2022年《二進(jìn)制與計算機(jī)》教學(xué)設(shè)計

1、教學(xué)設(shè)計：二進(jìn)制與運算機(jī) 一, 教材分析 本內(nèi)容選自廣州市訓(xùn)練局教學(xué)爭論室 20XX 年新編的信息技術(shù)中學(xué)第一冊 第一章信息與信息技術(shù)中第 3 節(jié)運算機(jī)的基本工作原理中的其次小節(jié)；二 進(jìn)制是運算機(jī)工作的基本形式, 也是運算機(jī)理論學(xué)問中的最基本的原理, 對于信息 技術(shù)的學(xué)習(xí)及明白運算機(jī)的工作原理具有不行忽視的奠基作用； 原教材以一小節(jié)的 篇幅介紹二進(jìn)制, 只解答了運算機(jī)為什么要接受二進(jìn)制, 語焉不詳, 內(nèi)容也相對抽 象不易懂得, 難以引起同學(xué)的愛好和重視； 紹這一相關(guān)學(xué)問； 二, 教學(xué)對象分析 有鑒于此, 筆者單獨以一課時的時間介 本課教學(xué)對象為初一的同學(xué)； 初一的同學(xué)活潑好動, 但其規(guī)律思維才

2、能和抽象 思維才能相對較弱, 對于二進(jìn)制的工作原理不愿定能夠直觀地懂得, 所以, 筆者在 教學(xué)設(shè)計中,以活動為主線,環(huán)環(huán)相扣,讓同學(xué)在玩耍中不斷體悟二進(jìn)制的妙用； 三, 教學(xué)目標(biāo) （一） 學(xué)問與技能： 學(xué)會二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)化, 熟識運算機(jī)表示字 符的原理,熟識運算機(jī)描述圖片的原理； （二） 過程與方法： 通過模擬活動體會到運算機(jī)對字符的表示方法, 通過設(shè)計 圖形編碼明白運算機(jī)對圖像的表示方法； （三）情感態(tài)度價值觀： 學(xué)會相互之間的合作和溝通,明白二進(jìn)制原理在計 算機(jī)中和生活中的應(yīng)用,激發(fā)其創(chuàng)新摸索的樂趣； 四, 重點難點分析 教學(xué)重點： 二進(jìn)制與十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換 教學(xué)難點： 二進(jìn)制對字

3、符的表示 五, 教學(xué)手段 講授法,玩耍法 六, 教學(xué)實施過程 同學(xué)活動 設(shè)計意圖 教學(xué)活動 教學(xué) 環(huán)節(jié) 老師活動 導(dǎo)入 題 目 簡 單 有 呈現(xiàn) 4 張牌,第一張牌上有 1 個點,其次張 趣,能夠在短 牌上有 2 個點,第三張牌上有 4 個點,第 4觀看牌,總結(jié) 時間內(nèi)吸引學(xué) 張牌上有 8 個點,讓同學(xué)觀看規(guī)律,說出第 生的留意力； 5 張牌有多少個點？其規(guī)律是什么？ 而且每張牌的 i-1 第 i 張牌的點數(shù)是 2 規(guī)律 點數(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； 第 1 頁,共 7 頁1, 怎么表示二進(jìn)制 那么,翻轉(zhuǎn)后, 通過紙牌的翻 現(xiàn)在,我們將某些牌翻轉(zhuǎn)； 轉(zhuǎn)引

