单元1 任务1 走进计算机世界（课件）-《信息技术应用基础》（高教版）【上好课】

信息技术应用基础 高教版 第一版 单元一 认识计算机 任务1 走进计算机世界 学习目标 4 01 知识与技能 理解计算机的定义，掌握计算机的核心特点（运算快、存储大、准确高、自动化）。 02 过程与方法 熟悉计算机的主要应用领域（办公、AI、多媒体、网络通信等），感受科技魅力。 03 情感与价值观 培养学生严谨、认真的学习态度，养成规范使用计算机的习惯。 三个维度，清晰指引 01 课程导入与目标 02 计算机发展简史、分类 03 计算机的应用与未来 04 课堂巩固与练习 05 课堂总结与作业 课程目录 第一部分 计算机的发展史和分类 4 从手指到芯片 人类最早使用手指、石子进行计算，随后发明了算筹、算盘等工具。 01 原始计算 17世纪，帕斯卡发明了机械计算器，标志着计算工具进入新纪元。 02 机械时代 20世纪，电子计算机的诞生，彻底改变了计算的本质。 03 现代开端 计算工具的演变 情境导入 通过视频与提问，激发学习兴趣，自然引入新课 【教学导入】思考一下，我们身边的“计算机” 课堂思考时刻 1. 我们每天都在使用的手机和智能手表，它们是“计算机”吗？ 2. 刷短视频时，为什么App总能推荐我们喜欢的内容？这背后是谁在“计算”？ 3. 疫情期间，健康码是如何实时更新我们的行程信息的？ 从清晨被智能闹钟唤醒，到晚上通过视频与家人通话，计算机已渗透到生活的方方面面。它不只是桌上的台式机，更是一个庞大而智能的系统。今天，就让我们一起推开计算机世界的大门。 【知识讲授】什么是计算机？ 📝 计算机的定义 计算机（Computer）俗称电脑，是一种能够按照事先存储的程序，自动、高速地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子设备。 从超级计算机到手机、平板，无论形态如何变化，它们都遵循这一核心定义，为人类提供强大的算力支持。 ⚡ 三大核心能力 数值计算能力 以远超人类的速度进行加、减、乘、除及复杂的科学运算。 逻辑判断能力 精准执行“与、或、非”等逻辑运算，模拟人类思维进行推理。 存储记忆能力 长期保存海量的程序指令和数据文件，并支持随时快速读取。 【知识讲授】计算机的发展历程 计算机的诞生并非一蹴而就，它经历了漫长的演变过程。我们通常根据构成计算机的核心电子元件，将其发展划分为四个主要阶段，也就是我们常说的“四代”计算机，每一次核心元件的革新都带来了性能的飞跃。 第一代：电子管 以电子管为核心元件，体积庞大、功耗高且运算速度慢，主要用于科学计算和军事领域。 第二代：晶体管 晶体管取代电子管，体积缩小、能耗降低，运算速度提升，开始进入数据处理和工业控制领域。 第三代：集成电路 采用中小规模集成电路，可靠性大幅提高，计算机开始走向通用化、系列化和标准化。 第四代：大规模集成 大规模和超大规模集成电路的应用，让计算机微型化、网络化，进入了千家万户的生活。 4 电子管时代（1946-1958） 01 核心标志 电子管 02 代表设备 ENIAC 03 主要特点 体积大、功耗高、速度慢、价格昂贵，主要用于军事和科学计算。 第一代计算机 第二代计算机 4 晶体管时代（1959-1964） 核心标志 晶体管 01 主要特点 体积显著缩小，功耗降低，运算速度大幅提升，开始应用于工业控制和数据处理。 02 第三代计算机 4 集成电路时代（1965-1970） 01 集成电路。 核心标志 02 体积进一步缩小，性能大幅提升，成本降低，促进了计算机的商业化应用。 主要特点 01 核心标志 集成电路 第四代计算机 4 核心标志 大规模/超大规模集成电路。 01 主要特点 微型化、智能化、普及化，出现个人计算机、智能手机等设备，深入社会各行各业。 02 超大规模集成电路时代（1971-至今） 计算机为何如此强大？——五大特点（一） 01. 运算速度快 💡 数据：“神威·太湖之光”峰值性能达12.5亿亿次/秒 02. 计算精度高 🚀 典型案例： 航天飞机轨道的计算，任何微小的数值误差都可能导致任务的彻底失败，高精度计算是安全的关键保障。 计算机为何如此强大？——五大特点（二） 03存储容量大 💡 直观比喻： 一块1TB的硬盘，大约能容纳 25万张 高清照片，或连续播放的 200部 高清电影。 