《不插电的计算机科学》第一章二进制和比特
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不插电的信息技术课摘要:信息技术的学习,不仅仅局限于计算机应用的学习,更多的是学会利用工具处理信息的方法及培养学生利用技术解决问题的能力和思维方式,提升学生的信息素养。
学生信息素养的培养是否一定要在计算机教室内借助计算机才能进行?关键词:信息技术信息素养提升不插电信息技术课堂计算机作为信息处理的工具,已广泛应用于生产生活中,信息技术在我们的生活中也已经无处不在,学生也已经能熟练应用技术手段获取知识,学习技能。
然而,信息技术课程的学习,不仅仅局限于计算机的应用,更多的是学会利用工具处理信息的方法及培养学生利用技术解决问题的能力和思维方式,提升学生的信息素养。
但学生信息素养的培养是否一定要在计算机教室内借助计算机才能进行?受今年疫情的影响,我们开始了一段“不插电的信息技术课程”之旅。
不插电的信息技术课以《不插电的计算机科学》为蓝本,通过不同于传统课堂讲授“如何使用计算机”,而将侧重点放在计算机科学的原理,了解计算机的运作,探究计算机解决问题的思维方式,发展学生思维能力。
这一理念由新西兰Canterbury大学的一位教授和两位中小学教师根据自己的务实教学经验原创设计,旨在面向世界范围普及信息科学,通过一些有趣又容易的活动来达到学习“计算机科学”的目的,通过“玩中学,做中学”的信息技术学习方法,使学习者不仅可以学到信息学科中一些极有意义的科学知识,还能发挥想象,激发创意,有效提升逻辑思维能力以及与同伴沟通交流能力。
1、教学内容的选择采用“不插电”的信息技术课在教学内容上的选择需考虑小学生对计算机原理方法的理解能力和水平,结合原有教材中以软件应用为主,缺少对计算机运行原理、数据处理方式等底层基础知识的讲解,在教学中安排了二进制数、信息编码、密码学、数据的搜索、数据的排序、构建网络等,让学生通过已学知识,已掌握的计算能力和数学知识来解决实际问题。
如二进制数的教学,通过设计一组从右到左依次2倍递增的数字卡片,通过反转卡片的形式,让学生很容易就掌握了二进制数与十进制数之间的转换,譬如,十进制数中的数字9,通过反转三张卡片,使卡片点数加起来到9,没有看到点数的卡片记作0,看到点数的卡片记作1,那么十进制数9转换成二进制数即为01001,通过这五张卡片,学生能迅速将十进制数31以下的数字转换成二进制数。
计算机基础知识电子书本电子书旨在为读者提供关于计算机基础知识的全面介绍。
通过系统性的学习,读者将能够掌握计算机的基本原理、硬件组成、操作系统、网络以及编程等方面的知识。
该电子书将以简洁明了的语言,配以清晰的图表和示例,帮助读者轻松理解和掌握这些核心概念。
第一章:计算机基本原理1.1 什么是计算机?在本节中,我们将介绍计算机的定义和基本组成,包括中央处理器(CPU)、内存、存储设备和输入输出设备等。
1.2 计算机的工作原理这一小节将详细解释计算机是如何工作的,包括指令的执行、数据的处理、时钟周期以及计算机的基本运算方式等。
1.3 二进制与逻辑门在这一节中,我们将讨论计算机中使用的二进制表示法以及逻辑门的原理,包括与门、或门和非门等。
第二章:计算机硬件组成2.1 中央处理器(CPU)本节将详细介绍CPU的组成和功能,包括控制单元、算术逻辑单元和寄存器等。
2.2 内存和存储设备在这一小节中,我们将讨论内存的种类和层次结构,以及磁盘、固态硬盘(SSD)和光盘等存储设备。
2.3 输入输出设备这一节将介绍计算机中常见的输入输出设备,包括键盘、鼠标、显示器、打印机等。
第三章:操作系统3.1 什么是操作系统?在本节中,我们将介绍操作系统的定义和功能,以及操作系统与硬件之间的关系。
3.2 常见操作系统介绍这一小节将介绍几种常见的操作系统,包括Windows、Mac OS和Linux等。
3.3 操作系统的基本原理在这一节中,我们将讨论操作系统的基本原理,包括进程管理、文件管理和内存管理等。
第四章:计算机网络4.1 什么是计算机网络?本节将介绍计算机网络的定义和功能,以及计算机网络的分类和拓扑结构等。
4.2 互联网与局域网在这一小节中,我们将详细介绍互联网和局域网的原理和组成,以及它们的应用和特点。
4.3 网络协议与安全这一节将讨论网络协议的作用和常见的网络协议类型,以及网络安全的问题和解决方案。
第五章:编程基础5.1 编程语言和编译器在本节中,我们将介绍编程语言的分类和选择,以及编译器和解释器的功能和作用。
二进制知识入门书籍
关于二进制知识的入门书籍有很多值得推荐的,以下是一些我
个人认为比较好的书籍:
1. 《深入理解计算机系统》(原书名,Computer Systems: A Programmer's Perspective)作者,Randal E. Bryant、David R.
O'Hallaron.
