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1、和二进制有关的那些事儿计算机中的信息编码教学设计【学习者分析】本节课的教学对象是高一年级学生，学生已经对信息技术有了一定的自我认知。教材上对汉字在计算机中的编码写的比较简单但也比较抽象，以高一学生现在的认知结构不是很容易理解，学生往往被搞得一头雾水，难以形成科学系统的知识结构。基于以上教材和学情现状，我对这一部分内容重新进行了梳理，根据学生关心的生活问题编写了专题学习内容，引导学生迅速进入学习状态，并通过深度思考尝试自己解决问题。让学生克服编程畏难情绪，激发学生对未知知识的学习兴趣。并兼顾能力较强的学生，在导学案中设计不同的专题学习任务。在随堂练习环节，安排小组合作活动，形成帮带学习氛围。让学
2、生在学习过程中，初步感受计算机信息编码的魅力，为以后的课程打好基础。【教材分析】本课以信息技术基础必修教材第四章第一节为基础，通过对信息技术基础知识的重新梳理、整合对“计算机中的信息编码”这一重要知识点进行了较为完整的归纳总结，帮助学生形成较为科学完善的知识结构。要了解计算机加工信息的内在机制，首先必须解决的难题就是计算机如何对信息进行编码。本节知识点较为抽象，不同层次的学生对本节的学习易产生分化，理解能力也存在着很大的差异，有些知识需要一定的基础才能领会和理解。我通过将教学内容设计成三个专题，围绕三组不同的问题展开学习内容，让学生课前自主选择并进入相应专题，这种基于问题的学习方法，能引起学生
3、的自主关注。问题解决后，能给学生带来较大的心理成就感。揭开计算机加工信息的神秘面纱，激发学生探究欲望和学习的兴趣，也为后续选修模块算法与程序设计奠定基础。【教学目标】目标维度行为目标知识与技能熟悉数制的概念，掌握“逢二进一”的计数方法，了解二进制的特点。过程与方法结合实例，了解常见的信息编码方式及其对信息处理的意义。情感态度与价值观形成从现象到本质，从感性到理性的认识方法，感受数学思维的魅力与价值。【教学重点难点】教学重点：数的编码方式；二进制在计算机信息编码中的应用。教学难点：理解二进制的意义。【课型】多媒体教室，讲授型课程【教学过程】#课前分组调查：二进制初体验#在线调查问卷地址调查结果分
4、析：【活动设计意图】通过课前的调查了解学生的基础及兴趣所在，可以更有针对性地设计教学内容，同时把学习的自主权还给学生，真正体现了“学习者中心”，唤醒了学生的自主意识，激发了学生学习的热情和兴趣。#课堂导入：二进制初体验#说明：请用2分钟的时间，阅读并判断下面的说法正确还是错误（True or False）。请将正确的标记为1，错误的标记为0。1. 二进制只有二位数组成。2. 二进制由18世纪德国数理哲学大师莱布尼兹发现。3. 计算机中采用二进制作为计算机的制数基础由“计算机之父”冯诺依曼提出。4. 计算机采用二进制算法是因为二进制数运算简便且用电子元件容易实现。5. 一个汉字占两个字节。6.
5、“640K ought to be enough for everybody.” Bill Gates 19817. IP地址查询结果如图，请判断是否正确？8. 我刚购买的16G的U盘插到电脑显示只有14.4G。【活动设计意图】学生在小学和初中已经接触过相关的知识，但对计算机中的信息编码存在不少知识的盲点和误区，通过“初体验”引导学生迅速进入学习状态，并给出了整堂课的学习脉络。#新课讲授#“1与0，一切数字的神奇渊源，造物秘密美妙的典范。”（德国数理哲学家）莱布尼兹(一) 计算机为什么采用二进制算法？电子计算机是一种极为复杂的电子机器，但是它的组成元件却是极为简单的电子开关。1. 技术实现简单
6、，符合逻辑运算。计算机是由逻辑电路组成，逻辑电路通常只有两个状态，开关的接通（1）与断开（0）。2. 运算规则简单，“逢二进一”。3. 易于进行转换，二进制与十进制数易于互相转换。4. 用二进制表示数据具有抗干扰能力强，可靠性高等优点(二) 计算机中的信息编码计算机内容采用的是二进制，因此各种信息必须首先转换成对应的二进制数。用数字表示各种信息，叫做信息的数字化表示，也叫信息的编码。这是信息技术的重要环节。思维延伸：二进制编码是个排列组合问题1位二进制数有0和1两种编码，即212，2位二进制数有224种编码，3位二进制数有238种编码依次类推，发现规律了吗？其实十进制也遵循类似的规律，类比电话
