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(共32张PPT)
第四单元 第3课
图灵和图灵机
清华版（小学）
通
1
学习目标
3
新知讲解
5
拓展延伸
7
板书设计
2
新知导入
4
课堂练习
6
课堂总结
课后作业
8
01
教学目标
（1）了解图灵的生平和他在计算机领域的突出贡献，以及图灵奖的
起源。
（2）知道图灵机的工作原理和强大功能，了解其作为计算机原型的重要地位。
02
新知导入
图灵的多领域杰出贡献
艾伦·图灵是横跨数学、计算机科学、密码学、哲学和生物学的天才科学家，其开创性研究为多个学科领域奠定基础。
02
新知导入
计算机科学与人工智能的先驱
作为"计算机科学之父"和"人工智能奠基人"，图灵的革命性理论为现代计算机技术发展和AI研究指明了方向。
03
新知讲解
1
天才之路
天赋异禀的成长轨迹
图灵自幼被校长评价为超越"聪明与勤奋"的天才，14岁进入偏重人文的中学后，仍突破环境限制，16岁即能理解爱因斯坦相对论，展现出超凡的科学直觉与自学能力。
03
新知讲解
1
天才之路
突破环境限制的求知精神
在数学科学不受重视的谢伯恩中学，图灵依然保持对科学真理的执着探索，这种不受外界条件束缚的钻研态度，为他日后的开创性研究埋下伏笔。
03
新知讲解
1
天才之路
学术成长与卓越成就
19岁的图灵进入剑桥大学并获80英镑奖学金，在学术前沿环境中迅速成长，22岁即以概率论研究获学士学位，23岁成为剑桥国王学院史上最年轻研究员之一，展现惊人学术天赋。
03
新知讲解
1
天才之路
理论突破：图灵机的开创性贡献
1936年图灵发表《论可计算数》，提出"图灵机"数学模型，奠定了现代计算机理论基础，其论文被誉为"历史上最具影响力的数学论文"，直接催生了从超级计算机到智能手机的所有数字设备。
03
新知讲解
1
天才之路
学术深造与爱国选择
1936-1938年赴普林斯顿攻读博士学位后，拒绝美国科研职位毅然返英，体现了科学家将学术使命与国家命运相结合的崇高精神。
03
新知讲解
1
天才之路
战时密码破译的卓越功勋
二战期间主持设计"炸弹"密码破译机，成功破解德国"恩格玛"加密系统，加速盟军胜利进程并挽救数百万生命，彰显理论科学转化为实战能力的巨大价值。
03
新知讲解
1
天才之路
运动与科学的平衡之道
图灵是接近奥运水平的马拉松跑者，长跑成为他释放密码破译工作压力的重要方式，曾参加1948年英国奥运试训，展现了科学家罕见的运动家特质。
03
新知讲解
1
天才之路
战后计算机科学的开拓
1945年后图灵主导国家物理实验室ACE计算机设计，1948年任曼彻斯特大学计算机实验室副主任，推动了英国早期的计算机实用化发展。
03
新知讲解
1
天才之路
人工智能的理论奠基
1948年《智能机器》报告首次系统阐述机器模拟人类智能的构想，1950年提出"图灵测试"确立AI发展标准，图灵被《自然》杂志评为史上最具科学思想的人物之一。
03
新知讲解
1
天才之路
不朽的学术荣誉传承
美国计算机协会设立"图灵奖"（计算机界诺贝尔奖）纪念其贡献，2000年姚期智成为首位华人获奖者，彰显了图灵思想的全球影响力。
03
新知讲解
图灵机的理论突破
1936年，24岁的图灵提出了一种通用的计算模型——图灵机，将计算过程形象化为由"读写头"和无限长"纸带"组成的简单机器，解决了数学和逻辑学领域对通用计算模型的长期探索。
2
图灵机
03
新知讲解
图灵机的基本结构与工作原理
图灵机由读写头和无限长纸带构成，读写头可根据预设程序在纸带上移动、读取、写入或修改符号，通过状态转换完成计算任务，其简单而精确的设计成为现代计算机的理论原型。
2
