《計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》課程思政教案二

《計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》教案教學(xué)對象教學(xué)時間年月日教學(xué)內(nèi)容任務(wù)三了解計算機(jī)中的數(shù)值與字符編碼教學(xué)目的（含思政育人目標(biāo)）使學(xué)生掌握信息編碼和進(jìn)制的轉(zhuǎn)換。通過計算機(jī)二進(jìn)制的學(xué)習(xí)讓學(xué)生對中國傳統(tǒng)文化有所了解，同時培養(yǎng)大學(xué)生的文化自信以及核心價值觀。通過典型事例增強(qiáng)了學(xué)生的民族自豪感，也激發(fā)了學(xué)生的探索欲望。教學(xué)重點(diǎn)掌握計算機(jī)中的數(shù)制開掌握數(shù)制轉(zhuǎn)換的方法。掌握字符(包括英文字符和漢字)在計算機(jī)內(nèi)的表示方式了解計算機(jī)中數(shù)據(jù)的存儲單位。教學(xué)難點(diǎn)二進(jìn)制、八進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換建議學(xué)時理論：2教學(xué)教具多媒體教學(xué)系統(tǒng)教學(xué)方法理論：使用多媒體教學(xué)方法講授（.PPT）教學(xué)過程課程導(dǎo)入早在幾千年前，承載著中華民族智慧與文化結(jié)晶的巨作《易經(jīng)》里，所有的“卦”是由“陰爻--”和“陽爻—”組成的。陰爻和陽爻的不同組合產(chǎn)生了“六十四個卦象”，這六十四卦象也就包羅了自然界中的萬事萬物。陰和陽（0和1）都是代表自然界中兩種不同的狀態(tài)，通過陰陽的變化規(guī)律和樸素的符號來告訴我們現(xiàn)實(shí)世界“萬有”的存在和演化規(guī)律。眾所周知，現(xiàn)代計算機(jī)是用二進(jìn)制表示信息的。那就來學(xué)習(xí)計算機(jī)中是怎樣用二進(jìn)制來表示所有的狀態(tài)的？詳細(xì)內(nèi)容及要求第三講數(shù)據(jù)表示與信息編碼(2學(xué)時)1、數(shù)據(jù)存儲單位及性能指標(biāo)1）數(shù)據(jù)存儲單位計算機(jī)中的數(shù)據(jù)包括文字、數(shù)字、聲音、圖形以及動畫等，所有類型的數(shù)據(jù)在計算機(jī)中都是用二進(jìn)制形式表示和存儲的。計算機(jī)常用的單位有位、字節(jié)和字。（1）位（bit）：一個二進(jìn)制位稱為比特，用“b”表示，是計算機(jī)中存儲數(shù)據(jù)的最小單位。一位可以表示“0”或“1”。（2）字節(jié)（byte）：八個二進(jìn)制位稱為字節(jié)，通常用“B”表示，它是數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲的基本單位。計算機(jī)存儲容量的大小是用字節(jié)的多少來衡量。（3）字（word）：字是由若干個字節(jié)組成的（通常取字節(jié)的整數(shù)倍），是計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的運(yùn)算單位。（4）字長：一個字所包含的二進(jìn)制位數(shù)，是計算機(jī)性能的重要標(biāo)志，它表示存儲、傳送、處理數(shù)據(jù)的信息單位。也是衡量計算機(jī)精度和運(yùn)算速度的主要技術(shù)指標(biāo)。（5）計算機(jī)內(nèi)存容量通常用KB、MB或GB表示，他們之間的換算關(guān)系如下：1B=8bit1KB=1024B1MB=1024KB=1024×1024B1GB=1024MB=1024×1024×1024B2）性能指標(biāo)計算機(jī)的性能涉及體系結(jié)構(gòu)、軟硬件配置、指令系統(tǒng)等多種因素，一般來說主要有一下技術(shù)指標(biāo)：字長、主頻、存儲容量、存取周期2、數(shù)值數(shù)據(jù)的表示1）進(jìn)位計數(shù)制數(shù)制的種類很多，但在日常生活中，人們習(xí)慣使用十進(jìn)制，所謂十進(jìn)制，就是逢十進(jìn)一。除十進(jìn)制外，有時還使用十二進(jìn)制、六十進(jìn)制，比如一打襪子為十二雙，一年等于十二個月，即逢十二進(jìn)一。一小時等于六十分，一分鐘等于六十秒，即逢六十進(jìn)一。在計算機(jī)中處理的數(shù)據(jù)是二進(jìn)制，有時為表示方便也常用八進(jìn)制和十六進(jìn)制。