04逻辑判断能力强 计算机能以极高的速度执行复杂的逻辑推理、条件判断与决策，是人工智能(AI)、专家系统的核心基石。 计算机为何如此强大？——五大特点（三） 03存储容量大 现代硬盘容量已达TB (1TB = 1024GB)级别，能够高效存储海量的文字、高清图片、电影视频等各类信息，为数据积累提供坚实的物质基础。 💡 直观比喻： 一块1TB的硬盘，大约能容纳 25万张 高清照片，或连续播放的 200部 高清电影。 04逻辑判断能力强 05自动化程度高 ▍核心定义：一旦程序被启动，计算机就能在无需人工干预的情况下，严格按照指令自动、连续地执行一系列操作，高效完成复杂任务。 自动化工厂：机器人全候作业场景 例题分析 4 巩固知识应用 1 我们现在使用的智能手机和笔记本电脑，属于计算机发展的哪一代？ 例题 2 分析 3 核心标志 它们都采用了大规模和超大规模集成电路，因此属于第四代计算机。 大规模/超大规模集成电路。 师生互动：“猜猜我是谁？” 🎮 互动规则：教师描述一位计算机发展史上的关键人物或事件，学生快速举手抢答。看看谁是计算机历史小达人！ 01 描述：它是世界上第一台通用电子计算机，体积庞大，内部使用了18000个电子管，耗电量惊人。 🎯 答案：ENIAC 02 描述：它的出现标志着个人计算机时代的全面到来，也是第四代计算机核心计算部件的里程碑。 🎯 答案：微处理器 (CPU) 03 描述：这位伟大的英国数学家提出了著名的“图灵机”抽象计算模型，为现代计算机的逻辑结构奠定了坚实的理论基础。 🎯 答案：艾伦·图灵 4 20XX 20XX 20XX 20XX 发展阶段与标志 背诵内容 计算机的四大发展阶段及核心标志。 04 第一代 电子管。 01 第二代 晶体管。 02 第三代 集成电路。 03 第四代 大规模/超大规模集成电路。 05 20XX 核心知识背诵 计算机的应用及分类 理解计算机的本质，掌握其区别于其他工具的核心特质 第二部分 计算机家族的成员们：按用途分类 通用计算机 适用于多种领域，具有很强的通用性，典型代表如我们日常使用的个人电脑、互联网后台的服务器等。 它们可以通过安装不同的操作系统和应用软件，灵活地完成数值计算、信息处理、娱乐游戏等不同类型的任务，功能丰富多样。 专用计算机 专为解决特定领域或特定任务而设计的计算机，常见的例子包括工厂里的工业控制计算机、银行的ATM自动取款机、以及智能手表内部的微型处理器等。 它们的硬件和软件配置都针对性地进行了优化，虽然功能比较单一，但在执行特定任务时，拥有极高的处理效率和稳定性。 计算机家族的成员们：按处理对象分类 数字计算机 处理离散的数字量，具有精度高、通用性强的特点。我们日常生活中使用的台式机、笔记本电脑等都属于这一类。 模拟计算机 专门用于处理连续变化的模拟量，例如电压、电流等物理量。它的运算速度快，主要应用于工业生产的实时过程控制领域。 混合计算机 它结合了数字计算机和模拟计算机的优点，既能快速处理模拟量，又能高精度处理数字量，常用于高端科研和复杂系统的仿真。 计算机家族的成员们：按规模和性能分类 1. 巨型计算机 它是运算速度最快、性能最强、价格最昂贵的计算机，主要服务于国家高科技领域和尖端技术研究，如气象预报、核物理模拟、航天工程等关键任务。 2. 大中型计算机 具备极强的数据处理和海量存储能力，主要应用于大型企业、银行、科研院所等机构，承担核心业务处理、关键数据管理与复杂信息调度工作。 图示：“神威·太湖之光”计算机，是我国自主研发的巨型机代表，在全球超算领域具有重要地位。 01. 小型计算机 规模较小，结构相对简单，成本低于大型机和中型机。它能支持十几个至几十个用户同时使用，非常适合中小型企业、科研机构或大型组织的部门级业务处理与数据管理需求。 02. 微型计算机 又称个人计算机，是目前应用最普及的计算机类型。它体积小巧、价格亲民且功能齐全，广泛渗透于家庭、学校、办公及娱乐场景。我们日常使用的台式机、笔记本电脑、平板电脑等，都属于微型机的范畴，是个人学习和工作的核心工具。 计算机家族的成员们：按规模和性能分类 03. 工作站 运算速度快、存储容量大，主要应用于计算机辅助设计、高级图像处理、影视制作等领域 无处不在的计算机：计算机的应用领域 01. 