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2019-2020年高一信息技術(shù)《第06課現(xiàn)代信息處理工具—計(jì)算機(jī)》教案 年級(jí)：高一 科目： 信息技術(shù) 備課人： 石俊峰 上課日期： 年 月 日 課 題 第06課　現(xiàn)代信息處理工具——計(jì)算機(jī) 學(xué)習(xí) 目標(biāo) 1、能夠描述計(jì)算機(jī)的基本功能和基本特征 2、了解用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的一般步驟 學(xué)習(xí) 重點(diǎn) 計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的一般步驟 學(xué)習(xí) 難點(diǎn) 計(jì)算機(jī)工作原理 學(xué)具 準(zhǔn)備 教學(xué) 過(guò)程 自主預(yù)習(xí)→合作探究→激情展示→練習(xí)拓展 方法 措施 過(guò) 程 設(shè) 計(jì) 回顧引入 在日常生活中，我們可以通過(guò)各種途徑和方法獲取信息。使用Word等文字處理軟件可以對(duì)文字和圖像信息進(jìn)行編輯處理，制作出圖文并茂的電子文檔。使用PowerPoint等多媒體制作軟件可以對(duì)文字、照片、動(dòng)畫(huà)等信息進(jìn)行加工和組合，制作出內(nèi)容豐富，形式多樣的多媒體演示文稿。 各種各樣的信息反映了客觀事物的方方面面。有些信息表面看起來(lái)似乎沒(méi)有直接的關(guān)系，經(jīng)過(guò)處理后，就能從中找到聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，從而幫助人們更準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)客觀世界。 　　要想有效地利用信息，實(shí)現(xiàn)信息的價(jià)值，必須對(duì)信息進(jìn)行加工處理。在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里，特別在計(jì)算機(jī)問(wèn)世以前，信息加工主要是依靠人工方式來(lái)完成，如學(xué)校學(xué)生情況匯總表、圖書(shū)館圖書(shū)分類目錄編制、運(yùn)動(dòng)會(huì)成績(jī)統(tǒng)計(jì)排序的功能都是利用人力對(duì)相關(guān)信息加工的結(jié)果。但是，單純依靠人工對(duì)信息加工不但速度慢、差錯(cuò)多、成本高，而且在很多情況下無(wú)法滿足要求。如天氣預(yù)報(bào)、航天飛機(jī)飛行軌跡的測(cè)定等，計(jì)算量大，對(duì)結(jié)果的實(shí)時(shí)性準(zhǔn)確性要求非常高，單靠人力是無(wú)法完成的，這就有求于計(jì)算機(jī)這個(gè)現(xiàn)代化工具。計(jì)算機(jī)信息處理系統(tǒng)可以幫助人們快速、準(zhǔn)確、及時(shí)地加工信息。 　　了解一些計(jì)算機(jī)的基本功能、基本特征以及解決問(wèn)題的一般步驟，將有助于我們更好地發(fā)揮計(jì)算機(jī)的功能，提高工作質(zhì)量和效率。 問(wèn)題引導(dǎo) 本節(jié)課，我們重點(diǎn)解決以下幾個(gè)問(wèn)題 　　1、計(jì)算機(jī)的基本功能是什么？ 　　2、數(shù)據(jù)與信息有何不同？ 　　3、計(jì)算機(jī)具有哪些基本特征？ 　　4、為什么說(shuō)計(jì)算機(jī)不是萬(wàn)能的？ 　　5、用計(jì)算機(jī)處理信息需要經(jīng)過(guò)哪幾個(gè)階段？ 　　6、為什么說(shuō)學(xué)習(xí)算法和編程知識(shí)很有必要？ 教學(xué)活動(dòng) 隨著超大規(guī)模集成電路和信息處理技術(shù)的發(fā)展,計(jì)算機(jī)應(yīng)用幾乎無(wú)所不在。小到手機(jī)、家用電器,大到飛機(jī)、汽車。還有取款用的自動(dòng)取款機(jī)（ATM），買東西時(shí)用的銷售點(diǎn)終端機(jī)（POS），買車票機(jī)票所用的自動(dòng)售票機(jī)……它們都在使用計(jì)算機(jī)或嵌有微處理器（microprocessor）芯片的設(shè)備進(jìn)行信息處理工作。