和二進(jìn)制有關(guān)的那些事匯總

《和二進(jìn)制有關(guān)的那些事兒——計(jì)算機(jī)中的信息編碼》教學(xué)設(shè)計(jì)【學(xué)習(xí)者分析】本節(jié)課的教學(xué)對(duì)象是高一年級(jí)學(xué)生，學(xué)生已經(jīng)對(duì)信息技術(shù)有了一定的自我認(rèn)知。教材上對(duì)漢字在計(jì)算機(jī)中的編碼寫的比較簡(jiǎn)單但也比較抽象，以高一學(xué)生現(xiàn)在的認(rèn)知結(jié)構(gòu)不是很容易理解，學(xué)生往往被搞得一頭霧水，難以形成科學(xué)系統(tǒng)的知識(shí)結(jié)構(gòu)?；谝陨辖滩暮蛯W(xué)情現(xiàn)狀，我對(duì)這一部分內(nèi)容重新進(jìn)行了梳理，根據(jù)學(xué)生關(guān)心的生活問題編寫了專題學(xué)習(xí)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生迅速進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，并通過深度思考嘗試自己解決問題。讓學(xué)生克服編程畏難情緒，激發(fā)學(xué)生對(duì)未知知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣。并兼顧能力較強(qiáng)的學(xué)生，在導(dǎo)學(xué)案中設(shè)計(jì)不同的專題學(xué)習(xí)任務(wù)。在隨堂練習(xí)環(huán)節(jié)，安排小組合作活動(dòng)，形成幫帶學(xué)習(xí)氛圍。讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，初步感受計(jì)算機(jī)信息編碼的魅力，為以后的課程打好基礎(chǔ)。【教材分析】本課以《信息技術(shù)基礎(chǔ)》必修教材第四章第一節(jié)為基礎(chǔ)，通過對(duì)信息技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)的重新梳理、整合對(duì)“計(jì)算機(jī)中的信息編碼”這一重要知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了較為完整的歸納總結(jié)，幫助學(xué)生形成較為科學(xué)完善的知識(shí)結(jié)構(gòu)。要了解計(jì)算機(jī)加工信息的內(nèi)在機(jī)制，首先必須解決的難題就是計(jì)算機(jī)如何對(duì)信息進(jìn)行編碼。本節(jié)知識(shí)點(diǎn)較為抽象，不同層次的學(xué)生對(duì)本節(jié)的學(xué)習(xí)易產(chǎn)生分化，理解能力也存在著很大的差異，有些知識(shí)需要一定的基礎(chǔ)才能領(lǐng)會(huì)和理解。我通過將教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)成三個(gè)專題，圍繞三組不同的問題展開學(xué)習(xí)內(nèi)容，讓學(xué)生課前自主選擇并進(jìn)入相應(yīng)專題，這種基于問題的學(xué)習(xí)方法，能引起學(xué)生的自主關(guān)注。問題解決后，能給學(xué)生帶來較大的心理成就感。揭開計(jì)算機(jī)加工信息的神秘面紗，激發(fā)學(xué)生探究欲望和學(xué)習(xí)的興趣，也為后續(xù)選修模塊《算法與程序設(shè)計(jì)》奠定基礎(chǔ)?！窘虒W(xué)目標(biāo)】目標(biāo)維度行為目標(biāo)知識(shí)與技能熟悉數(shù)制的概念，掌握“逢二進(jìn)一”的計(jì)數(shù)方法，了解二進(jìn)制的特點(diǎn)。過程與方法結(jié)合實(shí)例，了解常見的信息編碼方式及其對(duì)信息處理的意義。情感態(tài)度與價(jià)值觀形成從現(xiàn)象到本質(zhì)，從感性到理性的認(rèn)識(shí)方法，感受數(shù)學(xué)思維的魅力與價(jià)值?！窘虒W(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)】教學(xué)重點(diǎn)：數(shù)的編碼方式；二進(jìn)制在計(jì)算機(jī)信息編碼中的應(yīng)用。教學(xué)難點(diǎn)：理解二進(jìn)制的意義?！菊n型】多媒體教室，講授型課程【教學(xué)過程】#課前分組調(diào)查：二進(jìn)制初體驗(yàn)#在線調(diào)查問卷地址/jq/6678229.aspx調(diào)查結(jié)果分析：【活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖】通過課前的調(diào)查了解學(xué)生的基礎(chǔ)及興趣所在，可以更有針對(duì)性地設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)把學(xué)習(xí)的自主權(quán)還給學(xué)生，真正體現(xiàn)了“學(xué)習(xí)者中心”，喚醒了學(xué)生的自主意識(shí)，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和興趣。#課堂導(dǎo)入：二進(jìn)制初體驗(yàn)#說明：請(qǐng)用2分鐘的時(shí)間，閱讀并判斷下面的說法正確還是錯(cuò)誤（TrueorFalse）。請(qǐng)將正確的標(biāo)記為1，錯(cuò)誤的標(biāo)記為0。二進(jìn)制只有二位數(shù)組成。二進(jìn)制由18世紀(jì)德國(guó)數(shù)理哲學(xué)大師萊布尼茲發(fā)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)中采用二進(jìn)制作為計(jì)算機(jī)的制數(shù)基礎(chǔ)由“計(jì)算機(jī)之父”馮·諾依曼提出。計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制算法是因?yàn)槎M(jìn)制數(shù)運(yùn)算簡(jiǎn)便且用電子元件容易實(shí)現(xiàn)。一個(gè)漢字占兩個(gè)字節(jié)?！?40Koughttobeenoughforeverybody.”—BillGates1981IP地址查詢結(jié)果如圖，請(qǐng)判斷是否正確？

