第一课 电脑中的信息是如何表示的 教学设计 (5)

第一课
电脑中的信息是如何表示的
教学内容分析
本课是七年级上册第一单元“电脑为什么能处理信息”的第一课时；通过小学的学习，学生对使用电脑处理信息有了一定的了解，但电脑为什么能处理信息呢？这是好奇心极强的学生们普遍关心的问题，也是本单元要回答的问题。
二进制是电脑的
基础，本课先回答电脑为什么使用二进制，然后讲解二进制数的表示、运算规则以及各种进制的转换。本课分两课时比较合适。教学对象分析由于习惯了十进制，学习二进制时会受到十进制的干扰。大部分学生会觉得本课内容比较抽象，难度较大，学生的分化会比较严重，因此，对学生的要求分成三个层次，大部分学生达到第一个层次即可。
第一层次：能理解电脑中为什么使用二进制，二进制加减法运算规则，能利用电脑中的计算器进行二进制数和十进制之间
的互相转换；
第二层次：在第一层次的基础上能用短除法将十进制数转换为二进制数；能将二进制数转换成十进制数；
第三层次：在第二层次的基础上能将二进制数和十六进制数互相转换。
教学方法
情境教学法、分层教学法、任务驱动法、讲授法、演示法、练习法
教学目标
知识与技能
1.理解电脑中为什么使用二进制而不是其它的进制；
2.熟练掌握二进制“逢二进一”的进位和加减法运算规则；
3.了解二进制数、十进制数、十六进制数之间可以互相转换。
过程与方法
通过学习二进制的运算规则，训练学生的思维能力，加深对数学进制的理解。情感态度和价值观激发学生的探究精神教学重点电脑中为什么使用二进制；二进制的运算规则；
教学难点
电脑中为什么使用二进制教学环节教师活动学生活动设计意图课件展示图片，提问：大家知道烽火台狼烟的作用吗？知道马拉
松的故事吗？
课堂引入电脑为什么能表达信息？
马拉松信使费里皮德斯跑完40多公里回到雅典，只说了一句：“我们胜利了！”，就倒了下去，当即死去。可见古代信息的传递是多么的艰难，如果是现在，我们可以通过什么方式快速地把信息传递出去？
那么，电脑为什么能处理信息呢？这是本单元要回答的问题。假设电脑能表达数字，我们先把文字、图形、声音、视频等形式的信息转换为数字，电脑不就可以表达信息，从而处理信息了吗？
问题的关键是：电脑能表达数字吗？听讲，思考，回答
猜想，回答通过对比古今信息传递的方式跟速度，引入本单元要学习的内容。
引导学生思考：电脑能不能表达数字，为接下来的假设以及“电脑能处理信息的原因”剖析做铺垫。
讲述20世纪科学家们研究快速计算机的故事：20世纪初，随着科学技术的发展，科学家们迫切需要一种能快速计算的机器，很多科学家都在设想如何制造一台这样的机器。由于受十进制这个计数习惯的困扰，机器的设计遇到了很多困难。直到20世纪30年代中期，美国科学家冯·诺依曼大胆地提出：抛弃十进制，采用二进制作为数字计算机的数制基础，从而解决了电脑表达数字的难题。使得计算机的设计出现了转机。提问：看完科学家们的研究，大家说电脑能表达数字吗？它能表达几进制的数呢？归纳电脑能处理信息的原因并要求学生在30s内记住本知识点：因为电脑能表达二进制数，所以把信息转化成二进制数，电脑就能表达信息，从而处理信息了。
听故事
回答，听讲
在规定的时间内记住电脑能处理信息的原因学生通过听故事了解到电脑是可以表达数字的，验证了刚刚的假设。引导学生参与知识生成的整个思维过程。同时教师的及时归纳及学生的强化记忆，有助于学生对知识点的掌握。课堂学习为什么电脑要用二进制？1.日常中常见的进制分、秒——逢60进1
月———逢12进1
星期——逢7进1
十进制——逢10进1
