1、普通高中教科书通用教学设计数字化的概念1.1.1数据你理解的数字化是什么？思考数字化概念1.1.1数据数字化的概念数字化概念l 数字化，即是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据，再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型，把它们转变为一系列二进制代码，引入计算机内部，进行统一处理，这就是数字化的基本过程。l 世界发展的一个趋势是，但凡能在数字世界做的事情，都将不在物理世界进行，整个世界做数字化转移。1.1.1数据常见的数字表示数字化概念n 十进制：十进制：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9n 八进制：八进制：0 1 2 3 4 5 6 7n 十六进制：十六进制：0 1 2 3 4
2、5 6 7 8 9 a b c d e f n 二进制：二进制：0 1 1.1.1数据计算机采用二进制的原因光盘是怎样保存信息的数字化概念光盘是一类非磁性记录介质,经激光照射后可形成小凹坑，每一凹坑为一位信息，读取时，激光照射到个光盘上，无凹处，入射光大部分返回；在凹处，由于坑深使得反射光与入射光抵消而不返回。这样，根据光束反射能力的差异将记录在介质上的“1”和“0”信息读出。1.1.1数据计算机采用二进制的原因硬盘是怎样保存信息的数字化概念硬盘一个或者多个磁盘构成，每个磁盘上都覆盖着一层薄薄的、微小的、磁化金属粒，很多组微小颗粒形成的磁化图案，每个磁化图案的微粒都按照自身的磁性，形成两种状态
3、之一，对应0或者1。1.1.1数据计算机采用二进制的原因U盘、固态硬盘等是怎样保存信息的数字化概念U盘、固态硬盘等使用是Flash芯片，flash芯片在通电时会被改变性质，如果某个flash芯片颗粒改变了性质，表示1，没有通电芯片颗粒没有改变性质，表示0。1.1.1数据计算机采用二进制的原因信息时如何在光纤、网线里传递信息的数字化概念单位时间内，网线里有电，表示1，没电，表示0,；同理，单位时间内，光纤里有光，表示1，没光，表示0。1.1.1数据计算机采用二进制的原因以上存储设备如果采用非二进制，如十进制，你会怎样表示？数字化概念思考1.1.1数据计算机采用二进制的原因电子元器件设计的特点，决
4、定了不能采用十进制数字化概念l 二进制：逢二进一，电子元器件制作容易，工作时需要能表示二种状态，实际上数字电路里的状态是由开关来控制。l 十进制：逢十进一，电子元器件制作复杂甚至不可实现，工作时需要能表示十种状态，并且还需要测量这些状态的辅助设备。1.1.1数据计算机采用二进制的原因l 计简单可靠，准确性高：二进制数在存储、传输等应用时，数据只有高低两个状态，容易实现；当受到一定程度的干扰时，仍能可靠地分辨出它是高还是低。l 易于实现:数字电路里的状态是由开关来控制。l 简化运算：二进制数加法和乘法仅各有3条运算规则(000，011，111，000，010，111)运算规则简单，有利于简化内部
5、结构，提高运算速度。l 适合逻辑运算：二进制只有两个数码，正好与逻辑代数中的“真”和“假”相吻合。数字化概念数字信号和模拟信号1.1.1数据（1）传统有线电话、电台广播电视，是通过什么信号传递信息？活动：观看微课并比较模拟信号和数字信号数字信号与模拟信号（2）现代计算机网络，是通过什么信号传递信息？思考 10月1日国庆节，北京天安门将举行盛大的阅兵仪式，你会选择哪种方式，观看阅兵仪式呢？为什么？交流数字信号与模拟信号1.1.1数据数字信号与模拟信号的区别l 数字数据采用数字信号(Digital Signal)，例如用一系列断续变化的电压脉冲(如我们可用恒定的正电压表示二进制数1，用恒定的负电压
