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课题 第1节神奇的计算机 单元 第二单元 学科 信息科技 年级 七年级
教材分析 本节课介绍计算机发展史，从ENIAC到现代计算机组成，包括硬件和软件系统。详解冯·诺依曼体系结构及主要硬件部件和性能指标，旨在为学生学习计算机科学打下基础。激发学生对计算机技术的兴趣和热爱理解计算机技术在现代社会中的重要作用，提高学生对计算机技术应用的意识和能力。
学习 目标 信息意识：能够了解电子计算机的产生和发展，包括第一代通用电子计算机ENIAC的特点、计算机发展简史以及我国计算机技术的发展情况。 计算思维：能够掌握计算机系统的组成，包括硬件系统和软件系统的基本概念及其功能。能够熟悉计算机的硬件系统，包括计算机的体系结构、主要部件及其功能、主要技术指标等 数字化学习与创新：能够通过实践操作，揭开主机的神秘面纱，了解计算机内部各部件的基本组成和功能。 信息社会责任：认识计算机技术的发展历程是人类智慧的结晶，激发对计算机技术的兴趣和热爱理解计算机技术在现代社会中的重要作用，提高对计算机技术应用的意识和能力。
重点 学生能够了解电子计算机的产生和发展，包括第一代通用电子计算机ENIAC的特点、计算机发展简史以及我国计算机技术的发展情况。
难点 能够通过实践操作，揭开主机的神秘面纱，了解计算机内部各部件的基本组成和功能。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 信息时代经历了哪些重要的发展阶段，以及每个阶段的关键发明或技术是什么？ 人类从诞生之日起，就开始与信息打交道，语言的产生是第一次信息革命;文字的创造是第二次信息革命，它使信息传递超越了时间和空间的限制;第三次信息革命以造纸术和印刷术的发明为标志，它使人类在存贮信息和交流信息方面产生了质的飞跃。 学生小组讨论问题 问题导入，激发学生学习的主动性
讲授新课 一、电子计算机的产生和发展 1.第一台通用电子计算机 1946年2月，在美国宾夕法尼亚大学诞生了世界上第一台通用电子计算机(ENIAC)，从而开创了现代计算机阶段的新纪元。 ENIAC使用了1.8万个电子管、1万个电容、7万个电阻和1 500个继电器，总重达30吨，功率150千瓦，运算速度为每秒5 000次，占地170平方米，是用了近三年时间完成的一项庞大工程。 其设计目的是为美国陆军弹道实验室计算弹道特性表。虽然ENIAC是世界上第一台通用电子计算机，但它还不具备现代计算机“ 在机内存储程序”的主要特征。在此基础上，各国科学家进行了大量的研究，同时在计算机理论模型、设计思想和基本结构等方面取得了重大进展，由此开创了一个新的时代一计算机时代。 2.计算机发展简史 第一代计算机时期是指从1946年到1958年这段时期，被称为“电子管计算机时代”。 这一时期， 计算机内部元件都是用电子管制成的。计算机的运算速度为每秒几千次至几万次，可靠性差，使用与维护也很困难,计算机程序设计语言还处于最低阶段，被称为机器语言，即用0和1组成的机器代码来进行编程。第一代计算机主要用于科学研究和工程计算。 从1958年到1964年，由于在计算机中采用了比电子管更先进的晶体管，这段时期被称为“晶体管计算机时代”。这一-时期，计算机的运算速度为每秒几十万次，程序设计方面使用了接近人类自然语言的高级语言编程，比用机器语言编程方便，被称为“操作系统”的软件对整个计算机的资源进行管理，提高了计算机的使用效率。与第一代计算机相比，第二代晶体管计算机体积小、成本低、功能强、可靠性高。它不仅在军事和尖端技术上得到应用，而且在工程设计、数据处理、事务管理等方面得到运用。 从1964年到1970年，由于集成电路被应用到计算机中,这段时期被称为“中小规模集成电路计算机时代”。集成电路是做在半导体芯片上的一.个完整的电子电路，这个比手指甲还小的半导体芯片却包含了几千个晶体管元件。这- -时期，它的运算速度提高到每秒几百万次。