二進制與計算機教學設計

1、教學設計：二進制與計算機一、教材分析本內(nèi)容選自廣州市教育局教學研究室2013年新編的信息技術初中第一冊第一章信息與信息技術中第3節(jié)計算機的基本工作原理中的第二小節(jié)。二進制是計算機工作的基本形式，也是計算機理論知識中的最基本的原理，對于信息技術的學習及了解計算機的工作原理具有不可忽視的奠基作用。原教材以一小節(jié)的篇幅介紹二進制，只解答了計算機為什么要采用二進制，語焉不詳，內(nèi)容也相對抽象不易理解，難以引起學生的興趣和重視。有鑒于此，筆者單獨以一課時的時間介紹這一相關知識。二、教學對象分析本課教學對象為初一的學生。初一的學生活潑好動，但其邏輯思維能力和抽象思維能力相對較弱，對于二進制的工作原理不一定能

2、夠直觀地理解，所以，筆者在教學設計中，以活動為主線，環(huán)環(huán)相扣，讓學生在游戲中不斷體悟二進制的妙用。三、教學目標（一）知識與技能：學會二進制數(shù)與十進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)化，認識計算機表示字符的原理，認識計算機描述圖片的原理。（二）過程與方法：通過模擬活動體會到計算機對字符的表示方法，通過設計圖形編碼了解計算機對圖像的表示方法。（三）情感態(tài)度價值觀：學會相互之間的合作和溝通，了解二進制原理在計算機中和生活中的應用，激發(fā)其創(chuàng)新思考的樂趣。4、 重點難點分析教學重點：二進制與十進制的轉(zhuǎn)換教學難點：二進制對字符的表示5、 教學手段講授法、游戲法六、教學實施過程教學環(huán)節(jié)教學活動設計意圖教師活動學生活動導入展示4張

3、牌，A張牌上有1個點，第二張牌上有2個點，第三張牌上有4個點，第4張牌上有8個點，讓學生觀察規(guī)律，說出第5張牌有多少個點其規(guī)律是什么（第i張牌的點數(shù)是2i-1）ioqeihI觀察牌，總結規(guī)律題目簡單有趣，能夠在短時間內(nèi)吸引學生的注息力。而且每張牌的點數(shù)隱含著二進制位數(shù)的權，為正式介紹二進制做好鋪墊。1、怎么表不二進制現(xiàn)在，我們將某些牌翻轉(zhuǎn)。那么，翻轉(zhuǎn)后,這幅牌上有多少個點如果我們把面朝上的牌當作1,面朝下的牌當作0,則以下牌可以這樣表示為通過紙牌的翻 轉(zhuǎn)引入二進制 數(shù)，過程流程， 學生容易接 受，用不同形 態(tài)來表示二進 制數(shù)，容易激 起學生的興 趣，結合情景 學習，更能加 深學生對二進 制的理

4、解。學生回答,那么以下幾張牌有多少個點呢問他是怎么推出答案的進與進數(shù)轉(zhuǎn) 二制十制的換總結規(guī)律：如果將每一位數(shù)都認為背后有 一個點數(shù)2i-1,那么，二進制數(shù)可以轉(zhuǎn)化 為 2A4*1+2A3*0+2A2*1+2A1*0+2A0*1=21 思考：十進制數(shù)背后有沒有一個點數(shù)呢它 的值是多少呢2、練習，將二進制轉(zhuǎn)換成十進制同學已經(jīng)可以非常敏捷地將二進制數(shù)進 行了轉(zhuǎn)換，那么你知道下面的圖表示多少 嗎區(qū)1回國國國= 但二1.國工口=(工同UU =+ + X + = (+=ipOOOOQ =機1,。通33U -士' A :ATATT ;® =(A-l T-0)二(*=r 郎題目太多，可以分兩

5、組讓學生計算，競爭回答計算結果鞏固學生對二 進制的理解， 利用不同形態(tài) 來表不'二進 制，有利于學 生思維遷移3、將十進制轉(zhuǎn)換成二進制現(xiàn)在，各位同學已經(jīng)能夠非常熟練地進行 二進制轉(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出生在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， 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互燃。他想到用二進制來表示自己的歲數(shù)，他在結合情景，不僅能激起學生興趣，更能加深學生對二進01001,則它對應的有9個點蛋糕上插上六根蠟燭，想用點燃蠟燭表

6、示 1,不點燃蠟燭表示 0,但他不知道具體 應該點燃哪幾根蠟燭，你能幫他嗎學生回答問 題，并提問他 是怎么推出結 果制在生活中應 用的理解思考：你能不能用一只手表示你歲數(shù)學生嘗試用一 只手表示自己 的歲數(shù)情境拓展，鞏固學生的認識二進制編碼1、情境有一天夜里，你正在寫作業(yè)，突然發(fā)現(xiàn)對面樓里有燈光一閃一閃地， 似乎有某種規(guī) 律，你仔細觀察后發(fā)現(xiàn)對方可能是用二進 制來發(fā)送信息，于是，你把信息記了下來， 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，請問，你知道這是什么意思嗎后來，你記得對面是你的一個小伙伴，你們曾經(jīng)給字母編過表，如下：現(xiàn)在，你能看出小伙伴的意思嗎原來，密碼是這樣破解的：從字母表里 找到字母對應的數(shù)字，將數(shù)字轉(zhuǎn)化成二進制 進行傳輸，接收到二進制后將其轉(zhuǎn)化成數(shù) 字，再從字母表里找出對應的字母。2、游戲根據(jù)以上規(guī)則，用二進制的方式給同桌 發(fā)送一個單詞。二進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 眨眼皮表示學生猜猜意 思，將二進制 數(shù)轉(zhuǎn)成十進制學生破解出意 思學生做游戲， 同桌之間一個 用二進制傳輸 一個單詞，另 一方解析這個 單詞。本環(huán)節(jié)講解二 進制的編碼知 識，單

