深入认识计算机

第一节 深入认识计算机一、 教学目标1. 知识与技能（1） 了解计算机的诞生、发展的历程，能说出计算机主要的类型。（2） 能清楚地描述组成计算机系统的各部分硬件的名称、作用和特点。（3） 知道计算机系统中软件的含义和主要分类，能够概括出计算机工作的“输入存储/处理输出”基本过程。（4） 理解二进制数的数符与运算法则，了解二进制数表示计算机中信息的方法和信息的单位含义。（5） 能够使用软件完成二进制与十进制之间的数制转换，通过专用软件观察计算机中信息的存储情况。2. 过程与方法（1） 掌握阅读计算机科技文献的方法，能够通过科技文献认识计算机科技领域的发展过程和关注主要的事例，能够与同学交流。（2） 通过观察硬件实物，能够掌握硬件之间的连接关系，清楚硬件的作用和工作特点，能够辩识不同硬件和软件。（3） 掌握计算机常用数制的转换方法。（4） 知道计算机中的信息数字化表示的方法。（5） 初步掌握探究计算机科学知识的学习方法。3. 情感态度与价值观（1） 激发学生在已有的知识基础上进一步探究计算机知识的热情。（2） 让学生全面了解计算机的发展历程，形成认识事物的历史观，激发学生对计算机未来发展的创想。二、 教材分析1. 本节的作用和地位本节书的作用可以概括为“认识、深化、解惑”三个方面。“认识”是指对计算机历史方面知识的学习，掌握一些典型的事例（如第一台计算机的诞生），了解计算机的主要分类。“深化”是对计算机系统中的硬件、软件的学习能够达到一种“辨识”的水平，且能够概括出计算机的主要工作过程。学生在掌握了一定的计算机系统结构的知识基础上，通过学习二进制的知识，能够对计算机中信息的存储进行一定程度的“解惑”。2. 本节主要内容介绍本节的情景中提出了这样一个问题对计算机的分类是通过它们的尺寸作为标准的吗？计算机更新换代非常快，单从外观去分辨计算机的类型是不准确的。因此，有必要了解计算机的发展历程和典型事例，进一步认识计算机的主要分类方法和应用场合。学习计算机系统的组成、作用和工作过程，对计算机系统形成一个概括性认识，并把握住计算机主要部件的工作特点。学生使用计算机已经有一段时间和一定的经验了，形象地引入二进制数的知识，帮助学生探究计算机信息存储的基本思想方法。问题情景：学生一般会在观察后对计算机的分类形成一种感性的认识，即计算机越大，计算机性能就越强。刚好相反，第一台计算机ENIAC虽然庞大，却计算能力并不怎么样。计算机的发展历史、分类等知识自然地铺开。追寻计算机的发展变化。学生以小组为单位，查找有关计算机发展变化的资料，说出计算机发展变化中的典型故事，或者可以从学校、家庭、社会中了解反映计算机发展变化的典型事例并与同学交流。认识计算机系统的组成与作用。学生可能通过辨认计算机硬件的活动，直观地认识计算机系统中的硬件，观察硬件的连接情况，听老师介绍有关部件的工作特点。在教师的指导下，尝试上机操作，了解实验室计算机中安装软件的情况，直观地认识计算机软件的含义、分类和作用。最后，对计算机的工作过程进行一个概括性的描述。探究计算机存储信息的奥秘。数字与电子元件状态的对应关系为二进制的引入作了一个形象的比喻，降低了学生对二进制学习的难度。数制的转换是难点，但本节内容着重点不在于数制转换原理的介绍，而在于学生能够运用软件解决数制转换的问题。在学习二进制知识的基础上，介绍了计算机中信息的单位表示，信息的数字化表示的基本思想方法。安排学生从符号列表中查看字符代码（ASCII表）和使用文本编辑软件查找计算机中的字符编码，巩固学生对二进制数表示信息的理解程度。3. 重点和难点分析教学重点：（1） 计算机系统的结构，计算机硬件、软件的作用和联系及它们的特点。（2） 计算机工作的一般过程。（3） 用二进制表示信息的基本方法。教学难点：（1） 计算机系统各部件的主要特点。（2） 二进制的数符与运算法则。（3） 用二进制表示信息的方法，ASCII码表。三、 教学建议1. 课前准备教师在课前要多收集计算机发展历史相关资料、典型的事例。同时，还要为数制知识的教学做好充分的准备，制作必要的演示文稿。条件允许的话，可以准备1到2台的计算机提供给学生作为实物观察之用，让学生了解硬件的连接情况。2. 教学策略本节教学过程大致可以分成两个环节，第一环节主要是识记，第二环节是探究。第一环节对计算机发展历史、分类，计算机系统硬件和软件的功能、作用和特点的学习可以采用MiniQuest的教学模式来组织课堂的学习活动。鼓励学生多阅读资料、多进行实物观察，用自己的故事、观察报告等形式来展示学习成果。这将改变传统的“教师讲、学生听”这种沉闷的教学模式。同时，能够让更多学生参与到实际有效的课堂活动。第二环节也是本节课主要的重点和难点用二进制数表示信息的方法。教师可以把这个环节设计成一个探究活动形式，在教材内容的基础上设计一份探究（研究）性学习报告小文稿，学习任务是安排学生以小组为单位完成文稿中的填空。这些填空包括数制的转换、数制单位的转换关系、ASCII码表的速查、中英文字符的16进制表示等等。安排这样一个环节的活动，目的一是为了更好地落实课堂学习内容，把教学难点化为填空题的形式进行分解；目的二是为了向学生展示一个探究活动的基本过程，为学生在今后开展探究性学习活动提供一个活动范本。3. 问题考虑教学过程可以“依书直说”，更应鼓励创造性地营造课堂学习氛围和活动。教师如果采用上述教学策略中的两个环节的处理教法，需要准备好有关的研究报告范本，还要制作一定容量的学习资源。课本在上述的教学策略中可以起到一种很好的引导作用。四、 教学评价本节课要求学生：掌握阅读计算机科技文献的方法，了解计算机的诞生、发展的历程，能说出计算机主要的类型；能清楚地描述组成计算机系统的各部分硬件的名称、作用和特点；知道计算机系统中软件的含义和主要分类，能够概括出计算机工作的“输入存储/处理输出”基本过程，并能够与同学交流。在教师的指导下，完成探究活动，理解二进制数的数符与运算法则，了解二进制数表示计算机中信息的方法和信息的单位含义；能够使用软件完成二进制与十进制之间的数制转换，通过专用软件观察计算机中信息的存储情况。五、 教学参考案例课的名称深入认识计算机教学任务（1） 掌握阅读计算机科技文献的方法，了解计算机的诞生、发展的历程，能说出计算机主要的类型；能清楚地描述组成计算机系统的各部分硬件的名称、作用和特点；知道计算机系统中软件的含义和主要分类，能够概括出计算机工作的“输入存储/处理输出”基本过程，并能够与同学交流。（2） 完成探究活动，理解二进制数的数符与运算法则，了解二进制数表示计算机中信息的方法和信息的单位含义；能够使用软件完成二进制与十进制之间的数制转换，通过专用软件观察计算机中信息的存储情况。教学重点计算机发展史与计算机系统。用二进制表示信息的基本方法。教学难点用二进制表示信息的方法。教学方法WebQuest / MiniQuest教学时间2课时教学环境网络实验室教学过程教学环节教学活动设计意图第1课时（一）情景导入情景导入：（1）阅读课文情景。（2）教师展示若干实物模型、WebQeust的图片资料。提问：计算机是如何进行分类的呢？是通过其体积大小来划分，还是有其他的标准？计算机在发展过程中出现过哪些类型？从情境导入，激发学生学习的兴趣，引出问题思考。（二）分组活动学生分组（4人/组）学习：（1）分组选取感兴趣的主题。阅读由教师课前组织的WebQuest课件中的科技文献资料。（2）以故事形式或小报告形式制作一个演示文稿，概括介绍本组主题中与计算机发展、计算机分类及计算机系统组成的相关知识或典型的案例。（3）与其他小组同学分享阅读科技文献材料的心得与体会。通过学生的阅读，能够更深入学习有关的知识，直接接触到学习材料，避免学生习惯于被动地“听讲”而忽视主动寻求知识的情况出现。以学生的活动促进学生自主学习。（三）活动小结学生（1）小组汇报（2）交流心得，拓展主题阅读教师归纳计算机发展的四个历程，突出计算机发展阶段中标志性的技术特征，归纳计算机分类的标准，概括计算机一般的工作过程，明确计算机软件的分类方法。让学生在阅读后培养起归纳、分析思考的能力，不是简单地对资料进行复述，而是进行一次知识的重组过程。教师的着力点在于展示对问题的分析和对知识的归纳概括方法的展示。第2课时（一）问题提出情景导入：李鸣与3位同学一起完成一份探究性学习的小报告，报告的内容是关于计算机存储信息的奥秘。教师分发印制好的论文范本，其中有部分地方是填空的位置要求学生完成。问题的解决更容易激发学生的学习动机，小报告的设计是安排了一个学习任务、明确一条学习主线，让学生能够有序地、按计划进行学习活动。（二）自主学习学生分组（4人/组）阅读、观看WebQuest网站中提供的资料。尝试安装教师提供的软件工具，依照操作方法完成报告中的填空任务。自主学习的体现，教师在这段时间可以关注一些学习有困难的小组，多给予个别辅导，做到关注全体学生发展。（三）教师归纳教师通过比喻，引入二进制的介绍。依据学习任务所做的报告，逐一解释答案及解题的思路。同时，教师要对报告中的每个环节进行适度的点拔，如问题提出、实验过程、研究结论等进行介绍，让学生对如何开展探究性学习有一个大致的认识。教师对知识进行全面的归纳，解惑。教师对开展探究性学习活动的方法进行指导。（四）课后练习为了强化学生数制知识的理解，可以安排一个练习：一张DVD光盘/蓝光光盘，可以存储多少张300万像素的图像？知识的综合应用，为后续学习做一个铺垫。六、 参考资料资料一：数制基础一、数制的基本概念1数制 用一组固定的数字与统一的规则来表示数的方法。 进位记数制：按进位的原则计数。2数位 数码在一个数中的位置。3基数 每个数位上所能使用的数码符号个数。4位权数 每个数位上的数码符号所代表的数值等于该数位上的数码乘上一个固定的数值，这个固定的值就是这种计数制的位权数。