1.2 数和数制(2)（教案）-《计算机原理》(电工版第五版) 同步精品课堂

《计算机原理》(电工版第五版) 教案 课 题 数和数制（2） 课 型 理论 课 时 2 授课班级 授课时间 授课教师 教材分析 内容为《计算机原理》的核心基础章节，系统阐述二进制与十六进制的转换方法（“4 位合 1 位法”“1 位分 4 位法”）及二进制运算（算术加减乘除、逻辑与或非异或）。教材采用 “转换→运算” 递进结构，通过实例（例 1.5 - 例 1.14）与规则解析（如加法进位、减法借位）强化操作逻辑，结合 “二进制是计算机内部语言” 的底层逻辑，说明十六进制作为简化工具的必要性（如 1101111100011B=1BE3H）。作为计算机数据表示与运算的核心，本节为后续学习补码运算、指令系统及运算器设计奠定基础，培养学生 “数制转换→位操作→硬件实现” 的计算思维，是构建计算机底层认知的关键环节。 学情分析 学生已掌握十进制基本运算，但对二进制、十六进制的转换规则（如 “4 位合 1 位法”“1 位分 4 位法”）及二进制运算（算术加减、逻辑与或非）的位操作特性理解较浅。部分学生易混淆算术进位（如 1+1=10）与逻辑运算规则（如 1∧1=1），对小数部分转换时的补零操作（如 1101111100011.10010100B 补零为 01101111100011.10010100B）、十六进制与二进制的快速对应（如 F=1111B）存在操作障碍。学习难点集中在二进制减法借位逻辑（0-1 需借位为 2）及逻辑异或（半加）的无进位特性。需通过竖式练习与对比表格（如算术加法 vs 逻辑或），强化 “位运算→计算机底层处理” 的关联认知，突破抽象规则的应用瓶颈。 学习目标 知识目标： 1. 掌握二进制与十六进制数的相互转换方法 技能目标： 1. 理解二进制数的算术和逻辑运算规则 2. 能够运用相关知识进行数制转换和运算 情感目标： 培养批判性思维与创新意识，能对专业领域问题提出建设性解决方案与优化策略。 学习重难点 重点： 1. 二进制与十六进制数的转换方法 2. 二进制数的算术和逻辑运算规则 难点： 1. 二进制数运算中进位、借位及逻辑运算的应用 2. 复杂数制转换的准确操作 教学方法 案例分析、讲授法、小组讨论法 课前准备 1.查找相应网站资料，课堂演示使用。 2.学生课前预习。 教学媒体 电子课件、多媒体视频 教学过程 教学环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图 活动一： 创设情境 生成问题 【课程导入】 在计算机的世界里，二进制是基础，但十六进制却能让我们更方便地表达和处理二进制数。那么，二进制和十六进制之间是如何进行转换的呢？二进制数又有哪些独特的运算规则呢？让我们一起开启探索之旅。 【新知识传授】 · 二进制与十六进制转换 二进制数和十六进制数之间的转换十分方便，这使得人们常采用十六进制数形式来表达二进制数。转换方法有 “4 位合 1 位法”（二进制转十六进制）和 “1 位分 4 位法”（十六进制转二进制）。 (1) 4 位合 1 位法 法则：从二进制数的小数点开始，分别向左向右每 4 位 1 组，不足 4 位的用 0 补足，然后分别把每组数用十六进制数码表示，并按序相连。 (2) 1 位分 4 位法 法则：把十六进制数的每位分别用 4 位二进制数码表示，然后把它们连成一体。 2.引导学生带着问题去课本寻找答案，明确本节课的学习内容。 3.展示本讲学习目标。 1. 接收并查看本节课堂任务书。 2. 了解学习目标，带着目标进行学习。 3. 观察生活中常见的多媒体信息形式，思考其背后的技术支撑。 4. 针对教师给出的问题，初步发表个人见解。 5. 目标明确：跟随教师引导，明确本节课学习目标。 1.