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第二单元 揭开信息处理工具的神秘面纱计算机及编码一、单元概述本单元同学们将在教师的引导下完成“认识计算机”“探秘二进制及字符编码”两个活动。通过完成这些活动，认识计算机的组成，知道计算机的功能及工作原理，了解计算机的主要性能指标，从而初步理解以计算机为核心的数字设备的基本组成、主要功能和工作原理；认识计算机内部信息的表示方法二进制；知道几种常见的数字存储介质及其特点；知道数字存储基本单位及含义；理解数制和二进制；掌握不同数制之间的转换和简单二进制的运算方法；了解字符编码的原理，为培养良好的信息素养打好基础。二、教学目标1.知识与技能（1）识别计算机的常用硬件（如：CPU、内存、主板、硬盘、键盘、鼠标、显示器等）。（2）列举计算机硬件的五个基本部分。（3）解释计算机的简单工作原理。（4）列举计算机软件系统的两大分类（如：系统软件和应用软件）。（5）列举计算机的主要性能指标（如：运算速度、字长、内存储器容量、外存储器容量）。（6）解释计算机的主要性能指标对计算机性能的影响。（7）列举计算机的数字存储介质（如：随机存储器、只读存储器、硬盘、光盘、U盘等）。（8）描述衡量数字存储介质容量的单位（如：bit、Byte、KB、MB、GB、TB）。（9）理解以计算机为核心的数字设备的基本构成、主要功能和工作原理。（10）理解数制和二进制基本概念。（11）掌握简单二进制的运算方法。（12）掌握不同数制之间的转换。（13）了解字符编码的基本原理。2.过程与方法（1）观察硬件，包括硬件的外观特征与标识信息，认识计算机硬件系统的组成。（2）从实际生活需求出发，结合计算机硬件的主要性能指标，理解计算机硬件与计算机性能之间的联系。（3）比较系统软件和应用软件的差异，认识计算机软件系统的组成。（4）通过对位权的理解与分析，归纳二进制与十进制的转换方法。（5）利用模拟保密电文的加密解密游戏，理解字符编码的基本原理。3.情感、态度与价值观（1）领悟信息技术发展的规律，培养务实的人格。（2）感受计算机的发展过程中，科学家、工程师们富有智慧的解决问题，理解技术创新的价值。（3）类比学习二进制与十进制，培养学习的可迁移性，拓展思维能力。（4）体验电文的加密和解密的过程，感受计算机内信息表示方法所蕴含的奥秘，激发学习信息科技的兴趣。三、课时建议活动1 认识计算机：1课时活动2 探秘二进制及字符编码：1课时四、教材分析本单元包括了两个活动“认识计算机”“探秘二进制及字符编码”。通过两个活动，学生可以较为全面地认识计算机的系统（硬件系统和软件系统），从而初步理解以计算机为核心的数字设备的基本构成、主要功能和工作原理。编写教材时，考虑到初中生的情况，提供了多个说说做做、提示板等，建议通过实践让学生认识计算机系统，理解以计算机为核心的数字设备。1.教学重点（1）识别计算机的常用硬件（如：CPU、内存、主板、硬盘、键盘、鼠标、显示器等）。（2）解释计算机的主要性能指标对计算机性能的影响。（3）解释计算机的简单工作原理。（4）解释系统软件和应用软件的关系。（5）理解二进制数的特点：有0和1组成，逢二进一。2.教学难点（1）理解以计算机为核心的数字设备的基本构成、主要功能和工作原理。（2）掌握二进制数与十进制数之间的转换方法。五、德育渗透活动一让学生认识计算机系统。信息技术的发展离不开特定的科学与技术的背景，在教学过程中，认识计算机系统的同时可以通过科技发展的时间线、科技大事记等引导学生了解信息技术复杂的图景，领悟技术发展规律、培养务实的人格。并引导学生感受技术发展的不断继承、发展和创新的过程，感悟科学家和工程师们富有智慧的解决问题，理解技术创新的价值。通过对单元二的学习，可以让学生感受到人类的聪明才智和创造力。