2021学年2.1 计算机硬件教学设计

课程标准

和

教学目标

计算机工作原理

教材内容： 2.1.2  计算机工作原理

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：

●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：

●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：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：1课时

教学活动设计

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）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）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。

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。

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：

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。

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。

教学设计思路

本节课内容1课时完成，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

核心素养培养的

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，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。