《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 2021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节?计 算机的根本工作原理?中的第二小节。二进制是计算机工作的 根本形式，也是计算机理论知识中的最根本的原理， 对于信息I XX技术的学习及了解计算机的工作原理具有不可无视的奠基作、* . 、| U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

2、辑思维能力和抽象思维能力相对较弱，对于二进制的工作原 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11 六、教学实施

3、过程讲授法、游戏法教 学 环 节教学活动设计意图i 1教师活动学生活动 |ryj II1 l导入展示4张牌，第一张牌上有1个 点，第二张牌上有2个点，第三 张牌上有4个点，第4张牌上有 8个点，让学生观察规律，说出第 5张牌有多少个点？其规律是什 么？第i张牌的点数是2i-1 心 Z ii 1；*、.：. 1观察牌，总l 1 结规律.1 1 .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II 1 1二进制位 数的权，为 正式介绍 二进制做 好铺垫。进制 与.1十 进 制数 的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 个占1八

4、、如果我们把面朝上的牌当作1，面朝下的牌当作0,那么以下牌可以这样表示为01001，那么它对应的有9个点 那么以下几张牌有多少个点学生答复， 提问他是 怎么推出 答案的 题目太多， 可以分两 组让学生 计算，竞争 答复计算通过纸牌 的翻转引 入二进制 数,过程流 程，学生容 易接受，用 不同形态 来表示二 进制数，容转呢？结果易激起学换总结规律：如果将每一位数都学生答复生的兴趣，认为背后有一个点数2i-1，那问题，并提结合情景么，二进制数可以转化为问他是怎学习，更能2a4*1+2a3*0+2a2*1+2a1*么推出结加深学生0+2八0* 仁21果对二进制思考：十进制数背后有没有一学生尝试的理解

5、。U J y个点数呢？它的值是多少呢？.用 一只手稳固学生 ill2、练习，将二进制转换成十1 、表示自己对二进制进制的岁数的理解，利冋学已经可以非常敏捷地将二用不同形进制数进行了转换，那么你知态来表示道下面的图表示多少吗？二进制，有3、将十进制转换成二进制利于学生现在，各位同学已经能够非常思维迁移熟练地进行二进制转换，但是，结合情景，有一个难题，需要大家解决，不仅能激那就是john的生日蛋糕问题。起学生兴John出生在1970年，他要趣,更能加过生日了，想要在生日蛋糕上深学生对插上蜡烛表示自己的岁数。但二进制在是，我们都知道，他已经43生活中应岁了，如果在蛋糕上插满43用的理解根蜡烛，不仅蛋

6、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，他在蛋糕上插上八根蜡 烛，想用点燃蜡烛表示1，不情境拓展， 稳固学生 的认识点燃蜡烛表示0,但他不知道l 1 d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., J .!|1LU -.PvJ.1 1 .1 ,1 J V, H 11 1 1li 1 11 111、情境学生猜猜本环节讲有 天夜里，你正在写作业，意思，将二解二进制突然发现对面楼里有灯光闪进制数转的编码知二一闪地，似乎有某种规律，你成十进制识，单纯地进仔细观察后发现对方可能是用学生破解讲,该知识制二进制来发送信息，于是，你出意思可能比

7、价.1编把信息记了下来，发现是以下学生做游乏味。通过码一串代码戏，同桌之情境设置间一个用让学生来请问，你知道这是什么意思二进制传逐步模拟吗？输一个单计算的运后来，你记得对面是你的一个词，另一方行,让学生小伙伴，你们曾经给字母编过解析这个不知不觉表，如下：单词。中知道了现在，你能看出小伙伴的意思计算机的吗？编码环节，原来，密码是这样破解的：从字同时通过母表里找到字母对应的数字，将 1点设置活动U J y数字转化成二进制进行传输，接II加深了学p I.1 1收到一进制后将其转化成数字，1 、1 F*1生对这个再从字母表里找出对应的字母。流程的理2、游戏、解。最后才根据以上规那么，用二进制的正面讲解

8、方式给冋桌发送 个单词。一进计算机的制的表示方式用多种，可以用手编码流程，指表示，可以用声音表示，也可稳固学生以眨眼皮表示3、讲解其实刚刚各位同学所做的，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ASCII 表。的认识。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对应的编码就 是65 ,然后将编码转换成二 进制进行传输，另一台计算机 接受到一进制后，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。思考：ASCII只定义了英文字 母，计算机又是怎么表示其它 文字的，比方中文、日文、韩 文之类的11.1 1 .11 .1

9、 J V, H 11 1 1 li 1 111、图像的表示学生本环计算机虽然明白了字符之间的思考节讲解如二传输，但是它怎么知道这个字学生何用二进进怎么写呢？活动，接受制数来描制计算机可以用一个表格来描述教师发送述图像。问.1与张图片，每个格子表示点。的表格，并题承接上图如果该点有颜色，就表示为1 ,开始解密一个环节，像如果没有颜色，就表示为0。图像，并设电脑可以2、活动计图像，给互相自己现在传输一个二进制图像给图像编码识别字符，你，你能快速地解码出来吗？但电脑和你怎样编写一张图片，然后以人之间如一进制的方式发送给你的小伙何传递字伴。符呢？人教师在此以excel的方式制定不可能以好表格，让学生解

10、码 个图像，ASCII 码然后让学生自己绘制一个图像 1点来识别字U J y然后进行编码。II符。讲解图 ! 3、应用1 、1 F*111像的表示用一进制方式描述图像的方法原理后，让在我们生活中有很广泛的应学生通过用，比方可以用来画图，如像活动对图素画：像进行编十字绣便是根据这原理来实现码和解码，的不仅加深最广泛的一个应用是打印机和学生对该 机。知识的理思考：如何用二进制数描述一解,更能激个物体并实现3D打印呢？发学生创造性。紧接着对二进制描述图像在生活11中的应用 进行举例， 可以较好 地拓展学 生认知，发 散他们的 思维。同学们，通过刚刚的例子，我们.1 1 .通过多方知道，在生活，我们可

11、以通过各面的举例种各样的例子来表示一进制，那说明，让学计你们知道在计算机中，用什么方生深刻认算式来表示一进制吗？识到二进机1、利用电子原件的通电和断学生制在计算中电来表示听讲，可以机中的广的2、利用光的反射来表示一进适时发问泛应用，而二制，例如，光发生折射表示非教材中进0，没有折射表示1。这就是简单带过制光存储的原理，例如我们的光的“在计算盘就是这样来存储数据的。机内部，所3、利用磁性来表示一进制，有信息的例如n-s表示1 , s-n表示0,表示、存这就是磁存储的原理。例如我 们的硬盘、U盘，就是这样来 存储数据的。4、利用声音来表示二进制，例如早期我们用 线来传输 数据，但是 线是传输声音

12、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 解调器将01信号转换成低频 高频，就可以通过 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，低频声音转化为0，电 脑就可以识别数据了。1.J , . . 1储、处理、输出均采 用二进 制可以让学生发散思维。卜一f Ji i、|1 i |1 h 1 11总结总结课堂内容七、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 机的创造和不断改进，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、

13、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，没有将创造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，ZCU MI,1 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。比方用蜡烛的点亮表示 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 等等，这些例子，都是希望我们所学的 知识不仅仅是计算机世界的，更