第三代计算机由于采用了集成电路，体积更加小型化，也大大降低了功耗，进一步提高了可靠性。在软件方面，操作系统已被普遍采用，并且技术更加成熟，其应用领域也越来越广泛。 第四代计算机从1970年发展至今，使用的元件依然是集成电路，不过，这种集成电路已经大大改善，它包含着几十万到上百万个晶体管，人们称之为“大规模集成电路和超大规模集成电路”。它的运算速度可达每秒几百万次至上亿次。1975年， 美国IBM公司推出了个人计算机PC (Personal Computer),计算机开始深入人类生活的各个方面。这种计算机具有的特点是:采用超大规模集成电路或其他新的物理器件作为主要元件;系统结构上超过或突破原有的概念，不但能进行数值计算，而且还能处理声音、文字、图像和其他非数值数据;具备推理、学习、智能会话、使用知识库等人工智能方面的功能。 为了适应新世纪社会发展的需要，现在各国正在致力研制新的计算机系统。计算机正朝着巨型化、微型化、网络化和智能化的方向发展。 从古代人使用的算筹、算盘，到1946年诞生的第一台通用电子计算机，再到今天我们使用的多媒体计算机，这些工具饱含着人类的智慧。人们的目的只有一个， 就是为了使获取的信息更准确,存储的信息更多，传播的信息更远，信息处理的速度更... 活动:我国计算机技术在各时代发展情况以小组为单位，查阅资料，了解一下我国计算机发展的每一时代在技术，上的重大变革，以及典型的计算机名称和为此做出杰出贡献的中国科学家。 二、计算机系统的组成 一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成。 硬件是指由电子部件和机电装置组成的，看得见、摸得着的计算机实体，是计算机正常工作的物质基础。硬件的基本功能是接受计算机程序(为完成-一定任务而编制的一系列有序指令的集合)，并在程序的控制下，完成数据的输入、运算和输出等工作。 软件是指为计算机运行服务的各种程序和资料。软件的基本作用是控制和指挥硬件工作，最大限度地发挥硬件资源优势，增加计算机的功能。 三、计算机的硬件系统 1.计算机的体系结构 冯.诺依曼(Von Neumann)是美籍匆牙利数学家。他早在1946年就提出了关于计算机组成和工作方式的基本设想。到现在为止，尽管计算机制造技术发生了巨大的变化，但是就体系结构而言，仍然是按照冯.诺依曼的设计思想制造的。 冯。诺依曼的设计思想可以概括为三点: (1)计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五部分组成。 (2)计算机内部应采用二进制来表示指令和数据。 (3)将编好的程序和执行程序所需要的数据存储在计算机中，启动程序运行，计算机自动逐条执行指令来完成任务。 冯。诺依曼体系结构如图2-1-1所示。 3.揭开主机的神秘面纱 从外观上看，一台计算机基本由主机、显示器、键盘、鼠标、音箱等组成。主机是计算机的重要组成部分，其内部各部件基本如图2-1-3所示。 (1)主要部件及其功能。 ①中央处理器(Central Prossing Unit,简称CPU),是组成计算机的核心部件，是一块超大规模集成电路。CPU由运算器和控制器组成，其性能很大程度上决定了整台计算机的性能和档次，相当于计算机的“大脑”。 运算器是计算机的运算部件，包括算术逻辑运算部件(ALU) 和若干种寄存器。计算机中的所有运算、比较、排列、选择等，都是由运算器完成的。 控制器则是计算机的指挥中心，负责控制协调整个计算机的工作。 衡量中央处理器性能的一个重要指标是“时钟频率”，简称“主频”。 ②内存条，简称内存，是计算机中存放当前工作所需程序和数据的部件。 ③驱动器。计算机上的驱动器一般有硬盘驱动器、光盘驱动器，用来读取磁盘或光盘等存储介质上的信息。 硬盘驱动器，简称硬盘，是计算机的重要外部存储设备。硬盘和硬盘驱动器是不分离的。硬盘容量可以达到TB数量级。 光盘驱动器，简称光驱，分为只读(Read Only)光驱和可擦写(Read&Wrie) 光驱。 