初中清华大学版第1单元 信息大世界第2课 信息新技术——计算机的硬件与软件教学设计

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1、了解计算机硬件系统的五大功能模块，认识与模块相对应的硬件实物。
2、了解计算机工作流程，了解冯·诺依曼的“程序存储原理”。
3、了解计算机软件系统的组成，分辨系统软件与应用软件。
4、理解计算机硬件与软件的关系，感受计算机系统的魅力。
（二）教材分析
本课主要介绍信息技术的核心设备——计算机系统，分别讲解了计算机硬件系统及工作流程、计算机软件系统及作用。采用框图、流程图、表格等信息组织方式呈现教学内容，图文并茂，增强趣味性，引起学生兴趣。
在介绍硬件环节，用结构框图展现硬件系统的五大功能模块，采用表格方式呈现硬件各模块部件的作用与实物图片，简洁、直观、清晰，用流程图演示计算机的工作流程，生动、准确。本环节是本课的重点。
在介绍软件环节，用人的思维与身体来类比计算机的软件与硬件，让学生轻松理解计算机软件与硬件的关系，本节还分析介绍了系统软件、应用软件，通过简单案例介绍让学生清楚明白，并加以区分。本环节是本课的难点。
本课的“智多星”内容，主要是让学生对计算机世界有一个分类标准，并让学生明确台式计算机、笔记本、平板电脑、智能手机在分类中的位置，也让学生了解计算机的外形是各种各样的。
本课的“DIY”内容，主要是让学生理解计算机的功能模块是根据人类的信息处理的功能器官对应设计的，因此计算机系统具有一定的智能，人工智能技术就是以计算机技术为基础的，在“视野拓展”环节中，就给出了各种常见的机器人，引领学生去探索人工智能的奥妙。
本课的“活动天地”内容，通过收集计算机硬件的型号、技术指标等信息，深入了解计算机的硬件组成，同时培养学生动手、动脑，获取信息的能力，引领感兴趣的学生走进计算机的世界。
（三）教学设计与教学建议（含课前准备）
教学设计建议
1、教学目标
知识技能：
1）了解计算机硬件系统五大功能模块，认识组成计算机的各种硬件并了解其作用。
2）了解计算机的工作流程，并与人类自身的信息处理方式进行比较，感知计算机智能的魅力。
3）了解计算机软件系统及其分类，理解软件在计算机系统中的重要作用。
2、重、难点
1）计算机硬件系统五大功能模块及其作用
2）理解计算机工作流程，计算机软件与硬件的关系。
3、教学过程建议
教学建议
学生对事物运行的内在原理缺乏兴趣，因此本课的导入能引起学生的兴趣非常重要的，建议采用故事引导、游戏引导等方法激发学生兴趣，为后续讲解做好准备。
讲解“计算机硬件”，建议先将硬件模块与实物对应进行，表中给的实物图没有按比例给出，出示实物有利于消除学生对硬件大小的误读；再将硬件模块应与人的信息处理的器官对应，让学生感知计算机是按人的这种结构功能设计的；最后介绍计算机工作流程，并解释冯·诺依曼的程序存储思想，重点在于这种思想可让程序自动运行。现代计算机技术的不断发展，产生了很多外部设备，这些设备在现代生活经常用到，这里可让学生谈谈用到的外部设备，同时让学生明白数码产品很多都可充当外部设备，方便我们的日常生活。
讲解“计算机软件”，建议与人的思想和肉身类比，让学生知道没有软件，计算机就没有思想、灵魂，计算机就是一个废物，不能运行。讲解系统软件建议多列举一些操作系统，如Windws XP、Windws 7、Windws 8、又如手机中的安卓系统、苹果系统等。讲解应用软件建议让学生列举应用程序案例，如扑克游戏软件、画图软件、PS软件、超市管理软件等，让学生能区分这两类软件。
本课的“DIY”、“视野拓展”和“活动天地”，要鼓励同学们探索。特别是视野拓展部分，可让学生课后上网查询人工智能的前沿技术与产品，激发学生科普探索的兴趣。
（四）教学资源（或称补充资料）
超级计算机
超级计算机是计算机中功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机，多用于国家高科技领域和尖端技术研究，是国家科技发展水平和综合国力的重要标志。
随着超级计算机运算速度的迅猛发展，它也被越来越多的应用在工业、科研和学术等领域。我国现阶段超级计算机拥有量为22台（中国内地19台，香港1台，台湾2台），居世界第2位，就拥有量和运算速度在世界上处于领先地位，但就超级计算机的应用领域来说我们和发达国家美国、德国等国家还有较大差距。如何利用超级计算机来为我们的工业、科研和学术等领域服务已经成为我们今后研究发展的一个重要课题。超级计算机是一个国家科研实力的体现，它对国家安全，经济和社会发展具有举足轻重的意义。我国超级计算机及其应用的发展为我国走科技强国之路提供了坚实的基础和保证。
截止到2012年6月，世界上运算速度最快的超级计算机是由IBM为美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室研发的Sequia，它每秒能完成1.6亿亿次运算。
2012年10月，隶属于美国能源部的橡树岭国家实验室将美洲虎改装为“泰坦”（Titan），重新成为世界上最快的超级计算机
中国国家超级计算天津中心的“天河一号”超级电脑在最新排名中名列第五；另外超级计算深圳中心的“星云”超级电脑排名第十。
过程
教师活动
学生活动
备注
导入
谈话导入
问题：台式计算机从外观上由哪几部分组成？
引入：计算机多种多样，但从设计的角度看，基本相同，今天就从设计的角度带领大家看看计算机的内部世界，了解计算机的奥妙。
思考、交流讨论。
展示拆开机箱的计算机
讲解1
计算机的五大功能模块。
展示框图，启发思考
计算机工作流程
冯·诺依曼
展示流程图，讲解程序存储原理
计算机硬件介绍
展示硬件列表，引导学生与人的身体对应器官进行类比。
观察、思考、与人的信息处理功能对应分析。
观察、思考、说说自己使用过的硬件，
展示冯·诺依曼头像，简介其对计算机设计原理的巨大贡献
解决重难点。
学生练习
提出要求，巡视指导。
完成DIY中的表格
小结
计算机硬件是计算机系统的物质基础，是有形的设备。
讲解2
计算机软件概念、
计算机软件作用
启发引导，与人的思维类比
计算机软件分类
系统软件举例
应用软件举例
观察、思考、结合正常人与植物人进行比较，理解硬件与软件的关系。
解决难点。
小结
计算机软件系统是计算机的灵魂，是计算机的智慧所在，是无形的思想。
讲解3
计算机系统：
计算机硬件系统与软件系统称为计算机系统
讨论、交流
本课总结
1）计算机系统的设计原理。
2）计算机的软、硬件组成。
自我总结