計(jì)算機(jī)已經(jīng)實(shí)實(shí)在在地成為信息處理的重要工具。 自動(dòng)取款機(jī)（ATM） 收銀pos機(jī) 地鐵自動(dòng)售票機(jī) 一、計(jì)算機(jī)的基本功能 1、計(jì)算機(jī)的基本功能是什么？ 計(jì)算機(jī)之所以能夠得到如此廣泛的應(yīng)用，主要有兩方面的原因。一是計(jì)算機(jī)本身的特點(diǎn)，計(jì)算機(jī)能夠快速、準(zhǔn)確地執(zhí)行指令。二是信息處理技術(shù)的發(fā)展。計(jì)算機(jī)本身只能對(duì)二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，所以它最初的應(yīng)用僅限于科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域?，F(xiàn)在，計(jì)算機(jī)能夠在眾多領(lǐng)域里應(yīng)用，是因?yàn)槿藗儼l(fā)現(xiàn)了把各種形態(tài)的信息轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)據(jù)的方法，從最初的文字，到后來(lái)的圖形、圖像、聲音以及視頻等，都能通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行處理。 在某些人看來(lái)，計(jì)算機(jī)似乎無(wú)所不能。實(shí)際上，計(jì)算機(jī)是“笨拙”的，它只是一堆由集成電路構(gòu)成的高速電子開(kāi)關(guān)，只會(huì)按照程序的規(guī)定執(zhí)行指令。計(jì)算機(jī)一般只“認(rèn)識(shí)”數(shù)十條到數(shù)百條不同的指令。實(shí)際上這些指令只有算術(shù)（如+、-、*、/）和邏輯運(yùn)算（如and、or、not）、存儲(chǔ)、輸入輸出以及控制、轉(zhuǎn)移等幾種基本功能。 所以，計(jì)算機(jī)的基本功能是計(jì)算（puting），信息加工處理本質(zhì)上都是通過(guò)計(jì)算完成的。 　　2、人類社會(huì)計(jì)算工具的演變 　　人類社會(huì)的計(jì)算工具經(jīng)歷了從石塊、結(jié)繩，到算籌，直至電子計(jì)算機(jī)的演變，計(jì)算速度越來(lái)越快、計(jì)算精度越來(lái)越高，極大地推進(jìn)了人類社會(huì)的發(fā)展。 　　以下是人類社會(huì)計(jì)算工具的大致演變過(guò)程： 遠(yuǎn)古時(shí)代 石塊 古代算籌 古代算盤(pán) 17世紀(jì)帕斯卡機(jī) 加法器 17世紀(jì)萊布尼茲 乘法器 19世紀(jì)巴貝齊 差分機(jī) 1946年 ENIAC 3、數(shù)據(jù)與信息有何不同？ 我們經(jīng)常提到“數(shù)據(jù)”和“信息”兩個(gè)詞，它們?cè)谟?jì)算機(jī)科學(xué)中有不同的含義。 數(shù)據(jù)（data）是指計(jì)算機(jī)能夠生成和處理的數(shù)字、字母和符號(hào)等，是信息的一種表現(xiàn)形式。在計(jì)算機(jī)或通信系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)常常作為信息的載體。例如，計(jì)算機(jī)里處理的二進(jìn)制數(shù)是數(shù)據(jù)，它可以表示工程計(jì)算的數(shù)據(jù)，編寫(xiě)的文章，由圖形、圖像設(shè)備生成的圖形和圖像，錄制的聲音和視頻等信息。 　　信息（information）則是指數(shù)據(jù)、信號(hào)、消息中所包含的意義。如電視上重大新聞，報(bào)紙上各類比賽結(jié)果等。 二、計(jì)算機(jī)的基本特征 既然計(jì)算機(jī)的基本功能如此“簡(jiǎn)單”，那么計(jì)算機(jī)為何得到人們的青睞呢？主要是計(jì)算機(jī)的程序能通過(guò)這些指令的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)各種各樣的處理功能，并且它的運(yùn)算速度快，能準(zhǔn)確地執(zhí)行指令，而且還有很大的存儲(chǔ)容量。 　　1、速度快 計(jì)算機(jī)的實(shí)際速度取決于多方面的因素。