科学计算（数值计算） 作为计算机最早的应用领域，它致力于解决科学研究与工程技术中复杂的数学难题。通过高速运算，处理人力无法企及的海量数据与精密模型，成为现代科研的核心驱动力。 卫星轨道计算 气象预报分析 结构力学模拟 图示为风云四号气象卫星云图，计算机通过对海量气象数据的科学计算，能精准模拟大气运动，从而为我们提供及时、准确的天气预报服务。 01. 数据处理（信息管理） 这是计算机应用最广泛的领域，核心是对海量信息进行系统化的收集、存储、整理、分类、统计与加工。在现代社会中，从企业管理信息系统(MIS)、电子商务平台的交易处理，到学校的学生成绩管理、银行的账务核算，计算机的数据处理能力都发挥着不可替代的作用，极大提升了信息管理的效率与准确性。 02. 过程控制（实时控制） 利用计算机对工业生产过程进行实时监测与自动调节，如自动化生产线、数控机床、交通信号灯控制等，实现生产的精准化、自动化与无人化。 无处不在的计算机：计算机的应用领域 无处不在的计算机：计算机的应用领域 图示为CAD软件进行机械零件设计的界面，通过数字化绘图与参数化设计，极大提升了工程设计的精度与效率。 CAD 计算机辅助设计 利用计算机图形学技术辅助工程设计，广泛应用于建筑、机械、电子、航空航天等领域，大幅缩短设计周期，提高设计精度。 CAM 计算机辅助制造 利用计算机对生产设备进行管理、控制和操作，实现加工过程的自动化与智能化，减少人工干预，提升制造的一致性和生产效率。 CAI 计算机辅助教学 将计算机技术融入教学过程，通过多媒体课件、交互式学习平台等形式，创造生动直观的教学环境，增强学习的主动性与趣味性。 无处不在的计算机：计算机的应用领域 人工智能技术已渗透到服务机器人、智能客服等多个领域，为日常生活带来了极大的便利与创新。 01. 人工智能（AI） 人工智能致力于让计算机模拟人类的智能行为，涵盖了语音识别、图像识别、专家系统、机器人研发以及无人驾驶等前沿技术，正在深刻改变各行各业的运作模式。 02. 网络通信技术 计算机技术与通信技术的深度融合，构建了全球互联的信息网络。从日常使用的电子邮件、即时通讯软件，到遍布全球的万维网(WWW)，网络通信实现了信息的高效传输与共享。 未来计算机将走向何方？——前沿技术展望 量子计算机 利用量子力学原理进行计算，有望解决传统计算机无法解决的复杂问题，如复杂系统模拟、密码破译与新材料研发等。 生物计算机 以生物分子（如DNA）作为计算载体，具有极低的功耗和惊人的并行处理能力，是未来解决大规模复杂问题的潜力技术。 光子计算机 利用光信号进行高速运算，速度远超电子计算机，且具有抗电磁干扰、低能耗等优势，是未来超算发展的重要方向。 未来趋势：云、虚拟与现实的融合 云计算 未来，强大的计算能力将像水电一样，通过网络按需提供。我们的个人设备可能只是一个输入输出终端，所有复杂的计算、存储和处理都将在云端高效完成，彻底释放终端潜力。 虚拟现实 (VR) 与增强现实 (AR) VR 将带你进入一个完全沉浸式的虚拟世界，而 AR 则将生动的虚拟信息叠加到真实物理世界中。这两项技术将彻底重塑我们的互动方式，在游戏娱乐、教育教学和远程协作中大放异彩。 未来趋势：人工智能的深度进化 人工智能的深度进化 未来的AI将向更高阶的通用性与自主性发展。其中，AI Agent（智能体）将成为核心趋势。它们不仅能精准理解复杂的自然语言指令，更能作为人类的智能助手，自主协调跨软件、跨平台的复杂任务，极大提升工作与生活效率。 计算机在我国的发展：奠基与探索 (1958-1972) 01. 第一代电子管计算机研制 (1958-1964) 1957年哈工大研成首台模拟式计算机；1958年，我国第一台小型电子管计算机103机诞生；1964年，第一台大型通用数字电子管计算机119机研制成功，迈出了我国计算机事业的关键第一步。 02. 第二代晶体管计算机研制 (1965-1972) 1965年，被誉为“功勋机”的109乙机诞生，为“两弹”试验立下汗马功劳；1970年初，“441B”Ⅲ型计算机问世，成为我国60至70年代中期的主流机型，支撑了众多科研与国防任务。 计算机在我国的发展：发展与突破 (1973-1985) 1977.04 | 微型计算机DJS-050诞生 由清华大学、四机部六所与安徽无线电厂联合研制，是我国第一台微型计算机，正式揭开了中国微型计算机发展的历史篇章。 