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信息科技 单元 3 第1课 二进制-计算机唯一能识别的编码
课题 二进制-计算机唯一能识别的编码 单元 单元三 学科 信息科技 年级 四年级
教材分析 本课是第三单元开篇内容，承接第二单元生活编码知识，聚焦计算机底层二进制原理。通过卡片游戏、进制转换、生活观察等活动，帮助学生理解二进制规则与应用，培养计算思维与信息意识，符合四年级学生直观操作、乐于探究的认知特点。
教学目标 1.感知二进制在计算机信息处理中的基础作用，理解其是数字世界信息存储与传递的底层语言，建立信息的编码化认知。2.理解二进制 “逢二进一” 的规则与逻辑，掌握二进制与十进制的转换方法，培养 “规则 — 转换 — 应用” 的计算思维方式。3.通过卡片游戏、进制转换等活动，尝试用二进制表示数字信息，探索用二进制解决简单问题的创新方法，提升数字化表达能力。4.了解二进制编码对信息安全与数据规范的意义，认识到合理使用数字编码的重要性，养成规范使用与保护数据信息的责任意识。
重点 一、核心概念与操作步骤理解与掌握。二、二进制的含义、“逢二进一”规则。
难点 1、自主设计规则并按规则完成任。 2、理解二进制表示数的方法，完成简单转换。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 第三单元观看导入视频 编码是计算机科学的基础，它以特定的方式将信息转化为可以被计算机理解和处理的形式。二进制是计算机语言的基础，这种简单的语言能够创造出复杂的世界，从芯片到云端，从微处理器到全球互联网，字符编码、图像编码、音视频编码等在我们的生活中无处不在，构成了数字世界的基础。 出示图片 你将学习1、什么是二进制编码。2、计算机中的编码方式是什么。3、数字化编码对生活有哪些影响。你知道吗 为满足中国对汉字的编码需求，1980年代初期，中国国家标准化组织推出了《信息交换用汉字编码字符集基本集》(GB/T2312一1980)，将汉字编码为两个字节，每个字节代表一个字或一个符号，作为中国国家标准化编码。《信息交换用汉字编码字符集基本集》成为当时中国计算机系统中广泛使用的汉字编码标准。 出示图片学习热身 谈谈数字世界是如何编码的，列一个清单，说说你的想法:数字世界的编码和生活中的编码一样。计算机中的编码都离不开二进制。计算机程序也是编码。 出示图片第1课 编码让生活更有秩序1、播放视频。在日常生活中，人们使用十进制进行编码，但在计算机中，有另一种独特的编码方式。本课我们将一起来认识“二进制”这个计算机唯一能识别的编码。出示图片本课中你将学习：1. 计算机中的数据是如何编码的。2.二进制是什么。3.二进制是如何在计算机中使用的。 明确单元学习主题，观看导入视频、场景图片学习新知内容，参与探索讨论完成学习热身，交流生活编码实例明确本课学习目标，更清晰所学习的主要内容。 铺垫单元内容，引导学生感知编码价值理清概念逻辑，帮助学生构建编码认知激活生活经验，调动学生学习积极性通过视频引入本课内容，吸引学生的学习兴趣，更快的进入学习状态。
讲授新课 一 、新知讲解计算机中的数据1.古老的计算机 美国宾夕法尼亚大学的ENIAC(电子数字积分计算机埃尼阿克)是第一个真正被认为是计算机的机器，使用了近2万个电子管，体积非常庞大，占据了一整个房间。在早期的计算机中，数据和指令是通过电子管来处理的。电子管有两种状态:导通和截断，类似于开关的“开”和“关”。出示图片2.现代计算机现代计算机由逻辑电路组成，逻辑电路通常只有两种状态，如开关的通与断，电压的高与低，这两种状态正好可以用0和1表示。因此人们采用二进制这种编码方式，即只用1和0两个数字来进行编码，而这两个数字正好也可与逻辑代数中的“真”和“假”相对应，便于应用逻辑代数理论研究计算机理论。所以目前计算机广泛采用二进制来表示信息。出示图片 二、二进制在日常生活中，人们的计数方式是“逢十进一”，这就是十进制，但在计算机中，数据的进位规则是“逢二进一”。在本课中，我们将一起来认识“二进制”这个计算机唯一识别的编码。计算机使用二进制，即只用0和1这两个数字来存储和处理数据。出示图片探索121001是二进制数吗 为什么 它不是二进制数。因为二进制数只能由 0 和 1 组成，而 121001 中出现了数字 2，不符合二进制的基本规则。出示图片1.二进制表示方法 我们来玩一个卡片游戏，请准备如图所示的卡片，并按照大小顺序放好。 出示图片观察卡片的规律，如果想在左边再增加一张卡片，这张卡片上应该有多少个点呢 同学A;它不是二进制数。因为二进制数只能由 0 和 1 组成，而 121001 中出现了数字 2，不符合二进制的基本规则。出示图片在这个游戏中，这些卡片的排列顺序是固定的，我们用卡片上点的数量表示这张卡片所代表的数。我们可以用翻开和盖住两种状态表示这张卡片上的数被使用或是没有被使用。出示图片如上图所示，我们翻开4和2两张卡片，并把其他卡片盖住。把4和2相加就可以知道这个卡片组表示数字6。把盖住的卡片位用0表示，翻开的卡片位用1表示，得到的110就是十进制数6的二进制表示。出示图片如果想利用这类卡片表示任意一个十进制数，就要把这个数拆分成由若干张卡片所代表的数值相加，并把用到卡片的位置标注成1，未用到的即被盖住的卡片位置标注成0，这样，我们就得到了这个十进制数的二进制表示。出示图片例如，我们想要表示数字9，第一步，我们从大的卡片开始找，发现可以使用有8个点的卡片。第二步，用总数减去已经表示的数字，9-8=1，所以我们还应使用有1个点的卡片。出示图片第三步，我们把没有用到的卡片盖住，如下图所示，就得到了十进制数9的二进制表示，即1001。出示图片探索用卡片游戏表示数11，并将其转换成二进制数。试一试，有没有多种表示方式 同学B：用卡片表示 11 时，先拆分为 8+2+1，翻开对应卡片，其余盖住，得到二进制数1011。按规则拆分的表示方式是唯一的，没有多种表示方法。出示图片2.二进制的读取方法卡片游戏中，我们了解到二进制中不同的位置对应了不同的十进制数。不只是卡片，我们还可以用其他任意的符号表示1和0，如下图所示。出示图片在将二进制数转为十进制数时，我们可以从二进制数的最后一位往前数，最后一位代表1，倒数第二位代表2，倒数第三位代表4......推理出每一位代表的十进制数，然后把所有的数相加，就可以得到二进制数所代表的十进制数。出示图片即使我们不使用任何符号，只使用1和0，也可以用同样的办法读取二进制数。例如，二进制数10110可以对应下图所示卡片，把每张卡片上的点数依次相加，就可以得到二进制数10110表示的十进制数，即16+0+4+2+0=22。出示图片拓展用5根手指分别表示二进制的不同位，右下图中的手势代表十进制数的几 用五根手指最多能表示多少个数 右下图手势对应二进制 10011，换算成十进制是 16+2+1=19。5 根手指每根有 2 种状态，最多能表示2×2×2×2×2=32 个不同的数（0 到 31）。出示图片阅读除了人们常用的十进制和计算机中的二进制，世界上还有很多其他的编码方式，比如为了节省计算机空间而使用的八进制，和有着0~9、A~F共16个字符的十六进制，这些编码方式各有用途，让我们的世界更加丰富多彩!出示图片三、二进制在计算机中的使用在上面的二进制游戏中，用到的手指越多，能表示的数就越多。为了存储数量庞大的数据，计算机也需要使用更多的二进制位数。出示图片二进制的位二进制数中的每一个数字称为一个位(bit)，例如二进制数1101有4位。一个位本身只能存储0或1，为了存储更多的信息，人们将8位组合在一起，称为一个字节(byte)，它是构成信息的一个小单位。