首先，計(jì)算機(jī)主要元器件所采用的材料和制造工藝。計(jì)算機(jī)主要元器件從電子管、晶體管，發(fā)展到集成電路，而集成電路又從小規(guī)模（SSI）、中規(guī)模（MSI）、大規(guī)模（LSI），發(fā)展到超大規(guī)模（VLSI）和甚大規(guī)模（ULSI），使計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度不斷翻倍。隨著硅晶體純度的提高、光刻工藝的突破、低阻抗導(dǎo)電材料的使用和封裝技術(shù)的改進(jìn)等，現(xiàn)在一塊集成電路上可集成上萬(wàn)億個(gè)晶體管。其次，是計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)。由于并行體系和流水線結(jié)構(gòu)模式、超高速緩存、虛擬存儲(chǔ)、超標(biāo)量、精簡(jiǎn)指令集計(jì)算技術(shù)（RISC）以及新型總線和接口等技術(shù)的使用，采用同樣元器件的計(jì)算機(jī)，速度也能夠成倍地提高?，F(xiàn)在，超級(jí)計(jì)算機(jī)每秒能執(zhí)行上萬(wàn)億條指令（instruction）。此外，影響計(jì)算機(jī)速度的還有軟件（software）的質(zhì)量，也就是解決問(wèn)題的算法的效率。 　　2、準(zhǔn)確性高 計(jì)算機(jī)的準(zhǔn)確性源于它的設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的研究和研制時(shí)的反復(fù)測(cè)試，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其組成的電路在設(shè)計(jì)上隱含的錯(cuò)誤已越來(lái)越少。影響準(zhǔn)確的一個(gè)因素是它的可靠性。衡量的標(biāo)準(zhǔn)是系統(tǒng)平均無(wú)故障時(shí)間。由于超大規(guī)模成電路的設(shè)計(jì)、制造技術(shù)和工藝的不斷進(jìn)步，現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)連續(xù)數(shù)日、數(shù)周乃至數(shù)月穩(wěn)定地運(yùn)行已不足為奇。 　　3、存儲(chǔ)容量大 除了快速和準(zhǔn)確外，影響計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題能力的另一個(gè)關(guān)鍵因素是它的存儲(chǔ)容量。計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)容量越來(lái)越大。計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通常保存在內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器中，不同的計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)容量差異很大。就內(nèi)存儲(chǔ)器而言，當(dāng)今一般的PC機(jī)通常有數(shù)億字節(jié)，有的大型計(jì)算機(jī)則可達(dá)到數(shù)百億字節(jié)。計(jì)算機(jī)的外存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量更為龐大，可存放暫時(shí)不用的數(shù)據(jù)，需要時(shí)，這些數(shù)據(jù)可以用很快的速度調(diào)入內(nèi)存進(jìn)行處理。 　　除此以外，用計(jì)算機(jī)處理信息，還有什么優(yōu)勢(shì)呢？ 　　當(dāng)我們?cè)诠ぷ?、學(xué)習(xí)、生活中大量使用計(jì)算機(jī)來(lái)處理信息時(shí)，就能減少重復(fù)勞動(dòng)，降低成本，節(jié)省時(shí)間，提高效率。 三、計(jì)算機(jī)并非萬(wàn)能 　　盡管計(jì)算機(jī)已經(jīng)在許多領(lǐng)域里發(fā)揮了神奇的作用，但它只會(huì)按照人們?cè)O(shè)計(jì)好的程序行事，不能脫離程序的安排去完成任何工作。