教科版 高一信息技術(shù) 必修1 第四單元 4.2 數(shù)值計(jì)算 教學(xué)設(shè)計(jì)

教科版高一信息技術(shù)必修1第四單元4.2數(shù)值計(jì)算教學(xué)設(shè)計(jì)課題：科目：班級(jí)：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：?jiǎn)挝唬阂?、教學(xué)內(nèi)容分析1.本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容：教科版高一信息技術(shù)必修1第四單元4.2數(shù)值計(jì)算，包括數(shù)值的表示、運(yùn)算方法以及常見(jiàn)數(shù)值計(jì)算問(wèn)題。

2.教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識(shí)的聯(lián)系：本節(jié)課與學(xué)生在初中階段所學(xué)的數(shù)學(xué)知識(shí)緊密相關(guān)，如整數(shù)的四則運(yùn)算、分?jǐn)?shù)的加減乘除等，有助于學(xué)生將數(shù)學(xué)知識(shí)應(yīng)用于信息技術(shù)領(lǐng)域。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生信息意識(shí)，通過(guò)數(shù)值計(jì)算的學(xué)習(xí)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到信息技術(shù)在處理數(shù)據(jù)中的重要作用。提升計(jì)算思維能力，通過(guò)數(shù)值運(yùn)算的實(shí)踐，強(qiáng)化邏輯推理和問(wèn)題解決能力。增強(qiáng)信息社會(huì)責(zé)任感，引導(dǎo)學(xué)生正確使用信息技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，培養(yǎng)信息安全意識(shí)。三、教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)，

①數(shù)值的表示方法及其在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)形式，理解二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制等不同進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換。

②數(shù)值運(yùn)算的基本規(guī)則和算法，包括加、減、乘、除等基本運(yùn)算，以及它們?cè)谟?jì)算機(jī)中的實(shí)現(xiàn)。

③數(shù)值計(jì)算的應(yīng)用實(shí)例，如科學(xué)計(jì)算、工程計(jì)算等，理解數(shù)值計(jì)算在解決實(shí)際問(wèn)題中的重要性。

2.教學(xué)難點(diǎn)，

①理解二進(jìn)制運(yùn)算的原理，特別是補(bǔ)碼、反碼等概念，以及它們?cè)谟?jì)算機(jī)中的實(shí)際應(yīng)用。

②處理數(shù)值計(jì)算中的精度問(wèn)題，包括浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算的舍入誤差和精度損失。

③將實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化為數(shù)值計(jì)算模型，并設(shè)計(jì)合理的算法解決問(wèn)題。

④在編程實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)數(shù)值計(jì)算，包括編寫(xiě)代碼、調(diào)試和優(yōu)化算法，這對(duì)學(xué)生的編程能力和問(wèn)題解決能力提出了較高要求。四、教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生擁有教科版高一信息技術(shù)必修1的教材，包括第四單元的數(shù)值計(jì)算相關(guān)章節(jié)。

2.輔助材料：準(zhǔn)備與數(shù)值計(jì)算相關(guān)的圖片、圖表和視頻，以幫助學(xué)生理解二進(jìn)制運(yùn)算、浮點(diǎn)數(shù)表示等復(fù)雜概念。

3.實(shí)驗(yàn)器材：準(zhǔn)備計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室或教學(xué)軟件，以便學(xué)生進(jìn)行數(shù)值計(jì)算的實(shí)踐操作。

4.教室布置：設(shè)置分組討論區(qū)，提供實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)，確保學(xué)生有足夠的空間進(jìn)行小組討論和實(shí)驗(yàn)操作。五、教學(xué)實(shí)施過(guò)程1.課前自主探索

教師活動(dòng)：

發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：通過(guò)在線平臺(tái)發(fā)布預(yù)習(xí)PPT，要求學(xué)生了解二進(jìn)制的基本概念和轉(zhuǎn)換規(guī)則。

設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問(wèn)題：圍繞“二進(jìn)制加法”設(shè)計(jì)問(wèn)題，如“如何將二進(jìn)制數(shù)相加？”

監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：通過(guò)班級(jí)微信群監(jiān)控學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，確保大部分學(xué)生能完成預(yù)習(xí)任務(wù)。

學(xué)生活動(dòng)：

自主閱讀預(yù)習(xí)資料：學(xué)生閱讀PPT，理解二進(jìn)制加法的基本步驟。

思考預(yù)習(xí)問(wèn)題：學(xué)生嘗試自己解決預(yù)習(xí)問(wèn)題，記錄解題思路。

提交預(yù)習(xí)成果：學(xué)生將解題過(guò)程和疑問(wèn)提交至平臺(tái)。

教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：通過(guò)預(yù)習(xí)任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。