只读光驱只能从光盘中读取信息;可擦写光驱不但能从光盘中读取信息，还能向光盘中写入(存储)信息。光盘和光驱是分离的。 外存储器还有方便携带的U盘、读取速度快的固态硬盘(SSD) 等。 ④主板(Main board)，是主机箱内最大的一块印刷电路板，它上面有各种插槽和复杂电路。这些插槽用来安装CPU、内存条和各种板卡。主板上的电路是计算机中传输信息的数据通道，用于连接计算机的各个部件。 ⑤显卡，也叫显示适配器，它直接插在主板上，用于主机和显示器的连接。 ⑥声卡，实现声波和数字信号相互转换的转换器。它直接插在主板上，专门处理音频信号的输入输出。 ⑦网卡，也叫网络适配器，它直接插在主板上，用于计算机之间的互联。 (2)主要技术指标。 ①主频。主频(Master Clock Frequeney)是指CPU的时钟频率，单位MHz (兆赫兹)、CHz (吉赫兹)。通常标注在CPU的型号中。例如，Pentum 4 2.4 GHz，其中2.4 CHz是CPU的主频率。 主频很大程度上决定了计算机的运算速度，主频越高，意味着计算机的处理速度越快。 ②字长。字长(Word Length)是CPU可以同时处理数据的位数。 ③存储容量。存储容量(Memory Capacir)是指存储设备(如内存、硬盘、光盘)能够存储数据的数量。 在日常生活中，我们经常用克、千克等计量单位衡量物体的质量。信息在计算机中存储需要一定的空间，信息所占存储空间的多少需要用存储容量单位来衡量。在计算机中，最小的存储容量单位为位(bit)， 最基本的存储容量单位为字节(Byte)， 其他还有千字节(KB)、兆字节(MB)、 吉字节(GB)、 太字节(TB) 等。它们之间的换算关系为: 1 Byte=8 bit 1 KB=2 Byte= 1 024 Byte 1 MB=2 KB=1024 KB 1 GB=2 MB= 1 024 MB 1 TB=2 GB= 1 024 GB 在磁盘上存储1个阿拉伯数字或1个英文字母通常需要占用1Byte的存储空间，存储1个汉字通常需要占用2Byte的存储空间。 练习与思考 根据你所了解的计算机的硬件知识，参考相关资料并进行市场调查后，给如下用户一个装机配置方案。 1.有三个用户要购买计算机，他们分别是普通用户、三维动画设计师、专业视频制作用户，在不考虑价格的前提下，推荐计算机的主要配置是什么 提示:从他们的职业特点对计算机的要求入手。 小组讨论，交流汇报 小组合作完成 学习计算机系统的组成 学生阅读了解计算机的硬件系统 学生：小组合作，解决问题。 明确任务 思 培养学生的信息搜集能力 增进对计算机系统的了解 拓宽学生视野 培养解决问题的能力
作业布置 作业一：计算机的主要配件有哪些？ 作业二：计算机的哪个部分是存储信息的？ 学生：解决问题。 培养学生的应用能力。
课堂小结 组织学生分小组总结本课学习内容，请每个小组代表说说自己小组总结的结果。教师做最后的补充。 1.学生能够了解电子计算机的产生和发展，包括第一代通用电子计算机ENIAC的特点、计算机发展简史以及我国计算机技术的发展情况。 2.能够掌握计算机系统的组成，包括硬件系统和软件系统的基本概念及其功能。 3.学生能够熟悉计算机的硬件系统，包括计算机的体系结构、主要部件及其功能、主要技术指标等。 在小组讨论基础上，推选代表总结本课学习内容。其他小组作补充总结。 学生自己总结学习内容是一种学习方法，每次课可以梳理出学习了哪些知识、技能方法和思维方式，在头脑中形成本课程的学科结构。
课外拓展 一、笔记本电脑科普 二、什么是芯片？ 学生观看视频 开阔学生视野
板书 学生从板书中形成本课的知识结构，内化学习成果。 体现本课的设计思路，让学生明白本课学习了哪些内容。
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第1节神奇的计算机
七年级上册
单元导读
随着科学技术的发展，人们发明并制造了各种各样的信息处理工具，用来获取、加工、存储、管理、表达与交流信息，其中应用最为广泛的信息处理工具就是计算机。计算