4、入二進(jìn)制 這幅牌上有多少個點 數(shù),過程流程, 學(xué) 生 容 易 接 受,用不同形 態(tài)來表示二進(jìn) 制數(shù),簡潔激 假如我們把面朝上的牌當(dāng)作 1,面朝下 起 學(xué) 生 的 興 的牌當(dāng)作 0,就以下牌可以這樣表示為 趣,結(jié)合情形 01001,就它對應(yīng)的有 9 個點 學(xué)習(xí),更能加 深同學(xué)對二進(jìn) 制的懂得； 那么以下幾張牌有多少個點呢？ 同學(xué)回答,提 問他是怎么推 出答案的 總結(jié)規(guī)律： 假如將每一位數(shù)都認(rèn)為背后有 二 進(jìn) 一個點數(shù) 2i-1,那么,二進(jìn)制數(shù)可以轉(zhuǎn)化 鞏固同學(xué)對二 制 與 為 24*1+23*0+22*1+21*0+20*1=21十 進(jìn) 摸索：十進(jìn)制數(shù)背后有沒有一個點數(shù)呢？ 制 數(shù) 它的值是多少

5、呢？ 的 轉(zhuǎn) 2, 練習(xí),將二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制 同學(xué)已經(jīng)換 可以特殊靈敏地將二進(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？ 進(jìn)制的懂得, 利用不同外形 來 表 示 二 進(jìn) 題目太多,可 制,有利于學(xué) 以分兩組讓學(xué) 生思維遷移 生運算,競爭 回答運算結(jié)果 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)能夠特殊嫻熟地進(jìn)行 二進(jìn)制轉(zhuǎn)換, 但是, 有一個難題, 需要大 家解決,那就是 john 的生日蛋糕問題； John 產(chǎn)生在 1970 年,他要過生日了,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, 結(jié)合情形,不 假如在蛋糕上插滿 43 根蠟燭,不

6、僅蛋糕 僅能激起同學(xué) 插得太擠,而且蠟燭之間仍可能會互燃； 愛好,更能加 他想到用二進(jìn)制來表示自己的歲數(shù), 他在 深同學(xué)對二進(jìn) 第 2 頁,共 7 頁蛋糕上插上六根蠟燭, 想用點燃蠟燭表示 學(xué) 生 回 答 問 制在生活中應(yīng) 1,不點燃蠟燭表示 0,但他不知道具體 用的懂得 應(yīng)當(dāng)點燃哪幾根蠟燭,你能幫他嗎？ 題,并提問他 是怎么推出結(jié) 果 摸索：你能不能用一只手表示你歲數(shù) 同學(xué)嘗試用一 情境拓展,鞏 只手表示自己 固同學(xué)的熟識 的歲數(shù) 1, 情境 有一天夜里, 你正在寫作業(yè), 突然發(fā)覺對 面樓里有燈光一閃一閃地, 似乎有某種規(guī) 律,你仔細(xì)觀看后發(fā)覺對方可能是用二進(jìn) 制來發(fā)送信息, 于是,你把信息

7、記了下來, 發(fā)覺是以下一串代碼 二進(jìn) 01000 00101 01100 10000 你 學(xué) 生 猜 猜 意 本環(huán)節(jié)講解二 請問,你知道這是什么意思嗎？ 進(jìn)制的編碼知 后來, 你記得對面是你的一個小伙伴, 識,單純地講, 們曾經(jīng)給字母編過表,如下： 該學(xué)問可能比 價乏味；通過 情境設(shè)置讓學(xué) 現(xiàn)在,你能看出小伙伴的意思嗎？ 思,將二進(jìn)制 生來逐步模擬 數(shù)轉(zhuǎn)成十進(jìn)制 運算的運行, 原先,密碼是這樣破解的：從字母表里 同學(xué)破解出意 讓同學(xué)不知不 找到字母對應(yīng)的數(shù)字,將數(shù)字轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制 覺中知道了計 進(jìn)行傳輸,接收到二進(jìn)制后將其轉(zhuǎn)化成數(shù) 算機(jī)的編碼環(huán) 字,再從字母表里找出對應(yīng)的字母； 制編 思 節(jié),同

