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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—計算機》教案 年級：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——計算機 學習 目標 1、能夠描述計算機的基本功能和基本特征 2、了解用計算機解決問題的一般步驟 學習 重點 計算機解決問題的一般步驟 學習 難點 計算機工作原理 學具 準備 教學 過程 自主預習→合作探究→激情展示→練習拓展 方法 措施 過 程 設 計 回顧引入 在日常生活中，我們可以通過各種途徑和方法獲取信息。使用Word等文字處理軟件可以對文字和圖像信息進行編輯處理，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文字、照片、動畫等信息進行加工和組合，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似乎沒有直接的關(guān)系，經(jīng)過處理后，就能從中找到聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，從而幫助人們更準確地認識客觀世界。 　　要想有效地利用信息，實現(xiàn)信息的價值，必須對信息進行加工處理。在相當長的一段時間里，特別在計算機問世以前，信息加工主要是依靠人工方式來完成，如學校學生情況匯總表、圖書館圖書分類目錄編制、運動會成績統(tǒng)計排序的功能都是利用人力對相關(guān)信息加工的結(jié)果。但是，單純依靠人工對信息加工不但速度慢、差錯多、成本高，而且在很多情況下無法滿足要求。如天氣預報、航天飛機飛行軌跡的測定等，計算量大，對結(jié)果的實時性準確性要求非常高，單靠人力是無法完成的，這就有求于計算機這個現(xiàn)代化工具。計算機信息處理系統(tǒng)可以幫助人們快速、準確、及時地加工信息。 　　了解一些計算機的基本功能、基本特征以及解決問題的一般步驟，將有助于我們更好地發(fā)揮計算機的功能，提高工作質(zhì)量和效率。 問題引導 本節(jié)課，我們重點解決以下幾個問題 　　1、計算機的基本功能是什么？ 　　2、數(shù)據(jù)與信息有何不同？ 　　3、計算機具有哪些基本特征？ 　　4、為什么說計算機不是萬能的？ 　　5、用計算機處理信息需要經(jīng)過哪幾個階段？ 　　6、為什么說學習算法和編程知識很有必要？ 教學活動 隨著超大規(guī)模集成電路和信息處理技術(shù)的發(fā)展,計算機應用幾乎無所不在。小到手機、家用電器,大到飛機、汽車。還有取款用的自動取款機（ATM），買東西時用的銷售點終端機（POS），買車票機票所用的自動售票機……它們都在使用計算機或嵌有微處理器（microprocessor）芯片的設備進行信息處理工作。計算機已經(jīng)實實在在地成為信息處理的重要工具。 自動取款機（ATM） 收銀pos機 地鐵自動售票機 一、計算機的基本功能 1、計算機的基本功能是什么？ 計算機之所以能夠得到如此廣泛的應用，主要有兩方面的原因。一是計算機本身的特點，計算機能夠快速、準確地執(zhí)行指令。二是信息處理技術(shù)的發(fā)展。計算機本身只能對二進制數(shù)進行運算，所以它最初的應用僅限于科學計算領域?，F(xiàn)在，計算機能夠在眾多領域里應用，是因為人們發(fā)現(xiàn)了把各種形態(tài)的信息轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)據(jù)的方法，從最初的文字，到后來的圖形、圖像、聲音以及視頻等，都能通過計算機來進行處理。 在某些人看來，計算機似乎無所不能。實際上，計算機是“笨拙”的，它只是一堆由集成電路構(gòu)成的高速電子開關(guān)，只會按照程序的規(guī)定執(zhí)行指令。計算機一般只“認識”數(shù)十條到數(shù)百條不同的指令。實際上這些指令只有算術(shù)（如+、-、*、/）和邏輯運算（如and、or、not）、存儲、輸入輸出以及控制、轉(zhuǎn)移等幾種基本功能。 所以，計算機的基本功能是計算（puting），信息加工處理本質(zhì)上都是通過計算完成的。 　　2、人類社會計算工具的演變 　　人類社會的計算工具經(jīng)歷了從石塊、結(jié)繩，到算籌，直至電子計算機的演變，計算速度越來越快、計算精度越來越高，極大地推進了人類社會的發(fā)展。 　　