以提问的方式导入课程，让学生带着问题有针对性的进行学习。 2.通过任务实施，调动学生积极性。 活动二： 调动思维 探究新知 【新知识传授】 · 二进制数的算术运算 在微型计算机中，二进制数的运算根据处理目的和规则的不同，主要分为算术运算和逻辑运算两大类，这两类运算共同支撑着计算机的数据处理功能： (1) 加法 加法法则： 0 + 0 = 0 、 1 + 0 = 0 + 1 = 1 1 + 1 = 10（向邻近高位有进位）、1 + 1 + 1 = 11（向邻近高位有进位） (2) 减法 减法法则： 0 - 0 = 0 、1 - 1 = 0 1 - 0 = 1 、 0 - 1 = 1（向邻近高位借 1 当作 2） (3) 乘法 乘法法则： 0 × 0 = 0 1 × 0 = 0 × 1 = 0 、1 × 1 = 1 (4) 除法 除法是乘法的逆运算，从被除数最高位开始，先查找出够减除数的位数，在其最高位处上商 1，并完成它对除数的减法运算，然后把被除数的下一位移到余数的位置上。若余数不够减除数，则上商 0，并把被除数的再下一位移到余数的位置上；若余数够减除数，则上商 1，余数减除数。 2. 教师操作演示 3. 引导学生带着问题去课本寻找答案，明确本节课的学习内容。 1. 阅读探究：阅读课本相关内容，探究多媒体技术的产生背景。 2. 概念理解：理解多媒体、多媒体技术和多媒体系统的定义，并尝试用自己的话复述。 3. 要点记录：记录多媒体技术强调的要点，加深理解。 1. 了解学生现有知识储备。 2. 巩固练习。 活动三： 调动思维 探究新知 【新知识传授】 · 二进制数的逻辑运算 · (1) 逻辑乘 逻辑乘又称逻辑与，常用运算符 “∧” 表示。 运算规则： 0 ∧ 0 = 0 1 ∧ 0 = 0 ∧ 1 = 0 1 ∧ 1 = 1 (2) 逻辑加 逻辑加又称逻辑或，常用运算符 “∨” 表示。 运算规则： 0 ∨ 0 = 0 1 ∨ 0 = 0 ∨ 1 = 1 1 ∨ 1 = 1 (3) 逻辑非 逻辑非运算又称逻辑取反，常用运算符 “¬” 表示。 运算规则： ¬0 = 1 ¬1 = 0 (4) 逻辑异或 逻辑异或运算又称为半加，是不考虑进位的加法，常用运算符 “⊕” 表示。 运算规则： 0 ⊕ 0 = 1 ⊕ 1 = 0 1 ⊕ 0 = 0 ⊕ 1 = 1 2. 教师操作演示 3. 引导学生带着问题去课本寻找答案，明确本节课的学习内容。 1. 应用列举 2. 影响分析 3. 创新思考 1. 引导学生主动思考，发散思维，参与课堂。 2. 培养学生发现问题，解决问题的能力。 3. 了解相关知识。 4. 辩论形式让学生参与并归纳总结。 活动四： 巩固练习 素质提升 【随堂检测】 1　 把二进制数 1010101.101B 转换为十六进制数。 2　 计算二进制数 11001 + 1011 的值。 3　 把十六进制数 2F.8H 转换为二进制数。 4　 计算二进制数 1010 - 110 的值。 5　 计算二进制数 1101 × 101 的值。 6　 已知 X = 01010101B，Y = 10101010B，求 X ∧ Y 的值。 【分组讨论】 在实际的计算机系统中，数制转换和二进制运算可能会遇到各种复杂情况，比如数据位数过长、存在误差等。请分组讨论如何应对这些问题，以及在不同场景下如何选择最合适的数制和运算方法。 1. 答案交流 2. 话题讨论 3. 效率分析 4. 挑战探讨 5. 总结汇报 知识检测与巩固 课堂小结 作业布置 课堂小结 作业布置 复习本节课内容，预习下节课内容。 板书设计 1. 二进制与十六进制转换 2. 二进制数的算术运算 3. 二进制数的逻辑运算 教学反思 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $