資源簡介

(共29張PPT)
活動1
走進0與1的
計算機世界
（黔科版）四年級
01
教學目標
02
課堂導入
03
學習目標
04
探索 0 和1組成的編碼
05
玩編碼解碼游戲
06
拓展延伸
07
課堂小結
08
板書設計
01
教學目標
1、信息意識：能夠了解二進制系統的基礎概念及其在計算機科學中的重要性，能夠理解并應用二進制數的基本操作。
2、計算思維：能夠理解布爾代數的基本概念及其在數字電路中的應用，能夠設計和實現簡單的二進制算法來解決特定問題。
3、數字化學習與創新：能夠利用二進制知識和計算工具進行創造性學習和創新，培養創新能力和實踐能力。
4、信息社會責任：能夠理解其對社會和倫理的影響，特別是在數據隱私和安全方面。
在前兩個單元中，我們了解了數據在信息社會中的作用，學習了生活中的編碼，并初步感受了編碼在計算機準確識別和管理中的作用。
要讓計算機能夠識別和處理數據，首先需要通過編碼技術將數據轉換成由0和1表示的二進制編碼。
02
課堂導入
你好，我叫小海，我的學籍號是20210117。
11000100111000111011101011000011……
03
學習目標
了解數據在計算機中是如何表示的。
知道什么是“比特”，了解數字化的優勢。
知道制定計算機編碼標準的必要性。
我們常用計算機存儲和管理文字、圖像等數據(圖3-1-1)但計算機“看”數據的方式與人類一樣嗎 數據在計算機中是如何表示的
02
課堂導入
圖3-1-1
答：不一樣
數據在計算機當中是以二進制形式表現的。
02
課堂導入
你將學到
★什么是二進制編碼
★計算機是如何表示數
據的
1.探索0和1組成的編碼
2.玩編碼解碼游戲
活動向導
觀看圖 3-1-2，了解如何用0和1來表示一張黑白圖像。圖B所示為圖 A 的局部區域。
04
探索 0 和1組成的編碼
圖 3-1-2
04
探索 0 和1組成的編碼
想一想
仔細觀察圖A的紅框部分和圖B，圖B 中的0和1分別表示哪種顏色
一、從圖形來看，圖A中的白色框和圖B中的1是一一對應的，圖A中的黑色和圖B中的0是一一對應的。
實際上，計算機中的文字、圖像、音頻或視頻等所有數據都是由0和1組成的編碼來表示的，這種編碼被稱為二進制編碼進制編碼是計算機內部用來存儲和表示數據的一種方式。
我們平時使用計算機時，只需要用人類習慣的方式輸入數據計算機會自動將其轉換成由0和1組成的二進制編碼(圖3-1-3)。
04
探索 0 和1組成的編碼
圖3-1-3
為什么計算機編碼選擇0和1
計算機是靠電工作的。在計算機芯片中有數十乃至數百億個微小的晶體管，它們就像生活中的電燈開關，有“通電’和“斷電”兩種狀態(圖3-1-4)。因此，可以用1來表示通電用0來表示斷電。計算機用0和1編碼，便能表示所有信息。
04
探索 0 和1組成的編碼
圖3-1-4
科學園地
1、生活中，有些事物只有兩種狀態，因此可以用0和1來區分，如圖 3-1-5 所示，燈有亮與滅兩種狀態，用1表示燈亮，用0表示燈滅。試著找一找類似的事物，填寫表 3-1-1。
04
探索 0 和1組成的編碼
圖3-1-5
做一做
事物 狀態1 狀態2
門 1（開） 0（關）
高鐵 1（到站） 0（離站）
2、條形碼可以被計算機快速識別，正是因為由黑“條和白“空”組成的圖形對應了由0和1組成的二進制編碼，用1表示細黑條，用0表示細白條，寬條的寬度為細條的2~4倍，可以認為是由多個細條組成。用以上規則寫出圖3-1-6 中的條形碼對應的二進制編碼。
04
探索 0 和1組成的編碼
做一做
圖3-1-6
0 1 0 0 0 1 1 1 0 1
知識拓展
04
探索 0 和1組成的編碼
什么是二進制編碼
一、二進制編碼是一種使用兩個不同字符（通常是0和1）來表示和傳輸數據的編碼方式。
二、二進制編碼在計算機科學中，是使用兩種數字0和1來表示和傳輸數據的編碼方式。這種編碼方式是計算機內部信息存儲和處理的基礎，也是所有計算機操作和通信的基礎。
三、無符號二進制編碼：這是最簡單的二進制編碼形式，使用固定長度的比特序列來表示非負整數。
05
玩編碼解碼游戲
①按照“0表示黑色,1表示白色”的規則,選擇下方任一張圖(A或B)，對圖進行編碼，將編碼填寫在圖3-1-7中對應的8x8方格中。
圖 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
玩編碼解碼游戲