8、純地講, 該知識可能比 價乏味。通過 情境設置讓學 生來逐步模擬 計算的運行， 讓學生不知不 覺中知道了計 算機的編碼環(huán) 節(jié)，同時通過 設置活動加深 了學生對這個 流程的理解。 最后才正面講 解計算機的編 碼流程，鞏固 學生的認識。3、講解其實剛才各位同學所做的，正是計算機的工作，只不過，計算機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日計算機要傳遞一個字符，首先先在這張里找到字符對應的編碼，例如，A對£編碼就是65,然后將編碼轉(zhuǎn)換成二進帶進行傳輸，另一臺計算機接受到二進制后，將其轉(zhuǎn)換成十進制，然后從ASC中找出對應的字符進行處理。思考：ASCII只定義了英義字母，計算利又是怎么表小其匕文字的，比如中文、文、韓文之類的1、圖像的表小計算機雖然明白了-它怎么知道這個字計算機可以用一個:每個格子表示一點表示為

10、1,如果沒字符之間的律怎么寫呢表格來描述-。如果該點，輸，一張圖片，:有顏色，且是就0。學生思考本環(huán)節(jié)講解如何用二進制數(shù)來描述圖像。問題承接上一個環(huán)節(jié),電腦可以互相有顏色，就彳殳小為自己識別字二01110符，但電腦和人之間如何傳遞字符呢人不M能以ASCII,1n10001碼來識別字1OOU1符。講解圖像2、(*1111學生活動，接受教師發(fā)送的表格，并開始解密圖像，并設計圖像，給圖像編碼的表示原理后，讓學生通過活動對圖像進行編碼和解碼，不僅加深學生對該知識的理解，更能激發(fā)學生創(chuàng)造性。緊接著對一講制描述圖活動現(xiàn)在傳輸一個二進制圖像給你，你能快速地解碼出來嗎你怎樣編寫一張圖片，然后以二進制的方式發(fā)送

11、給你的小伙伴。教師在此以excel的方式制定好表格，讓學生解碼一個圖像，然后讓學生自己繪制一個圖像然后進行編碼。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像在生活中的應用進行舉例，可以較好地拓展學生認知，發(fā)散他們二進制與圖像計算

12、機中的二進制3、應用用二進制方式描述圖像的方法在我們生活中有很廣泛的應用，比如可以用來畫圖，如像素畫：最廣泛的一個應用是打印機和傳真機。思考：如何用二進制數(shù)描述一個物體并實現(xiàn)3D打印呢的思維。同學們，通過剛才的例子，我們知道，在生通過多方圓的活，我們可以通過各種各樣的例子來表示二進制，那你們知道在計算機中，用什么方式來表示二進制嗎1、利用電子原件的通電和斷電來表示舉例說明，讓學生深刻認識到二進制在計算機中的廣泛學生聽講，可以適時發(fā)問應用，而非教材中簡單帶過的“在計算機內(nèi)部，所有信息的表小、存儲、處理、輸出均采用二進制”，可以讓學國TP不12、利用光的反射來表示二進制，例生折射表小0,沒有折射表

13、小1光存儲的原理，例如我們的光盤就來存儲數(shù)據(jù)的。如，光發(fā),這就是是這樣3、利用磁性來表示二進制，例如n-s表示1,s-n表示0,這就是磁存儲的原理。例如我們的硬盤、U盤，就是這樣來存儲數(shù)據(jù)的。4、利用聲音來表示二進制，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），怎樣讓它傳輸二進制呢我們設計兩個頻率，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，低頻聲音轉(zhuǎn)化為0,電腦就可以識別數(shù)據(jù)了。七、教學反思筆者在設計這節(jié)課的時候，曾經(jīng)反復思考，按照計算思維的理論，應該怎樣

14、將計算機的理論知識變成普適的知識。計算機的發(fā)明和不斷改進，以及層出不盡的應用，都凝聚了前輩的智慧，不少偉大的數(shù)學家、計算機科學家在為其添穆加瓦，不妨說計算機是人類智慧的偉大結晶。但我們在教授信息技術課程，或者說計算機理論知識時，更多只停留在應用層面，或者只講解現(xiàn)成的構架，沒有將發(fā)明過程中的艱難問題提出來，沒有將計算機科學家如何柳暗花明巧妙化解難題的智慧表現(xiàn)出來。因此，信息技術教育才會淪為一種工具的教育，缺乏靈性和活力。筆者在設計本教案之前，也曾按照教材結構上過一節(jié)課，試想，將計算機工作原理濃縮一節(jié)課，但學生接觸到的只是幾個概念，對真正的原理并無深刻認識。而且，因為概念的抽象性，學生興趣不高，更不能積極思考。于是，筆者借鑒不插電的計算機科學一書，單獨抽離其中的一個知識點，結合初一學生的認知水平，設計成半游戲型的教學方式。雖然講的是二進制，但又不單是計算機的二進制。比如用蠟燭的點亮表示歲數(shù)，用手指的伸縮表示二進制，用燈光的亮滅傳遞信息，用其它各種信息表示二進制，如眨眼皮，如發(fā)兩個音調(diào)的聲音，二進制存儲圖像的原理在生活中的應用，不僅可以用來輔助畫畫、十字繡、打印傳真等等，這些例子，