2022年《二进制与计算机》教学设计

1、教学设计：二进制与运算机 一, 教材分析 本内容选自广州市训练局教学争论室 20XX 年新编的信息技术中学第一册 第一章信息与信息技术中第 3 节运算机的基本工作原理中的其次小节；二 进制是运算机工作的基本形式, 也是运算机理论学问中的最基本的原理, 对于信息 技术的学习及明白运算机的工作原理具有不行忽视的奠基作用； 原教材以一小节的 篇幅介绍二进制, 只解答了运算机为什么要接受二进制, 语焉不详, 内容也相对抽 象不易懂得, 难以引起同学的爱好和重视； 绍这一相关学问； 二, 教学对象分析 有鉴于此, 笔者单独以一课时的时间介 本课教学对象为初一的同学； 初一的同学活泼好动, 但其规律思维才

2、能和抽象 思维才能相对较弱, 对于二进制的工作原理不愿定能够直观地懂得, 所以, 笔者在 教学设计中,以活动为主线,环环相扣,让同学在玩耍中不断体悟二进制的妙用； 三, 教学目标 （一） 学问与技能： 学会二进制数与十进制数之间的转化, 熟识运算机表示字 符的原理,熟识运算机描述图片的原理； （二） 过程与方法： 通过模拟活动体会到运算机对字符的表示方法, 通过设计 图形编码明白运算机对图像的表示方法； （三）情感态度价值观： 学会相互之间的合作和沟通,明白二进制原理在计 算机中和生活中的应用,激发其创新摸索的乐趣； 四, 重点难点分析 教学重点： 二进制与十进制的转换 教学难点： 二进制对字

3、符的表示 五, 教学手段 讲授法,玩耍法 六, 教学实施过程 同学活动 设计意图 教学活动 教学 环节 老师活动 导入 题 目 简 单 有 呈现 4 张牌,第一张牌上有 1 个点,其次张 趣,能够在短 牌上有 2 个点,第三张牌上有 4 个点,第 4观看牌,总结 时间内吸引学 张牌上有 8 个点,让同学观看规律,说出第 生的留意力； 5 张牌有多少个点？其规律是什么？ 而且每张牌的 i-1 第 i 张牌的点数是 2 规律 点数隐含着二 进 制 位 数 的 权,为正式介 绍二进制做好 铺垫； 第 1 页,共 7 页1, 怎么表示二进制 那么,翻转后, 通过纸牌的翻 现在,我们将某些牌翻转； 转引

4、入二进制 这幅牌上有多少个点 数,过程流程, 学 生 容 易 接 受,用不同形 态来表示二进 制数,简洁激 假如我们把面朝上的牌当作 1,面朝下 起 学 生 的 兴 的牌当作 0,就以下牌可以这样表示为 趣,结合情形 01001,就它对应的有 9 个点 学习,更能加 深同学对二进 制的懂得； 那么以下几张牌有多少个点呢？ 同学回答,提 问他是怎么推 出答案的 总结规律： 假如将每一位数都认为背后有 二 进 一个点数 2i-1,那么,二进制数可以转化 巩固同学对二 制 与 为 24*1+23*0+22*1+21*0+20*1=21十 进 摸索：十进制数背后有没有一个点数呢？ 制 数 它的值是多少

5、呢？ 的 转 2, 练习,将二进制转换成十进制 同学已经换 可以特殊灵敏地将二进制数进 行了转换, 那么你知道下面的图表示多少 吗？ 进制的懂得, 利用不同外形 来 表 示 二 进 题目太多,可 制,有利于学 以分两组让学 生思维迁移 生运算,竞争 回答运算结果 3, 将十进制转换成二进制 现在,各位同学已经能够特殊娴熟地进行 二进制转换, 但是, 有一个难题, 需要大 家解决,那就是 john 的生日蛋糕问题； John 产生在 1970 年,他要过生日了,想 要在生日蛋糕上插上蜡烛表示自己的岁 数；但是, 我们都知道, 他已经 43 岁了, 结合情形,不 假如在蛋糕上插满 43 根蜡烛,不