②和一個同學互換圖的編碼并進行解碼，在圖3-1-8中的8x8方格中繪圖。
圖 3-1-8
04
玩編碼解碼游戲
如果圖中有三種顏色，還能用0和1編碼嗎
一、如果只有三種顏色，使用二進制編碼可能不是最直觀的方法，因為二進制編碼通常用于表示兩種狀態（0和1）。不過，你仍然可以使用二進制編碼來表示三種顏色，只需要擴展一個額外的位。
二、使用兩位二進制數：
紅色: 00 綠色: 01 藍色: 10
這樣，每種顏色都由一個兩位的二進制數表示。
想一想
04
玩編碼解碼游戲
做一做
現代計算機利用磁盤、光盤、半導體存儲器等存儲數據，但早期計算機只能利用在紙帶上穿孔來存儲數據。通常有孔表示 1，無孔表示 0。如果黑色代表有孔，試著用二進制編碼表示下面的穿孔紙帶(圖3-1-9)。
圖3-1-9
二進制編碼：
00101011001100
04
玩編碼解碼游戲
你知道嗎？
提花編織機最早出現在中國，是一種能編織出圖案花紋的織布機器。它通過控制經紗按照預先設定的花型提起、彩色緯紗按一定規律穿梭地與經紗交織，編織出美麗的提花。
19世紀，人們提出了利用“穿孔卡片”來控制經紗的絕妙想法，設計出了自動提花編織機(圖3-1-10)。在卡片上根據圖案打出一排排小孔，編織機通過“讀”卡片上有孔或無孔的狀態，織出提花。自動提花編織機的出現是助力現代計算機發展的重要一步。
圖3-1-10
04
玩編碼解碼游戲
挑戰時刻
按照前面的編碼規則，在圖3-1-11中的8x8方格中寫出“山”字的編碼。
圖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
玩編碼解碼游戲
知識拓展
計算機是如何表示數據的
一、二進制編碼：計算機內部的所有數據都是以二進制形式存儲和處理的。二進制系統只包含兩個數字：0和1，這種簡單的結構使得數據的存儲和操作變得高效且可靠。
二、數值數據表示：無符號數：僅使用二進制數來表示非負整數。例如，一個8位的二進制數10010101表示十進制數153。有符號數：為了表示正數和負數，計算機采用了原碼、反碼和補碼等不同的編碼方式。在最常見的補碼表示法中，最高位用于表示符號（0代表正數，1代表負數），其余位表示數值的大小。
07
拓展延伸
1、二進制與十進制轉換
07
拓展延伸
2、生活中還有哪些二進制運用實例？
(1)計算機與數字設備：
數據存儲：所有計算機數據（如文本、圖片、音頻、視頻等）最終都以二進制形式存儲在硬盤或固態驅動器上。
運算處理：計算機的中央處理器（CPU）使用二進制數進行所有的算術和邏輯操作。
（2）通信技術
網絡傳輸：互聯網上的所有信息（包括網頁、電子郵件、在線視頻等）都是通過二進制數據包傳輸的。
07
拓展延伸
3、二進制在生活中有哪些運用？
(1)數字娛樂：游戲開發：電子游戲的開發和運行都依賴于二進制代碼。
音樂與電影：數字音樂和電影文件（如MP3、MP4）都是以二進制形式存儲和分發的。
（2）安全與加密：密碼學：許多加密算法（如RSA、AES等）使用二進制數進行復雜的數學運算，以確保數據的安全性。
身份驗證：從簡單的密碼到復雜的生物識別技術（如指紋識別、面部識別），都涉及到二進制數據的處理。
07
拓展延伸
4、我們如何學好二進制？
(1)理解基本概念：二進制數制：了解二進制數制的基本概念，包括位（bit）、字節（byte）、進制轉換等。
數制轉換：學會將十進制數轉換為二進制數，反之亦然。這可以通過除以2取余數的方法實現。
（2）實踐練習：編寫簡單程序：嘗試編寫一些簡單的程序（如LED閃爍、數字顯示等），以加深對二進制的理解。
使用工具：利用在線工具和計算器進行二進制運算和轉換練習。
08
課堂小結
《走進0與1的計算機世界》課程小結： 本課程中，我們了解到，在使用技術的同時，我們也要考慮到它對社會的影響，以及如何保護個人隱私和數據安全。這讓我們認識到，作為一個數字公民，我們有責任合理使用技術，尊重他人的權利。不僅教會了我們二進制和編碼的知識，更重要的是培養了我們在信息時代所需的各種關鍵能力。我們期待將這些知識應用到未來的學習和生活中，成為一個有責任感的數字時代的建設者。
09
板書設計
走進0與1的計算機世界
一、 探索 0 和1組成的編碼
二、玩編碼解碼游戲
課后作業
1、在家利用二進制數據把家里面的一些常見的物品的圖像以二進制形式表示出來，和父母玩編碼解碼游戲。
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