二进制与计算机教学设计

1、教学设计：二进制与计算机一、教材分析本内容选自广州市教育局教学研究室20132013 年新编的信息技术初中第一册第一章信息与信息技术中第 3 3 节计算机的基本工作原理中的第二小节。二 进制是计算机工作的基本形式，也是计算机理论知识中的最基本的原理，对于信息技术的学习及了解计算机的工作原理具有不可忽视的奠基作用。原教材以一小节的篇幅介绍二进制，只解答了计算机为什么要采用二进制，语焉不详，内容也相对抽象不易理解，难以引起学生的兴趣和重视。有鉴于此，笔者单独以一课时的时间介绍这一相关知识。二、教学对象分析本课教学对象为初一的学生。初一的学生活泼好动，但其逻辑思维能力和抽象 思维能力相对较弱， 对于

2、二进制的工作原理不一定能够直观地理解，所以，笔者在教学设计中，以活动为主线，环环相扣，让学生在游戏中不断体悟二进制的妙用。三、教学目标（一）知识与技能：学会二进制数与十进制数之间的转化，认识计算机表示字符的原理，认识计算机描述图片的原理。（二）过程与方法：通过模拟活动体会到计算机对字符的表示方法，通过设计图形编码了解计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， 了解二进制原理在计算机中和生活中的应用，激发其创新思考的乐趣。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：二进制对字符的表示五、教学手段讲授法、游戏法六、教学实施过程教学 环节教学活动设计意图教

3、师活动学生活动导入展示 4 4 张牌，第一张牌上有 1 1 个点，第二张 牌上有 2 2 个点，第三张牌上有 4 4 个点，第 4 4 张牌上有 8 8 个点，让学生观察规律，说出第 5 5 张牌有多少个点？其规律是什么？（第 i i 张牌的点数是 2 2i-1i-1）观察牌，总结 规律题目简单有 趣，能够在短 时间内吸引学 生的注意力。而且每张牌的 点数隐含着二进制位数的 权，为正式介 绍二进制做好 铺垫。1 1、怎么表示二进制现在，我们将某些牌翻转。那么，翻转后, 这幅牌上有多少个点如果我们把面朝上的牌当作1 1,面朝下的牌当作 0 0,则以下牌可以这样表示为0100101001，则它对应

4、的有 9 9 个点3 3、将十进制转换成二进制 现在，各位同学已经能够非常熟练地进行 二进制转换，但是，有一个难题，需要大 家解决，那就是 johnjohn 的生日蛋糕问题。JohnJohn 出生在 19701970 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 4343 岁了, 如果在蛋糕上插满 4343 根蜡烛，不仅蛋糕 插得太挤，而且蜡烛之间还可能会互燃。他想到用二进制来表示自己的岁数，他在那么以下几张牌有多少个点呢?学生回答，提 问他是怎么推 出答案的进与进数转二制十制的换总结规律：如果将每一位数都认为背后有 一个点数 2 2i-1i-1，那么

5、，二进制数可以转化为 2 2A4*1+24*1+2A3*0+23*0+2A2*1+22*1+2A1*0+21*0+2A0*1=210*1=21思考：十进制数背后有没有一个点数呢？ 它的值是多少呢？2 2、练习，将二进制转换成十进制同学已经可以非常敏捷地将二进制数进 行了转换，那么你知道下面的图表示多少 吗？0=1.0=1.“1 1”切M=+ + X +=lpK 劫OOOOO =豹=1,0诵O=1P对s 二T-Q)题目太多，可 以分两组让学 生计算，竞争 回答计算结果巩固学生对二 进制的理解， 利用不同形态 来表示二进 制，有利于学 生思维迁移通过纸牌的翻 转引入二进制 数，过程流程， 学生容易

6、接 受，用不同形 态来表示二进 制数，容易激起学生的兴 趣，结合情景 学习，更能加 深学生对二进 制的理解。结合情景，不 仅能激起学生 兴趣，更能加 深学生对二进蛋糕上插上六根蜡烛，想用点燃蜡烛表示 1 1,不点燃蜡烛表示 0 0，但他不知道具体 应该点燃哪几根蜡烛，你能帮他吗？思考：你能不能用一只手表示你岁数1 1、情境有一天夜里，你正在写作业，突然发现对 面楼里有灯光一闪一闪地， 似乎有某种规 律，你仔细观察后发现对方可能是用二进 制来发送信息，于是，你把信息记了下来， 发现是以下一串代码0100001000 0010100101 0110001100 1000010000请问，你知道这是

7、什么意思吗？现在，你能看出小伙伴的意思吗?二进制编码原来，密码是这样破解的：从字母表里 找到字母对应的数字，将数字转化成二进制 进行传输，接收到二进制后将其转化成数 字，再从字母表里找出对应的字母。2 2、游戏根据以上规则，用二进制的方式给同桌 发送一个单词。二进制的表示方式用多种， 可以用手指表示，可以用声音表示，也可以 眨眼皮表示3 3、讲解其实刚才各位同学所做的， 正是计算机的 工作，只不过，计算机所用的表跟大家不 用，它用一张特定的编码表，叫 ASCIIASCII 表。学生回答问 题，并提问他 是怎么推出结 果学 生 尝 试 用 一只 手 表 示 自 己的岁数学生猜猜意 思，将二进制