机的产生是20世纪最重要的科学技术大事件之一。作为现代科技进步的产物，它对我们的日常生活产生了很大的影响。随着信息化建设的不断发展，计算机必将成为我们学习的重
要工具。
单元导读
世界上第一台通用电子计算机(ENIAC, 如图2-0-1所示)诞生至今已有70多年。随着电子器件的发展，计算机经历了电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模和超大规模集成电路几个历史阶段。计算机更新换代的显著特点是体积缩小、速度提高、功能增强、功耗减少、成本降低。多媒体计算机的诞生，使文字、图形、图像、音频、视频等各种形式的信息都可以由计算机进行处理、展示，从而使计算机迅速应用到社会生活的各个领域，成为人们处理信息不可缺少的重要工具。
单元导读
通过本章的学习，我们将深入了解
信息工具————计算机。
01
神奇的计算机
02
计算机的大管家
内容总览
学习目标
01
学习任务
02
任务分析
03
操作指南
04
任务小结
05
知识链接
06
目录
07
08
课堂练习
课堂总结
09
10
板书设计
课后作业
学习目标
信息意识：能够了解电子计算机的产生和发展，包括第一代通用电子计算机ENIAC的特点、计算机发展简史以及我国计算机技术的发展情况。
计算思维：能够掌握计算机系统的组成，包括硬件系统和软件系统的基本概念及其功能。能够熟悉计算机的硬件系统，包括计算机的体系结构、主要部件及其功能、主要技术指标等
数字化学习与创新：能够通过实践操作，揭开主机的神秘面纱，了解计算机内部各部件的基本组成和功能。
信息社会责任：认识计算机技术的发展历程是人类智慧的结晶，激发对计算机技术的兴趣和热爱理解计算机技术在现代社会中的重要作用，提高对计算机技术应用的意识和能力。
新知导入
信息时代经历了哪些重要的发展阶段，以及每个阶段的关键发明或技术是什么？
新知导入
信息时代经历了哪些重要的发展阶段，以及每个阶段的关键发明或技术是什么？
人类从诞生之日起，就开始与信息打交道，语言的产生是第一次信息革命;文字的创造是第二次信息革命，它使信息传递超越了时间和空间的限制;第三次信息革命以造纸术和印刷术的发明为标志，它使人类在存贮信息和交流信息方面产生了质的飞跃;
新知导入
信息时代经历了哪些重要的发展阶段，以及每个阶段的关键发明或技术是什么？
第四次信息革命以电报、电话、广播以及其他突破性的信息传递技术的发明和应用为标志，人类迈人了以电子手段远距离、快速度传递信息的时代;第五次信息革命是计算机的产生及飞速发展，它使社会进入信息化时代。这里，我们就来认识一下信息时代不可缺少的工具——计算机。
学习任务
了解电子计算机的产生和发展。
能够掌握计算机系统的组成。
操作指南
一、电子计算机的产生和发展
1946年2月，在美国宾夕法尼亚大学诞生了世界上第一台通用电子计算机(ENIAC)，从而开创了现代计算机阶段的新纪元。
ENIAC使用了1.8万个电子管、1万个电容、7万个电阻和1500个继电器，总重达30吨，功率150千瓦，运算速度为每秒5000次，占地170平方米，是用了近三年时间完成的一项庞大工程。 其设计目的是为美国陆军弹道实验室计算弹道特性表。虽然ENIAC是世界上第一台通用电子计算机，但它还不具备现代计算机“ 在机内存储程序”的主要特征。在此基础上，各国科学家进行了大量的研究，同时在计算机理论模型、设计思想和基本结构等方面取得了重大进展，由此开创了一个新的时代——计算机时代。
1.第一台通用电子计算机
操作指南
一、电子计算机的产生和发展
2.计算机发展简史
操作指南
一、电子计算机的产生和发展
2.计算机发展简史
活动:我国计算机技术在各时代发展情况以小组为单位，查阅资料，了解一下我国计算机发展的每一时代在技术，上的重大变革，以及典型的计算机名称和为此做出杰出贡献的中国科学家。
操作指南
二、计算机系统的组成
一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成。