2.二进制的特点而二进制是最简单的进制，在二进制中，只有“0”和“1”两个基本数字，“逢二进一”、“借一当二”。思考：102是二进制数吗？3.二进制与十进制的对应关系十进制0
1
2
3
4
5
6
7
二进制000
001
010
011
100
101
110
111
探究一：演示“模拟二进制计数器”计数实验有珠子表示1，没珠子表示0，从右到左，分别是从低位到高位。
听讲，回答判断，回答由生活中经常接触的进制的特点引入，学生自然能对比说出二进制的特点。及时了解学生对知识
点的掌握情况，及时纠错。出现“虚珠”表示要进位。A柱子
B柱子
C柱子思考：通过观看“模拟二进制计数器”计数实验，你发现刚开始
计数器上有没有珠子？后来每操作一次增加___个珠子，总共操作___次。所以这7个二进制数分别对应十进制的0-7。探究二：布置“用手电筒模拟电路来表示二进制数”的探究活动用手电筒模拟电脑中的逻辑电路。你能模拟表示哪些二进制数？模拟出来的二进制数对应的十进制数分别是多少？能表示连续的数字0-7吗？根据学案中的要求进行实验探究，把探究结果写在学案上。要求：使用3个手电筒，每个手电筒代表一个电路。手电筒的按钮可以打开和关闭手电筒，手电筒开表示1，关表示0，从右到左，分别从低位到高位。发现：采用二进制，用这3个手电筒能模拟表示连续的数字0-7。思考：如果采用十进制，用这3个手电筒能模拟表示哪些十进制数？注意：手电筒只有开和关两种状态，只能表示1和0两个数字。
观看演示，思考，回答根据要求进行实验探究，把结果填入学案相应的表格中通过直观的实验演示，有助于学生理解二进制“逢二进一”的进位规则。同时学生通过观看实验演示也能获得启示，在教师的启发引导下，明白二进制与十进制的对应关系。
通过“用手电筒模拟电路来表示二进制数”的探究活动，学生亲身实验，动手探究，对比得出结论，有助于学生对知识点的深入理解与掌握，同时也激发学生的探究精神。
课堂学习
百位
十位
个位发现：采用十进制，这3个只有开和关两种状态手电筒模拟的数是不连续的，没办法完整地模拟表示数字0-7。结论：电脑中的逻辑电路只有开跟关两种状态，电压也只有高和低两种状态，刚好对应二进制的0和1两个数。由于二进制最容易用
电路实现，所以电脑采用二进制。说出在二进制状态下，三个手电筒所能模拟的二进制数及其对应的十进制数，由此，归纳探究所得。对比在二进制状态下的探究实验，思考说出采
用十进制，用这3个手电筒能模拟表示的十进制
数，由此归纳探究所得。二进制的运算规则十进制：
1+9=10，“逢十进一”二进制，1+1=10，“逢二进一”二进制运算规则是：“逢二进一”、“借一当二”。例如：0+0=0；0+1=1；1+1=10；演示1100+10=1110
及
1001+11=1100
的运算过程布置任务：列竖式计算二进制加法，并用计算器验证：
①1001+101=
②1011+11=
③1111+1011=
教师巡视指导，邀请3名学生代表进行榜演，提醒：完成“列竖
回答边观看二进制加法例题的步骤演示，边根据老师的引导回答各个位数的运算结果3名学生代表每人1题进行板演，其他同学在下面列竖式计算完成列竖式计算的同
由十进制的进位规则引出二进制的进位规则。
通过教师的范例演示及学生的参与运算，加深学生对二进制加法“逢二进一”运算规则的理解，为接下来的“列竖式计算二进制加法”做准备。通过学生板演可以有效发现存在的问题，对后面的教学可以做到有的放矢，同时有助于锻炼学生的心理素质，提高学生的学习兴趣。学生通过阅读学案中的步骤提示进行结果验