相同，从而得出S平=底X高，学生可能要问为什么，而且对于这个公式也只能去死记硬背，这样达不到很好的教学效果。而运用多媒体课件来让学生观察平行四边形通过分割、添补的动画效果最终成为长方形的全过程，那么学生就很容易的理解为什么S平=S长，这样学生对平行四边形面积的公式也会记得扎实牢固，从而提高了教学效果。

综上所述，我们可以看到应用多媒体进行教学是非常必要的，那么我们如何将多媒体更好的应用到教学中呢？

由于所教学科不同，所以在多媒体的选择和应用上也有所不同，不是所有的学科都能通过运用多媒体来达到教学效果，同一门学科也不是每节课都必须用多媒体课件进行讲授。多媒体只是一种教学辅助工具，所以我们也应在适时、必要时才使用它。那么，在教学活动中如何适当应用多媒体才能取得最佳效果呢？我总结了以下几点：

3.1.1用于导入新课，唤起学生求知方面的好奇心。

在教学中，往往所学新课的内容同上节课的知识毫无联系，这就给我们在导入新课这一环节上带来了不便。如在计算教学中，由于每一节课的内容都是一些操作问题，而且各个操作问题之间都联系不大，这样我们就无法用上一个问题来引出下一个问题。这时我们就可以将用相关的新知识制作好的多媒体课件展示给同学们，让他们通过观察课件来发现新知识、新内容，从而引出新课。3.1.2用于显示过程，使抽象知识具体化、形象化。

有些学科的概念比较抽象，不易理解，而且有些知识又无法用语言叙述清楚，又不能提供真实事例展示在学生面前。例如在学习“圆的面积”一课时，可以创设这样的问题情境：（课件演示）用一根绳子把羊拴到草地中的木桩上，羊边吃草边走。提问：你看了这幅图想提问什么问题？有的学生提出：羊走了一圈有多 8

长？还有的学生提出：羊能吃到草的面积是多少？„„学生通过积极思维，自己发现问题，提出问题，思维处于最佳状态，学习起来就特别有兴趣，从而使学生形成很深刻的印象。

3.1.3用于强化重点、突破难点，使学生听懂学会，体验成功感。

一节课上得好坏、成功与否，很重要的一个方面就是看有无突出教学重点、突破教学难点。而许多学科仅借助于传统的教学手段是很难达到目的的。例如在自然课教学中，许多生命现象往往作为一个抽象概念来讲授，学生学习时缺乏感性认识，因而枯燥无味，造成对某些知识学习的困难，但生物的生命现象又是所学的重点和难点。这时我们就可使用多媒体课件来突破传统教学不能解决的问题，使抽象概念形象化，使枯燥内容生动化，激发学生浓厚的兴趣和想象力，既降低学习难度，又突破了重、难点。

3.1.4用于激发学生的学习动机，增强学生学习的主动性、积极性。

在小学数学教学中，要改变学生由被动的接受学习转变为主动的探究学习，教师要实行教学民主，营造平等、和谐、轻松的课堂氛围，给学生更多的自主权，使每个学生敢于提问，敢于发表敢于展示，从而最大限度地激活学生潜在的探究欲望，激发他们的探究兴趣。因此，教师在数学教学中，要善于运用现代信息技术手段，创设生动具体的学习情境，选用学生能接受到的实际例子来引课，创设有利于学生发现、探究的学习心境，激发学生学习热情，唤起学生的参与欲望，引发学生的好奇心，使学生产生兴趣，自主探索，积极参与到学习活动中去，树立学习信心，引发学生积极思维。这样即达到了授课的目的，又激发了学生的学习动机，变被动接受为主动学习。

3.1.5运用现代信息技术，改变学生的学习方式

我们过去教学的一大问题是过于注重知识的传授、过于强调接受学习、死记硬背、机械训练，过于重视书面知识而轻视日常生活中的知识。故新课程倡导学生主动分析、乐于探究、勤于动手，强调在掌握基本知识和基本技能的同时，形成积极主动的学习态度、学会学习、形成正确的价值观。在信息条件下，学生可以通过信息技术获得大量的相关信息，教师和教材再也不是唯一的知识来源，他们的知识广了，视野宽了，自然疑问也多了，对教师的话他们开始思考、辩别、考证和质疑。

在这种情况下，教师应正确对待，及时转变观念，充分利用信息技术提供的丰富资源，引导学生主动学习。教师可根据教学需要，提出教学要求和问题，让学生利用信息技术去搜集信息、处理信息，然后进行讨论、总结交流。通过这种方式，学生既学到了知识，又锻炼了搜集和处理信息的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。

