1、2.1.2 计算机工作原理教学设计计算机工作原理教学设计 一、教学设计模板一、教学设计模板 课程标准课程标准 和和 教学目标教学目标 计算机工作原理计算机工作原理 教材内容:教材内容: 2.1.2 计算机工作原理 适应的课程标准:适应的课程标准: 2.2 通过分析典型的信息系统,知道信息系统的组成与功能,理解计算机、移动终端在信息系统 中的作用,描述计算机和移动终端的基本工作原理。 教学目标:教学目标: 了解图灵机与存储程度式计算机工作方式。 能结合生活经验,理解计算机工作原理。 指向的核心素养:指向的核心素养: 信息意识:自觉、主动地寻求恰当的方式获取与 处理信息;在合作学习过程中,愿意与团
2、队成员共 享信息。 计算思维:描述信息系统常用终端设备(如计算 机、智能手机和平板电脑等)的基本工作原理。 信息社会责任:认识信息系统在社会应用中的优 势,具有积极学习的态度、理性判断和负责行动的 能力。 学习环境:学习环境:有教学控制软件的多媒体机房,装有思维导图软件。 建议课时:建议课时:1 课时 教学活动教学活动 设计设计 教学环节 教学过程 设计意图 情境导 入 教师引导学生针对以下问题进行思考、讨论回答。 导入 1:内容回顾,请同学们回忆一下一台计算机 包含哪些硬件? 导入 2:请同学们说说计算机应该如何处理信息? (板书或 PPT 展示) 通过回忆讲述,让学生熟悉计算机主 机结构组
3、成。 引导学生开展想像,交流分享,引出 图灵机计算机的模型,激发学习兴 趣,引导学生集中注意力观察与思 考。 知识讲 解 数学家图灵提出计算的模型,用机器来模拟人 用纸笔进行数学运算,是现代计算机的计算模型。 现代计算机是图灵机的工程实现,多采用“存 储程序式”结构,采用二进制形式来表示数据和指 令, “存储程序式”结构的思想可以归纳为: (1) 帮助学生了解图灵计算机模型、理解 存储程序式体系结构的计算机工作 原理。通过观察让学生加深硬件知 识,激发学习兴趣。 用二进制代替十进制。 (2)采用存储程序的思想, 将指令和数据以二进制形式存放在存储器中。 (3) 计算机从逻辑上分为五大部件。 (
4、4)以运算器为中 心,输入设备和输出设备与存储器通过运算器进行 数据传送。 学习任 务1 任务:通过信息手段了解 CPU 执行指令的工作 过程,请将计算机硬件结构与部件功能收集归类, 并通过思维导图工具绘制出层次结构图,绘制好后 分享交流。 计算机在运行时,先从内存中取出第一条指 令,通过控制器的译码,按指令的要求,从存储器 中取出数据进行指定的运算和逻辑操作等加工,然 后再按地址把结果送到内存中去,接下来,再取出 第二条指令,在控制器的指挥下完成规定操作。 任务驱动,支持学生自主学习,推动 小组合作完成任务,让学生将自己了 解 CPU 工作过程及功能,提升学生有 目的获取信息的能力与信息处理
5、能 力。 学习任 务2 实践与体验:计算机的性能主要由 CPU、存储 器等部件的性能指标决定。请通过评测软件评测计 算机的硬件性能。 完成实验填写评测报表: 硬件 配置情况 性能得分 CPU 内存 硬盘 显卡 本环节结合实践体验活动,帮助学生 理解计算机性能状态与主要部件的 关系, 激发学习兴趣, 提升学习能力。 课堂小 结 1.学生回顾图灵机模型及存储程序式体系结构计 算机工作原理。 2.总结计算机工作原理与信息处理方式。 设计意图:通过回顾总结帮助学生掌 握存储程序式体系结构计算机工作 原理与特点,提高学习自觉性和热 情。 输入 控制 运算 存储 输出 控制流 数据/指令 取指令 指令译
6、码 送操作数 地址 送操作 数 执行指 令 作业布 置 基础作业(面向所有学生) : 1.选择题(详见课后练习) 。 2.调查和了解你身边的信息系统, 分析系统中的 硬件组成部分。 3.分析影响计算机性能的因素。 要配置一台主要 用于视频图像处理的计算机,请你列出一份清单, 给出配置建议。 提升作业(面向学有余力学生) : 4.了解目前高性能个人计算机的 CPU,并与你目 前使用的计算机 CPU 的性能做比较。 课后作业是课堂学习的延伸,是巩固 和升华知识点的有效途径。根据学生 的基础和能力设置不同难度的作业, 以满足不同层次的学生需求。 教学设计教学设计 思路思路 本节课内容 1 课时完成,
7、内容偏向事实性知识。从学生生活中熟悉的实际应用信息系统为例介绍 信息系统中硬件,重点理解计算机在信息系统中在数据存储、数据计算等方面所起的作用。学生对计 算机已经不在陌生,了解硬件的组成,通过图示认识输入/输出、运算、控制和存储等各部件进行信 息处理来理解工作原理, 并通过评测计算机硬件性能实践与体验活动巩固加深理解。 本课通过设计情 境完成 2 个任务,以任务驱动方式,让学生通过自主探究与小组合作学习的形式,完成教学任务,实 现教学目标。 首先通过让学生观回顾计算机硬件组成,帮助学生巩固对计算机内部结构的认识,引导学生拓展 思维,开展想像计算机工作过程,交流分享,引出图灵机计算机的模型,激发
8、学习兴趣,引导学生集 中注意力观察与思考。 为帮助学生加深对图灵机模型, 借用多媒体展示图灵计算机工作图及存储式程序体系结构计算机 模型工作图并作讲解,引出现代计算机模型与图灵机的关系。通过任务驱动法,让学生将自己了解 CPU 工作过程及功能,提升学生有目的获取信息的能力与信息处理能力。 通过实践与体验任务,帮助学生理解计算机性能状态与主要部件的关系,激发学习兴趣,提升学 习能力。 同时引导学生了解计算机性能相关的硬件部件及提升的方法, 激发学习兴趣, 提升学习能力。 针对针对 核心素养核心素养 培养的培养的 设计考虑设计考虑 核心素养的培养不可能泛泛而谈,而应落实在每一次引导、每一个活动之中
9、,在仔细分析了本课 内容可以融入三类核心素养的培养,并且细致分析了各个核心素养的具体落点: 信息意识的落点在“自觉、主动地寻求恰当的方式获取与处理信息;在合作学习过程中,愿意 与团队成员共享信息。 ”本课主要讲授计算机工作原理,了解图灵计算机模型、理解存储程序式体系 结构的计算机工作原理。通过任务设计,让学生通过搜索引擎等手段搜索信息并归类,提升学生有目 的获取信息的能力。通过合作学习,理清关系,提升学生们信息处理与信息共享能力。 计算思维的落点在“描述信息系统常用终端设备(如计算机、智能手机和平板电脑等)的基本 工作原理。 ”本条要求学生观察生活,拓展思维,理解存储程序式体系结构的计算机工作原理,了解 CPU 指令及信息处理过程。通过对比观察与思考加深硬件知识,激发学习兴趣,引导学生集中注意力 观察与思考,培养计算思维能力。 信息社会责任的落点在“认识信息系统在社会应用中的优势,具有积极学习的态度、理性判断 和负责行动的能力。 ”本课通过完成任务来了解计算机发展的前沿动态,理解信息系统对人们日常生 活与社会发展的重要作用,思考新技术所带来的便利和新问题,激发学习兴趣,提升学习能力。