8、数转成十进制学生破解出意思学生做游戏， 同桌之间一个 用二进制传输 一个单词，另 一方解析这个 单词。制在生活中应用的理解情境拓展，巩 固学生的认识本 环 节 讲 解 二进 制 的 编 码 知识，单纯地讲,该 知 识 可 能 比价乏味。通过 情境设置让学 生来逐步模拟 计算的运行， 让学生不知不 觉中知道了计 算机的编码环 节，同时通过 设置活动加深 了学生对这个 流程的理解。最 后 才 正 面 讲解 计 算 机 的 编码流程，巩固 学生的认识。0 4詢”沾胡 a 武胛忑灯t t H*%!H*%!1 1/012345fc7B9i: ?HffllCPrFGHTJKI MNOPQRSTUVlffi

9、?rU_1abcdefghijklNnopqrstuvwxz|5|5Ijieaaaacefjei 11noFrfl-onnujiiymiCh+R j呼臨信悴導+申昇IFrnEcur40fiS-Kn=l|.l|. / / Char”Decinal: 65IlexIlex；$41计算机要传递一个字符，首先先在这张表 里找到字符对应的编码，例如，A A 对应的编码就是 6565,然后将编码转换成二进制 进行传输，另一台计算机接受到二进制 后，将其转换成十进制，然后从ASCIIASCII 表中找出对应的字符进行处理。思考：ASCIIASCII 只定义了英文字母，计算机 又是怎么表示其它文字的，比如中文

10、、日 文、韩文之类的1 1、图像的表示计算机虽然明白了字符之间的传输，但是它怎么知道这个字怎么写呢？计算机可以用一个表格来描述一张图片， 每个格子表示一点。如果该点有颜色，就 表示为 1 1，如果没有颜色，就表示为 0 0。o 1 I 1 oo o n o1学生思考二进 制与 图像2、I 000 I1 ODD 1活动现在传输一个二进制图像给你， 你能快速 地解码出来吗？你怎样编写一张图片， 然 后以二进制的方式发送给你的小伙伴。教师在此以 excelexcel 的方式制定好表格，让 学生解码一个图像，然后让学生自己绘制 一个图像然后进行编码。学生活 动，接受教师 发送的表格， 并开始解密图像，

11、并设计图 像，给图像编 码本环节讲解如何用二进 制数来描述图 像。问题承接 上一个环节， 电脑可以互相 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 ASCIIASCII 码来识别字符。讲解 图像的表示原 理后，让学生 通过活动对图 像进行编码和 解码，不仅加深学生对该知 识的理解，更 能激发学生创 造性。紧接着 对二进制描述 图像在生活中 的应用进行举例，可以较好 地拓展学生认 知，发散他们3 3、的思维。计算 机中 的二进制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:十字绣便是根据这原理来实现的思考：如何用二进制数描述一个物体并实现

12、3D3D 打印呢?同学们，通过刚才的例子，我们知道，在生 活，我们可以通过各种各样的例子来表示二 进制，那你们知道在计算机中，用什么方式 来表示二进制吗？1 1、 利用电子原件的通电和断电来表示念邈T1 -II-2 2、 利用光的反射来表示二进制，例如，光发 生折射表示0 0，没有折射表示 1 1。这就是 光存储的原理，例如我们的光盘就是这样 来存储数据的。学生听讲，可以适时 发问通过多方面的 举例说明，让 学生深刻认识 到二进制在计 算机中的广泛 应用，而非教 材中简单带过的“在计算机 内部，所有信 息的表示、存 储、处理、输 出均采用二进 制”，可以让学3 3、3 3、 利用磁性来表示二进

13、制，例如 n-sn-s 表示 1 1 , s-ns-n 表示0 0,这就是磁存储的原理。例如 我们的硬盘、U U 盘，就是这样来存储数据 的。4 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 1,低频就表示 0 0，电脑传输时，通过调制解 调器将 0 01 1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 1，低频声音转化为 0 0，电脑就可以识别数据 了。总结课堂内容生发散思维。二迭制生沽中的二述-ttSE机中的二iata总结二过剧

14、. *2支二-二时七、教学反思笔者在设计这节课的时候，曾经反复思考，按照计算思维的理论，应该怎样将计算机的理论知识变成普适的知识。计算机的发明和不断改进， 以及层出不尽的应用，都凝聚了前辈的智慧，不少伟大的数学家、计算机科学家在为其添砖加瓦，不妨说计算机是人类智慧的伟大结晶。但我们在教授信息技术课程，或者说计算机理 论知识时，更多只停留在应用层面，或者只讲解现成的构架，没有将发明过程中的艰难问题提出来，没有将计算机科学家如何柳暗花明巧妙化解难题的智慧表现出 来。因此，信息技术教育才会沦为一种工具的教育，缺乏灵性和活力。笔者在设计本教案之前，也曾按照教材结构上过一节课，试想，将计算机工作原理浓缩一节课，但学生接触到的只是几个概念，对真正的原理并无深刻认识。 而且，因为概念的抽象性，学生兴趣不高，更不能积极思考。于是，笔者借鉴不插 电的计算机科学一书，单独抽离其中的一个知识点，结合初一学生的认知水平，设计成半游戏型的教学方式。虽然讲的是二进制，但又不单是计算机的二进制。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，如眨眼皮，如发两个音调的声音，二进制存储图像的原 理在生活中的应用，不仅可以用来辅助画画、十字绣、打印传真等等，这些例子， 都