1983.12 | “银河”亿次巨型机问世 国防科技大学成功研制出第一台亿次巨型电子计算机“银河”，使我国跻身世界上为数不多能独立研制巨型机的国家行列，实现了历史性突破。 1985.06 | 长城0520CH微机开发成功 国内首台具备完整中文信息处理能力的微型计算机，标志着我国微型计算机产业从科研走向产业化，正式进入飞速发展的黄金时期。 计算机在我国的发展：腾飞与引领 (1997-至今) 1997年 · 银河-Ⅲ：百亿次并行突破 国防科大研制成功银河-Ⅲ巨型机，峰值性能达每秒130亿次浮点运算，综合技术达到20世纪90年代中期国际先进水平，标志着我国超算迈入新台阶。 2000年 · 曙光2000-Ⅱ：迈入国际领先 中科院计算所研制的曙光2000-Ⅱ超级服务器通过鉴定，峰值计算速度达110亿次，在机群操作系统等关键技术上达到国际领先行列，推动超算产业化发展。 2020年 · 神威·太湖之光：问鼎世界之巅 “神威·太湖之光”浮点运算速度达每秒9.3亿亿次，多次位列全球超算榜首，代表了当今世界超算领域的顶尖水平。 师生互动：分组讨论 · 畅想未来 讨论任务 分组要求： 将学生分为4-5人一组，进行小组头脑风暴。 核心议题： “到2050年，计算机技术将如何彻底改变我们的学习方式、工作模式和日常生活？” 引导思考 ❓ 未来的课堂，会是什么样子？还需要黑板吗？ ❓ 远程协作普及后，我们还需要去办公室上班吗？ ❓ 人工智能辅助下，医疗保健将有哪些革命性变化？ 分享要求 讨论结束后，请每组选出一位代表。 上台分享小组的讨论结果。鼓励大家分享最具创意、最颠覆传统的想法。 💡 没有标准答案，重在思考与表达。 背诵内容 核心认知：计算机是一个能对信息进行高速处理和存储的智能工具。 发展历程 四代进化演变，每一次飞跃都源于核心元件的技术革新。 核心特点 运算速度快、计算精度高、存储容量大、具备逻辑判断能力与自动化处理能力。 家族分类 巨型机、大中型机、小型机、微型机、工作站，不同类型各有所长，分工协作。 广泛应用 深入各行各业，无处不在，深刻改变了我们的生产方式与生活世界。 课堂练习：选择题 1. 世界上第一台电子计算机是______。 A. EDVAC B. ENIAC C. IBM PC D. Apple II 2. 计算机发展的四个阶段是根据______来划分的。 A. 体积大小 B. 速度快慢 C. 价格高低 D. 核心元器件 3. 冯·诺依曼体系结构的核心思想是______。 A. 采用二进制 B. 存储程序 C. 五大部件 D. 高速运算 4. 我们日常使用的笔记本电脑属于______。 A. 超级计算机 B. 大型计算机 C. 微型计算机 D. 工作站 B B C D 课堂练习：简答题 01 请简述计算机的主要特点。 💡 答案提示： 运算速度快 · 计算精度高 · 存储容量大 逻辑判断能力强 · 自动化程度高 02 举例说明计算机在你专业领域的应用 🤔 开放性思考： 结合你所学的专业知识，分享一个具体的计算机应用场景。 例如：数据处理、辅助设计、智能分析、自动化控制等。 课堂小结 发展历程 • 前计算机时代：算盘、计算尺等早期计算工具 • 电子计算机：第一代(电子管) → 第二代(晶体管) → 第三代(集成电路) → 第四代(大规模/超大规模集成电路) 核心概念 • 定义与特点：能够对信息进行处理、存储和传输的现代化智能电子设备，具备运算速度快、计算精度高、存储容量大等特点。 • 分类方式：按处理对象、按用途、按规模和性能划分。 应用与未来 • 广泛应用：科学计算、数据处理、人工智能、辅助设计、信息管理、电子商务等。 • 发展趋势：巨型化、微型化、网络化、智能化。 4 巩固与拓展 基础作业 背诵本节课的2个核心背诵内容，下节课抽查；完成教材中本章节的课后习题，巩固核心知识点。 01. 提升作业 回家后，观察家里、社区或校园中的计算机应用场景，记录3个不同应用领域的案例，说明对应的计算机特点；查阅资料，了解我国巨型计算机的最新发展，下节课分享交流。 02. 课后作业布置 感谢观看 THANKS FOR WATCHING 愿技术照亮前行的路 · 期待与您再次相遇 Lavf62.3.100 $