《二进制-计算机唯一能识别的编码》教案-2025-2026学年湘教版（新教材）小学信息技术四年级下册

《二进制—计算机唯一能识别的编码》教案-2025-2026学年湘教版（新教材）小学信息技术四年级下册一、学情分析四年级学生已具备一定的生活常识与数字认知能力，熟悉十进制计数规则，对计算机、手机等数字设备有日常使用经验，但对计算机内部工作原理、数据存储方式完全陌生。学生思维以具象思维为主，抽象逻辑思维尚在发展，难以直接理解"0和1表示所有信息"的抽象概念。他们好奇心强、乐于动手实践，喜欢游戏化、情境化的学习活动，适合通过直观案例、模拟操作、趣味游戏来理解二进制原理。二、教材分析本课是湘教版四年级下册第三单元《数字世界中的编码》的开篇课，是学生进入计算机底层原理学习的基础。教材从生活中的编码现象过渡，聚焦计算机最核心的二进制编码，通过"为什么计算机用二进制""二进制的规则""二进制与十进制转换"三大模块展开。教材编排遵循"生活感知—原理探究—实践应用"的逻辑，设置了开关模拟、卡片游戏、进制转换等活动，符合四年级学生认知特点，为后续学习数字编码、信息数字化奠定理论基础。三、核心素养目标（一）信息意识感知二进制是计算机处理信息的基础语言，理解计算机只能识别0和1两种状态的本质。能列举生活中两种状态的事物，建立"状态与数字对应"的信息编码意识。（二）计算思维理解二进制"逢二进一"的计数规则，掌握简单二进制与十进制的转换方法。通过模拟计算机存储过程，形成"规则—转换—应用"的逻辑思维方式。（三）数字化学习与创新能通过卡片、开关等工具模拟二进制运算，动手验证二进制转换规则。尝试用二进制表示简单信息，体验数字化表达的基本方法。（四）信息社会责任感受编码技术对数字世界的支撑作用，体会信息技术发展带来的生活便利。树立"技术源于生活、服务生活"的科学认知，激发探索数字技术的兴趣。四、教学重难点教学重点理解二进制的基本概念，掌握"逢二进一"的计数规则。知道计算机采用二进制的原因，能进行简单的二进制与十进制转换。教学难点理解"0和1能表示世界万物"的抽象原理。熟练完成二进制与十进制的相互转换，建立进制转换的逻辑思维。五、教学准备多媒体课件、二进制卡片（0和1卡片各10张）、电灯开关模型、十进制与二进制对照表、课堂练习单。六、教学过程情境导入：揭秘计算机的"语言密码"生活质疑，引发思考师：同学们，我们每天用电脑打字、画画、看视频，用手机聊天、玩游戏，这些设备能听懂我们说话吗？

生：不能/能/不知道。

师：其实计算机和我们人类不一样，它听不懂中文、英文，也看不懂文字、图片，它有自己专属的"语言"。大家想知道计算机的语言是什么样的吗？直观演示，揭示课题（课件展示计算机内部电路、芯片图片，演示开关闭合与断开的动画）

师：计算机内部由无数个微小电路组成，这些电路只有两种状态：通电和断电。科学家就用"1"表示通电，"0"表示断电。所有文字、图片、声音，在计算机里都变成了0和1的组合。今天我们就来学习——《二进制——计算机唯一能识别的编码》。设计意图：从学生熟悉的数字设备入手，通过质疑引发认知冲突，用电路动画直观展示计算机工作原理，自然引出二进制概念，激发学习兴趣。新知探究一：为什么计算机偏爱二进制？生活类比，感知两种状态师：生活中很多事物都只有两种状态，大家能举例子吗？

生：电灯的亮和灭、开关的开和关、硬币的正面和反面、天气的晴和雨、举手和放下……

师：非常好！这些只有两种状态的事物，用两个数字就能表示，最简单的就是0和1。对比分析，理解优势（课件展示十进制与二进制对比表格）进制数字符号计数规则计算机实现难度十进制0-9逢十进一难（需10种状态）二进制0、1逢二进一易（只需2种状态）师：计算机是电子设备，电路最容易实现两种状态——开和关。如果用十进制，需要10种不同状态的电路，技术复杂、容易出错。而二进制只用0和1，对应电路的断和通，简单稳定、运算快速、抗干扰能力强。互动小游戏：开关表示数字（教师出示电灯开关模型）