信息技術(shù)手段：利用在線平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)預(yù)習(xí)資源的共享和監(jiān)控。

作用與目的：

幫助學(xué)生提前了解二進(jìn)制加法，為課堂學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動(dòng)：

導(dǎo)入新課：通過(guò)展示計(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)處理的視頻，引出數(shù)值計(jì)算的重要性。

講解知識(shí)點(diǎn)：講解二進(jìn)制加法的具體步驟，如進(jìn)位處理。

組織課堂活動(dòng)：進(jìn)行小組競(jìng)賽，讓學(xué)生分組完成二進(jìn)制加法練習(xí)。

解答疑問(wèn)：針對(duì)學(xué)生在練習(xí)中遇到的問(wèn)題，進(jìn)行個(gè)別指導(dǎo)。

學(xué)生活動(dòng)：

聽(tīng)講并思考：學(xué)生認(rèn)真聽(tīng)講，思考老師講解的二進(jìn)制加法原理。

參與課堂活動(dòng)：積極參與小組競(jìng)賽，提高計(jì)算技能。

提問(wèn)與討論：學(xué)生提出自己在練習(xí)中遇到的問(wèn)題，與同學(xué)討論解決。

教學(xué)方法/手段/資源：

講授法：通過(guò)講解，幫助學(xué)生理解二進(jìn)制加法的原理。

實(shí)踐活動(dòng)法：通過(guò)小組競(jìng)賽，讓學(xué)生在實(shí)踐中掌握計(jì)算技能。

合作學(xué)習(xí)法：通過(guò)小組討論，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通能力。

作用與目的：

幫助學(xué)生深入理解二進(jìn)制加法，掌握計(jì)算技能。

通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和解決問(wèn)題的能力。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動(dòng)：

布置作業(yè)：布置涉及二進(jìn)制乘法和除法的課后作業(yè)，鞏固所學(xué)知識(shí)。

提供拓展資源：推薦相關(guān)書(shū)籍和在線教程，供學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)。

反饋?zhàn)鳂I(yè)情況：批改作業(yè)，針對(duì)學(xué)生的錯(cuò)誤進(jìn)行講解和指導(dǎo)。

學(xué)生活動(dòng)：

完成作業(yè)：認(rèn)真完成作業(yè)，鞏固所學(xué)知識(shí)。

拓展學(xué)習(xí)：利用推薦資源，進(jìn)行二進(jìn)制乘除法的深入學(xué)習(xí)。

反思總結(jié)：反思自己的學(xué)習(xí)過(guò)程，總結(jié)學(xué)習(xí)心得。

教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：引導(dǎo)學(xué)生自主完成作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)。

反思總結(jié)法：引導(dǎo)學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)過(guò)程和成果進(jìn)行反思和總結(jié)。

作用與目的：

鞏固學(xué)生在課堂上學(xué)到的二進(jìn)制乘除法知識(shí)點(diǎn)和技能。

通過(guò)拓展學(xué)習(xí)，拓寬學(xué)生的知識(shí)視野和思維方式。

通過(guò)反思總結(jié)，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的不足并提出改進(jìn)建議，促進(jìn)自我提升。六、拓展與延伸六、拓展與延伸

1.提供與本節(jié)課內(nèi)容相關(guān)的拓展閱讀材料

（1）二進(jìn)制與計(jì)算機(jī)科學(xué)

閱讀材料：《計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論》中關(guān)于二進(jìn)制和計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)、運(yùn)算的章節(jié)。通過(guò)閱讀，學(xué)生可以了解二進(jìn)制在計(jì)算機(jī)科學(xué)中的基礎(chǔ)地位，以及它在計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)和運(yùn)算中的應(yīng)用。

（2）浮點(diǎn)數(shù)的表示與運(yùn)算

閱讀材料：《數(shù)值計(jì)算導(dǎo)論》中關(guān)于浮點(diǎn)數(shù)表示和運(yùn)算的章節(jié)。學(xué)生可以了解浮點(diǎn)數(shù)的概念、表示方法以及運(yùn)算中的精度問(wèn)題，從而對(duì)數(shù)值計(jì)算有更深入的認(rèn)識(shí)。

（3）數(shù)值計(jì)算的應(yīng)用

閱讀材料：《工程數(shù)值方法》中關(guān)于數(shù)值計(jì)算在工程領(lǐng)域的應(yīng)用案例。通過(guò)閱讀，學(xué)生可以了解數(shù)值計(jì)算在解決實(shí)際問(wèn)題中的重要作用，以及如何將實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化為數(shù)值計(jì)算模型。

