2.1.1
计算机硬件组成教学设计
一、教学设计模板
课程标准
和
教学目标
计算机硬件组成
教材内容：
2.1.1
计算机硬件组成
适应的课程标准：
2.1探讨信息技术对社会发展、科技进步以及人们生活、工作与学习的影响，描述信息社会的特征，了解信息技术的发展趋势。
2.2通过分析典型的信息系统，知道信息系统的组成与功能，理解计算机、移动终端在信息系统中的作用，描述计算机和移动终端的基本工作原理。
教学目标：
●认识并理解计算机硬件的种类。
●通过具体实例，分析计算机硬件的组成和作用。
●能结合生活经验，理解计算机硬件在整个系统中的作用。
指向的核心素养：
●信息意识：自觉、主动地寻求恰当的方式获取与处理信息；在合作学习过程中，愿意与团队成员共享信息。
●计算思维：知道信息系统的组成与功能，并用形式化的方法表述问题。
●信息社会责任：认识信息系统在社会应用中的优势，具有积极学习的态度、理性判断和负责行动的能力。
学习环境：有教学控制软件的多媒体机房，装有思维导图软件。
建议课时：1课时
教学活动设计
教学环节
教学过程
设计意图
情境导入
教师引导学生针对以下问题进行思考、讨论回答。
导入1：观看微视频，请学生思考一台计算机主机包含哪些硬件？
设计意图：通过观看计算机主机硬件微视频，让学生了解计算机主机内部结构与部分。让学生从实际生活中的观察与认识对应起来，培养信息意识。
导入2：信息系统中的硬件是指系统中看得见、摸得着的设备，它包含计算机硬件、移动终端硬件和网络设备等。请同学们说说生活中还有哪些类似的信息系统硬件？
（板书或PPT展示）超市电子秤、商品条码扫描仪、POS收银机、自动取票机、高铁进站闸机等信息系统硬件。
引导学生观察生活，将思维拓展开来，信息系统硬件形式不局限于计算机外形，各类自动化设备都有信息系统硬件。通过对比观察与思考加深硬件知识，激发学习兴趣，引导学生集中注意力观察与思考。
知识讲解1
计算机硬件主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成。从外观上看，计算机一般由主机、显示器、键盘和鼠标组成。
帮助学生了解计算机硬件组成及主要部件，为后续小组合作完成任务做好铺垫。通过观察让学生加深硬件知识，激发学习兴趣。
学习任务1
任务：以2人为小组通过搜索等技术手段，请将计算机硬件结构与部件功能收集归类，并通过思维导图工具绘制出层次结构图，绘制好后分享交流。
任务驱动，支持学生自主学习，推动小组合作完成任务,让学生将自己了解或通过搜索引擎寻找硬件部分及功能，形成图表知识，提升学生有目的获取信息的能力；通过思维导图，让学生们信息处理能力有所提升。
学习任务2
问题与讨论：了解目前超级计算机的发展情况，说说它对社会发展的影响。
目前超级计算机有我国“神威·太湖之光”与“天河二号”外，及美国的“泰坦”与“红杉”、日本的“京”、美国的“米拉”和“三一”、瑞士的“代恩特峰”、德国的“花尾榛鸡”和沙特阿拉伯的“沙欣ＩＩ”等。超级计算机的应用领域其实非常广阔，代码破解和核武器发展（核爆炸模拟）等都需要高速处理大量复杂计算。在民用用途上，超级计算机可以用在气候预报，石油勘探、药物开发和汽车设计等方面。在医学领域，对人体血流进行模拟与分析，可以及时有效地判定一个病人是否会发生脑梗塞的风险，超级计算机的运算能力可以提供快速的预判。另外，我国庞大的人口对网络公共设施造成的沉重负担也可能得到解决。计算机软件种类繁多，为认识日常生活中的各类软件，通过设计搜索软件并归类任务。小组合作（2人一组）找找身边常用的软件或通过网络搜索，并归类，用Inspiration软件以思维导图的方式将其画出来并回答相互之间的联系与区别。选择1-2个小组介绍自己的成果，进行点评。
本环节结合实际生活，引导学生了解计算机发展的前沿动态，理解信息系统对人们日常生活与社会发展的重要作用，思考新技术所带来的便利和新问题，激发学习兴趣，提升学习能力。
课堂小结
1.学生回顾计算机硬件组成及其分类与功能特点。
2.总结信息系统计算机硬件组成与在社会发展中的作用。
通过回顾总结帮助学生掌握计算机硬件组成与功能特点，提高学习自觉性和热情。
作业布置
基础作业（面向所有学生）：
1.选择题（详见课后练习）。
2.
简述计算机的发展历程。
3.
