资源简介

(共29张PPT)
活动1
走进0与1的
计算机世界
（黔科版）四年级
01
教学目标
02
课堂导入
03
学习目标
04
探索 0 和1组成的编码
05
玩编码解码游戏
06
拓展延伸
07
课堂小结
08
板书设计
01
教学目标
1、信息意识：能够了解二进制系统的基础概念及其在计算机科学中的重要性，能够理解并应用二进制数的基本操作。
2、计算思维：能够理解布尔代数的基本概念及其在数字电路中的应用，能够设计和实现简单的二进制算法来解决特定问题。
3、数字化学习与创新：能够利用二进制知识和计算工具进行创造性学习和创新，培养创新能力和实践能力。
4、信息社会责任：能够理解其对社会和伦理的影响，特别是在数据隐私和安全方面。
在前两个单元中，我们了解了数据在信息社会中的作用，学习了生活中的编码，并初步感受了编码在计算机准确识别和管理中的作用。
要让计算机能够识别和处理数据，首先需要通过编码技术将数据转换成由0和1表示的二进制编码。
02
课堂导入
你好，我叫小海，我的学籍号是20210117。
11000100111000111011101011000011……
03
学习目标
了解数据在计算机中是如何表示的。
知道什么是“比特”，了解数字化的优势。
知道制定计算机编码标准的必要性。
我们常用计算机存储和管理文字、图像等数据(图3-1-1)但计算机“看”数据的方式与人类一样吗 数据在计算机中是如何表示的
02
课堂导入
图3-1-1
答：不一样
数据在计算机当中是以二进制形式表现的。
02
课堂导入
你将学到
★什么是二进制编码
★计算机是如何表示数
据的
1.探索0和1组成的编码
2.玩编码解码游戏
活动向导
观看图 3-1-2，了解如何用0和1来表示一张黑白图像。图B所示为图 A 的局部区域。
04
探索 0 和1组成的编码
图 3-1-2
04
探索 0 和1组成的编码
想一想
仔细观察图A的红框部分和图B，图B 中的0和1分别表示哪种颜色
一、从图形来看，图A中的白色框和图B中的1是一一对应的，图A中的黑色和图B中的0是一一对应的。
实际上，计算机中的文字、图像、音频或视频等所有数据都是由0和1组成的编码来表示的，这种编码被称为二进制编码进制编码是计算机内部用来存储和表示数据的一种方式。
我们平时使用计算机时，只需要用人类习惯的方式输入数据计算机会自动将其转换成由0和1组成的二进制编码(图3-1-3)。
04
探索 0 和1组成的编码
图3-1-3
为什么计算机编码选择0和1
计算机是靠电工作的。在计算机芯片中有数十乃至数百亿个微小的晶体管，它们就像生活中的电灯开关，有“通电’和“断电”两种状态(图3-1-4)。因此，可以用1来表示通电用0来表示断电。计算机用0和1编码，便能表示所有信息。
04
探索 0 和1组成的编码
图3-1-4
科学园地
1、生活中，有些事物只有两种状态，因此可以用0和1来区分，如图 3-1-5 所示，灯有亮与灭两种状态，用1表示灯亮，用0表示灯灭。试着找一找类似的事物，填写表 3-1-1。
04
探索 0 和1组成的编码
图3-1-5
做一做
事物 状态1 状态2
门 1（开） 0（关）
高铁 1（到站） 0（离站）
2、条形码可以被计算机快速识别，正是因为由黑“条和白“空”组成的图形对应了由0和1组成的二进制编码，用1表示细黑条，用0表示细白条，宽条的宽度为细条的2~4倍，可以认为是由多个细条组成。用以上规则写出图3-1-6 中的条形码对应的二进制编码。
04
探索 0 和1组成的编码
做一做
图3-1-6
0 1 0 0 0 1 1 1 0 1
知识拓展
04
探索 0 和1组成的编码
什么是二进制编码
一、二进制编码是一种使用两个不同字符（通常是0和1）来表示和传输数据的编码方式。
二、二进制编码在计算机科学中，是使用两种数字0和1来表示和传输数据的编码方式。这种编码方式是计算机内部信息存储和处理的基础，也是所有计算机操作和通信的基础。
三、无符号二进制编码：这是最简单的二进制编码形式，使用固定长度的比特序列来表示非负整数。
05
玩编码解码游戏
①按照“0表示黑色,1表示白色”的规则,选择下方任一张图(A或B)，对图进行编码，将编码填写在图3-1-7中对应的8x8方格中。
图 3-1-7
0 0 0 0 0 0 0 0
0 1 1 0 0 1 1 0
0 1 1 0 0 1 1 0
0 0 0 0 0 0 0 0
1 1 0 0 0 0 1 1
0 1 0 0 0 0 1 0
0 0 1 1 1 1 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0 1 0
1 1 1 0 0 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1
0 1 1 1 1 1 1 0
0 0 1 1 1 1 0 0