7、号码的编码。好了，现在我们要解决的问题是计算机怎样用0和1对各种复杂的信息进行准确无误的编码。首先，计算机为了处理英文文本，需要一个完整而足够的字符集，这个字符集包括：26个字母大小写；10个数字；约25个特殊字符，加上控制符共计127个符号。这些符号的编码即ASCII（American Standard Code for Information Interchange美国国家信息交换标准码）； ASCII码字符表用8位二进制数来表示表示字母和各种常用字符（这就是1B8bit的原因）。其基本代码占7位，第8位用作奇偶校验位，用以检测字符在传送过程中是否出错。如“A”的ASCII为1000001
8、，对应十进制的65。英文字符比较简单，一个字符用一个字节（8位二进制）编码就够了。那么汉字如何编码呢？多媒体文件呢？1GB=1024MB；1MB=1024KB；1KB=1024Bit【活动设计意图】呈现新知，澄清误区。同时有效回答了“二进制初体验”中的很多疑问，牢牢抓住了学生，同时为学生下一步的任务“专题学习”扫清障碍。二进制原来是信息技术的一扇窗，令人豁然开朗，回答了多年的疑问。#专题自主学习#1/2/4B：汉字到底占几个字节？ 640K：比尔盖茨真会那么蠢吗？ 14.4G：你购买了劣质U盘吗？ 1. 从bit（位）到byte（字节）这个专题可以解决的疑问包括我对这一专题涉及的问题非常感兴趣
9、比较感兴趣基本没兴趣我对这一专题涉及的问题完全了解一知半解基本不懂在 同学的帮助下我感觉o 豁然开朗o 还有不懂的地方。如： 调查进行时专题一知识卡片贴这儿文字PK图片：到底哪种方式占用的存储空间大？1300万像素是什么意思？怎样计算位图（BitMap）的大小？ 2.像素、色彩深度、位图这个专题可以解决的疑问包括我对这一专题涉及的问题非常感兴趣比较感兴趣基本没兴趣我对这一专题涉及的问题完全了解一知半解基本不懂在 同学的帮助下我感觉o 豁然开朗o 还有不懂的地方。如： 调查进行时专题二知识卡片贴这儿！3.IP、DNS、IPv6 （不要被这些高大上的缩写给吓住了哦）机房IP地址重复还可以上网吗？
10、可以上QQ却打不开网页是什么情况？ 从IPv4到 IPv6 这个专题可以解决的疑问包括：我对这一专题涉及的问题非常感兴趣比较感兴趣基本没兴趣我对这一专题涉及的问题完全了解一知半解基本不懂在 同学的帮助下我感觉：o 豁然开朗o 还有不懂的地方。如： 调查进行时专题三知识卡片贴这儿【活动设计意图】专题知识的留白设计，旨在激起学生的好奇心和求知欲。事实证明，比起一次把太多的知识和概念灌输给学生，留白设计给了学生想像和思考的余地，也让学生拥有了更多自主学习的空间，充分体现了课堂的精炼之美。#二进制大家谈#将三个专题的知识卡片都分发给学生，请每个小组选择代表进行“二进制大家谈”，就小组专题所列问题谈自己
11、的看法和观点。专题一从bit到byte1字节(Byte） = 8位(bit) 1B8bit1千字节(KB,KiloByte) =1024字节 1KB=1024B1兆字节(MB,MegaByte) =1024千字节 1MB=1024K1吉字节(GB,GigaByte) =1024兆字节 1G=1024M为什么在计算机中的kilo不是1000而是1024？嗯，因为10242101/2/4B？一个汉字到底几个字节？字母用8位二进制编码就绰绰有余了，相比之下汉字的编码真是个复杂的问题！（1994年的中华字海收字85,568个，这是目前收字最多的字典。）我国早期采用了GB231280字符集，共6763个
12、汉字和682个特殊字符，用两个字节（16位二进制编码）来表示一个汉字（这也许是你们一直背诵“一个汉字占两个字节”的主要原因）。2000年3月国家信息产业部和质量技术监督局制定了GB18030-2000，收录了27000多个汉字，并很快开始强制执行这一标准。该标准采用单字节、双字节和四字节三种方式对字符编码（思考：常用字和生僻字分别用几个字节更合理？）。GB18030-2005增加了42711个汉字和多种我国少数民族文字的编码，增加的这些内容是推荐性的。GB18030的总编码空间超过150万个码位，为解决人名、地名用字问题提供了方案，为汉字研究、古籍整理等领域提供了统一的信息平台基础。640K：
13、比尔盖茨真的会说过“640K对每个人都足够”这种话吗？（阅读下面材料请你判断一下。）DOS操作系统最早设计时，只能管理最多1M字节的连续内存空间。在这1M内存中，又只有640K被留给应用程序使用，它们被称为常规内存或基本内存，其它384K被称为高端内存，是留给视频显示和BIOS等使用的。因此在1982年，640K内存对微型计算机来说显得绰绰有余。比尔盖茨评价说，“你知道IBM PC内存只有640K的时候，业界所经历的痛苦吗？它们的内存一度只有512K”14.4G：为什么你的U盘显示存储空间从来都不够数？因为你购买了劣质产品吗？其实不然，秘密在于生产厂商是按照十进制传统这样计算的1GB=1000
14、MB；1MB=1000KB；1KB=1000Bit，而操作系统的计算方法是1GB=1024MB；1MB=1024KB；1KB=1024Bit。 思考：你见过的U盘都是多大的？有没有10G的？专题二 像素、色彩深度、位图计算机不仅能够对数值数据进行处理，还能够对文字、图形、图象、声音、视频等多媒体信息进行处理。文字PK图片：计算机对“大一中”三个汉字进行编码，可能需要（ ）个字节，将这三个字截图保存成BMP格式的图片如图1所示，变成了5.32KB。分析为什么差别这么大？图 11300万像素：我们若把影像放大数倍，会发现这些连续色调其实是由许多色彩相近的小方点所组成，这些小方点就是构成影像的最小单
15、元像素。每个dot（点）对应二进制当中的一个bit（位）。如图1所示图片尺寸为60*30，它表示横向60像素和纵向30像素，因此其总数为60 30 = 1800像素。小常识： 只考虑像素的话，20寸的照片需要3200 x 2400也就是768万的像素。现在智能手机一般为1300万像素，拍出的照片可以洗35寸左右的照片。图 1色彩深度（Depth of Color）：色彩深度又叫色彩位数，它是用来表示图像的色彩分辨能力。真彩色图(RGB True Color)颜色深度为24（上面的“大一中”图片就是24们的哦），提供224即16777 216种颜色，大大超出人眼分辨颜色的极限（16000种）。因
16、此，位图（Bitmap）存储空间(字节)）根据公式计算图1的大小，验证是否为5.32KB?你能读懂这个显示属性的设置吗 1如果你有兴趣，可以进一步思考视频的存储空间问题（提示：视频其实是连续播放的静态图像）。像素色彩深度 专题三 IP DNS IPv6IP地址（Internet Protocol Address互联网协议地址），这个协议极为重要。一是计算机接入互联网时，必须分配一个唯一的IP地址（不管是固定的还是自动获取的），确保通往互联网的路是畅通的。二是服务器上存放的网站，也必须有一个唯一的IP地址，确保我们能够准确无误地访问该网站。IP地址就像我们的身份证号，是用一串数字来标记的。我们目
17、前常用的IP地址一般用4个字节（32位二进制数）编码，为阅读和书写方便，我们通常用“点分十进制”表示，例如192.168.1.1。IP地址每段8位二进制数（一个字节），数字范围为0255。思考：为什么在机房IP地址重复就无法上网了呢？DNS计算机域名服务器 (Domain Name Service)。网站在服务器上存放时用IP地址来标识，但为了记忆方便，我们平时使用的是网站的域名如同我们每个人有唯一的身份证号，但生活中为了交流的方便你还有个名字K因此，我们需要专门的服务器来解析域名。其功能如下图所示。试一试：你在地址栏中输入202.108.22.5，也可以直接访问百度！DNS这是个翻译官！ 2
18、02.108.22.5思考：如果你的电脑可以登录QQ客户端，但无法打开网页，可能是哪儿出了问题？从IPv4到IPv6IPv6与IPv4相比有什么特点和优点？更大的地址空间。我们使用的第二代互联网IPv4技术，核心技术属于美国。它的最大问题是网络地址资源有限，从理论上讲，编址1600万个网络、40亿台主机。但实际编类应用后，可用的网络地址和主机地址的数目大打折扣，以至IP地址已于2011年2月3日分配完毕。其中北美占有3/4，约30亿个，而人口最多的亚洲只有不到4亿个，中国截止2010年6月IPv4地址数量达到2.5亿，落后于4.2亿网民的需求。地址不足，严重地制约了中国及其他国家互联网的应用和
19、发展（知道为什么现在宽带一般都让你自动获取IP地址了吧？随机分配可让更多的人能够上网。）。在这样的环境下，IPv6应运而生。采用16个字节（128位）来表示IP地址，即有2128-1个地址。如果说IPv4实现的只是人机对话，而IPv6则扩展到任意事物之间的对话，它不仅可以为人类服务，还将服务于众多硬件设备，如家用电器、传感器、远程照相机、汽车等，它将是无时不在，无处不在的深入社会每个角落的真正的宽带网。【活动设计意图】完成专题自学和小组讨论后，由学生来谈小组专题内容和获得的新知，将课堂的自主权和话语权真正还给学生，让学生成为课堂的主人。#课堂小结及反馈#老师完成课堂小结，将计算机中的信息编码总结为“从一个字符（ASCII），到一个汉字，一张图片，一个IP地址。”完成本课知识体系的系统化，网络化。“回到二进制初体验”，获得本节课的完整信息。学生完成导学案上的“调查进行时。”评价课堂收获及不足。【活动设计意图】教学评价决定课堂的走向和教学效果，从课前的调查问卷到课堂中的“调查进行时”，本课的教学设计始终把教学评价尤其是过程性评价放在第一位，尊重每一位同学的个性发展和成长。9