下表是十進(jìn)制和計算機(jī)中常用進(jìn)制的表示法。表1十進(jìn)制和計算機(jī)中常用進(jìn)制進(jìn)位制十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制數(shù)碼0,1,2,...,90,10,1,2,...,70,1,...,9,A,B,C,D,E,F規(guī)則逢十進(jìn)一逢二進(jìn)一逢八進(jìn)一逢十六進(jìn)一基數(shù)R=10R=2R=8R=16位權(quán)10i2i8i16i表示形式DBOH其中：i=(0,1,2,3,...,n)為數(shù)位的編號，表示數(shù)的某一數(shù)位。每位所能使用的數(shù)碼符號個數(shù)稱為基數(shù)，每個數(shù)位上有一個固定的數(shù)值，這個固定值稱為位權(quán)值，各位的位權(quán)值等于基數(shù)所處位的位數(shù)次冪。例如：二進(jìn)制的4位位權(quán)值為2４=16，十六進(jìn)制2位位權(quán)值為16２=256。每種進(jìn)制數(shù)有各自的表示形式。例如：110D為十進(jìn)制數(shù)、110B為二進(jìn)制數(shù)、110O為八進(jìn)制數(shù)、110H為十六進(jìn)制數(shù)。(6856.29)10=6×103+8×102+5×101+6×100+2×10-1+9×10-2(1101.11)2=1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+1×2-2四種數(shù)制所表示數(shù)據(jù)的基本對應(yīng)關(guān)系表十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制11112102231133410044510155611066711177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F16100002010從2019年底新冠肺炎疫情出現(xiàn)后，新冠肺炎病毒肆虐全球。我國在中國共產(chǎn)黨的領(lǐng)導(dǎo)下，以民為本，措施得力，戮力同心，很快遏制了疫情，充分彰顯了社會主義制度的優(yōu)越性。2020年5月，武漢市用10天時間完成了1000萬人的核酸檢測，這一速度震驚了世界。其原因除了挖掘內(nèi)部檢測潛力、調(diào)集全國資源外，主要是運(yùn)用了混樣檢測的方法?；鞓訖z測方法的科學(xué)依據(jù)是和二進(jìn)制有關(guān)的。我們以一個簡單的例子說明其原理。假設(shè)從7個人中確定一個病毒攜帶者。首先我們用3位二進(jìn)制數(shù)為這7個人編號，如下表所示：然后把二進(jìn)制編碼最左面的一位是1的待檢者（即編號為4、5、6、7的待檢者）的采樣試劑混放到試管A中；把二進(jìn)制編碼中間位是1的待檢者（即編號為2、3、6、7的待檢者）的采樣試劑混放到試管B中；把二進(jìn)制編碼最右面一位是1的待檢者（即編號為1、3、5、7的待檢者）的采樣試劑混放到試管C中。這樣我們只需對A、B、C三個試管進(jìn)行核酸檢測，便可確定病毒攜帶者。將檢測結(jié)果為陽性的試管標(biāo)為1，為陰性的標(biāo)為0。試管按照A、B、C的順序從左到右排列，這樣我們就得到一個3位二進(jìn)制數(shù)，再根據(jù)上表找到該二進(jìn)制數(shù)對應(yīng)的待檢者編號，該待檢者即為病毒攜帶者。例如，若只有A試管呈陽性，則4號待檢者為病毒攜帶者;若A試管和C試管呈陽性，B試管呈陰性，則5號待檢者為病毒攜帶者。為什么用3位二進(jìn)制呢？因為2的3次冪等于8，三位二進(jìn)制數(shù)可以表示8種狀態(tài)。7個人需要用3位來表示。假如有1000個人需要檢測，需要用10位二進(jìn)制數(shù)編碼（需要10個試管），2的10次冪等于1024。2）數(shù)據(jù)在計算機(jī)中的表示數(shù)在計算機(jī)中是以器件的物理狀態(tài)表示的，為了表示的更為方便可靠，在計算機(jī)中采用了二進(jìn)制數(shù)字系統(tǒng)表示，主要原因是因為二進(jìn)制有以下特點(diǎn):可靠性：計算機(jī)使用電信號表示數(shù)字，數(shù)字符號越少，信號越簡單清楚，不易出錯?？尚行裕憾M(jìn)制只有0、1兩種狀態(tài)，用電子器件的物理狀態(tài)表示很容易。簡易性：二進(jìn)制的算術(shù)運(yùn)算非常簡單，只有四種可能的組合方式。邏輯性：二進(jìn)制的兩種狀態(tài)0、1，可以用來表示邏輯代數(shù)中的“真”、“假”，對二值可進(jìn)行邏輯運(yùn)算。