0 0 0 1 1 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
05
玩编码解码游戏
②和一个同学互换图的编码并进行解码，在图3-1-8中的8x8方格中绘图。
图 3-1-8
04
玩编码解码游戏
如果图中有三种颜色，还能用0和1编码吗
一、如果只有三种颜色，使用二进制编码可能不是最直观的方法，因为二进制编码通常用于表示两种状态（0和1）。不过，你仍然可以使用二进制编码来表示三种颜色，只需要扩展一个额外的位。
二、使用两位二进制数：
红色: 00 绿色: 01 蓝色: 10
这样，每种颜色都由一个两位的二进制数表示。
想一想
04
玩编码解码游戏
做一做
现代计算机利用磁盘、光盘、半导体存储器等存储数据，但早期计算机只能利用在纸带上穿孔来存储数据。通常有孔表示 1，无孔表示 0。如果黑色代表有孔，试着用二进制编码表示下面的穿孔纸带(图3-1-9)。
图3-1-9
二进制编码：
00101011001100
04
玩编码解码游戏
你知道吗？
提花编织机最早出现在中国，是一种能编织出图案花纹的织布机器。它通过控制经纱按照预先设定的花型提起、彩色纬纱按一定规律穿梭地与经纱交织，编织出美丽的提花。
19世纪，人们提出了利用“穿孔卡片”来控制经纱的绝妙想法，设计出了自动提花编织机(图3-1-10)。在卡片上根据图案打出一排排小孔，编织机通过“读”卡片上有孔或无孔的状态，织出提花。自动提花编织机的出现是助力现代计算机发展的重要一步。
图3-1-10
04
玩编码解码游戏
挑战时刻
按照前面的编码规则，在图3-1-11中的8x8方格中写出“山”字的编码。
图3-1-11
1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 0 1 1 1 1
1 1 1 0 1 1 1 1
1 0 1 0 1 0 1 1
1 0 1 0 1 0 1 1
1 0 0 0 0 0 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1
05
玩编码解码游戏
知识拓展
计算机是如何表示数据的
一、二进制编码：计算机内部的所有数据都是以二进制形式存储和处理的。二进制系统只包含两个数字：0和1，这种简单的结构使得数据的存储和操作变得高效且可靠。
二、数值数据表示：无符号数：仅使用二进制数来表示非负整数。例如，一个8位的二进制数10010101表示十进制数153。有符号数：为了表示正数和负数，计算机采用了原码、反码和补码等不同的编码方式。在最常见的补码表示法中，最高位用于表示符号（0代表正数，1代表负数），其余位表示数值的大小。
07
拓展延伸
1、二进制与十进制转换
07
拓展延伸
2、生活中还有哪些二进制运用实例？
(1)计算机与数字设备：
数据存储：所有计算机数据（如文本、图片、音频、视频等）最终都以二进制形式存储在硬盘或固态驱动器上。
运算处理：计算机的中央处理器（CPU）使用二进制数进行所有的算术和逻辑操作。
（2）通信技术
网络传输：互联网上的所有信息（包括网页、电子邮件、在线视频等）都是通过二进制数据包传输的。
07
拓展延伸
3、二进制在生活中有哪些运用？
(1)数字娱乐：游戏开发：电子游戏的开发和运行都依赖于二进制代码。
音乐与电影：数字音乐和电影文件（如MP3、MP4）都是以二进制形式存储和分发的。
（2）安全与加密：密码学：许多加密算法（如RSA、AES等）使用二进制数进行复杂的数学运算，以确保数据的安全性。
身份验证：从简单的密码到复杂的生物识别技术（如指纹识别、面部识别），都涉及到二进制数据的处理。
07
拓展延伸
4、我们如何学好二进制？
(1)理解基本概念：二进制数制：了解二进制数制的基本概念，包括位（bit）、字节（byte）、进制转换等。
数制转换：学会将十进制数转换为二进制数，反之亦然。这可以通过除以2取余数的方法实现。
（2）实践练习：编写简单程序：尝试编写一些简单的程序（如LED闪烁、数字显示等），以加深对二进制的理解。
使用工具：利用在线工具和计算器进行二进制运算和转换练习。
08
课堂小结
《走进0与1的计算机世界》课程小结： 本课程中，我们了解到，在使用技术的同时，我们也要考虑到它对社会的影响，以及如何保护个人隐私和数据安全。这让我们认识到，作为一个数字公民，我们有责任合理使用技术，尊重他人的权利。不仅教会了我们二进制和编码的知识，更重要的是培养了我们在信息时代所需的各种关键能力。我们期待将这些知识应用到未来的学习和生活中，成为一个有责任感的数字时代的建设者。
09
板书设计
走进0与1的计算机世界
一、 探索 0 和1组成的编码
二、玩编码解码游戏
课后作业
1、在家利用二进制数据把家里面的一些常见的物品的图像以二进制形式表示出来，和父母玩编码解码游戏。
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