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)制的工作原理不一定能

2、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。4、 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5、 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)入展示4張

3、牌，A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）ioqeihI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)生的注息力。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、怎么表不二進(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

4、解。學(xué)生回答,那么以下幾張牌有多少個(gè)點(diǎn)呢問(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 嗎區(qū)1回國(guó)國(guó)國(guó)= 但二1.國(guó)工口=(工同UU =+ + X + = (+=ipOOOOQ =機(jī)1,。通33U -士' A :ATATT ;® =(A-l T-0)二(*=r 郎題目太多，可以分兩

5、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)表不'二進(jìn) 制，有利于學(xué) 生思維遷移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 43根蠟燭，不僅蛋糕 插得太擠，而且蠟燭之間還可能會(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)01001,則它對(duì)應(yīng)的有9個(gè)點(diǎn)蛋糕上插上六根蠟燭，想用點(diǎn)燃蠟燭表

6、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) 果制在生活中應(yīng) 用的理解思考：你能不能用一只手表示你歲數(shù)學(xué)生嘗試用一 只手表示自己 的歲數(shù)情境拓展，鞏固學(xué)生的認(rèn)識(shí)二進(jìn)制編碼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 0010101100 10000rr214¥7*¥ li0-11T14£*fghi jlTZ1m151617It2021Z3 14IT

7、76;,qJ.f 1tU |V V上工，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：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)單詞，另 一方解析這個(gè) 單詞。本環(huán)節(jié)講解二 進(jìn)制的編碼知 識(shí)，單

8、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)。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。餐界arwsaF()-*(CNFGHIJKIMHobcdefghiikli*CdJ"-»K"a上>!r*4已己已日qHBEl】1產(chǎn)4.rfKC!1./：./01234567B9:<->?MOPQRS

9、TlWWW?rxr_nopqrstuvwxvz(1JQnAF/ffiMjoui嗚ri硬擊附部;#txBInicuir9EB&"fChar,rrDecinal:65Ilex；$41表7的J;ii表L日計(jì)算機(jī)要傳遞一個(gè)字符，首先先在這張里找到字符對(duì)應(yīng)的編碼，例如，A對(duì)£編碼就是65,然后將編碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)帶進(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ASC中找出對(duì)應(yīng)的字符進(jìn)行處理。思考：ASCII只定義了英義字母，計(jì)算利又是怎么表小其匕文字的，比如中文、文、韓文之類(lèi)的1、圖像的表小計(jì)算機(jī)雖然明白了-它怎么知道這個(gè)字計(jì)算機(jī)可以用一個(gè):每個(gè)格子表示一點(diǎn)表示為

10、1,如果沒(méi)字符之間的律怎么寫(xiě)呢表格來(lái)描述-。如果該點(diǎn)，輸，一張圖片，:有顏色，且是就0。學(xué)生思考本環(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),電腦可以互相有顏色，就彳殳小為自己識(shí)別字二01110符，但電腦和人之間如何傳遞字符呢人不M能以ASCII,1n10001碼來(lái)識(shí)別字1OOU1符。講解圖像2、(*1111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)一講制描述圖活動(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

11、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。LI!4«11"IIL»iHR-HI-j*1M!1znzzc-I甲HL<131工J*f»kai.I-jJF事事i*-ela:aPf*Is1il1-11iJF申L111卓I,Iq111EI-1>«14P11LL1i1nL1L31SiC1-1bT|11k1U01MLIL31it1Ab1h"fl>>It1，k1k4111I1L1j44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)散他們二進(jìn)制與圖像計(jì)算

12、機(jī)中的二進(jìn)制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打印呢的思維。同學(xué)們，通過(guò)剛才的例子，我們知道，在生通過(guò)多方圓的活，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)制嗎1、利用電子原件的通電和斷電來(lái)表示舉例說(shuō)明，讓學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)到二進(jìn)制在計(jì)算機(jī)中的廣泛學(xué)生聽(tīng)講，可以適時(shí)發(fā)問(wèn)應(yīng)用，而非教材中簡(jiǎn)單帶過(guò)的“在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，所有信息的表小、存儲(chǔ)、處理、輸出均采用二進(jìn)制”，可以讓學(xué)國(guó)TP不12、利用光的反射來(lái)表示二進(jìn)制，例生折射表小0,沒(méi)有折射表

13、小1光存儲(chǔ)的原理，例如我們的光盤(pán)就來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的。如，光發(fā),這就是是這樣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。4、利用聲音來(lái)表示二進(jìn)制，例如早期我們用電話線來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，但是電話線是傳輸聲音的（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。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

14、將計(jì)算機(jī)的理論知識(shí)變成普適的知識(shí)。計(jì)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)家在為其添穆加瓦，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?，學(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，