6、仅蛋糕 仅能激起同学 插得太挤,而且蜡烛之间仍可能会互燃； 爱好,更能加 他想到用二进制来表示自己的岁数, 他在 深同学对二进 第 2 页,共 7 页蛋糕上插上六根蜡烛, 想用点燃蜡烛表示 学 生 回 答 问 制在生活中应 1,不点燃蜡烛表示 0,但他不知道具体 用的懂得 应当点燃哪几根蜡烛,你能帮他吗？ 题,并提问他 是怎么推出结 果 摸索：你能不能用一只手表示你岁数 同学尝试用一 情境拓展,巩 只手表示自己 固同学的熟识 的岁数 1, 情境 有一天夜里, 你正在写作业, 突然发觉对 面楼里有灯光一闪一闪地, 似乎有某种规 律,你仔细观看后发觉对方可能是用二进 制来发送信息, 于是,你把信息

7、记了下来, 发觉是以下一串代码 二进 01000 00101 01100 10000 你 学 生 猜 猜 意 本环节讲解二 请问,你知道这是什么意思吗？ 进制的编码知 后来, 你记得对面是你的一个小伙伴, 识,单纯地讲, 们曾经给字母编过表,如下： 该学问可能比 价乏味；通过 情境设置让学 现在,你能看出小伙伴的意思吗？ 思,将二进制 生来逐步模拟 数转成十进制 运算的运行, 原先,密码是这样破解的：从字母表里 同学破解出意 让同学不知不 找到字母对应的数字,将数字转化成二进制 觉中知道了计 进行传输,接收到二进制后将其转化成数 算机的编码环 字,再从字母表里找出对应的字母； 制编 思 节,同

8、时通过 码 2, 玩耍 同学做玩耍, 设置活动加深 依据以上规章,用二进制的方式给同桌 了同学对这个 发送一个单词；二进制的表示方式用多种, 流程的懂得； 可以用手指表示,可以用声音表示,也可以 最终才正面讲 瞬时皮表示 解运算机的编 同桌之间一个 码流程,巩固 用二进制传输 同学的熟识； 一个单词,另 一方解析这个 单词； 3, 讲解 其实刚才各位同学所做的, 正是运算机的 工作, 只不过, 运算机所用的表跟大家不 用,它用一张特定的编码表, 叫 ASCII 表； 第 3 页,共 7 页运算机要传递一个字符,第一先在这张 表里找到字符对应的编码,例如, A 对 应的编码就是 65,然后将编码

9、转换成二 进制进行传输,另一台运算机接受到二 进制后,将其转换成十进制,然后从 ASCII 表中找出对应的字符进行处理； 摸 索： ASCII 只定义了英文字母,运算机 又是怎么表示其它文字的,比如中文, 日文,韩文之类的 1, 图像的表示 同学摸索 本环节讲 运算机虽然明白了字符之间的传输, 但是 解如何用二进 制数来描述图 它怎么知道这个字怎么写呢？ 运算机可以用一个表格来描述一张图片, 像；问题承接 上一个环节, 每个格子表示一点； 假如该点有颜色, 就 表示为 1,假如没有颜色,就表示为 0； 电脑可以相互 自 己 识 别 字 符,但电脑和 人之间如何传 递字符呢？人 不 可 能 以

10、ASCII 码 来 识 二 进 2, 活动 学 生 活 别字符；讲解 图像的表示原 制 与 理后,让同学 图像 通过活动对图 现在传输一个二进制图像给你, 你能快速 像进行编码和 地解码出来吗？你怎样编写一张图片, 然 解码,不仅加 后以二进制的方式发送给你的小伙伴； 深同学对该知 老师在此以 excel 的方式制定好表格,让 识的懂得,更 动,接受老师 同学解码一个图像, 然后让同学自己绘制 发送的表格, 能激发同学创 并开头解密图 造性；紧接着 一个图像然后进行编码； 像,并设计图 对二进制描述 像,给图像编 图像在生活中 码 的应用进行举 例,可以较好 地拓展同学认 知,发散他们 第 4