至今為止，計(jì)算機(jī)還不具備人所獨(dú)有的創(chuàng)造性思維活動(dòng)。盡管人們已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究，計(jì)算機(jī)仍然沒(méi)有人的“直覺(jué)”，這是機(jī)器與會(huì)思想的人的本質(zhì)區(qū)別。正是由于存在這一限制，在許多重大、復(fù)雜的系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)只能擔(dān)當(dāng)輔助決策的工具角色。 今天的計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到一名醫(yī)生或法官的智能程度，盡管計(jì)算機(jī)能夠?qū)Υ罅康臄?shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，輔助人們做出決定，或者在特定的規(guī)則指引下按照預(yù)先給定的程序自行做出某些決定，但最后的決策還是由人來(lái)作出。 討論交流“計(jì)算機(jī)解決不了的問(wèn)題” 　　1、討論主題：計(jì)算機(jī)解決不了的問(wèn)題。 　　2、活動(dòng)安排：每個(gè)人各舉一個(gè)例子，說(shuō)明目前計(jì)算機(jī)無(wú)法解決的問(wèn)題以及使用效果不理想的應(yīng)用。 　?。?）目前計(jì)算機(jī)無(wú)法解決的問(wèn)題：____________________________ 　?。?）使用計(jì)算機(jī)效果不理想的應(yīng)用：____________________________ 　　3、交流方式：請(qǐng) 在小組交流活動(dòng)中，舉例說(shuō)明哪些問(wèn)題是目前計(jì)算機(jī)無(wú)法解決的，哪些問(wèn)題使用計(jì)算機(jī)來(lái)處理的效果不理想，并試著分析原因。 　　4、結(jié)果呈現(xiàn)：分別交流 目前計(jì)算機(jī)沒(méi)法解決問(wèn)題和使用效果不理想應(yīng)用的典型事例及其主要原因和破解之道。 　 典型事例 主要原因 破解之道 1 　 　 　 2 　 　 　 3 　 　 　 4 　 　 　 　　5、活動(dòng)評(píng)價(jià) 項(xiàng) 目 計(jì)算機(jī)解決不了的問(wèn)題 評(píng)價(jià)指標(biāo) 分析透徹（6分） 事例典型（5分） 基本理解（3分） 還需幫助（2分） 評(píng) 價(jià) 　 　 　 　 　　6、活動(dòng)分析 　　事實(shí)上，計(jì)算機(jī)能為我們解決許多問(wèn)題，但也有一些問(wèn)題，目前計(jì)算機(jī)尚無(wú)法圓滿地解決，比如無(wú)法對(duì)一些主客性的問(wèn)題作出判斷。如：簡(jiǎn)答題，問(wèn)答題等,計(jì)算機(jī)無(wú)法根據(jù)回答的文字內(nèi)容判斷對(duì)與錯(cuò)，而需要人根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行智能化設(shè)問(wèn)才能作出判斷。由于科學(xué)家目前仍缺乏對(duì)地震成因的了解，無(wú)法構(gòu)建精確的數(shù)學(xué)模型，因而計(jì)算機(jī)在預(yù)測(cè)地震方面也無(wú)能為力。而我們經(jīng)常感到天氣預(yù)報(bào)與天氣實(shí)況存在較大的差異，也是由于相同的原因。這方面的例子舉不勝舉。 四、用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的一般步驟 1、用計(jì)算機(jī)處理信息需要經(jīng)過(guò)哪幾個(gè)階段？ 當(dāng)我們解答一道數(shù)學(xué)題時(shí)，總是先分析題目，接著尋找解題的方法，然后開(kāi)始實(shí)施具體的解題過(guò)程。計(jì)算機(jī)作為人類大腦的延伸，它處理信息，一般也要經(jīng)歷分析問(wèn)題、尋找解題途徑和方法以及用計(jì)算機(jī)處理這三個(gè)階段（見(jiàn)圖1）。 第一階段要求確定問(wèn)題類型和解題目標(biāo)（見(jiàn)圖2），就是你需要計(jì)算機(jī)幫助解決什么實(shí)際問(wèn)題？