以下是人類社會計算工具的大致演變過程： 遠古時代 石塊 古代算籌 古代算盤 17世紀帕斯卡機 加法器 17世紀萊布尼茲 乘法器 19世紀巴貝齊 差分機 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”兩個詞，它們在計算機科學中有不同的含義。 數(shù)據(jù)（data）是指計算機能夠生成和處理的數(shù)字、字母和符號等，是信息的一種表現(xiàn)形式。在計算機或通信系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)常常作為信息的載體。例如，計算機里處理的二進制數(shù)是數(shù)據(jù)，它可以表示工程計算的數(shù)據(jù)，編寫的文章，由圖形、圖像設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、消息中所包含的意義。如電視上重大新聞，報紙上各類比賽結(jié)果等。 二、計算機的基本特征 既然計算機的基本功能如此“簡單”，那么計算機為何得到人們的青睞呢？主要是計算機的程序能通過這些指令的組合來實現(xiàn)各種各樣的處理功能，并且它的運算速度快，能準確地執(zhí)行指令，而且還有很大的存儲容量。 　　1、速度快 計算機的實際速度取決于多方面的因素。首先，計算機主要元器件所采用的材料和制造工藝。計算機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），使計算機的運算速度不斷翻倍。隨著硅晶體純度的提高、光刻工藝的突破、低阻抗導電材料的使用和封裝技術(shù)的改進等，現(xiàn)在一塊集成電路上可集成上萬億個晶體管。其次，是計算機的體系結(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、超標量、精簡指令集計算技術(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算機，速度也能夠成倍地提高?，F(xiàn)在，超級計算機每秒能執(zhí)行上萬億條指令（instruction）。此外，影響計算機速度的還有軟件（software）的質(zhì)量，也就是解決問題的算法的效率。 　　2、準確性高 計算機的準確性源于它的設計。經(jīng)過半個多世紀的研究和研制時的反復測試，計算機系統(tǒng)及其組成的電路在設計上隱含的錯誤已越來越少。影響準確的一個因素是它的可靠性。衡量的標準是系統(tǒng)平均無故障時間。由于超大規(guī)模成電路的設計、制造技術(shù)和工藝的不斷進步，現(xiàn)在的計算機連續(xù)數(shù)日、數(shù)周乃至數(shù)月穩(wěn)定地運行已不足為奇。 　　3、存儲容量大 除了快速和準確外，影響計算機解決問題能力的另一個關(guān)鍵因素是它的存儲容量。計算機的存儲容量越來越大。計算機的數(shù)據(jù)通常保存在內(nèi)存儲器和外存儲器中，不同的計算機的存儲容量差異很大。就內(nèi)存儲器而言，當今一般的PC機通常有數(shù)億字節(jié)，有的大型計算機則可達到數(shù)百億字節(jié)。計算機的外存儲器的存儲容量更為龐大，可存放暫時不用的數(shù)據(jù)，需要時，這些數(shù)據(jù)可以用很快的速度調(diào)入內(nèi)存進行處理。 　　除此以外，用計算機處理信息，還有什么優(yōu)勢呢？ 　　當我們在工作、學習、生活中大量使用計算機來處理信息時，就能減少重復勞動，降低成本，節(jié)省時間，提高效率。 三、計算機并非萬能 　　盡管計算機已經(jīng)在許多領域里發(fā)揮了神奇的作用，但它只會按照人們設計好的程序行事，不能脫離程序的安排去完成任何工作。至今為止，計算機還不具備人所獨有的創(chuàng)造性思維活動。盡管人們已經(jīng)進行了大量的研究，計算機仍然沒有人的“直覺”，這是機器與會思想的人的本質(zhì)區(qū)別。正是由于存在這一限制，在許多重大、復雜的系統(tǒng)中，計算機只能擔當輔助決策的工具角色。 今天的計算機遠沒有達到一名醫(yī)生或法官的智能程度，盡管計算機能夠?qū)Υ罅康臄?shù)據(jù)進行加工處理，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作出。 討論交流“計算機解決不了的問題” 　　1、討論主題：計算機解決不了的問題。 　　2、活動安排：每個人各舉一個例子，說明目前計算機無法解決的問題以及使用效果不理想的應用。 　　（1）目前計算機無法解決的問題：____________________________ 　?。?）