6、表示二进制数0)，或光脉冲来表示。l 数字信号指自变量是离散的、因变量也是离散的信号，这种信号的自变量用整数表示，因变量用有限数字中的一个数字来表示。在计算机中，数字信号的大小常用有限位的二进制数表示。l 数字信号抗干扰性强数字信号和模拟信号1.1.1数据数字信号与模拟信号的区别l 模拟数据一般采用模拟信号(Analog Signal)，例如用一系列连续变化的电磁波(如无线电与电视广播中的电磁波)，或电压信号(如电话传输中的音频电压信号)来表示；l 模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号。或在一段连续的时间间隔内，其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。l 模拟信号抗干
7、扰性弱数字信号和模拟信号数据的概念1.1.1数据认识数据感受数据数据的概念观看视频创新中国之大飞机C919，并观察视频中是如何介绍大飞机C919的。结合视频中介绍C919的方法，请举出在日常生活中，人们使用符号来表达客观事物的例子。观察讨论观看视频后，说说你对中国航空事业发展的看法。交流1.1.1数据在计算机科学中，数据是对所有输入计算机并被识别、存储和处理的符合的总称，是联系现实世界和计算机世界的途径。数 据数据的概念 数据是显示世界客观事物的符号记录，是信息的载体，是计算机加工的对象。在计算机科学中，数据是将现实世界的各种符号，包括图形、图像、视频、音频、文本（文字、数字、数值、字符）等数
8、值和非数值的符号，转化为二进制信息。1.1.1数据在计算机科学中，数据具有如下基本特征：（1）二进制。在计算机中，数据以二进制的形式存储、加工。（2）语义性。语义是将数据符号解释为客观世界的事物。（3）分散性。数据是分散的记录，分别记录不同客观事物的运动状态。（4）多样性和感知性。数据记录的形式是多样的、可看的、可听的、可感知的，如图形、图像、视频、音频、文本等。数据的基本特征数据的概念信息的概念1.1.1数据认识信息感受信息信息的概念第一幅图由很多的色块构成，你猜猜是什么，为什么？第二幅图同样是有很多色块构成，你是怎么知道它是一副反映火烧云这一自然现象呢？观察讨论1.1.1数据信息信息的概念
9、 美国信息管理专家霍顿（F.W.Horton）给信息下的定义是：“信息是为了满足用户决策的需要而经过加工处理的数据。”信息，指音讯、消息、通讯系统传输和处理的对象，泛指人类社会传播的一切内容。信息最显著的特点是不能独立存在，信息的存在必须依托载体。我们可以这样来理解信息：信息是经过加工处理的、具有意义的数据。简单地说，信息是经过加工的数据，或者说，信息是数据处理的结果。1.1.1数据l 载体依附性及可处理性：信息必须依附一定的图像、文字、声音等符号才能表现出来；信息时可以被加工处理的。l 时效性：信息并不是一成不变，会随客观事物的变化而变化。l 共享性：同一种信息可以被不同的接受者获取，可以在
10、不同的群体中共享。l 价值性：信息具有相应的使用价值，信息的价值的大小，取决于使用者对信息的理解、认识、利用的能力。l 真伪性：由于信息具有可以被加工的性质，加工以后十分还能反映事物的本质，需要我们对信息加以辨别。认识信息信息的特征信息的概念知识的概念1.1.1数据认识知识感受知识知识的概念欧姆定律是反映电流I、电阻R和电压U的关系：欧姆定律是怎么得来的？可以讲讲历史知识，也可以讲讲你在实验室是怎么验证的？观察讨论RUI 1.1.1数据知识知识的概念 知识是对信息进行系统化的提炼、研究、分析的结果。能够精确的反映事物的本质，是人类认识世界的成果。为了达到某种目标而应用知识解决问题的创新能力，就