如：管理信息、多媒體信息處理、遠(yuǎn)程控制和科學(xué)計(jì)算等； 第二階段主要是建立模型，尋找合適的算法和工具（見(jiàn)圖3）。首先是要尋找現(xiàn)有的、合適的模型、算法和工具，使我們能夠較為科學(xué)地、迅速地解決問(wèn)題。如：用Office辦公系統(tǒng)套裝軟件進(jìn)行辦公事務(wù)處理，用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自帶的“錄音機(jī)”和“計(jì)算器”進(jìn)行錄音和科學(xué)計(jì)算等。其次，如果現(xiàn)有的、合適的模型、算法和工具遇到困難時(shí)，可自行建立模型、設(shè)計(jì)算法和編程，而這通常需要具有一定編程水平的專業(yè)人員來(lái)完成。 第三階段為用計(jì)算機(jī)處理。第二、三解決都屬于信息加工范疇。 圖1 用計(jì)算機(jī)處理信息的三個(gè)階段 圖2 分析問(wèn)題 圖3 尋找解決問(wèn)題的途徑和方法 2、為什么說(shuō)學(xué)習(xí)算法和編程知識(shí)很有必要？ 計(jì)算機(jī)處理信息涉及面很廣，問(wèn)題有簡(jiǎn)單的，也有相當(dāng)復(fù)雜的。為了適應(yīng)信息社會(huì)的需要，有相當(dāng)多比較成熟的信息加工工具已產(chǎn)品化，供用戶選擇使用，如：字處理軟件Word、表處理軟件Excel、圖像處理軟件Photoshop、音頻處理軟件Goldwave和視頻處理軟件“會(huì)聲會(huì)影”等。用戶在使用時(shí)會(huì)感到方便、實(shí)用。其實(shí)，正因?yàn)樵谶@些軟件里包含了很多實(shí)用的“模型”和“算法”，才使得人們處理信息時(shí)感到得心應(yīng)手。 五、小結(jié) 　　通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們對(duì)計(jì)算機(jī)的基本功能和基本特征，計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的一般步驟有了一定的了解。值得一提的是，計(jì)算作為計(jì)算機(jī)的基本功能，是計(jì)算機(jī)信息處理功能的本質(zhì)。作為人類大腦的延伸，計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的過(guò)程其實(shí)就是人類解決問(wèn)題的過(guò)程。計(jì)算機(jī)按照人類預(yù)先設(shè)定的指令完成各種計(jì)算，使問(wèn)題的解決變得便捷高效。但“電腦”畢竟不是“人腦”，雖然計(jì)算機(jī)能幫助人類處理大量信息，卻無(wú)法代替人類。 練習(xí)反饋 　　1、計(jì)算機(jī)的基本功能是：___________。 　　2、數(shù)據(jù)是指_________________________，是信息的一種表現(xiàn)形式，常常作為信息的___________。 　　3、計(jì)算機(jī)的基本特征：______________、________________、______________。 　　4、目前世界上運(yùn)算速度最快的計(jì)算機(jī)速度是每秒______次算術(shù)運(yùn)算。我國(guó)運(yùn)算速度最快的計(jì)算機(jī)是_____。 　　5、正在使用的計(jì)算機(jī)的內(nèi)存容量是______M或_____G,你家里的計(jì)算機(jī)的內(nèi)存容量是___________。 　　6、計(jì)算機(jī)比較適合應(yīng)用于____________領(lǐng)域，但諸如__________等工作并不完全適合用計(jì)算機(jī)來(lái)處理。 　　7、使用計(jì)算機(jī)處理信息，一般要經(jīng)歷______________、_____________、_____________等三個(gè)階段。 　　8、如果現(xiàn)有的模型、算法和工具無(wú)法解決問(wèn)題，就需要____________________________________。 　　9、如果某張電話費(fèi)帳單與真實(shí)情況不符，向電信公司查詢，得到的答復(fù)是：帳單是計(jì)算機(jī)輸出的，不可能錯(cuò)的！你認(rèn)為這樣的答復(fù)對(duì)嗎？試分析可能導(dǎo)致差錯(cuò)的原因。 　 教 學(xué) 反 思