该书介绍了计算机系统的基本概念,包括数据表示、处理器
结构、程序优化等内容,对于理解二进制和计算机底层运行原理非
常有帮助。
2. 《编码,隐匿在计算机软硬件背后的语言》(原书名,Code: The Hidden Language of Computer Hardware and Software)作者,Charles Petzold.
这本书以通俗易懂的方式介绍了计算机是如何工作的,包括
二进制、逻辑门、编码等内容,适合初学者入门。
3. 《计算机科学导论,编程与硬件基础》(原书名,
Introduction to the Theory of Computation)作者,Michael Sipser.
该书介绍了计算理论的基本概念,包括有限自动机、图灵机等,对于理解计算机基本原理和二进制有很好的帮助。
以上这些书籍都可以帮助读者从不同的角度深入了解二进制知识,建议你可以根据自己的兴趣选择其中一本进行阅读。
希望对你有所帮助。
在中小学信息科技课堂中开展不插电的计算机科学教学的应用研究窦颖● 不插电的计算机科学2014年8月,在第23届中国儿童青少年威盛中国芯HTC计算机表演赛颁奖典礼现场,魔术师表演的翻牌魔术引发了高潮。
魔术师面向观众,站在他背后的同学无论怎么翻动纸牌,魔术师转过身都能很快辨认出是哪张纸牌被翻动了(如图1),随后笔者被邀请上台做了魔术揭秘,作为一名教师,我怎么知道“魔法”的真相呢?其实,这个小魔术是与计算机数据纠错知识相关的。
众所周知,计算机中的数据是采用比特(二进制数字)的形式存储或传送的,它们一般是不会发生改变的,不过有时一些故障也会导致数据突然改变,有时可能只是CD表面的小划痕就会把0变成了1,那么我们要怎样才不用担心发生这些意外呢?科学家发明了一种计算机自动检测数据中的错误并自动修复的方法──奇偶校验(parity)。
听起来是不是挺神秘的?其实,魔术中的双面纸牌(正面红色,背面蓝色)对应了计算机中的比特(0或1),根据红色纸牌朝上(对应比特“1”)的数量是奇数或偶数来进行判断(校验)。
而采用何种判断方式(校验)是事先规定好的(即红色纸牌朝上的数量是奇数还是偶数),通过设置奇偶校验位(即魔术师会增加一些纸牌),用它使这组纸牌中红色朝上(对应比特“1”)的数量为奇数或偶数,从而确定翻动了哪张纸牌(也保证了存储或传输数据的正确性)。
用魔术来解释计算机原理是不是感觉特别酷?这样的创意活动设计来自于“不插电的计算机科学”课程,它通过一些生动有趣的活动或游戏,采用开放和自主学习方式把培养计算思维能力融入青少年的信息技术课程学习中,其创新点是不使用任何实体计算机就能达到学习“计算机科学”的目的,这也是不插电计算机科学的魅力和有趣之处。
不插电计算机科学的教学设计活动原创于新西兰Canterbury大学的教授和两位中小学教师,他们依据实际教学经验,组织设计了丰富的教学活动来提升思维能力。
该项目是面向世界的信息科学技术训练项目,创新案例在世界范围内不断充实。
二进制知识入门书籍-回复二进制知识入门书籍是学习计算机科学和相关领域的重要基础,它们帮助读者理解和运用二进制数系统,这是现代计算机中最基本的表示和处理数据的方式。
本文将介绍一些适合初学者的二进制知识入门书籍,帮助读者建立对二进制的基本了解并掌握它在计算机科学中的应用。
一、《编码:隐匿在计算机软硬件背后的语言》(作者:Charles Petzold)这本书是一本经典的计算机科学入门书籍,从二进制开始讲述计算机系统的工作原理。
它深入浅出地解释了0和1在计算机中的使用,以及如何将它们转化为可执行的指令和数据。
通过一系列生动有趣的例子和实验,读者能够深入了解计算机是如何理解和处理二进制数据的。
二、《深入浅出理解计算机系统》(作者:Randal E. Bryant和David R.O'Hallaron)这本书以全新的视角来介绍计算机系统的知识,包括二进制编码、数字逻辑、机器级语言等。
它不仅仅是一个专注于二进制的入门教材,还探讨了计算机系统的其他方面,通过具体的例子和演示,让读者更加深入地理解计算机系统是如何工作的。
三、《计算机科学导论》(作者:Behrouz A. Forouzan和Firouz Mosharraf)这本书面向计算机科学和工程专业的学生,是一本综合性的导论教材。
它包含了计算机科学的各个方面,其中包括二进制和数字逻辑。
通过清晰的解释和例子,本书帮助读者理解计算机科学中的基础概念,并提供必要的背景知识,以便更深入地学习和应用二进制以及其他相关的计算机科学知识。
四、《代码:隐匿在计算机软硬件背后的威力》(作者:Charles Petzold)这本书是《编码:隐匿在计算机软硬件背后的语言》的续作,更加深入地讲述了计算机系统的工作原理和计算机编程的基础。
它介绍了二进制数、位操作、逻辑门以及计算机的指令集等内容。
通过一系列实际的编程例子和项目,读者能够更加深入地理解二进制在计算机编程中的应用。