硬件是指由电子部件和机电装置组成的，看得见、摸得着的计算机实体，是计算机正常工作的物质基础。硬件的基本功能是接受计算机程序(为完成一定任务而编制的一系列有序指令的集合)，并在程序的控制下，完成数据的输入、运算和输出等工作。
软件是指为计算机运行服务的各种程序和资料。软件的基本作用是控制和指挥硬件工作，最大限度地发挥硬件资源优势，增加计算机的功能。
计算机系统的组成
操作指南
三、计算机的硬件系统
冯.诺依曼(Von Neumann)是美籍匆牙利数学家。他早在1946年就提出了关于计算机组成和工作方式的基本设想。到现在为止，尽管计算机制造技术发生了巨大的变化，但是就体系结构而言，仍然是按照冯.诺依曼的设计思想制造的。
冯。诺依曼的设计思想可以概括为三点:
(1)计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五部分组成。
(2)计算机内部应采用二进制来表示指令和数据。
(3)将编好的程序和执行程序所需要的数据存储在计算机中，启动程序运行，计算机自动逐条执行指令来完成任务。
冯.诺依曼体系结构
操作指南
三、计算机的硬件系统
1.冯.诺依曼体系结构
操作指南
三、计算机的硬件系统
2.计算机硬件的组成
操作指南
三、计算机的硬件系统
冯.诺依曼体系结构
中央处理器(Central Prossing Unit,简称CPU),是组成计算机的核心部件，是一块超大规模集成电路。CPU由运算器和控制器组成，其性能很大程度上决定了整台计算机的性能和档次，相当于计算机的“大脑”。
操作指南
三、计算机的硬件系统
运算器
运算器是计算机的运算部件，包括算术逻辑运算部件(ALU) 和若干种寄存器。计算机中的所有运算、比较、排列、选择等，都是由运算器完成的。
操作指南
三、计算机的硬件系统
控制器
控制器则是计算机的指挥中心，负责控制协调整个计算机的工作。衡量中央处理器性能的一个重要指标是“时钟频率”，简称“主频”。
操作指南
三、计算机的硬件系统
②内存条
②内存条，简称内存，是计算机中存放当前工作所需程序和数据的部件。
操作指南
三、计算机的硬件系统
③驱动器
计算机上的驱动器一般有硬 盘驱动器、光盘驱动器，用来读取磁盘或光盘等存储介质上的信息。
硬盘驱动器，简称硬盘，是计算机的重要外部存储设备。硬盘和硬盘驱动器是不分离的。硬盘容量可以达到TB数量级。
操作指南
三、计算机的硬件系统
③驱动器
光盘驱动器，简称光驱，分为只读(Read Only)光驱和可擦写(Read&Wrie) 光驱。只读光驱只能从光盘中读取信息;可擦写光驱不但能从光盘中读取信息，还能向光盘中写入(存储)信息。光盘和光驱是分离的。外存储器还有方便携带的U盘、读取速度快的固态硬盘(SSD) 等。
光盘
U盘
固态硬盘
操作指南
三、计算机的硬件系统
④主板(Main board)
主板(Main board)，是主机箱内最大的一块印刷电路板，它上面有各种插槽和复杂电路。这些插槽用来安装CPU、内存条和各种板卡。主板上的电路是计算机中传输信息的数据通道，用于连接计算机的各个部件。
操作指南
三、计算机的硬件系统
显卡、声卡、网卡
⑤显卡，也叫显示适配器，它直接插在主板上，用于主机和显示器的连接。
⑥声卡，实现声波和数字信号相互转换的转换器。它直接插在主板上，专门处理音频信号的输入输出。
⑦网卡，也叫网络适配器，它直接插在主板上，用于计算机之间的互联。
显卡
声卡
网卡
操作指南
三、计算机的硬件系统
(2)主要技术指标。
①主频。主频(Master Clock Frequeney)是指CPU的时钟频率，单位MHz (兆赫兹)、CHz (吉赫兹)。通常标注在CPU的型号中。例如，Pentum 4 2.4 GHz，其中2.4 CHz是CPU的主频率。
主频很大程度上决定了计算机的运算速度，主频越高，意味着计算机的处理速度越快。
②字长。字长(Word Length)是CPU可以同时处理数据的位数。