2.鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行課后自主學(xué)習(xí)和探究

（1）二進(jìn)制與八進(jìn)制、十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換

學(xué)生可以嘗試自己編寫(xiě)程序或手算，實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換，加深對(duì)這些進(jìn)制表示方法的理解。

（2）浮點(diǎn)數(shù)的精度問(wèn)題

學(xué)生可以嘗試編寫(xiě)程序，進(jìn)行浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算，觀察精度損失現(xiàn)象，并分析原因。

（3）數(shù)值計(jì)算在科學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用

學(xué)生可以查找相關(guān)資料，了解數(shù)值計(jì)算在氣象預(yù)報(bào)、物理模擬等科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域的應(yīng)用案例，探討數(shù)值計(jì)算在科學(xué)研究中的作用。

（4）數(shù)值計(jì)算在工程領(lǐng)域的應(yīng)用

學(xué)生可以結(jié)合所學(xué)知識(shí)，查找工程領(lǐng)域的數(shù)值計(jì)算應(yīng)用案例，分析數(shù)值計(jì)算在工程實(shí)踐中的重要性。

（5）編程實(shí)現(xiàn)數(shù)值計(jì)算

學(xué)生可以嘗試使用編程語(yǔ)言（如Python、C++等）實(shí)現(xiàn)數(shù)值計(jì)算，如求解微分方程、優(yōu)化問(wèn)題等，提高編程能力和問(wèn)題解決能力。

（6）數(shù)值計(jì)算中的誤差分析

學(xué)生可以學(xué)習(xí)誤差分析的基本方法，分析數(shù)值計(jì)算過(guò)程中的誤差來(lái)源，并嘗試減小誤差。七、板書(shū)設(shè)計(jì)①數(shù)值計(jì)算概述

①數(shù)值表示

②數(shù)值運(yùn)算

③數(shù)值計(jì)算的應(yīng)用

②二進(jìn)制運(yùn)算

①二進(jìn)制數(shù)的基本概念

②二進(jìn)制加法

③二進(jìn)制減法

④二進(jìn)制乘法

⑤二進(jìn)制除法

③數(shù)值表示方法

①原碼

②反碼

③補(bǔ)碼

④浮點(diǎn)數(shù)表示

④數(shù)值計(jì)算實(shí)例

①科學(xué)計(jì)算

②工程計(jì)算

③日常計(jì)算

⑤數(shù)值計(jì)算中的誤差

①絕對(duì)誤差

②相對(duì)誤差

③誤差分析

⑥數(shù)值計(jì)算的應(yīng)用領(lǐng)域

①計(jì)算機(jī)科學(xué)

②工程技術(shù)

③生物醫(yī)學(xué)

④經(jīng)濟(jì)管理八、課后作業(yè)1.將以下二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)：

-1101

-1010.1011

答案：1.13，2.42.625

2.將以下十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)：

-29

-13.75

答案：1.11101，2.1101.11

3.計(jì)算以下二進(jìn)制數(shù)的和：

-1101

-1010

答案：10111

4.計(jì)算以下二進(jìn)制數(shù)的差（假設(shè)被減數(shù)大于減數(shù)）：

-1101

-1010

答案：100

5.計(jì)算以下二進(jìn)制數(shù)的乘積：

-1101

-101

答案：100101

6.計(jì)算以下二進(jìn)制數(shù)的除法（假設(shè)被除數(shù)能被除數(shù)整除）：

-1101

-11

答案：101

7.將以下八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)：

-25

-17.4

答案：1.21，2.15.25

8.將以下十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)：

-100

-63.75

答案：1.144，2.77.6

9.將以下十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)：

-A1

-1F.8

答案：1.161，2.31.25

10.將以下十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)：

-257

-255.375

答案：1.FF.1，2.FF.1

11.使用補(bǔ)碼進(jìn)行以下二進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算：

-1101

-1011

答案：10000（注意：結(jié)果是溢出，實(shí)際結(jié)果為0010）

12.使用補(bǔ)碼進(jìn)行以下二進(jìn)制數(shù)的減法運(yùn)算：

-1101

-1011

答案：10000（注意：結(jié)果是溢出，實(shí)際結(jié)果為0010）

13.計(jì)算以下浮點(diǎn)數(shù)的二進(jìn)制表示：

-1.5

-0.75

答案：1.1.1，2.0.11

14.計(jì)算以下浮點(diǎn)數(shù)的十進(jìn)制表示：

-1.1

-0.11

答案：1.1.5，2.0