在日常生活中，人们使用了各种数制，例如四进制（一年有四季，“逢四进一”）、七进制（一周有七天，“逢七进一”）等。这些知识点从生活中归纳、提炼出来的，从特殊到一般，学习的知识技能反过来解决了生活中的问题。学生在猜字谜“湘”的过程中，掌握汉字字形的编码规则，了解世界上独一无二的汉字采用普通键盘输入的问题，为计算机在中国的普及做出重要贡献，激发学生的学习信心和民族自豪感。活动一 认识计算机一、活动概述本活动是学生认识计算机的第一步，重点是通过认识计算机的组成，知道计算机的功能及工作原理，了解计算机的主要性能指标，从而初步理解以计算机为核心的数字设备的基本组成、主要功能和工作原理。二、教学目标1.知识与技能（1）识别计算机的常用硬件（如：CPU、内存、主板、硬盘、键盘、鼠标、显示器等）。（2）列举计算机硬件的五个基本部分。（3）解释计算机的简单工作原理。（4）列举计算机软件系统的两大分类（如：系统软件和应用软件）（5）列举计算机的主要性能指标（如：运算速度、字长、内存储器容量、外存储器容量）（6）解释计算机的主要性能指标对计算机性能的影响。（7）列举计算机的数字存储介质（如：随机存储器、只读存储器、硬盘、光盘、U盘等）（8）描述衡量数字存储介质容量的单位（如：bit、Byte、KB、MB、GB、TB）（9）理解以计算机为核心的数字设备的基本构成、主要功能和工作原理。2.过程与方法（1）观察硬件，包括硬件的外观特征与标识信息，认识计算机硬件系统的组成。（2）从实际生活需求出发，结合计算机硬件的主要性能指标，理解计算机硬件与计算机性能之间的联系。（3）比较系统软件和应用软件的差异，认识计算机软件系统的组成。3.情感、态度与价值观（1）领悟信息技术发展的规律，培养务实的人格。（2）感受计算机的发展过程中，科学家、工程师们富有智慧的解决问题，理解技术创新的价值。三、课时建议活动1 认识计算机：1课时四、教材分析本活动的课时建议为1课时，通过“认识计算机的组成”“了解计算机的功能以及工作原理”“探索计算机的主要性能指标”“了解数字存储介质”四个步骤认识计算机系统。在教学过程应要根据教学目标、教学重点和教学难点对内容上进行把握，如果觉得在1课时内完成以上内容有一定难度，可以将一些内容和单元三的学习内容进行整合。1.教学重点（1）识别计算机的常用硬件（如：CPU、内存、主板、硬盘、键盘、鼠标、显示器等）。（2）解释计算机的主要性能指标对计算机性能的影响。（3）解释计算机的简单工作原理。（4）解释系统软件和应用软件的关系。2.教学难点理解以计算机为核心的数字设备的基本构成、主要功能和工作原理。五、教法建议1. 注重观察、注重联系实际，认识计算机本活动将认识计算机拆解为以下几个步骤：“认识计算机的组成”“了解计算机的功能以及工作原理”“探索计算机的主要性能指标”“了解数字存储介质”。在教材中每个步骤都提供了“说说做做”，从而引导学生去认真观察计算机，从观察中去认识计算机。在有条件的情况下，还可以拆解计算机，让学生在实践中去认识计算机。2. 绘制计算机系统的思维导图图当学生认识了计算机系统（硬件系统和软件系统），可以让学生绘制计算机系统的思维导图（如下图），通过绘制思维导图可以帮助学生将活动中零散的知识进行梳理和整合，从而从点到面去认识计算机系统。备注：上图的思维导图是给出一个样例，可以根据学生情况和教学实际情况进行调整。3. 自主学习计算机工作原理解释计算机的工作原理是本活动的教学重点之一。可以让学生来说一说计算机的工作原理，从而更为清晰地认识计算机硬件系统的五个部件是如何相互协调工作的。由于学生在之后将进行程序设计的学习，因此在这里可以适当渗透程序和数据之间的关系。该部分内容建议要鼓励学生去表达。4. 从认识计算机系统到理解其他以计算机为核心的数字设备本活动的教学难点是“初步理解以计算机为核心的数字设备的基本构成、主要功能和工作原理”，这既是对学生能力培养的一种重要体现，也是提升学生信息意识和计算思维的重要体现。