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周丽丽
南京师范大学李艺教授介绍的“不插电的计算机科学”项目，极大地激发了我探索的兴趣。于是，我买来《不插电的计算机科学》一书进行细读，书中有趣的游戏活动深深地吸引了我。一个个游戏活动中埋藏着各种计算机原理知识，即使不使用计算机，学生在参与各种游戏活动的过程中就能够学到计算机科学中的很多思想。游戏是学生很喜欢的，那能不能把“不插电的计算机科学”中的某些游戏运用到实际教学中呢？于是，我就在日常教学中进行了实践尝试，结果效果令人惊喜。 ● 让我们一起来认识“不插电的计算机科学” “不插电的计算机科学”是面向世界范围的信息科学普及项目，它着眼于各项计算机技术的原理，展示真实发生在计算机世界中的点滴，帮助学生理解新技术是如何被设计出来的，开发学生的“计算思维”，提高其解决问题的能力。 “不插电的计算机科学”是一系列免费的学习活动，它透过32个不使用计算机的既有趣又容易的活动来达到学习“计算机科学”的目的。这些活动介绍了计算机科学中的很多概念，如二进制数、排序算法、数据压缩、检验错误等，还有计算机运作的一些基本原理。学生通过参与游戏、破解谜题等活动，使用卡片、串珠、蠟烛等道具，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，有效提升自身的逻辑思维能力以及和同伴沟通的能力。 ● “不插电的计算机科学”在初中信息技术教学中的应用尝试 下面，我以苏科版初中信息技术七年级《信息的数字化》一节课为例，对教学过程进行简要说明。 1.教材分析 本节课是苏科版七年级信息技术第1章第1节第3小节的内容。信息的数字化是数字计算机、多媒体技术、软件技术、智能技术、信息社会的技术基础，因此有必要让学生知道信息的编码方法，了解二进制数，认识数字、文字、图像、声音及可视世界的各种信息等，通过采样定理都可以用0和1来表示。只有将这些信息进行数字化编码并转换成二进制代码，计算机才能加工处理这些信息。 2.学情分析 七年级学生好奇心强，但注意力易分散。《信息的数字化》这一节课的理论知识较多，比较抽象，教师要选择合适的教学方法和手段，激发学生的学习积极性，帮助学生理解相关的概念和原理。 3.教学目标 知识与技能目标：①认识二进制，掌握二进制数转化成十进制数的方法；②理解在计算机中表示各种信息为什么要用二进制进行编码；③理解如何用二进制编码来表示数字、字符及图像。 过程与方法目标：①通过二进制数卡片游戏帮助认识二进制数，掌握二进制数转化成十进制数的方法，理解数字编码；②通过储藏室谜题游戏帮助理解字符编码；③通过图像解码游戏帮助理解图像编码。 情感态度与价值观目标：通过小组回答问题竞赛激发竞争意识，通过游戏调动学习积极性。 4.教学过程 （1）教学环节一：导入新课 师：人类借助语言、动作、文字、图像等符号表达和传递信息，为了使计算机能识别和处理这些信息，往往需要用各种不同的设备收集信息。由于计算机既“看不见”文字、图片，也“听不懂”人类的语言，所以必须对信息进行数字化编码。如何对信息进行数字化编码，这是我们今天这节课要研究的话题。 学生思考各种不同信息的收集方法。 （2）教学环节二：游戏1（二进制数卡片） 师：在计算机中信息是如何表示的呢？我们一起来玩一个游戏。 游戏1：二进制数卡片（如图1）。 ①图1卡片上的圆点有怎样的规律？ ②如在左侧增加一张卡片，那么卡片上该画几个点？ ③将一些卡片翻转，使其背面向上，然后用正面朝上的卡片上的点数之和来代表某个数字，图2中表示的是6。大家尝试如何表示9、15。 ④能使用不止一种翻卡片的方法来表示一个数吗？五张卡片所能表示的最大的数字是多少？能表示的最小的数字是多少？要表示比31更大的数字怎么办？ 如果正面朝上的卡片用1表示，反面朝上的卡片用0表示，则得到一串由0和1表示的数，称为二进制数。二进制中的每个0或1在计算机存储器中就是一位，位是计算机数据存储的最小单位，称为比特。 ⑤二进制数01001表示的数字是多少（如图3）？二进制数10001表示的数字是多少？二进制数11100表示的数字是多少？图4中的图形代表的数字是什么？ 结论：任何两种不同的状态都可以用二进制数来表示。构成计算机的电子元件往往有两种稳定的状态，如电压的高和低、电灯的亮和灭、电容的充电和放电、脉冲的有和无、晶体管的导通和截止等，可以用来表示0和1两个数字，因此，在计算机中采用二进制编码表示各种信息。 运用5个比特可以表示0～31，那么更大的数字是如何表示的呢？ 学生观看视频“二进制数字游戏”，观察卡片，进行探究，思考问题并回答。 设计意图：通过游戏，认识二进制数和比特，知道如何将二进制数转换成十进制数，理解在计算机中表示各种信息为什么要用二进制进行编码，理解如何运用二进制编码来表示数字。 （3）教学环节三：游戏2（储藏室谜题） 师：我们已经知道如何用二进制来表示数字，那么如何用它来表示字符呢？为了能够对字符进行识别和处理，各种字符在计算机内一律用二进制编码表示。每一个西文字符和一个确定的编码相对应，而一个汉字字符和一组确定的编码相对应。