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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(xué)習(xí) 目標(biāo) 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(xué)習(xí) 重點 計算機解決問題的一般步驟 學(xué)習(xí) 難點 計算機工作原理 學(xué)具 準(zhǔn)備 教學(xué) 過程 自主預(yù)習(xí)→合作探究→激情展示→練習(xí)拓展 方法 措施 過 程 設(shè) 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(zhǔn)確地認(rèn)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(dāng)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(xué)校學(xué)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(yù)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(zhǔn)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(zhǔn)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(dǎo) 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(xué)習(xí)算法和編程知識很有必要？ 教學(xué)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(yīng)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(shè)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(yīng)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(zhǔn)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(yīng)用僅限于科學(xué)計算領(lǐng)域?，F(xiàn)在，計算機能夠在眾多領(lǐng)域里應(yīng)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(rèn)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(jì)帕斯卡機 加法器 17世紀(jì)萊布尼茲 乘法器 19世紀(jì)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(xué)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(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、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(zhǔn)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(dǎo)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(biāo)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(zhǔn)確性高 計算機的準(zhǔn)確性源于它的設(shè)計。經(jīng)過半個多世紀(jì)的研究和研制時的反復(fù)測試，計算機系統(tǒng)及其組成的電路在設(shè)計上隱含的錯誤已越來越少。影響準(zhǔn)確的一個因素是它的可靠性。衡量的標(biāo)準(zhǔn)是系統(tǒng)平均無故障時間。由于超大規(guī)模成電路的設(shè)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(zhǔn)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(dāng)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(dāng)我們在工作、學(xué)習(xí)、生活中大量使用計算機來處理信息時，就能減少重復(fù)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(lǐng)域里發(fā)揮了神奇的作用，但它只會按照人們設(shè)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(fù)雜的系統(tǒng)中，計算機只能擔(dān)當(dāng)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(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(yīng)用。 　?。?）目前計算機無法解決的問題：____________________________ 　?。?）使用計算機效果不理想的應(yīng)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(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、活動評價 項 目 計算機解決不了的問題 評價指標(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 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(shè)問才能作出判斷。由于科學(xué)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(xué)模型，因而計算機在預(yù)測地震方面也無能為力。而我們經(jīng)常感到天氣預(yù)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(dāng)我們解答一道數(shù)學(xué)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(biāo)（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(xué)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(xué)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(wù)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(xué)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(shè)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(xué)習(xí)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(dāng)復(fù)雜的。為了適應(yīng)信息社會的需要，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(yīng)手。 五、小結(jié) 　　通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，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(yù)先設(shè)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(xí)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(yīng)用于____________領(lǐng)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(fù)是：帳單是計算機輸出的，不可能錯的！你認(rèn)為這樣的答復(fù)對嗎？試分析可能導(dǎo)致差錯的原因。 　 教 學(xué) 反 思