师：现在我们用开关模拟计算机电路。开关断开用0表示，闭合用1表示。请一位同学上台操作，其他同学说出对应的数字。

（学生上台操作开关，其他学生回答：断开—0，闭合—1）

师：一个开关只能表示0和1两个数字，如果有两个开关呢？能表示多少种状态？

生：2种/3种/4种。

师：接下来我们就学习多个0和1组合的二进制规则。设计意图：通过生活举例、表格对比、开关游戏，让学生直观理解二进制的简洁性与计算机适配性，突破"为什么用二进制"的认知难点。新知探究二：二进制的计数规则——逢二进一复习十进制，迁移认知师：我们熟悉的十进制有什么规则？

生：有0-9十个数字，满十进一。

师：二进制只有0和1两个数字，它的规则是"逢二进一"。就像我们数手指，数到2就必须进位。卡片演示，学习二进制计数（教师在黑板贴出0和1卡片，演示二进制计数过程）0：单独一个0→表示数字01：单独一个1→表示数字12：1+1=2，满二进一→写作103：10+1=11→写作114：11+1=100→写作100师：大家发现了吗？二进制里没有"2"这个数字，只要相加等于2，就要向前一位进1。师生互动，完成计数对照表（课件出示空白对照表，师生共同完成）十进制012345678二进制0110111001011101111000师：请同学们观察，二进制的位数和表示的最大数字有什么关系？

生：1位二进制最大是1（2¹-1），2位最大是3（2²-1），3位最大是7（2³-1）……

师：总结得很准确！n位二进制能表示0到2ⁿ-1的数字。小组活动：二进制数数小组内用0和1卡片，从0数到15，一人操作卡片，其他人检查是否正确，巩固"逢二进一"规则。设计意图：从十进制迁移到二进制，通过卡片演示、表格填写、小组操作，让学生在动手实践中掌握二进制计数规则，化抽象为具象。新知探究三：二进制与十进制的转换二进制转十进制：按权相加法师：计算机用二进制存储，但我们习惯用十进制，所以需要学会转换。先学二进制转十进制。

（课件展示方法：从右往左，每位数字乘以2的位数减1次方，再相加）

案例1：二进制10转十进制

10=1×2¹+0×2⁰=2+0=2

案例2：二进制101转十进制

101=1×2²+0×2¹+1×2⁰=4+0+1=5师：大家注意，最右边是2的0次方，依次往左次方数增加1。

互动练习：请学生计算二进制110、111对应的十进制数。

生1：110=1×4+1×2+0×1=6

生2：111=1×4+1×2+1×1=7十进制转二进制：除二取余法师：十进制转二进制用"除二取余，倒序排列"法。案例：十进制5转二进制÷2=2余1÷2=1余01÷2=0余1从下往上取余数：101互动练习：教师出题，学生练习：3→11，6→110，4→100。实践操作：转换小达人学生完成练习单上的转换题：二进制转十进制：1001、1101十进制转二进制：9、12设计意图：通过案例讲解、互动练习、独立操作，循序渐进掌握两种进制转换方法，突出教学重点。拓展延伸：0和1如何表示万物？师：我们学会了二进制表示数字，那文字、图片、声音在计算机里怎么用0和1表示呢？

（课件展示：文字→编码表→0和1；图片→像素点→0和1；声音→声波→0和1）

师：每个文字对应一组二进制编码，比如"A"对应01000001；黑白图片中，白色用0表示，黑色用1表示；声音通过采样变成0和1的序列。简单说，计算机把所有信息都翻译成0和1的"密码"，处理后再翻译回我们能看懂的形式。设计意图：拓展知识边界，回应课题"计算机唯一能识别的编码"，让学生理解二进制的核心应