《二進(jìn)制與計(jì)算機(jī)》教學(xué)設(shè)計(jì)

1、教學(xué)設(shè)計(jì)：二進(jìn)制與計(jì)算機(jī)一、教材分析本內(nèi)容選自廣州市教育局教學(xué)研究室2013年新編的信息技術(shù)初中第一冊(cè)第一章信息與信息技術(shù)中第 3節(jié)計(jì)算機(jī)的基本工作原理中的第二小節(jié)。二 進(jìn)制是計(jì)算機(jī)工作的基本形式，也是計(jì)算機(jī)理論知識(shí)中的最基本的原理，對(duì)于信息技術(shù)的學(xué)習(xí)及了解計(jì)算機(jī)的工作原理具有不可忽視的奠基作用。原教材以一小節(jié)的篇幅介紹二進(jìn)制，只解答了計(jì)算機(jī)為什么要采用二進(jìn)制，語(yǔ)焉不詳，內(nèi)容也相對(duì)抽象不易理解，難以引起學(xué)生的興趣和重視。有鑒于此，筆者單獨(dú)以一課時(shí)的時(shí)間介紹這一相關(guān)知識(shí)。二、教學(xué)對(duì)象分析本課教學(xué)對(duì)象為初一的學(xué)生。初一的學(xué)生活潑好動(dòng)，但其邏輯思維能力和抽象 思維能力相對(duì)較弱， 對(duì)于二進(jìn)制的工作原理

2、不一定能夠直觀地理解，所以，筆者在教學(xué)設(shè)計(jì)中，以活動(dòng)為主線，環(huán)環(huán)相扣，讓學(xué)生在游戲中不斷體悟二進(jìn)制的妙用。三、教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能：學(xué)會(huì)二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)化，認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)表示字符的原理，認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)描述圖片的原理。（二）過(guò)程與方法：通過(guò)模擬活動(dòng)體會(huì)到計(jì)算機(jī)對(duì)字符的表示方法，通過(guò)設(shè)計(jì)圖形編碼了解計(jì)算機(jī)對(duì)圖像的表示方法。（三）情感態(tài)度價(jià)值觀：學(xué)會(huì)相互之間的合作和溝通，了解二進(jìn)制原理在計(jì)算機(jī)中和生活中的應(yīng)用，激發(fā)其創(chuàng)新思考的樂(lè)趣。四、重點(diǎn)難點(diǎn)分析教學(xué)重點(diǎn)：二進(jìn)制與十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換教學(xué)難點(diǎn)：二進(jìn)制對(duì)字符的表示五、教學(xué)手段講授法、游戲法六、教學(xué)實(shí)施過(guò)程教學(xué) 環(huán)節(jié)教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)導(dǎo)入展

3、示4張牌，第一張牌上有 1個(gè)點(diǎn)，第二張 牌上有2個(gè)點(diǎn)，第三張牌上有 4個(gè)點(diǎn)，第4 張牌上有8個(gè)點(diǎn)，讓學(xué)生觀察規(guī)律，說(shuō)出第 5張牌有多少個(gè)點(diǎn)？其規(guī)律是什么？（第i張牌的點(diǎn)數(shù)是2i-1 ）觀察牌，總結(jié) 規(guī)律題目簡(jiǎn)單有 趣，能夠在短 時(shí)間內(nèi)吸引學(xué) 生的注意力。 而且每張牌的 點(diǎn)數(shù)隱含著二 進(jìn)制位數(shù)的 權(quán)，為正式介 紹二進(jìn)制做好 鋪墊。1、怎么表示二進(jìn)制現(xiàn)在，我們將某些牌翻轉(zhuǎn)。那么，翻轉(zhuǎn)后, 這幅牌上有多少個(gè)點(diǎn)如果我們把面朝上的牌當(dāng)作1，面朝下的牌當(dāng)作0,則以下牌可以這樣表示為 01001，則它對(duì)應(yīng)的有 9個(gè)點(diǎn)通過(guò)紙牌的翻 轉(zhuǎn)引入二進(jìn)制 數(shù)，過(guò)程流程， 學(xué)生容易接 受，用不同形 態(tài)來(lái)表示二進(jìn) 制數(shù)，容