3、進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換如果兩個有理數(shù)相等，則兩個數(shù)的整數(shù)部分和小數(shù)部分一定分別相等。因策，數(shù)值之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換時，通常需要對整數(shù)部分和小數(shù)部分分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換。（1）二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制二進(jìn)制數(shù)、轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)的規(guī)律是：把二進(jìn)制數(shù)按位權(quán)形式展開多項式和的形式，求其最后的和，就是其對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)—簡稱“按權(quán)求和”。二進(jìn)制：(1011111.0011)B=1x26+0x25+1x24+1x23+1x22+1x21+1x20+0x2-1+0x2-2+1x2-3+1x2-4=64+0+16+8+4+2+1+0+0+0.125+0.0625=(95.1875)D八進(jìn)制：(140)O=1x82+4x81+0x80=64+32+0=(96)D十六進(jìn)制：(5F.68)H=5x161+15x160+6x16-1+8x16-2=80+15+0.375+0.03125=(95.40625)D（2）十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制轉(zhuǎn)換規(guī)則：整數(shù)部分和小數(shù)部分分別轉(zhuǎn)換。整數(shù)部分：除以基數(shù)2取余數(shù)，直到商為零為止。小數(shù)部分：乘以基數(shù)2取整數(shù)，直到最后一次的乘積為1.00…0,或滿足精度要求為止。例如：轉(zhuǎn)換123為二進(jìn)制；轉(zhuǎn)換0.245為二進(jìn)制十進(jìn)制整數(shù)→八進(jìn)制方法：“除8取余”十進(jìn)制整數(shù)→十六進(jìn)制方法：“除16取余”十進(jìn)制小數(shù)→八進(jìn)制方法：“乘8取整”十進(jìn)制小數(shù)→十六進(jìn)制方法：“乘16取整”（3）二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換4、數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼編碼指采用少量的基本符號按照一定原則，用以表示大量的、復(fù)雜多樣的信息。1）BCD編碼BCD碼是指“二—十進(jìn)制代碼”，即一位十進(jìn)制對應(yīng)四位二進(jìn)制數(shù)。2）字符編碼字符編碼采用的是“ASCII碼”，即美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼。ASCII碼是一種7位的二進(jìn)制編碼，能表示27=128種字符。每個ASCII碼用一個字節(jié)表示，最高二進(jìn)制位為0。例如：字母A的ASCII碼為01000001(十進(jìn)制為65)3）漢字編碼輸入編碼主要分為四類：數(shù)碼、音碼、形碼、音形碼。（1）國標(biāo)碼和區(qū)位碼漢字信息交換碼（國標(biāo)碼）是用于漢字信息處理系統(tǒng)之間或者其與通信系統(tǒng)之間交換信息的漢字代碼，簡稱交換碼。國標(biāo)碼=區(qū)位碼+20H20H1980年頒布的《信息交換用漢字編碼字符集》基本集（代號為GB2312－80）規(guī)定漢字交換碼作為國家標(biāo)準(zhǔn)漢字編碼。GB2312－80中共有7445個字符符號：漢字符號6763個，一級漢字3755個（按漢語拼音字母順序排列），二級漢字3008個（按部首筆畫順序排列），非漢字符號682個。國標(biāo)碼規(guī)定，每個漢字用兩個字節(jié)表示，每個字節(jié)的最高位為0。（2）漢字內(nèi)碼是指在計算機(jī)內(nèi)部對漢字進(jìn)行存儲、處理的漢字代碼。一個漢字的內(nèi)碼用兩個字節(jié)存儲，并把每個字節(jié)的最高位置“1”。內(nèi)碼=國標(biāo)碼+80H80H（3）漢字外碼是一種為將漢字輸入計算機(jī)而編制的代碼，也稱為漢字輸入碼，如區(qū)位碼、拼音碼、五筆字形、智能ABC碼等。