2022年《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)制與運(yùn)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(zhēng)論室 20XX 年新編的信息技術(shù)中學(xué)第一冊(cè) 第一章信息與信息技術(shù)中第 3 節(jié)運(yùn)算機(jī)的基本工作原理中的其次小節(jié)；二 進(jìn)制是運(yùn)算機(jī)工作的基本形式, 也是運(yùn)算機(jī)理論學(xué)問(wèn)中的最基本的原理, 對(duì)于信息 技術(shù)的學(xué)習(xí)及明白運(yùn)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(yùn)算機(jī)為什么要接受二進(jìn)制, 語(yǔ)焉不詳, 內(nèi)容也相對(duì)抽 象不易懂得, 難以引起同學(xué)的愛(ài)好和重視； 紹這一相關(guān)學(xué)問(wèn)； 二, 教學(xué)對(duì)象分析 有鑒于此, 筆者單獨(dú)以一課時(shí)的時(shí)間介 本課教學(xué)對(duì)象為初一的同學(xué)； 初一的同學(xué)活潑好動(dòng), 但其規(guī)律思維才

2、能和抽象 思維才能相對(duì)較弱, 對(duì)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(jì)中,以活動(dòng)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(wèn)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, 熟識(shí)運(yùn)算機(jī)表示字 符的原理,熟識(shí)運(yùn)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)到運(yùn)算機(jī)對(duì)字符的表示方法, 通過(guò)設(shè)計(jì) 圖形編碼明白運(yùn)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,明白二進(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)新摸索的樂(lè)趣； 四, 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

3、符的表示 五, 教學(xué)手段 講授法,玩耍法 六, 教學(xué)實(shí)施過(guò)程 同學(xué)活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖 教學(xué)活動(dòng) 教學(xué) 環(huán)節(jié) 老師活動(dòng) 導(dǎo)入 題 目 簡(jiǎn) 單 有 呈現(xiàn) 4 張牌,第一張牌上有 1 個(gè)點(diǎn),其次張 趣,能夠在短 牌上有 2 個(gè)點(diǎn),第三張牌上有 4 個(gè)點(diǎn),第 4觀看牌,總結(jié) 時(shí)間內(nèi)吸引學(xué) 張牌上有 8 個(gè)點(diǎn),讓同學(xué)觀看規(guī)律,說(shuō)出第 生的留意力； 5 張牌有多少個(gè)點(diǎn)？其規(guī)律是什么？ 而且每張牌的 i-1 第 i 張牌的點(diǎn)數(shù)是 2 規(guī)律 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； 第 1 頁(yè),共 7 頁(yè)1, 怎么表示二進(jìn)制 那么,翻轉(zhuǎn)后, 通過(guò)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(gè)點(diǎn) 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),簡(jiǎn)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(duì)應(yīng)的有 9 個(gè)點(diǎn) 學(xué)習(xí),更能加 深同學(xué)對(duì)二進(jìn) 制的懂得； 那么以下幾張牌有多少個(gè)點(diǎn)呢？ 同學(xué)回答,提 問(wèn)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(gè)點(diǎn)數(shù) 2i-1,那么,二進(jìn)制數(shù)可以轉(zhuǎn)化 鞏固同學(xué)對(duì)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(méi)有一個(gè)點(diǎn)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(lái) 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(yùn)算,競(jìng)爭(zhēng) 回答運(yùn)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(gè)難題, 需要大 家解決,那就是 john 的生日蛋糕問(wèn)題； John 產(chǎn)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, 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(huì)互燃； 愛(ài)好,更能加 他想到用二進(jìn)制來(lái)表示自己的歲數(shù), 他在 深同學(xué)對(duì)二進(jìn) 第 2 頁(yè),共 7 頁(yè)蛋糕上插上六根蠟燭, 想用點(diǎn)燃蠟燭表示 學(xué) 生 回 答 問(wèn) 制在生活中應(yīng) 1,不點(diǎn)燃蠟燭表示 0,但他不知道具體 用的懂得 應(yīng)當(dāng)點(diǎn)燃哪幾根蠟燭,你能幫他嗎？ 題,并提問(wèn)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(shí) 的歲數(shù) 1, 情境 有一天夜里, 你正在寫(xiě)作業(yè), 突然發(fā)覺(jué)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)觀看后發(fā)覺(jué)對(duì)方可能是用二進(jìn) 制來(lái)發(fā)送信息, 于是,你把信息

7、記了下來(lái), 發(fā)覺(jué)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(qǐng)問(wèn),你知道這是什么意思嗎？ 進(jìn)制的編碼知 后來(lái), 你記得對(duì)面是你的一個(gè)小伙伴, 識(shí),單純地講, 們?cè)?jīng)給字母編過(guò)表,如下： 該學(xué)問(wèn)可能比 價(jià)乏味；通過(guò) 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(lái)逐步模擬 數(shù)轉(zhuǎn)成十進(jìn)制 運(yùn)算的運(yùn)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(duì)應(yīng)的數(shù)字,將數(shù)字轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制 覺(jué)中知道了計(jì) 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?gòu)淖帜副砝镎页鰧?duì)應(yīng)的字母； 制編 思 節(jié),同