通过对具体的计算机系统的认识，延伸到对以计算机为核心的数字设备的认识，培养学生对知识的认识，从点到面，从具体到抽象的思维能力。对于初中学生，建议通过类比计算机系统和一些数字设备的方法展开，例如计算机和pad从组成、功能等方面进行对比。六、活动解析1.p30 说说做做（1）一台计算机包括主机箱、显示器、鼠标、键盘。输入设备：鼠标、键盘。输出设备：显示器、音箱。备注：以上计算机的硬件部件可以根据实际情况调整。（2）主机箱内的硬件部件：主板、机箱电源、CPU和风扇、内存条、硬盘、光驱。备注：以上计算机的硬件部件可以根据实际情况调整。2.p32 说说做做（1）列举计算机的输入设备和输出设备类型设备名称输入设备扫描仪、写字板、摄像头、游戏操纵杆、话筒、光笔输出设备打印机、绘图仪、音响备注：以上输入设备和输出设备仅供参考。（2）计算机主要硬件的功能（3）智能手机、电子阅读器等都是以计算机为核心的智能设备，在组成上都包括了数据输入（输入设备）、数据处理（运算器和控制器）、数据存储（存储器）、数据输出（输出设备）的部件。3.p34 说说做做计算机硬件五个基本部分计算机硬件设备运算器中央处理器（CPU）控制器中央处理器（CPU）存储器内存条、硬盘、光盘、U盘、软盘输入设备鼠标、键盘、扫描仪、摄像头输出设备显示器、打印机、音响4.p36 说说做做（1）比较两台计算机的性能性能计算机1计算机2运算速度3.7GHz3.4GHz字长64bit64bit内存储器容量4GB16GB外存储器容量500GB500GB（2）略5.p37 说说做做（1）略（2）影响计算机性能的指标还有哪些？答：计算机系统其实一个较为复杂的系统，其由多个硬件设备构成，每个硬件设备之间相互联系。因此影响计算机性能的设备性能指标也是很多的，教材中我们介绍了一些主要的性能指标，如计算机的运算速度、CPU的字长、内存储器的容量、外存储器的容量。此外，CPU的高速缓存的容量，内存储器的运算速度也会影响到计算机的性能。CPU高速缓存（CPU Cache）是用于减少CPU访问内存所需平均时间的部件，由于CPU的运算速度远高于内存储器的运算速度，因此CPU频繁访问内存储器其工作效率被内存储器严重拖累，而增加了高速缓存，当CPU要进行内存访问时，会先查看缓存内是否有空，如果高速缓存有空闲，CPU则不访问内存直接访问高速缓存。备注：以上答案仅供参考。6.p39 说说做做（1）数字存储介质特点随机存储器是计算机内存储器的一种，随机存储器又称为RAM。可以读也可以写，只能用于暂时存放数据，计算机断电后存在其中的内容立即消失。只读存储器是计算机内存储器的一种只读存储器又称为ROM。只可以读不可以写，用来存放专用的程序和数据。信息不会因为计算机断电而丢失。硬盘是计算机的主要外存储器。容量大、读写速度快、运行稳定、使用寿命长。容量可以达到几百GB、几TB的级别。光盘是计算机的外存储器，分为不可擦写光盘和可擦写光盘。U盘是计算机的外存储器，无需物理驱动器的存储器，可实现即插即用。体型小、便于携带、容量大、价格便宜、性能可靠。（2）感受数字存储介质的存储能力j新华字典（第11版）的总字数：约72万字。k 估算该书（信息技术七年级上册）的存储空间，每个字2B：本书约64790字，存储空间大约127KB（不含图片信息）。l 用直尺测量该书的厚度：6毫米。m 128GB存储卡存储该书的数量：1000000本。n 计算这些数量的书叠在一起的高度：6000米。约7栋世界第一高楼。o 世界第一高楼的高度：哈利法塔（迪拜），高度为828米。活动二 探秘二进制及字符编码一、活动概述本活动主要在类比生活中信息编码的基础上，体会编码的作用和规则，揭秘计算机内部信息的表示方法，激发学习信息科技的兴趣。二进制是最基本的计算机理论知识，掌握二进制与其他进制之间的转换，对了解计算机的工作原理非常重要，也为以后进一步学习信息技术打好基础。