我剛購(gòu)買的16G的U盤插到電腦顯示只有14.4G?！净顒?dòng)設(shè)計(jì)意圖】學(xué)生在小學(xué)和初中已經(jīng)接觸過相關(guān)的知識(shí)，但對(duì)計(jì)算機(jī)中的信息編碼存在不少知識(shí)的盲點(diǎn)和誤區(qū)，通過“初體驗(yàn)”引導(dǎo)學(xué)生迅速進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，并給出了整堂課的學(xué)習(xí)脈絡(luò)。#新課講授#“1與0，一切數(shù)字的神奇淵源，造物秘密美妙的典范?！薄ǖ聡?guó)數(shù)理哲學(xué)家）萊布尼茲計(jì)算機(jī)為什么采用二進(jìn)制算法？電子計(jì)算機(jī)是一種極為復(fù)雜的電子機(jī)器，但是它的組成元件卻是極為簡(jiǎn)單的電子開關(guān)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，符合邏輯運(yùn)算。計(jì)算機(jī)是由邏輯電路組成，邏輯電路通常只有兩個(gè)狀態(tài)，開關(guān)的接通（1）與斷開（0）。運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)單，“逢二進(jìn)一”。易于進(jìn)行轉(zhuǎn)換，二進(jìn)制與十進(jìn)制數(shù)易于互相轉(zhuǎn)換。用二進(jìn)制表示數(shù)據(jù)具有抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)計(jì)算機(jī)中的信息編碼計(jì)算機(jī)內(nèi)容采用的是二進(jìn)制，因此各種信息必須首先轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)。用數(shù)字表示各種信息，叫做信息的數(shù)字化表示，也叫信息的編碼。這是信息技術(shù)的重要環(huán)節(jié)。思維延伸：二進(jìn)制編碼是個(gè)排列組合問題——1位二進(jìn)制數(shù)有0和1兩種編碼，即21＝2，2位二進(jìn)制數(shù)有22＝4種編碼，3位二進(jìn)制數(shù)有23＝8種編碼……依次類推，發(fā)現(xiàn)規(guī)律了嗎？其實(shí)十進(jìn)制也遵循類似的規(guī)律，類比電話號(hào)碼的編碼。好了，現(xiàn)在我們要解決的問題是計(jì)算機(jī)怎樣用0和1對(duì)各種復(fù)雜的信息進(jìn)行準(zhǔn)確無誤的編碼。首先，計(jì)算機(jī)為了處理英文文本，需要一個(gè)完整而足夠的字符集，這個(gè)字符集包括：26個(gè)字母大小寫；10個(gè)數(shù)字；約25個(gè)特殊字符，加上控制符共計(jì)127個(gè)符號(hào)。這些符號(hào)的編碼即ASCII（AmericanStandardCodeforInformationInterchange美國(guó)國(guó)家信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼）；ASCII碼字符表用8位二進(jìn)制數(shù)來表示表示字母和各種常用字符（這就是1B＝8bit的原因）。其基本代碼占7位，第8位用作奇偶校驗(yàn)位，用以檢測(cè)字符在傳送過程中是否出錯(cuò)。如“A”的ASCII為1000001，對(duì)應(yīng)十進(jìn)制的65。英文字符比較簡(jiǎn)單，一個(gè)字符用一個(gè)字節(jié)（8位二進(jìn)制）編碼就夠了。那么漢字如何編碼呢？多媒體文件呢？……1GB=1024MB；1MB=1024KB；1KB=1024Bit【活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖】呈現(xiàn)新知，澄清誤區(qū)。同時(shí)有效回答了“二進(jìn)制初體驗(yàn)”中的很多疑問，牢牢抓住了學(xué)生，同時(shí)為學(xué)生下一步的任務(wù)“專題學(xué)習(xí)”掃清障礙。