图灵机
03
新知讲解
图灵机的计算能力与普适性
图灵机被证明具有强大的计算能力，任何其他计算模型能完成的任务，图灵机均可实现，且其计算能力无法被超越，确立了通用计算的理论边界。
2
图灵机
03
新知讲解
图灵机的现实意义与影响
图灵机简单而强大的特性为通用计算机的诞生奠定了坚实基础，直接推动了计算机时代的到来，其理论价值被图灵导师阿隆佐·邱奇正式命名并认可。
2
图灵机
03
新知讲解
爱
思
考
1.理论模型而非实体机器
图灵机是一种抽象的计算模型，其核心价值在于理论构想而非物理实现，通过数学定义证明了"可计算性"的边界。
2.通用计算的理论基石
该模型表明：任何可计算问题都能通过图灵机解决，为计算机设计提供了根本性指导，消除了对多元计算架构的探索需求。
3.认知突破的范式意义
图灵机彰显理论先行的科学哲学——人类进步的关键在于发现自然规律。
03
新知讲解
爱
思
考
为什么说图灵机不是真正的机器，却比真正的机器更重要？
（1）理论突破 ：图灵机证明了"所有计算问题都可用简单规则解决"，为计算机科学划定边界。
（2）设计指导 ：它像"计算说明书"，告诉人们造计算机只需实现它的原理，不用另找方法。
（3）文明启示 ：人类进步靠的是发现规律（如计算本质），而不只是制造工具。
04
课堂练习
一、填空题。
1.图灵提出的计算模型叫 机。
2.图机灵由 和纸带组成。
3.图灵在二战期间破解的密码机叫 。
4.计算机科学最高奖叫 奖。
5.图灵不仅是科学家，还是优秀的 运动员。
图灵
读写头
恩格玛
图灵
马拉松
04
课堂练习
二、判断题。
1.图灵小时候数学成绩很差。( )
2.图灵机是一台真实存在的机器。( )
3.图灵曾经参加过奥运会比赛。( )
4.图灵提出的理论对现代计算机发展很重要。( )
5.图灵奖是奖励给计算机科学家的。( )
×
√
×
×
√
04
课堂练习
三、选择题。
1.图灵最重要的贡献是( )
A. 发明了电视 B.提出了"图灵机"概念 C.发现了万有引力 D.创作了著名小说
2.图灵机由哪两个主要部分组成？( )
A.键盘和屏幕 B.读写头和纸带 C. 鼠标和主机 D.打印机和扫描仪
3.图灵在二战期间的主要工作是( )
A. 设计新型坦克 B. 破解德军密码 C. 研发原子弹 D. 制造战斗机
4.图灵测试是用来判断( )
A. 计算机能否像人一样思考 B.计算机的运行速度
C.计算机的存储容量 D.计算机的外观设计
B
B
A
B
05
拓展延伸
1.计算机的"思考规则"
图灵发明的"图灵机"就像给电脑一本《思考说明书》，教会它用"是/否"（1/0）回答问题。现在的AI聊天机器人就是靠这套规则学会和你对话的！
05
拓展延伸
2.图灵机：计算机的"大脑说明书"
图灵提出的"图灵机"用简单的纸带和读写头，证明了所有计算问题都能用规则解决。现在的电脑、手机甚至AI聊天机器人，都遵循这一原理运作！
05
拓展延伸
3.现代计算机的"建筑师"
冯·诺依曼设计了计算机的五大部件（运算器，控制器，存储器，输入设备和输出设备），并让程序像数据一样存储！
06
课堂总结
1
学术成长与卓越成就
2
天才之路
3
完成课堂练习
4
进行相关知识拓展
1
2
4
5
图灵和图灵机
4
图灵机
3
07
板书设计
图灵和图灵机
1、学术成长与卓越成就
2、天才之路
3、图灵机
4、完成课堂练习
5、进行知识拓展
课后作业。
1、为什么说图灵机比实际发明的计算机更重要？
08
课后作业
为什么说图灵机比实际发明的计算机更重要？
(1)因为它奠定了所有计算机的理论基础。
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