11、 页,共 7 页的思维； 3, 应用 用二进制方式描述图像的方法在我们生 活中有很广泛的应用,比如可以用来画 图,如像素画： 十字绣便是依据这原理来实现的 最广泛的一个应用是打印机和传真机； 摸索：如何用二进制数描述一个物体并 实现 3D 打印呢？ 同学们,通过刚才计 算 的例子,我们知道,在生 活,我们可以通学 生 听 通过多方面的 过各种各样的例子来表示二 进制,那你们举例说明,让 知道在运算机中,用什么方式 同学深刻熟识 来表示二进制吗？ 到二进制在计 1, 利用电子原件的通电和断电来表示 算机中的广泛 应用,而非教 机 中 2, 利用光的反射来表示二进制,例如,光 讲,可以适时 材中简

12、洁带过 的 二 发问 的“在运算机 进制 内部,全部信 发生折射表示 0,没有折射表示 1；这就 是光储备的原理,例如我们的光盘就是 息的表示,存 这样来储备数据的； 储,处理,输 出均接受二进 制”,可以让学 第 5 页,共 7 页生发散思维； 3, 利用磁性来表示二进制, 例如 n-s 表示 1 , s-n 表示 0,这就是磁储备的原理；例如 我们的硬盘, U 盘,就是这样来储备数据 的； 4, 利用声音来表示二进制, 例如早期我们用 电话线来传输数据, 但是电话线是传输声 音的（模拟信号） ,怎样让它传输二进制 呢？我们设计两个频率,高频就表示 1, 低频就表示 0,电脑传输时,通过调制

13、解 调器将 01 信号转换成低频高频,就可以 通过电话线传输了； 电脑接受信号时, 同 样通过调制解调器将高频声音转化为 1, 总结 低频声音转化为 0 ,电脑就可以识别数据 了； 总结课堂内容 七, 教学反思 笔者在设计这节课的时候, 曾经反复摸索, 依据运算思维的理论, 应当怎样将 运算机的理论学问变成普适的学问； 运算机的制造和不断改进, 以及层出不尽的应 用, 都凝聚了前辈的聪慧,不少宏大的数学家,运算机科学家在为其添砖加瓦, 不 妨说运算机是人类聪慧的宏大结晶； 但我们在教授信息技术课程, 或者说运算机理 论学问时, 更多只停留在应用层面, 或者只讲解现成的构架, 没有将制造过程中的

14、 第 6 页,共 7 页艰难问题提出来,没有将运算机科学家如何柳暗花明神奇化解难题的聪慧表现出 来；因此,信息技术训练才会沦为一种工具的训练,缺乏灵性和活力； 笔者在设计本教案之前, 也曾依据教材结构上过一节课, 试想, 将运算机工作 原理浓缩一节课, 但同学接触到的只是几个概念, 对真正的原理并无深刻熟识； 而 且,由于概念的抽象性,同学爱好不高,更不能积极摸索；于是,笔者借鉴不插 电的运算机科学一书,单独抽离其中的一个学问点,结合初一同学的认知水平, 设计成半玩耍型的教学方式； 虽然讲的是二进制, 但又不单是运算机的二进制； 比 如用蜡烛的点亮表示岁数, 用手指的伸缩表示二进制, 用灯光的亮灭传递信息, 用 其它各种信息表示二进制, 如瞬时皮, 如发两个音调的声音, 二进制储备图像的原 理在生活中的应用,不仅可以用来帮忙画画,十字绣,打印传真等等,这些例子, 都是期望我们所学的学问不仅仅是运算机世界的, 表达,而不仅仅是学问；