8、時通過 碼 2, 玩耍 同學(xué)做玩耍, 設(shè)置活動加深 依據(jù)以上規(guī)章,用二進(jìn)制的方式給同桌 了同學(xué)對這個 發(fā)送一個單詞；二進(jìn)制的表示方式用多種, 流程的懂得； 可以用手指表示,可以用聲音表示,也可以 最終才正面講 瞬時皮表示 解運算機(jī)的編 同桌之間一個 碼流程,鞏固 用二進(jìn)制傳輸 同學(xué)的熟識； 一個單詞,另 一方解析這個 單詞； 3, 講解 其實剛才各位同學(xué)所做的, 正是運算機(jī)的 工作, 只不過, 運算機(jī)所用的表跟大家不 用,它用一張?zhí)囟ǖ木幋a表, 叫 ASCII 表； 第 3 頁,共 7 頁運算機(jī)要傳遞一個字符,第一先在這張 表里找到字符對應(yīng)的編碼,例如, A 對 應(yīng)的編碼就是 65,然后將編碼

9、轉(zhuǎn)換成二 進(jìn)制進(jìn)行傳輸,另一臺運算機(jī)接受到二 進(jìn)制后,將其轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制,然后從 ASCII 表中找出對應(yīng)的字符進(jìn)行處理； 摸 索： ASCII 只定義了英文字母,運算機(jī) 又是怎么表示其它文字的,比如中文, 日文,韓文之類的 1, 圖像的表示 同學(xué)摸索 本環(huán)節(jié)講 運算機(jī)雖然明白了字符之間的傳輸, 但是 解如何用二進(jìn) 制數(shù)來描述圖 它怎么知道這個字怎么寫呢？ 運算機(jī)可以用一個表格來描述一張圖片, 像；問題承接 上一個環(huán)節(jié), 每個格子表示一點； 假如該點有顏色, 就 表示為 1,假如沒有顏色,就表示為 0； 電腦可以相互 自 己 識 別 字 符,但電腦和 人之間如何傳 遞字符呢？人 不 可 能 以

10、ASCII 碼 來 識 二 進(jìn) 2, 活動 學(xué) 生 活 別字符；講解 圖像的表示原 制 與 理后,讓同學(xué) 圖像 通過活動對圖 現(xiàn)在傳輸一個二進(jìn)制圖像給你, 你能快速 像進(jìn)行編碼和 地解碼出來嗎？你怎樣編寫一張圖片, 然 解碼,不僅加 后以二進(jìn)制的方式發(fā)送給你的小伙伴； 深同學(xué)對該知 老師在此以 excel 的方式制定好表格,讓 識的懂得,更 動,接受老師 同學(xué)解碼一個圖像, 然后讓同學(xué)自己繪制 發(fā)送的表格, 能激發(fā)同學(xué)創(chuàng) 并開頭解密圖 造性；緊接著 一個圖像然后進(jìn)行編碼； 像,并設(shè)計圖 對二進(jìn)制描述 像,給圖像編 圖像在生活中 碼 的應(yīng)用進(jìn)行舉 例,可以較好 地拓展同學(xué)認(rèn) 知,發(fā)散他們 第 4

11、 頁,共 7 頁的思維； 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,比如可以用來畫 圖,如像素畫： 十字繡便是依據(jù)這原理來實現(xiàn)的 最廣泛的一個應(yīng)用是打印機(jī)和傳真機(jī)； 摸索：如何用二進(jìn)制數(shù)描述一個物體并 實現(xiàn) 3D 打印呢？ 同學(xué)們,通過剛才計 算 的例子,我們知道,在生 活,我們可以通學(xué) 生 聽 通過多方面的 過各種各樣的例子來表示二 進(jìn)制,那你們舉例說明,讓 知道在運算機(jī)中,用什么方式 同學(xué)深刻熟識 來表示二進(jìn)制嗎？ 到二進(jìn)制在計 1, 利用電子原件的通電和斷電來表示 算機(jī)中的廣泛 應(yīng)用,而非教 機(jī) 中 2, 利用光的反射來表示二進(jìn)制,例如,光 講,可以適時 材中簡