11、是智慧智慧。数据、信息与知识的关系信息与数据的区别数据是记录世界的符号特点：原始素材，单独使用无意义1.1.1数据信息的基本特征信息是具有一定意义和逻辑关系的数据特点：准确，有意义，能表达客观世界。数据、信息与知识的关系知识是对信息的总结提升特点：精确的反映事物的本质。1.1.1数据信息、数据与知识的区别数据、信息与知识的关系分析数据信息的基本特征信息了解学习信息知识知识：人类认识世界的成果。包括事实、技能、信息的深入描述。知识特点：是被验证过的、正确的、被人相信的。二进制和十进制间的相互转换1.1.1数据各进制的基数、符号十进制二进制和十进制间的相互转换日常生活中最常见的是十进制数，用十个不
12、同的符号来表示：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。运算规则：逢十进一，借一当十基为：10在十进制数的后面加大写字母D以示区别。1.1.1数据各进制的基数、符号二进制二进制和十进制间的相互转换二进制数只有两个代码“0”和“1”，所有的数据都由它们的组合来实现。运算规则：“逢二进一，借一当二”的原则基为：2在八进制数据后加英文字母“B”1.1.1数据各进制的基数、符号八进制二进制和十进制间的相互转换使用的符号：0、1、2、3、4、5、6、7；运算规则：逢八进一；基为：8在八进制数据后加英文字母“O”，1.1.1数据各进制的基数、符号十六进制二进制和十进制间的相互转换使用的符号：采用09和A、
13、B、C、D、E、F六个英文字母一起共十六个代码。运算规则：逢十六进一基为：16在十六进制数据后加英文字母“H”以示分别。1.1.1数据各数制的权二进制和十进制间的相互转换一个十进制数135.7D可表示为：十进制中，各位的权为二进制中，各位的权为八进制中，各位的权为十六进制中，各位的权为各数制中整数部分不同位的权为“基的n-1次方，即 （n为数值所在的位数，n的最小值取1）”,小数部分不同位的权值为“基的-n次方”，即 。10121071051031017.135110n12n18n116n1n基n基二进制和十进制间的相互转换 整数十进制二进制：除除2 2取余倒记法取余倒记法二进制和十进制间的相
14、互转换动动手:202D转为二进制结果为11001010B 二进制和十进制间的相互转换 小数十进制二进制：按按“顺序乘顺序乘2 2取整法取整法”二进制和任意进制间的相互转换动动手：0.8125D转为二进制结果为0.1101B 0.8125D2=1.625 得整数部分：10.625D2=1.25 得整数部分：10.25D2=0.5 得整数部分：00.5D2=1.0 得整数部分：1小数乘以目标数制的基数，第一次相乘结果的整数部分为目的数的最高位，将其小数部分再乘基数依次记下整数部分，反复进行下去，直到乘积的小数部分为“0”，或满足要求的精度为止。(如2-5，只要求到小数点后第五位)。1.1.1数据二
15、进制和十进制间的相互转换 整数二进制十进制：乘权相加法二进制和十进制间的相互转换 动动手：将11001010B转为十进制乘权相加法：乘权相加法：1 12 27 71 12 26 6+0+02 25 5+0+02 24 4+1+12 23 3+0+02 22 2+1+12 21 1+0+02 20 0结果为202D 1.1.1数据二进制和十进制间的相互转换 含小数的二进制十进制：整数部分乘权相法小数点右侧相邻位的权为2-1，从左向右，每移一位，幂次减1二进制和十进制间的相互转换 动动手：将 10110.011B 转为十进制乘权相加法：乘权相加法：1 12 24 4+0+02 23 3+1+12 22 2+1+12 21 1+0+02 20 0+0+02 2-1-1+1+12 2-2-2+1+12 2-3-3结果为22.375D1.1.1数据十进制和其它进制间的相互转换 十进制转换成8进制、16进制，与10进制转成2进制的方法相同！但基数是8或16十进制和其它进制间的相互转换 动动手：将 201D 转为八进制结果为310O8 201 8 25 8 3 0.0.1.3
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