4、易激 起學(xué)生的興 趣，結(jié)合情景 學(xué)習(xí)，更能加 深學(xué)生對(duì)二進(jìn) 制的理解。01001=9那么以下幾張牌有多少個(gè)點(diǎn)呢?學(xué)生回答,問(wèn)他是怎么推出答案的進(jìn)與進(jìn)數(shù)轉(zhuǎn) 二制十制的換總結(jié)規(guī)律：如果將每一位數(shù)都認(rèn)為背后有 一個(gè)點(diǎn)數(shù)2i-1，那么，二進(jìn)制數(shù)可以轉(zhuǎn)化為 2A4*1+2A3*0+2A2*1+2A1*0+2A0*1=21思考：十進(jìn)制數(shù)背后有沒(méi)有一個(gè)點(diǎn)數(shù)呢？ 它的值是多少呢？2、練習(xí)，將二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制同學(xué)已經(jīng)可以非常敏捷地將二進(jìn)制數(shù)進(jìn) 行了轉(zhuǎn)換，那么你知道下面的圖表示多少 嗎？=(s=i, E=d)OOOOC = ta=i,Q=Q) 曲曲- 妙 1, 5=0)M 二(=1P=Q)4勺*勺= i=ld

5、呦+ + X+ z (+=1P x=Q)ooooo = 0=1,網(wǎng)ATATT -4*44 -C*=L S題目太多，可以分兩組讓學(xué) 生計(jì)算，競(jìng)爭(zhēng) 回答計(jì)算結(jié)果鞏固學(xué)生對(duì)二 進(jìn)制的理解， 利用不同形態(tài) 來(lái)表示二進(jìn) 制，有利于學(xué) 生思維遷移結(jié)合情景，不 僅能激起學(xué)生 興趣，更能加 深學(xué)生對(duì)二進(jìn)3、將十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制 現(xiàn)在，各位同學(xué)已經(jīng)能夠非常熟練地進(jìn)行 二進(jìn)制轉(zhuǎn)換，但是，有一個(gè)難題，需要大 家解決，那就是john的生日蛋糕問(wèn)題。John出生在1970年，他要過(guò)生日了，想 要在生日蛋糕上插上蠟燭表示自己的歲 數(shù)。但是，我們都知道，他已經(jīng)43歲了， 如果在蛋糕上插滿(mǎn)43根蠟燭，不僅蛋糕 插得太擠，而且

6、蠟燭之間還可能會(huì)互燃。他想到用二進(jìn)制來(lái)表示自己的歲數(shù)，他在蛋糕上插上六根蠟燭，想用點(diǎn)燃蠟燭表示1，不點(diǎn)燃蠟燭表示0，但他不知道具體應(yīng)該點(diǎn)燃哪幾根蠟燭，你能幫他嗎?學(xué)生回答問(wèn) 題，并提問(wèn)他 是怎么推出結(jié)制在生活中應(yīng) 用的理解二進(jìn)制編碼思考：你能不能用一只手表示你歲數(shù)1、情境有一天夜里，你正在寫(xiě)作業(yè)，突然發(fā)現(xiàn)對(duì) 面樓里有燈光一閃一閃地， 似乎有某種規(guī) 律，你仔細(xì)觀察后發(fā)現(xiàn)對(duì)方可能是用二進(jìn) 制來(lái)發(fā)送信息，于是，你把信息記了下來(lái)， 發(fā)現(xiàn)是以下一串代碼01000 00101 01100 10000請(qǐng)問(wèn)，你知道這是什么意思嗎？后來(lái)，你記得對(duì)面是你的一個(gè)小伙伴，你們?cè)?jīng)給字母編過(guò)表，如下：141617IB2

7、02223QR3nan1n現(xiàn)在，你能看出小伙伴的意思嗎？原來(lái)，密碼是這樣破解的：從字母表里 找到字母對(duì)應(yīng)的數(shù)字，將數(shù)字轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制 進(jìn)行傳輸，接收到二進(jìn)制后將其轉(zhuǎn)化成數(shù) 字，再?gòu)淖帜副砝镎页鰧?duì)應(yīng)的字母。2、游戲根據(jù)以上規(guī)則，用二進(jìn)制的方式給同桌 發(fā)送一個(gè)單詞。二進(jìn)制的表示方式用多種， 可以用手指表示，可以用聲音表示，也可以 眨眼皮表示3、講解其實(shí)剛才各位同學(xué)所做的， 正是計(jì)算機(jī)的 工作，只不過(guò)，計(jì)算機(jī)所用的表跟大家不 用，它用一張?zhí)囟ǖ木幋a表，叫ASCII表。學(xué)生嘗試用一 只手表示自己 的歲數(shù)學(xué)生猜猜意 思，將二進(jìn)制 數(shù)轉(zhuǎn)成十進(jìn)制學(xué)生破解出意 思學(xué)生做游戲， 同桌之間一個(gè) 用二進(jìn)制傳輸 一個(gè)單