二進(jìn)制原來是信息技術(shù)的一扇窗，令人豁然開朗，回答了多年的疑問。#專題自主學(xué)習(xí)#1/2/4B：漢字到底占幾個(gè)字節(jié)？640K：比爾·蓋茨真會(huì)那么蠢嗎？14.4G：你購(gòu)買了劣質(zhì)U盤嗎？從bit（位）到byte（字節(jié)）

1/2/4B：漢字到底占幾個(gè)字節(jié)？640K：比爾·蓋茨真會(huì)那么蠢嗎？14.4G：你購(gòu)買了劣質(zhì)U盤嗎？●●●●●我對(duì)這一專題涉及的問題◎非常感興趣◎比較感興趣◎基本沒興趣●●●●●●我對(duì)這一專題涉及的問題◎完全了解◎一知半解◎基本不懂在同學(xué)的幫助下我感覺豁然開朗還有不懂的地方。如：●●●調(diào)查進(jìn)行時(shí)專題一專題一知識(shí)卡片貼這兒~文字PK圖片：到底哪種方式占用的存儲(chǔ)空間大？1300萬像素是什么意思？怎樣計(jì)算位圖（BitMap）的大?。?.像素、色彩深度、位圖

這個(gè)專題可以文字PK圖片：到底哪種方式占用的存儲(chǔ)空間大？1300萬像素是什么意思？怎樣計(jì)算位圖（BitMap）的大??？●●●●●我對(duì)這一專題涉及的問題◎非常感興趣◎比較感興趣◎基本沒興趣●●●●●●我對(duì)這一專題涉及的問題◎完全了解◎一知半解◎基本不懂在同學(xué)的幫助下我感覺豁然開朗還有不懂的地方。如：●●●調(diào)查進(jìn)行時(shí)專題二專題二知識(shí)卡片貼這兒！3.IP、DNS、IPv6（不要被這些高大上的縮寫給嚇住了哦）機(jī)房IP地址重復(fù)還可以上網(wǎng)嗎？可以上QQ卻打不開網(wǎng)頁是什么情況？從IPv4到IPv6這個(gè)專題可以解決的疑問包括：機(jī)房IP地址重復(fù)還可以上網(wǎng)嗎？可以上QQ卻打不開網(wǎng)頁是什么情況？從IPv4到IPv6●●●●●●我對(duì)這一專題涉及的問題◎非常感興趣◎比較感興趣◎基本沒興趣●●●●●●我對(duì)這一專題涉及的問題◎完全了解◎一知半解◎基本不懂在同學(xué)的幫助下我感覺：豁然開朗還有不懂的地方。如：●●●調(diào)查進(jìn)行時(shí)專題三專題三知識(shí)卡片貼這兒~