12、潔帶過 的 二 發(fā)問 的“在運算機(jī) 進(jìn)制 內(nèi)部,全部信 發(fā)生折射表示 0,沒有折射表示 1；這就 是光儲備的原理,例如我們的光盤就是 息的表示,存 這樣來儲備數(shù)據(jù)的； 儲,處理,輸 出均接受二進(jìn) 制”,可以讓學(xué) 第 5 頁,共 7 頁生發(fā)散思維； 3, 利用磁性來表示二進(jìn)制, 例如 n-s 表示 1 , s-n 表示 0,這就是磁儲備的原理；例如 我們的硬盤, U 盤,就是這樣來儲備數(shù)據(jù) 的； 4, 利用聲音來表示二進(jìn)制, 例如早期我們用 電話線來傳輸數(shù)據(jù), 但是電話線是傳輸聲 音的（模擬信號） ,怎樣讓它傳輸二進(jìn)制 呢？我們設(shè)計兩個頻率,高頻就表示 1, 低頻就表示 0,電腦傳輸時,通過調(diào)制

13、解 調(diào)器將 01 信號轉(zhuǎn)換成低頻高頻,就可以 通過電話線傳輸了； 電腦接受信號時, 同 樣通過調(diào)制解調(diào)器將高頻聲音轉(zhuǎn)化為 1, 總結(jié) 低頻聲音轉(zhuǎn)化為 0 ,電腦就可以識別數(shù)據(jù) 了； 總結(jié)課堂內(nèi)容 七, 教學(xué)反思 筆者在設(shè)計這節(jié)課的時候, 曾經(jīng)反復(fù)摸索, 依據(jù)運算思維的理論, 應(yīng)當(dāng)怎樣將 運算機(jī)的理論學(xué)問變成普適的學(xué)問； 運算機(jī)的制造和不斷改進(jìn), 以及層出不盡的應(yīng) 用, 都凝聚了前輩的聰慧,不少宏大的數(shù)學(xué)家,運算機(jī)科學(xué)家在為其添磚加瓦, 不 妨說運算機(jī)是人類聰慧的宏大結(jié)晶； 但我們在教授信息技術(shù)課程, 或者說運算機(jī)理 論學(xué)問時, 更多只停留在應(yīng)用層面, 或者只講解現(xiàn)成的構(gòu)架, 沒有將制造過程中的

14、 第 6 頁,共 7 頁艱難問題提出來,沒有將運算機(jī)科學(xué)家如何柳暗花明神奇化解難題的聰慧表現(xiàn)出 來；因此,信息技術(shù)訓(xùn)練才會淪為一種工具的訓(xùn)練,缺乏靈性和活力； 筆者在設(shè)計本教案之前, 也曾依據(jù)教材結(jié)構(gòu)上過一節(jié)課, 試想, 將運算機(jī)工作 原理濃縮一節(jié)課, 但同學(xué)接觸到的只是幾個概念, 對真正的原理并無深刻熟識； 而 且,由于概念的抽象性,同學(xué)愛好不高,更不能積極摸索；于是,筆者借鑒不插 電的運算機(jī)科學(xué)一書,單獨抽離其中的一個學(xué)問點,結(jié)合初一同學(xué)的認(rèn)知水平, 設(shè)計成半玩耍型的教學(xué)方式； 雖然講的是二進(jìn)制, 但又不單是運算機(jī)的二進(jìn)制； 比 如用蠟燭的點亮表示歲數(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, 如瞬時皮, 如發(fā)兩個音調(diào)的聲音, 二進(jìn)制儲備圖像的原 理在生活中的應(yīng)用,不僅可以用來幫忙畫畫,十字繡,打印傳真等等,這些例子, 都是期望我們所學(xué)的學(xué)問不僅僅是運算機(jī)世界的, 表達(dá),而不僅僅是學(xué)問；