8、時(shí)通過(guò) 碼 2, 玩耍 同學(xué)做玩耍, 設(shè)置活動(dòng)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(duì)這個(gè) 發(fā)送一個(gè)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(shí)皮表示 解運(yùn)算機(jī)的編 同桌之間一個(gè) 碼流程,鞏固 用二進(jìn)制傳輸 同學(xué)的熟識(shí)； 一個(gè)單詞,另 一方解析這個(gè) 單詞； 3, 講解 其實(shí)剛才各位同學(xué)所做的, 正是運(yùn)算機(jī)的 工作, 只不過(guò), 運(yùn)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(yè),共 7 頁(yè)運(yùn)算機(jī)要傳遞一個(gè)字符,第一先在這張 表里找到字符對(duì)應(yīng)的編碼,例如, A 對(duì) 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(tái)運(yùn)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(duì)應(yīng)的字符進(jìn)行處理； 摸 索： ASCII 只定義了英文字母,運(yùn)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(yùn)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(lái)描述圖 它怎么知道這個(gè)字怎么寫(xiě)呢？ 運(yùn)算機(jī)可以用一個(gè)表格來(lái)描述一張圖片, 像；問(wèn)題承接 上一個(gè)環(huán)節(jié), 每個(gè)格子表示一點(diǎn)； 假如該點(diǎn)有顏色, 就 表示為 1,假如沒(méi)有顏色,就表示為 0； 電腦可以相互 自 己 識(shí) 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(lái) 識(shí) 二 進(jìn) 2, 活動(dòng) 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(guò)活動(dòng)對(duì)圖 現(xiàn)在傳輸一個(gè)二進(jìn)制圖像給你, 你能快速 像進(jìn)行編碼和 地解碼出來(lái)嗎？你怎樣編寫(xiě)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(duì)該知 老師在此以 excel 的方式制定好表格,讓 識(shí)的懂得,更 動(dòng),接受老師 同學(xué)解碼一個(gè)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(kāi)頭解密圖 造性；緊接著 一個(gè)圖像然后進(jìn)行編碼； 像,并設(shè)計(jì)圖 對(duì)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(yè),共 7 頁(yè)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(lái)畫(huà) 圖,如像素畫(huà)： 十字繡便是依據(jù)這原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的 最廣泛的一個(gè)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(gè)物體并 實(shí)現(xiàn) 3D 打印呢？ 同學(xué)們,通過(guò)剛才計(jì) 算 的例子,我們知道,在生 活,我們可以通學(xué) 生 聽(tīng) 通過(guò)多方面的 過(guò)各種各樣的例子來(lái)表示二 進(jìn)制,那你們舉例說(shuō)明,讓 知道在運(yùn)算機(jī)中,用什么方式 同學(xué)深刻熟識(shí) 來(lái)表示二進(jìn)制嗎？ 到二進(jìn)制在計(jì) 1, 利用電子原件的通電和斷電來(lái)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(lái)表示二進(jìn)制,例如,光 講,可以適時(shí) 材中簡(jiǎn)

12、潔帶過(guò) 的 二 發(fā)問(wèn) 的“在運(yùn)算機(jī) 進(jìn)制 內(nèi)部,全部信 發(fā)生折射表示 0,沒(méi)有折射表示 1；這就 是光儲(chǔ)備的原理,例如我們的光盤(pán)就是 息的表示,存 這樣來(lái)儲(chǔ)備數(shù)據(jù)的； 儲(chǔ),處理,輸 出均接受二進(jìn) 制”,可以讓學(xué) 第 5 頁(yè),共 7 頁(yè)生發(fā)散思維； 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,這就是磁儲(chǔ)備的原理；例如 我們的硬盤(pán), U 盤(pán),就是這樣來(lái)儲(chǔ)備數(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

13、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, 總結(jié) 低頻聲音轉(zhuǎn)化為 0 ,電腦就可以識(shí)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(jì)這節(jié)課的時(shí)候, 曾經(jīng)反復(fù)摸索, 依據(jù)運(yùn)算思維的理論, 應(yīng)當(dāng)怎樣將 運(yùn)算機(jī)的理論學(xué)問(wèn)變成普適的學(xué)問(wèn)； 運(yùn)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(yùn)算機(jī)科學(xué)家在為其添磚加瓦, 不 妨說(shuō)運(yùn)算機(jī)是人類聰慧的宏大結(jié)晶； 但我們?cè)诮淌谛畔⒓夹g(shù)課程, 或者說(shuō)運(yùn)算機(jī)理 論學(xué)問(wèn)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)有將制造過(guò)程中的

14、 第 6 頁(yè),共 7 頁(yè)艱難問(wèn)題提出來(lái),沒(méi)有將運(yùn)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(lái)；因此,信息技術(shù)訓(xùn)練才會(huì)淪為一種工具的訓(xùn)練,缺乏靈性和活力； 筆者在設(shè)計(jì)本教案之前, 也曾依據(jù)教材結(jié)構(gòu)上過(guò)一節(jié)課, 試想, 將運(yùn)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(gè)概念, 對(duì)真正的原理并無(wú)深刻熟識(shí)； 而 且,由于概念的抽象性,同學(xué)愛(ài)好不高,更不能積極摸索；于是,筆者借鑒不插 電的運(yùn)算機(jī)科學(xué)一書(shū),單獨(dú)抽離其中的一個(gè)學(xué)問(wèn)點(diǎn),結(jié)合初一同學(xué)的認(rèn)知水平, 設(shè)計(jì)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(yùn)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, 如瞬時(shí)皮, 如發(fā)兩個(gè)音調(diào)的聲音, 二進(jìn)制儲(chǔ)備圖像的原 理在生活中的應(yīng)用,不僅可以用來(lái)幫忙畫(huà)畫(huà),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(wèn)不僅僅是運(yùn)算機(jī)世界的, 表達(dá),而不僅僅是學(xué)問(wèn)；