当你写下一个字节时，必须写下所有8位数字，例如作为字节的0写为00000000。下面是以字节为单元存储数据的例子:11111111,00000000,00110101。出示图片拓展一个字节最多能表示多大的数字 与同学们分享你的计算方法。一个字节有 8 位二进制数，每一位都能取 0 或 1，最大数是 8 位全为 1 的二进制数11111111，换算成十进制是28 1=255，所以最多能表示到 255。出示图片2.数据存储单位在计算机中，通常用字节来表示存储器的存储容量。但计算机能够存储的数据太多了，需要写很长的数字才能表示出来。因此在计算机中有了属于二进制的单位:KB。1KB就是1024个字节(B)。出示图片我们在购买U盘、硬盘、手机、笔记本电脑时，可能会看到下面这些选项:出示图片探索查看电脑中的文件，说一说它有多少位二进制数。同学A：电脑里的文件由无数个二进制0和1组成，1个字节占8位二进制数。我们只需看文件大小，再用字节数乘8，就能算出它一共有多少位二进制数。出示图片二、课堂练习1、二进制只有 0 和 1，它的计数规则是什么？请用一句话说明，并举例写出 1、2、3 对应的二进制。 二进制规则是逢二进一，满 2 就向前一位进 1。1 是 1，2 是 10，3 是 11，这样用 0 和 1 就能表示所有整数。出示图片2、为什么计算机只能识别二进制？二进制在电脑里是怎么表示数据的？ 因为计算机内部是电路，只有通电和断电两种状态，正好对应 1 和 0。所有文字、图片、声音都会转成 0 和 1 存储。出示图片三、拓展延伸1、除了 0 和 1，还能用别的符号表示二进制吗？学生A：可以，比如用点赞 / 倒赞、加号 / 叉号、开灯 / 关灯等，只要是两种不同状态，都能用来表示二进制的 0 和 1。出示图片2、我们拍的照片、听的音乐，在计算机里也是二进制吗？ 学生B：是的，照片的像素、音乐的声音，都会被转换成一串 0 和 1 的二进制数，存储在电脑里，播放时再还原出来。出示图片3、八进制和十六进制，和二进制有什么关系？学生A：它们都是计算机常用进制，能把长串二进制数缩短，方便读写，1 位八进制对应 3 位二进制，1 位十六进制对应 4 位二进制。出示图片 学习新知内容，参与探索讨论识记二进制基本规则完成卡片表示数活动探索计算机数据知识 探索计算机数据知识学习拓展内容，思考创新思路。阅读案例，总结编码作用学习拓展内容，思考创新思路。探索计算机数据知识完成课堂练习，核对订正学习拓展内容，思考创新思路。 帮助学生理解概念，提升信息意识夯实学生二进制核心概念 让学生直观理解二进制表示法帮助学生理解二进制原理 帮助学生理解二进制原理在原有的基础知识上为学生进一步拓展相关知识。 帮助学生理解价值，培养计算思维在原有的基础知识上为学生进一步拓展相关知识。帮助学生理解二进制原理检验学生掌握情况，巩固课堂知识在原有的基础知识上为学生进一步拓展相关知识。
布置作业 1.请写出 3 个生活中只有两种状态的事物，并用 0 和 1 分别表示它们，说说为什么适合用来表示二进制。2.用二进制 “逢二进一” 的规则，把十进制数 6、9 转换成二进制，再简单写出转换过程。 完成作业。 培养学生主动思考的能力，分析解决问题的能力。
课堂小结 《二进制 —— 计算机唯一能识别的编码》课程小结：1. 计算机中的数据2. 二进制3.二进制在计算机中的使用4.完成课堂练习5.进行知识拓展 回顾知识点。 梳理知识，强化记忆。
板书 学习、记忆及勾画知识点。 明确教学内容及重点和难点。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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