二、教学目标1.知识与技能（1）理解数制和二进制基本概念。（2）掌握不同数制之间的转换和简单二进制运算方法。（3）了解字符编码的基本原理。2.过程与方法（1）通过对位权的理解与分析，归纳二进制与十进制的转换方法。（2）利用模拟保密电文的加密解密游戏，理解字符编码的基本原理。3.情感、态度与价值观（1）类比学习二进制与十进制，培养学习的可迁移性，拓展思维能力。（2）亲历电文的加密和解密，感受计算机内信息表示方法所蕴含的奥秘，激发学习信息科技的兴趣。三、课时建议活动二 探秘二进制与字符编码：1课时。四、教材分析二进制是信息技术核心概念之一。这里特地准备一节课让学生理解数制和二进制基本概念，类比生活中的编码，体会编码的规律，了解位权的含义，掌握不同数制之间的转换和简单二进制运算方法，了解字符编码的基本原理。1.教学重点理解二进制数的特点：有0和1组成，逢二进一。2.教学难点掌握二进制数与十进制数之间的转换方法。五、教法建议在本课的教学重点是指导学生进行二进制的概念学习。1.引入二进制在上课初始，可以采用卡片数数的游戏吸引学生的好奇心和注意力。卡片共四张，第一张卡片上有1个圆点，第二张卡片上有2个圆点，第三张卡片上有4个圆点，第四张卡片上有8个圆点。数数的游戏，分两步：第一步，学生自主探究用卡片表示数字1-10；第二步，“听指令翻卡片”游戏，培养团队合作意识。卡片的游戏原理其实就是二进制，通过游戏环节，巧妙地将“二进制”引入了课堂，用0和1表示卡片翻转状态，突破思维定势；巧妙介绍二进制数最低四位位权8421，为突破教学难点做了铺垫。2.认识二进制如果用1表示卡片的正面，用0表示卡片的反面，那么卡片这两种翻转状态就可以用二进制表示。同理计算机中的电子元件电路也有两种状态，用1表示电路接通，用0表示电路断开，那么电路可以用二进制表示。然后，结合生活中的进制，比如十进制（由0-9组成，逢十进一），认识二进制的特点和进位规则。教师通过列式演算的方式，引导学生推导二进制的加法运算。3.转换二进制与十进制二进制与十进制之间的转换是本节课的难点，如果按照常规地进行演算讲解，对于七年级的学生来说，难以理解消化。十进制是学生经常使用的数制，他们对十进制的位权非常熟悉。与十进制相同，二进制每一位也有固定的位权。这里采用类比迁移的学习方法，用熟悉的问题解决方法去解决新问题，降低了难度，符合学生思维的认知规律，达到事半功倍的效果，为高中阶段学习二进制与不同进制间数值转换打下基础。4.二进制的应用二进制的应用主要是了解字符编码。为了让字符编码的教学变得生动有趣，教师可以组织学生玩一个“保密电文加密解密”的游戏。游戏中，首长1负责拟电文，设计一段由字母、数字或者符号组成的明文；发报员负责加密电文，将字母、数字或符号转换为ASCII码，发送给接收员；接收员负责解密电文，传递给首长2。在加密解密的活动中，学生了解字符编码的原理。另外，汉字是中国文化的象征，对汉字的编码也是学生必须了解的重要内容。不同于简单的西文字符编码，复杂的汉字能采用普通键盘输入，体现了我国在计算机领域做出的重要贡献，激发学生的学习信心和民族自豪感。六、活动解析1第42页的“说说做做”（1）灯亮表示1，灯灭表示0，上排灯表示为1001，下排灯表示为0111，运用二进制的加法运算，结果房门的密码是10000。（2）二进制由0和1组成，进位规则是逢二进一。（3）生活中有许多进制，比如十进制，逢十进一；四进制，逢四进一；七进制，逢七进一等等。2.第43页的“数字化学习”尝试对某个数字进行不同进制间的相互转换后，可以参照第45页的知识链接“其它进制八进制和十六进制”查一查转换结果是否正确。3.第44页的“说说做做”（1）一个五位数，如果是十进制数，那么它的第5位对应的位权是10000。如果是二进制数，第5位对应的位权是16。（2）根据