量子计算机的发展及对社会发展的影响？
提升作业（面向学有余力学生）：
4.举例说明可以采用哪些方式将文字输入计算机。想象一下，未来的输入方式将会是怎样的，你想象的依据是什么？
课后作业是课堂学习的延伸，是巩固和升华知识点的有效途径。根据学生的基础和能力设置不同难度的作业，以满足不同层次的学生需求。
教学设计思路
本节课内容1课时完成，内容偏向事实性知识。从学生生活中熟悉的实际应用信息系统为例介绍信息系统中硬件，重点理解计算机在信息系统中在数据存储、数据计算等方面所起的作用。学生对计算机已经不在陌生，为了让学生们更直观的了解计算机的硬件，可以通过打开主机箱或多媒体展示让学生们能够更近距离接触到、直观地观察计算机的内部结构，了解硬件的组成，认识输入/输出、运算、控制和存储等各部件，并就超级计算机对社会发展的影响和未来文字输入方式等问题开展讨论。本课通过设计情境完成2个任务，以任务驱动方式，让学生通过自主探究与小组合作学习的形式，完成教学任务，实现教学目标。
首先通过让学生观看计算机硬件组成微视频导入，帮助学生了解计算机的内部结构，了解硬件的组成，引导学生观察生活，拓展思维，信息系统硬件形式不局限于计算机外形，各类自动化设备都有信息系统硬件，介绍生活中的信息系统硬件，通过观察让学生加深硬件知识，激发学习兴趣，为后续小组合作完成任务做好铺垫。
为帮助学生加深对计算机硬件主要部件及功能的了解，通过任务驱动法，要求小组合作（2人一组）网络搜索并归类，用思维导图的方式将其绘制出来并交流分享主要部件的功能与特点。提升学生有目的获取信息的能力。通过思维导图，让学生们信息处理能力有所提升，帮助学生对比理解，使点评更具价值。
通过问题与讨论任务：了解目前超级计算机的发展情况，说说它对社会发展的影响。本环节结合实际生活，引导学生了解计算机发展的前沿动态，理解信息系统对人们日常生活与社会发展的重要作用，思考新技术所带来的便利和新问题，激发学习兴趣，提升学习能力。
针对
核心素养培养的
设计考虑
核心素养的培养不可能泛泛而谈，而应落实在每一次引导、每一个活动之中，在仔细分析了本课内容可以融入三类核心素养的培养，并且细致分析了各个核心素养的具体落点：
信息意识的落点在“自觉、主动地寻求恰当的方式获取与处理信息；在合作学习过程中，愿意与团队成员共享信息。”本课主要讲授计算机硬件组成，了解计算机硬件的组成部件及其功能，通过任务设计，让学生通过搜索引擎等手段搜索信息并归类，提升学生有目的获取信息的能力。通过小组讨论与合作学习，绘制思维导图，理清关系，提升学生们信息处理与信息共享能力。
计算思维的落点在“知道信息系统的组成与功能，并用形式化的方法表述问题。”本条要求学生观察生活，拓展思维，信息系统硬件形式不局限于计算机外形，各类自动化设备都有信息系统硬件。通过对比观察与思考加深硬件知识，激发学习兴趣，引导学生集中注意力观察与思考。通过搜索引擎寻找硬件部分及功能，绘制硬件组成结构图表知识，培养计算思维能力。
信息社会责任的落点在“认识信息系统在社会应用中的优势，具有积极学习的态度、理性判断和负责行动的能力。”本课通过完成任务来了解计算机发展的前沿动态，理解信息系统对人们日常生活与社会发展的重要作用，思考新技术所带来的便利和新问题，激发学习兴趣，提升学习能力。2.1.2
计算机工作原理教学设计
一、教学设计模板
课程标准
和
教学目标
计算机工作原理
教材内容：
2.1.2
计算机工作原理
适应的课程标准：
2.2通过分析典型的信息系统，知道信息系统的组成与功能，理解计算机、移动终端在信息系统中的作用，描述计算机和移动终端的基本工作原理。
教学目标：
●了解图灵机与存储程度式计算机工作方式。
●能结合生活经验，理解计算机工作原理。
指向的核心素养：
●信息意识：自觉、主动地寻求恰当的方式获取与处理信息；在合作学习过程中，愿意与团队成员共享信息。
●计算思维：描述信息系统常用终端设备（如计算机、智能手机和平板电脑等）的基本工作原理。
●信息社会责任：认识信息系统在社会应用中的优势，具有积极学习的态度、理性判断和负责行动的能力。
学习环境：有教学控制软件的多媒体机房，装有思维导图软件。
建议课时：1课时
教学活动设计
教学环节
教学过程
设计意图
情境导入
教师引导学生针对以下问题进行思考、讨论回答。
导入1：内容回顾，请同学们回忆一下一台计算机包含哪些硬件？
导入2：请同学们说说计算机应该如何处理信息？
（板书或PPT展示）
通过回忆讲述，让学生熟悉计算机主机结构组成。
引导学生开展想像，交流分享，引出图灵机计算机的模型，激发学习兴趣，引导学生集中注意力观察与思考。
知识讲解
数学家图灵提出计算的模型，用机器来模拟人用纸笔进行数学运算，是现代计算机的计算模型。