使用計算機效果不理想的應用：____________________________ 　　3、交流方式：請 在小組交流活動中，舉例說明哪些問題是目前計算機無法解決的，哪些問題使用計算機來處理的效果不理想，并試著分析原因。 　　4、結(jié)果呈現(xiàn)：分別交流 目前計算機沒法解決問題和使用效果不理想應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、活動評價 項 目 計算機解決不了的問題 評價指標 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 價 　 　 　 　 　　6、活動分析 　　事實上，計算機能為我們解決許多問題，但也有一些問題，目前計算機尚無法圓滿地解決，比如無法對一些主客性的問題作出判斷。如：簡答題，問答題等,計算機無法根據(jù)回答的文字內(nèi)容判斷對與錯，而需要人根據(jù)實際情況進行智能化設問才能作出判斷。由于科學家目前仍缺乏對地震成因的了解，無法構(gòu)建精確的數(shù)學模型，因而計算機在預測地震方面也無能為力。而我們經(jīng)常感到天氣預報與天氣實況存在較大的差異，也是由于相同的原因。這方面的例子舉不勝舉。 四、用計算機解決問題的一般步驟 1、用計算機處理信息需要經(jīng)過哪幾個階段？ 當我們解答一道數(shù)學題時，總是先分析題目，接著尋找解題的方法，然后開始實施具體的解題過程。計算機作為人類大腦的延伸，它處理信息，一般也要經(jīng)歷分析問題、尋找解題途徑和方法以及用計算機處理這三個階段（見圖1）。 第一階段要求確定問題類型和解題目標（見圖2），就是你需要計算機幫助解決什么實際問題？如：管理信息、多媒體信息處理、遠程控制和科學計算等； 第二階段主要是建立模型，尋找合適的算法和工具（見圖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地、迅速地解決問題。如：用Office辦公系統(tǒng)套裝軟件進行辦公事務處理，用計算機系統(tǒng)自帶的“錄音機”和“計算器”進行錄音和科學計算等。其次，如果現(xiàn)有的、合適的模型、算法和工具遇到困難時，可自行建立模型、設計算法和編程，而這通常需要具有一定編程水平的專業(yè)人員來完成。 第三階段為用計算機處理。第二、三解決都屬于信息加工范疇。 圖1 用計算機處理信息的三個階段 圖2 分析問題 圖3 尋找解決問題的途徑和方法 2、為什么說學習算法和編程知識很有必要？ 計算機處理信息涉及面很廣，問題有簡單的，也有相當復雜的。為了適應信息社會的需要，有相當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“會聲會影”等。用戶在使用時會感到方便、實用。其實，正因為在這些軟件里包含了很多實用的“模型”和“算法”，才使得人們處理信息時感到得心應手。 五、小結(jié) 　　通過本節(jié)課的學習，我們對計算機的基本功能和基本特征，計算機解決問題的一般步驟有了一定的了解。值得一提的是，計算作為計算機的基本功能，是計算機信息處理功能的本質(zhì)。作為人類大腦的延伸，計算機解決問題的過程其實就是人類解決問題的過程。計算機按照人類預先設定的指令完成各種計算，使問題的解決變得便捷高效。但“電腦”畢竟不是“人腦”，雖然計算機能幫助人類處理大量信息，卻無法代替人類。 練習反饋 　　1、計算機的基本功能是：___________。 　　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、計算機的基本特征：______________、________________、______________。 　　4、目前世界上運算速度最快的計算機速度是每秒______次算術(shù)運算。我國運算速度最快的計算機是_____。 　　5、正在使用的計算機的內(nèi)存容量是______M或_____G,你家里的計算機的內(nèi)存容量是___________。 　　6、計算機比較適合應用于____________領域，但諸如__________等工作并不完全適合用計算機來處理。 　　7、使用計算機處理信息，一般要經(jīng)歷______________、_____________、_____________等三個階段。 　　8、如果現(xiàn)有的模型、算法和工具無法解決問題，就需要____________________________________。 　　9、如果某張電話費帳單與真實情況不符，向電信公司查詢，得到的答復是：帳單是計算機輸出的，不可能錯的！你認為這樣的答復對嗎？試分析可能導致差錯的原因。 　 教 學 反 思