【活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖】專題知識(shí)的留白設(shè)計(jì)，旨在激起學(xué)生的好奇心和求知欲。事實(shí)證明，比起一次把太多的知識(shí)和概念灌輸給學(xué)生，留白設(shè)計(jì)給了學(xué)生想像和思考的余地，也讓學(xué)生擁有了更多自主學(xué)習(xí)的空間，充分體現(xiàn)了課堂的精煉之美。#二進(jìn)制大家談#將三個(gè)專題的知識(shí)卡片都分發(fā)給學(xué)生，請(qǐng)每個(gè)小組選擇代表進(jìn)行“二進(jìn)制大家談”，就小組專題所列問題談自己的看法和觀點(diǎn)。專題一專題一從bit到byte1字節(jié)(Byte）=8位(bit)1B＝8bit1千字節(jié)(KB,KiloByte)=1024字節(jié)1KB=1024B1兆字節(jié)(MB,MegaByte)=1024千字節(jié)1MB=1024K

1吉字節(jié)(GB,GigaByte)=1024兆字節(jié)1G=1024M

為什么在計(jì)算機(jī)中的kilo不是1000而是1024？嗯，因?yàn)?024＝2101/2/4B？一個(gè)漢字到底幾個(gè)字節(jié)？字母用8位二進(jìn)制編碼就綽綽有余了，相比之下漢字的編碼真是個(gè)復(fù)雜的問題?。?994年的《中華字海》收字85,568個(gè)，這是目前收字最多的字典。）我國(guó)早期采用了GB2312—80字符集，共6763個(gè)漢字和682個(gè)特殊字符，用兩個(gè)字節(jié)（16位二進(jìn)制編碼）來表示一個(gè)漢字（這也許是你們一直背誦“一個(gè)漢字占兩個(gè)字節(jié)”的主要原因）。2000年3月國(guó)家信息產(chǎn)業(yè)部和質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局制定了GB18030-2000，收錄了27000多個(gè)漢字，并很快開始強(qiáng)制執(zhí)行這一標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)采用單字節(jié)、雙字節(jié)和四字節(jié)三種方式對(duì)字符編碼（思考：常用字和生僻字分別用幾個(gè)字節(jié)更合理？）。GB18030-2005增加了42711個(gè)漢字和多種我國(guó)少數(shù)民族文字的編碼，增加的這些內(nèi)容是推薦性的。GB18030的總編碼空間超過150萬個(gè)碼位，為解決人名、地名用字問題提供了方案，為漢字研究、古籍整理等領(lǐng)域提供了統(tǒng)一的信息平臺(tái)基礎(chǔ)。640K：比爾·蓋茨真的會(huì)說過“640K對(duì)每個(gè)人都足夠”這種話嗎？（閱讀下面材料請(qǐng)你判斷一下。）DOS操作系統(tǒng)最早設(shè)計(jì)時(shí)，只能管理最多1M字節(jié)的連續(xù)內(nèi)存空間。在這1M內(nèi)存中，又只有640K被留給應(yīng)用程序使用，它們被稱為常規(guī)內(nèi)存或基本內(nèi)存，其它384K被稱為高端內(nèi)存，是留給視頻顯示和BIOS等使用的。因此在1982年，640K內(nèi)存對(duì)微型計(jì)算機(jī)來說顯得綽綽有余。比爾·蓋茨評(píng)價(jià)說，“你知道IBMPC內(nèi)存只有640K的時(shí)候，業(yè)界所經(jīng)歷的痛苦嗎？它們的內(nèi)存一度只有512K……”14.4G：為什么你的U盤顯示存儲(chǔ)空間從來都不夠數(shù)？因?yàn)槟阗?gòu)買了劣質(zhì)產(chǎn)品嗎？其實(shí)不然，秘密在于生產(chǎn)廠商是按照十進(jìn)制傳統(tǒng)這樣計(jì)算的1GB=1000MB；1MB=1000KB；1KB=1000Bit，而操作系統(tǒng)的計(jì)算方法是1GB=1024MB；1MB=1024KB；1KB=1024Bit。思考：你見過的U盤都是多大的？有沒有10G的？