由于计算机的普及和应用，为便于信息的交换，必须采用标准化编码。当前国际上普遍采用的一种字符编码是“美国信息交换标准码”，简称ASCII码。汉字采用的是汉字国标码。ASCII码用7位二进制代码来表示，汉字用16位二进制代码来表示。那字符是如何用二进制代码表示的呢？我们一起来玩游戏2——储藏室谜题（如图5）。endprint 学生玩游戏，破解求救信号。 设计意图：通过游戏，理解如何用二进制编码来表示字符。 （4）教学环节四：游戏3（图像解码游戏） 师：那如何用二进制编码来表示图像呢？像素是组成数字图像的最小单位。最简单的黑白图像中，每个像素只有两种值——黑或白，如字母a的放大图（如图6）。 如果用0表示白，1表示黑，则这幅图可以用如下二进制编码表示（如图7）。 图像压缩：游程编码（记录每个白色或黑色连续区域的长度，如图8）。 游戏3：图像解码游戏（如图9）。 学生学习图像编码，玩图像解码游戏。 设计意图：让学生了解图像的数字化表示，通过游戏理解如何用数字来表示图像。 （5）教学环节五：总结回顾 师：回顾总结本节课所学内容。 学生谈谈本节课的收获。 設计意图：帮助学生梳理知识点。 ● 教学反思 上课之前，我内心很忐忑，因为第一次做这样的尝试，不知道学生会有什么样的表现；上完课后，虽然还是有一些不尽如人意之处，但总的来说还是一次比较成功的尝试，学生的表现让我很惊喜。 为了调动学生参与课堂、回答问题的积极性，我在本节课上设计了“回答问题大PK”的小组竞赛，学生举手的覆盖面、参与回答正确的人数比以往多了很多，我想这是因为学生彻底弄懂了所学的内容。 游戏教学调动了学生参与课堂的积极性，活跃了课堂气氛。每个学生人手一份的二进制数卡片、图像解码练习保证了每个学生都有事情可以做，每个学生都动了起来。本节课中三个源自“不插电的计算机科学”的游戏——二进制数卡片、储藏室迷题、图像解码游戏很好地帮助学生认识了二进制数，掌握了如何将二进制数转换成十进制数，理解了在计算机中表示各种信息为什么要用二进制进行编码，理解了如何用二进制编码来表示数字、字符和图像，将难以理解的知识简单化、形象化了。 在本节课的最后，我让学生自己设计一幅图像，然后用所学的游程编码对自己设计的图像进行数字化编码。本节课结束后，学生还可以用自己设计的游程编码来和同学、朋友、家人玩图像解码游戏，学生的兴趣被点燃了。学生的作品让我眼前一亮，也让我更加坚信学生的创造力是无穷的，只要给学生一个机会，他们肯定能够还你一个惊喜。 ● “不插电的计算机科学”在初中信息技术教学中的优势 一节成功的课让我有信心在接下来的教学中不断尝试，也让我深深感受到将“不插电的计算机科学”中的某些内容落实到初中信息技术教学中给课堂带来的优势。 1.让学生在游戏中学习 学生在游戏中感受不到累，他们在整个活动中都能保持高涨的情绪，脸上始终洋溢着开心的微笑。“不插电的计算机科学”将游戏与知识相融合，为学生设计了一系列集趣味性与知识性于一体的游戏活动，使课堂教学更加轻松、愉悦，激起了学生内心强烈的参与动机与浓厚的学习热情，调动了学生参与学习的主体性、主动性与积极性，能够让学生在游戏中学习，在快乐中得到收获，更有助于他们将知识掌握得更加牢固，课堂效率也大大提高。 2.打破了上课地点的限制 由于信息技术课的特殊性，课一般都在机房上。但自江苏省初中英语听力口语自动化考试和生物、地理上机考试实施以来，信息技术教师就面临着这样一个问题：总有几节信息技术课不能在计算机教室上。离开机房这个教学主阵地，教师和学生都不习惯，带来的结果往往是教师讲得辛苦，学生听得厌烦，更别提有较好的教学效果。“不插电的计算机科学”很好地帮助教师打破了上课地点的限制，拔掉计算机插头，不使用计算机，同样也可以享受学习计算机的乐趣。这样不仅拓宽了教学内容，还可以把所有能玩游戏的场所变成课堂，在游戏中学习，收获较好的教学效果。 3.有助于计算思维培养 计算思维是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为。它包括了涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。目前，国内外很多从事计算机教育的科学家都认为：计算思维应该逐渐成为每个人必备的一项基本技能，学生不仅要掌握阅读、写作和算术，还要学会计算思维。“不插电的计算机科学”重点在于培养学生的计算思维，注重开发像计算机科学家一样思考的能力，着重提高学生解决问题的方法和自我获取新知识的能力，趋向于培养计算机科学的开发者与设计者，而不是单调地学习和运用已有的信息技术。 “不插电的计算机科学”是一个非常优秀的信息科学普及项目，对初中信息技术教学有很好的学习和借鉴意义。本次案例中的二进制卡片、储藏室迷题、图像解码游戏都是源自“不插电的计算机科学”，我仅仅做了一些初步的尝试。如何能在初中信息技术教学中更好地运用“不插电的计算机科学”，还需要广大教师共同努力。endprint |
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