运用现代信息技术，建立探究性学习方式，能更有效地使学生领悟教学思想和教学方法，启发学生更积极的思维活动，引导学生自己发现和探索，把课堂教学过程转变为学生在学习中自主发现问题、探索问题、解决问题的探究过程，培养探究精神和创新能力，促进学生良好的学习习惯和良好的个性品质形成。

总之，多媒体的创新应用，节省了教师的讲授时间，使学生有更多的时间用于练习和巩固，这样不仅减轻了学生的学习负担，完成了教学任务，也大大提高了课堂教学效果

4.现代信息教学方法的存在问题及改进

1、教学行为转变并不十分到位，有的教师虽然掌握了一些教学理念，但在真正教学中还是跳不出传统教学的阴影，转不过这个弯，“穿新鞋、走老路”。

2、信息技术的应用特别是多媒体课件、网络环境下的教学软件设计制作等等要耗费教师大量的时间、精力，这与教师平时的满负荷工作产生了一些矛盾，很多老师在公开课，研究课以及观摩课时采用新的教学方法，但是在常态课中又回来老路上。

3、参加课题研究的教师都是教育教学一线骨干人员，承担着繁重的教育教学任务，同时在新课改形势下师生的教学负担较大，课题研究的教师却需要付出大量的时间和精力，这在一定程度上不利于研究的顺利进行。

4、不同学科资源的选取与整合、不同课型的优势互补模式研究等还需要我们做大量的理论研究与实践工作。

5、课题的有关研究内容的提出尚不作更深层次的研究，如教学模式的研究等暂时处于一种初步探索阶段，很难形成一系列完善的模式体系等等。

5.现代信息技术教学总结

1.教师和学生的信息技术素养是实施有效的基础在教育传播中，教师通过多媒体向学生传送与交换教育信息，教师要与学生沟通，必须建立在双方共同经验的范围内。教师必须要掌握运用信息技术手段进行搜集、整理、表现、评价教学信息的方法，学生也必须具备利用信息技术获得、处理和评价信息的能力。

2.信息技术支持的教学与传统教学优势互补是实施有效教学的关键，尽管信息技术支持的教学比传统教学具有诸多优点，但它并非完美无缺。而传统教学尽管存在一些缺点，但也不是一无是处。信息技术支持的教学和传统教学可优势互补、取长补短、相互融合，针对不同的教学要求和教学条件，可选择不同的教学模式。比如，信息技术支持教学手段对于抽象类、陈述类的知识内容，效果不太理想，需要发挥传统教学的优势来弥补。可见，不能全盘否定传统教学，也不能全盘肯定信息技术支持的教学，要使二者优势互补，互相融合。

3.“适时”和“适度”运用信息技术手段是实施有效教学的保障。美国大众传媒学家施拉姆曾指出：“如果两种媒体在实现某一教学目标时，功能是一样的，我一定选择价格较低的那种媒体。”也就是说，选择媒体应遵循“低成本、高效能”的原则。英国开放大学教育技术研究所安东尼·贝茨教授指出，并不存在某种“超级媒体”，所有媒体都有其长处和短处，而且一种媒体的长处往往是另一种媒体的短处。最理想的应该是在给定的情形下，只使用有限范围的媒体，以最小的成本取得最大的学习效果，并在方便学习者和教师两者之间做到合情合理的均衡。因此，信息技术支持的教学中，并不是所使用的信息技术手段越多越先进，所产生的教学效果就越好，效率就越高。如果使用简单媒体能表达的内容反而用复杂的技术实现，必然导致时间、精力、资源的浪费，造成教学效益的下降。信息技术环境下的教学既包含多媒体教学，也包含网络教学，它与传统教学相比，既有优势也有局限。只有正确看待信息技术手段，适时、适度地发挥信息技术手段在各教学环节的作用，才能使教育教学活动从整体上得到丰富和提升，才能提高教学实效，促进学生发展，深入推进素质教育进程。

参考文献

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转眼间，两年的学生生涯就要结束了，在这期间我受到了学院老师在学习生活上的关心和帮助，在这里我向各位老师表示衷心的的感谢，感谢各位老师对我的指导和启迪。这几年我学到了很多东西，知识和能力得到了拓展，为我今后走向社会打下了坚实的基础。我更要感谢两年来为我们辛苦操劳的辅导员渠瑞华老师，作为我们的辅导员，在我们的生活上和学习上给予了极大的帮助，老师的教诲，终身难忘，我只有谨遵师长们的教诲，努力工作，做出成绩，以慰其心。

感谢陪伴我两年的同学、伙伴，因为有你们的陪伴，大学的生活才多了许多的乐趣，我们就要分别了，让我们共同努力！在未来这个社会的大舞台上，让我们来开创更辉煌的篇章。祝我们的老师以后工作顺顺利利，开开心心。