8、詞，另 一方解析這個(gè) 單詞。情境拓展，鞏 固學(xué)生的認(rèn)識(shí)本環(huán)節(jié)講解二 進(jìn)制的編碼知 識(shí)，單純地講, 該知識(shí)可能比 價(jià)乏味。通過(guò) 情境設(shè)置讓學(xué) 生來(lái)逐步模擬 計(jì)算的運(yùn)行， 讓學(xué)生不知不 覺(jué)中知道了計(jì) 算機(jī)的編碼環(huán) 節(jié)，同時(shí)通過(guò) 設(shè)置活動(dòng)加深 了學(xué)生對(duì)這個(gè) 流程的理解。最后才正面講 解計(jì)算機(jī)的編 碼流程，鞏固 學(xué)生的認(rèn)識(shí)。二進(jìn) 制與 圖像K IChar ft Decinol： 65 He; $41用a町陽(yáng)訂I*” r-./012345678?:?CDEFGHTJKI MNOPQRSTJVlffiffir_ *abcdefshijklMnopqrstiJvwx/z| 0 jrt J- 4 rh % -

9、B ,j re re 亠 v t-t it l jT 4 st r. jl r it - u_ . 廠I 1 AAFPlroCDIJIiyOUftf ft r 益% Rli沁白m卄t n三遷口計(jì)算機(jī)要傳遞一個(gè)字符，首先先在這張 表里找到字符對(duì)應(yīng)的編碼，例如，A對(duì)應(yīng)的編碼就是 65,然后將編碼轉(zhuǎn)換成二 進(jìn)制進(jìn)行傳輸，另一臺(tái)計(jì)算機(jī)接受到二 進(jìn)制后，將其轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制，然后從ASCII表中找出對(duì)應(yīng)的字符進(jìn)行處理。 思考：ASCII只定義了英文字母，計(jì)算機(jī) 又是怎么表示其它文字的，比如中文、 日文、韓文之類(lèi)的圖像的表示計(jì)算機(jī)雖然明白了字符之間的傳輸，但是它怎么知道這個(gè)字怎么寫(xiě)呢？計(jì)算機(jī)可以用一個(gè)表格來(lái)描

10、述一張圖片， 每個(gè)格子表示一點(diǎn)。如果該點(diǎn)有顏色，就 表示為1，如果沒(méi)有顏色，就表示為 0。.011100000 1)000 11 ooo n01111活動(dòng)現(xiàn)在傳輸一個(gè)二進(jìn)制圖像給你， 你能快速 地解碼出來(lái)嗎？你怎樣編寫(xiě)一張圖片， 然后以二進(jìn)制的方式發(fā)送給你的小伙伴。 教師在此以excel的方式制定好表格，讓 學(xué)生解碼一個(gè)圖像，然后讓學(xué)生自己繪制 一個(gè)圖像然后進(jìn)行編碼。學(xué)生思考學(xué)生活 動(dòng)，接受教師 發(fā)送的表格， 并開(kāi)始解密圖 像，并設(shè)計(jì)圖 像，給圖像編 碼本環(huán)節(jié)講 解如何用二進(jìn) 制數(shù)來(lái)描述圖 像。問(wèn)題承接 上一個(gè)環(huán)節(jié)， 電腦可以互相 自己識(shí)別字 符，但電腦和 人之間如何傳 遞字符呢？人 不可能以

11、 ASCII碼來(lái)識(shí) 別字符。講解 圖像的表示原 理后，讓學(xué)生 通過(guò)活動(dòng)對(duì)圖 像進(jìn)行編碼和 解碼，不僅加 深學(xué)生對(duì)該知 識(shí)的理解，更 能激發(fā)學(xué)生創(chuàng) 造性。緊接著 對(duì)二進(jìn)制描述 圖像在生活中 的應(yīng)用進(jìn)行舉 例，可以較好 地拓展學(xué)生認(rèn) 知，發(fā)散他們的思維。計(jì)算 機(jī)中 的二 進(jìn)制rin P H V h 3、應(yīng)用用二進(jìn)制方式描述圖像的方法在我們生活中有很廣泛的應(yīng)用，比如可以用來(lái)畫(huà) 圖，如像素畫(huà)：最廣泛的一個(gè)應(yīng)用是打印機(jī)和傳真機(jī)。思考：如何用二進(jìn)制數(shù)描述一個(gè)物體并實(shí)現(xiàn)3D打印呢?同學(xué)們，通過(guò)剛才的例子，我們知道，在生 活，我們可以通過(guò)各種各樣的例子來(lái)表示二 進(jìn)制，那你們知道在計(jì)算機(jī)中，用什么方式來(lái)表示二進(jìn)