專題二像素、色彩深度、位圖專題二計(jì)算機(jī)不僅能夠?qū)?shù)值數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，還能夠?qū)ξ淖?、圖形、圖象、聲音、視頻等多媒體信息進(jìn)行處理。文字PK圖片：計(jì)算機(jī)對(duì)“大一中”三個(gè)漢字進(jìn)行編碼，可能需要（）個(gè)字節(jié)，將這三個(gè)字截圖保存成BMP格式的圖片如圖1所示，變成了5.32KB。分析為什么差別這么大？圖11300萬像素：我們?nèi)舭延跋穹糯髷?shù)倍，會(huì)發(fā)現(xiàn)這些連續(xù)色調(diào)其實(shí)是由許多色彩相近的小方點(diǎn)所組成，這些小方點(diǎn)就是構(gòu)成影像的最小單元——像素。每個(gè)dot（點(diǎn)）對(duì)應(yīng)二進(jìn)制當(dāng)中的一個(gè)bit（位）。如圖1所示圖片尺寸為60*30，它表示橫向60像素和縱向30像素，因此其總數(shù)為60×30=1800像素。圖1小常識(shí)：只考慮像素的話，20寸的照片需要3200x2400也就是768萬的像素?，F(xiàn)在智能手機(jī)一般為1300萬像素，拍出的照片可以洗35寸左右的照片。圖SEQ圖\*ARABIC2色彩深度（DepthofColor）：色彩深度又叫色彩位數(shù)，它是用來表示圖像的色彩分辨能力。真彩色圖(RGBTrueColor)顏色深度為24（上面的“大一中”圖片就是24們的哦），提供224即16777216圖SEQ圖\*ARABIC2因此，位圖（Bitmap）存儲(chǔ)空間(字節(jié))＝寬度×根據(jù)公式計(jì)算圖1的大小，驗(yàn)證是否為5.32KB?你能讀懂這個(gè)顯示屬性的設(shè)置嗎SEQ你能讀懂這個(gè)顯示屬性的設(shè)置嗎\*ARABIC你能讀懂這個(gè)顯示屬性的設(shè)置嗎SEQ你能讀懂這個(gè)顯示屬性的設(shè)置嗎\*ARABIC1像素色彩深度

像素色彩深度專題三IPDNSIPv6專題三IP地址（InternetProtocolAddress互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議地址），這個(gè)協(xié)議極為重要。一是計(jì)算機(jī)接入互聯(lián)網(wǎng)時(shí)，必須分配一個(gè)唯一的IP地址（不管是固定的還是自動(dòng)獲取的），確保通往互聯(lián)網(wǎng)的路是暢通的。二是服務(wù)器上存放的網(wǎng)站，也必須有一個(gè)唯一的IP地址，確保我們能夠準(zhǔn)確無誤地訪問該網(wǎng)站。IP地址就像我們的身份證號(hào)，是用一串?dāng)?shù)字來標(biāo)記的。我們目前常用的IP地址一般用4個(gè)字節(jié)（32位二進(jìn)制數(shù)）編碼，為閱讀和書寫方便，我們通常用“點(diǎn)分十進(jìn)制”表示，例如。IP地址每段8位二進(jìn)制數(shù)（一個(gè)字節(jié)），數(shù)字范圍為0～255。思考：為什么在機(jī)房IP地址重復(fù)就無法上網(wǎng)了呢？DNS計(jì)算機(jī)域名服務(wù)器(DomainNameService)。網(wǎng)站在服務(wù)器上存放時(shí)用IP地址來標(biāo)識(shí)，但為了記憶方便，我們平時(shí)使用的是網(wǎng)站的域名——如同我們每個(gè)人有唯一的身份證號(hào)，但生活中為了交流的方便你還有個(gè)名字因此，我們需要專門的服務(wù)器來解析域名。其功能如下圖所示。試一試：你在地址欄中輸入，也可以直接訪問百度！DNSDNS這是個(gè)翻譯官！思考：如果你的電腦可以登錄QQ客戶端，但無法打開網(wǎng)頁，可能是哪兒出了問題？從IPv4到IPv6IPv6與IPv4相比有什么特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)？更大的地址空間。我們使用的第二代互聯(lián)網(wǎng)IPv4技術(shù)，核心技術(shù)屬于美國(guó)。它的最大問題是網(wǎng)絡(luò)地址資源有限，從理論上講，編址1600萬個(gè)網(wǎng)絡(luò)、40億臺(tái)主機(jī)。但實(shí)際編類應(yīng)