③存储容量。存储容量(Memory Capacir)是指存储设备(如内存、硬盘、光盘)能够存储数据的数量。
操作指南
三、计算机的硬件系统
(2)主要技术指标。
在日常生活中，我们经常用克、千克等计量单位衡量物体的质量。信息在计算机中存储需要一定的空间，信息所占存储空间的多少需要用存储容量单位来衡量。在计算机中，最小的存储容量单位为位(bit)， 最基本的存储容量单位为字节(Byte)， 其他还有千字节(KB)、兆字节(MB)、 吉字节(GB)、 太字节(TB) 等。
操作指南
三、计算机的硬件系统
(2)主要技术指标。
它们之间的换算关系为:
1 Byte=8 bit
1 KB=2 Byte= 1 024 Byte
1 MB=2 KB=1024 KB
1 GB=2 MB= 1 024 MB
1 TB=2 GB= 1 024 GB
在磁盘上存储1个阿拉伯数字或1个英文字母通常需要占用1Byte的存储空间，存储1个汉字通常需要占用2Byte的存储空间。
课堂检测
1.根据你所了解的计算机的硬件知识，参考相关资料并进行市场调查后，给如下用户一个装机配置方案。
1.有三个用户要购买计算机，他们分别是普通用户、三维动画设计师、专业视频制作用户，在不考虑价格的前提下，推荐计算机的主要配置是什么
提示:从他们的职业特点对计算机的要求入手。
课后作业
(1)答案：
对于不同用户的需求，以下是针对普通用户、三维动画设计师和专业视频制作用户的计算机主要配置建议：
普通用户：
处理器（CPU）：Intel Core i5 或 AMD Ryzen 5
内存（RAM）：8GB-16GB
存储（Storage）：256GB SSD 或 512GB SSD
显卡（GPU）：集成显卡或入门级独立显卡，如NVIDIA GeForce GTX 1650
显示器：Full HD (1080p) 分辨率
课后作业
(1)答案：
三维动画设计师：
处理器（CPU）：高性能处理器，如Intel Core i7 或 AMD Ryzen 7
内存（RAM）：16GB-32GB
存储（Storage）：512GB SSD 或更高容量，加上辅助的HDD
显卡（GPU）：专业级图形卡，如NVIDIA Quadro 或 AMD Radeon Pro 系列
显示器：高分辨率（至少为2K），色彩准确性高
课后作业
(1)答案：
专业视频制作用户：
处理器（CPU）：多核心高性能处理器，如Intel Core i9 或 AMD Ryzen 9
内存（RAM）：32GB-64GB
存储（Storage）：1TB NVMe SSD 或更高容量，RAID配置可提供更快的读写速度
显卡（GPU）：高端独立显卡，如NVIDIA GeForce RTX 3070 或更高级别
显示器：4K分辨率，HDR支持，广色域覆盖
课后作业
(1)答案：
理由：
普通用户的配置可以满足日常使用和娱乐需求；
三维动画设计师需要高性能的处理器和专业图形卡来处理复杂的渲染任务；
而专业视频制作用户则需要高速的存储和强大的图形处理能力来编辑和渲染高分辨率视频。
课堂总结
学生能够了解电子计算机的产生和发展，包括第一代通用电子计算机ENIAC的特点、计算机发展简史以及我国计算机技术的发展情况。
能够掌握计算机系统的组成，包括硬件系统和软件系统的基本概念及其功能。
学生能够熟悉计算机的硬件系统，包括计算机的体系结构、主要部件及其功能、主要技术指标等。
课后作业
作业一：计算机的主要配件有哪些？
作业一：
课后作业
作业二：计算机的哪个部分是存储信息的？
作业二：
课外拓展
笔记本电脑科普
课外拓展
什么是芯片？
板书设计
1.第一台通用电子计算机
2.计算机发展简史
三、计算机的硬件系统
第1节神奇的计算机
1.计算机的体系结构
2.计算机的硬件系统组成
3.揭开主机的神秘面纱
(1)主要部件及其功能
(2)主要技术指标
一、电子计算机的产生和发展
二、计算机系统的组成
谢谢
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