12、制嗎?1、利用電子原件的通電和斷電來(lái)表示2、利用光的反射來(lái)表示二進(jìn)制，例如，光 發(fā)生折射表示0，沒(méi)有折射表示1。這就 是光存儲(chǔ)的原理，例如我們的光盤(pán)就是 這樣來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的。學(xué)生聽(tīng)講，可以適時(shí) 發(fā)問(wèn)通過(guò)多方面的 舉例說(shuō)明，讓 學(xué)生深刻認(rèn)識(shí) 到二進(jìn)制在計(jì) 算機(jī)中的廣泛 應(yīng)用，而非教 材中簡(jiǎn)單帶過(guò) 的“在計(jì)算機(jī) 內(nèi)部，所有信 息的表示、存 儲(chǔ)、處理、輸 出均采用二進(jìn) 制”，可以讓學(xué)3、利用磁性來(lái)表示二進(jìn)制，例如n-s表示1， s-n表示0,這就是磁存儲(chǔ)的原理。例如 我們的硬盤(pán)、U盤(pán)，就是這樣來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù) 的。1*（丙F S wP-TT（F-Jrl區(qū)兩hLa!4、利用聲音來(lái)表示二進(jìn)制，例如早期我們用電話(huà)

13、線來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，但是電話(huà)線是傳輸聲 音的（模擬信號(hào)），怎樣讓它傳輸二進(jìn)制 呢？我們?cè)O(shè)計(jì)兩個(gè)頻率，高頻就表示1，低頻就表示0，電腦傳輸時(shí)，通過(guò)調(diào)制解 調(diào)器將01信號(hào)轉(zhuǎn)換成低頻高頻，就可以 通過(guò)電話(huà)線傳輸了。電腦接受信號(hào)時(shí)，同 樣通過(guò)調(diào)制解調(diào)器將高頻聲音轉(zhuǎn)化為1，低頻聲音轉(zhuǎn)化為0，電腦就可以識(shí)別數(shù)據(jù) 了。生發(fā)散思維?？偨Y(jié)總結(jié)課堂內(nèi)容（二進(jìn)制生活中的二進(jìn)制1的表示.計(jì)算機(jī)中的二進(jìn)制/*二逛制轉(zhuǎn)換成十逬占儺K/二進(jìn)制 制與數(shù);用制韓換成二進(jìn)二進(jìn)制 宇耐翊宇 理粽；一.，丫i與文字丿婦烤成字苻七、教學(xué)反思筆者在設(shè)計(jì)這節(jié)課的時(shí)候，曾經(jīng)反復(fù)思考，按照計(jì)算思維的理論，應(yīng)該怎樣將計(jì)算機(jī)的理論知識(shí)變成普適的知識(shí)。計(jì)

14、算機(jī)的發(fā)明和不斷改進(jìn)， 以及層出不盡的應(yīng)用，都凝聚了前輩的智慧，不少偉大的數(shù)學(xué)家、計(jì)算機(jī)科學(xué)家在為其添磚加瓦，不妨說(shuō)計(jì)算機(jī)是人類(lèi)智慧的偉大結(jié)晶。但我們?cè)诮淌谛畔⒓夹g(shù)課程，或者說(shuō)計(jì)算機(jī)理論知識(shí)時(shí)，更多只停留在應(yīng)用層面，或者只講解現(xiàn)成的構(gòu)架，沒(méi)有將發(fā)明過(guò)程中的 艱難問(wèn)題提出來(lái)，沒(méi)有將計(jì)算機(jī)科學(xué)家如何柳暗花明巧妙化解難題的智慧表現(xiàn)出 來(lái)。因此，信息技術(shù)教育才會(huì)淪為一種工具的教育，缺乏靈性和活力。筆者在設(shè)計(jì)本教案之前，也曾按照教材結(jié)構(gòu)上過(guò)一節(jié)課，試想，將計(jì)算機(jī)工作原理濃縮一節(jié)課，但學(xué)生接觸到的只是幾個(gè)概念，對(duì)真正的原理并無(wú)深刻認(rèn)識(shí)。 而且，因?yàn)楦拍畹某橄笮裕瑢W(xué)生興趣不高，更不能積極思考。于是，筆者借鑒不插 電的計(jì)算機(jī)科學(xué)一書(shū)，單獨(dú)抽離其中的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合初一學(xué)生的認(rèn)知水平， 設(shè)計(jì)成半游戲型的教學(xué)方式。雖然講的是二進(jìn)制，但又不單是計(jì)算機(jī)的二進(jìn)制。比 如用蠟燭的點(diǎn)亮表示歲數(shù)，用手指的伸縮表示二進(jìn)制， 用燈光的亮滅傳遞信息， 用其它各種信息表示二進(jìn)制，如眨眼皮，如發(fā)兩個(gè)音調(diào)的聲音，二進(jìn)制存儲(chǔ)圖像的原 理在生活中的應(yīng)用，不僅可以用來(lái)輔助畫(huà)畫(huà)、十字繡、打印傳真等等，這些例子， 都是希望