现代计算机是图灵机的工程实现，多采用“存储程序式”结构，采用二进制形式来表示数据和指令，“存储程序式”结构的思想可以归纳为：（1）用二进制代替十进制。（2）采用存储程序的思想，将指令和数据以二进制形式存放在存储器中。（3）计算机从逻辑上分为五大部件。（4）以运算器为中心，输入设备和输出设备与存储器通过运算器进行数据传送。
帮助学生了解图灵计算机模型、理解存储程序式体系结构的计算机工作原理。通过观察让学生加深硬件知识，激发学习兴趣。
学习任务1
任务：通过信息手段了解CPU执行指令的工作过程，请将计算机硬件结构与部件功能收集归类，并通过思维导图工具绘制出层次结构图，绘制好后分享交流。
计算机在运行时，先从内存中取出第一条指令，通过控制器的译码，按指令的要求，从存储器中取出数据进行指定的运算和逻辑操作等加工，然后再按地址把结果送到内存中去,接下来，再取出第二条指令，在控制器的指挥下完成规定操作。
任务驱动，支持学生自主学习，推动小组合作完成任务,让学生将自己了解CPU工作过程及功能，提升学生有目的获取信息的能力与信息处理能力。
学习任务2
实践与体验：计算机的性能主要由CPU、存储器等部件的性能指标决定。请通过评测软件评测计算机的硬件性能。
完成实验填写评测报表：
硬件配置情况性能得分CPU内存硬盘显卡
本环节结合实践体验活动，帮助学生理解计算机性能状态与主要部件的关系，激发学习兴趣，提升学习能力。
课堂小结
1.学生回顾图灵机模型及存储程序式体系结构计算机工作原理。
2.总结计算机工作原理与信息处理方式。
设计意图：通过回顾总结帮助学生掌握存储程序式体系结构计算机工作原理与特点，提高学习自觉性和热情。
作业布置
基础作业（面向所有学生）：
1.选择题（详见课后练习）。
2.调查和了解你身边的信息系统，分析系统中的硬件组成部分。
3.分析影响计算机性能的因素。要配置一台主要用于视频图像处理的计算机，请你列出一份清单，给出配置建议。
提升作业（面向学有余力学生）：
4.了解目前高性能个人计算机的CPU，并与你目前使用的计算机CPU的性能做比较。
课后作业是课堂学习的延伸，是巩固和升华知识点的有效途径。根据学生的基础和能力设置不同难度的作业，以满足不同层次的学生需求。
教学设计思路
本节课内容1课时完成，内容偏向事实性知识。从学生生活中熟悉的实际应用信息系统为例介绍信息系统中硬件，重点理解计算机在信息系统中在数据存储、数据计算等方面所起的作用。学生对计算机已经不在陌生，了解硬件的组成，通过图示认识输入/输出、运算、控制和存储等各部件进行信息处理来理解工作原理，并通过评测计算机硬件性能实践与体验活动巩固加深理解。本课通过设计情境完成2个任务，以任务驱动方式，让学生通过自主探究与小组合作学习的形式，完成教学任务，实现教学目标。
首先通过让学生观回顾计算机硬件组成，帮助学生巩固对计算机内部结构的认识，引导学生拓展思维，开展想像计算机工作过程，交流分享，引出图灵机计算机的模型，激发学习兴趣，引导学生集中注意力观察与思考。
为帮助学生加深对图灵机模型，借用多媒体展示图灵计算机工作图及存储式程序体系结构计算机模型工作图并作讲解，引出现代计算机模型与图灵机的关系。通过任务驱动法，让学生将自己了解CPU工作过程及功能，提升学生有目的获取信息的能力与信息处理能力。
通过实践与体验任务，帮助学生理解计算机性能状态与主要部件的关系，激发学习兴趣，提升学习能力。同时引导学生了解计算机性能相关的硬件部件及提升的方法，激发学习兴趣，提升学习能力。
针对
核心素养培养的
设计考虑
核心素养的培养不可能泛泛而谈，而应落实在每一次引导、每一个活动之中，在仔细分析了本课内容可以融入三类核心素养的培养，并且细致分析了各个核心素养的具体落点：
信息意识的落点在“自觉、主动地寻求恰当的方式获取与处理信息；在合作学习过程中，愿意与团队成员共享信息。”本课主要讲授计算机工作原理，了解图灵计算机模型、理解存储程序式体系结构的计算机工作原理。通过任务设计，让学生通过搜索引擎等手段搜索信息并归类，提升学生有目的获取信息的能力。通过合作学习，理清关系，提升学生们信息处理与信息共享能力。
计算思维的落点在“描述信息系统常用终端设备（如计算机、智能手机和平板电脑等）的基本工作原理。”本条要求学生观察生活，拓展思维，理解存储程序式体系结构的计算机工作原理，了解CPU指令及信息处理过程。通过对比观察与思考加深硬件知识，激发学习兴趣，引导学生集中注意力观察与思考，培养计算思维能力。
信息社会责任的落点在“认识信息系统在社会应用中的优势，具有积极学习的态度、理性判断和负责行动的能力。”本课通过完成任务来了解计算机发展的前沿动态，理解信息系统对人们日常生活与社会发展的重要作用，思考新技术所带来的便利和新问题，激发学习兴趣，提升学习能力。