5特点基数固定，逢进例：555.55510251015100510-1510-2 故任意一个十进制正数D均可表示为： (D)10=Dn-110n-1Dn-210n-2.D0100+ Dn-110-1D-210-2+.D-n10-n 二、数制的种类 1.二进制数 （1）基本数码：0,1 （2）规则：逢二进一,借一当二 （3）优点：可行性：数在计算机中是以器件的物理状态来表示，二进制只表示两种状态，技术处理容易。在计算机内部，一切信息（数值、字符、指令等）的存放、处理和传递均采用二进制数。 简易性：运算法则简单 逻辑性：与逻辑真和假对应 可靠性：只有0、1，传递无错误 （4）缺点：位数长，读写困难，通常人们采用8、16进制作为二进制的缩写。 2.八进制数 （1）基本数码：0,1,2,3,4,5,6,7 （2）规则：逢8进1，借1当8 （3）与二进制的关系：238，可用三位二进制数表示一位8进制数。 3.十六进制数 （1）基本数码：0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F （2）规则：逢16进1，借1当16 （3）表示法：常在16进制数后加H表示，例： 0000HFFFFH 1M内存的编址 （4）与二进制的关系： 2416，一位十六进制数可用四位二进制数表示。 在微机中，不采用八、十六进制数进行信息处理，但内存地址的编址、显示内存单元里面的数值、可显示ASC、汇编语言源程序中地址信息、数值信息等均采用十六进制表示。 4常用计数制的表示法 十进制 二进制 八进制 十六进制 0 0 0 0 1 1 1 1 2 10 2 2 3 11 3 3 4 100 4 4 5 101 5 5 6 110 6 6 7 111 7 7 8 1000 10 8 9 1001 11 9 10 1010 12 A 11 1011 13 B 12 1100 14 C 13 1101 15 D 14 1110 16 E 15 1111 17 F 16 10000 20 10三、数制间的相互转换 1.其它数制转换为十进制数 按权展开相加法，即将其它数制的数写成N的各次幂之和形式，然后按十进制计算结果。 例：(10111.101)212402312212112012-102-212-3 16+4+2+1+0.5+0.125 (23.625)10 (143.65)818248138068-158-2 64+32+3+0.75+0.78125 (99.82815)10 (FDE)16151621316114160(4062)10 2.十进制转换为二进制、八进制、十六进制 转换基本规则：整 数除基数取余法 小 数乘基数取整法 混合数将整数部分和小数部分分别进行转换，再用小数点连接。 (1)十进制数转换为二进制数 例：(25)10 =(11001) 2 (0.625)10=(0.101)2 (25.625)10=(11001.101)2 例：(66)10 =(1000010)2 (0.576)10(0.1001)2 (66.576)10(1000010.1001)2 注意： 十进制小数不一定都能转换成完全等值的二进制小数，所以有时要取近似值。 (2)十进制数转换为八进制数 例：(4096.3574)10 (精确到小数点后5位） (4096.3574)10(10000.26677)8 (3)十进制数转换为十六进制数 例：(3389.3574)10（精确到小数点后4位） (3389.3574)10(D3D.5B7E)16 3.二进制与八进制、十六进制间的转换 (1)二进制与八进制间的转换 因为(111)2=7，逢8进1，因此三位二进制数恰好是一位八进制数。 28转换： 整数部分自右向左每三位为一组，不足者补0， 小数部分自左向右每组用8进制数表示 例：(1011100001100101.0010101)2(134145.124)8 001 011 100 001 100 101. 001 010 100 1 3 4 1 4 5 1 2 4 82转换：上述过程之逆向 (2)二进制与十六进制间的转换 因为(1111)215，逢16进1，因此每四位二进制恰好是一位十六进制数。 例：上题可改为： 1011 1000 0110 0101. 0010 1010 B 8 6 5 2 A 即(10111000001100101.0010101)2(B865.2A)16 反之亦然。 注意：每组数转化为十进制数，用8及16进制数表示。 补0必然。四、二进制数的算术运算 包括加法、减法、乘法、除法，但计算机中只有一种加法运算。 1.加法运算 运算法则： 00=0 10=01=1 11=10 (向高位进位) 例： (1101)2(1011)2(11000)2 2.减法运算 运算法则： 00110 101 011 (向高位借位) 例： (11000011)2(00101101)2(10010110)2 3.乘法运算 运算法则： 000 01100 111例： (1110)2(1101)2(10110110