2.1 计算机硬件教学设计-2026-2027学年浙教版高中信息技术必修二

该高中信息技术教学设计聚焦计算机硬件种类、功能及基本工作原理，通过学生分享课前观察的身边信息系统硬件作用，承接第一章信息系统知识，构建“信息系统-硬件组成”学习支架，自然引出课题。 特色在于任务驱动与实践探究融合，观察硬件分类、Python程序实例建模培养计算思维，AI数字人与图灵机游戏突破难点提升数字化学习能力，融入我国超级计算机案例强化信息社会责任，助力学生深化理解，为教师提供清晰教学路径。

2.1 计算机硬件 教学设计 课程基本信息 学科 信息技术 年级 高二 学期 秋季 课题 2.1 计算机硬件 教科书 书 名：信息系统与社会 出版社：浙江教育出版社 教学目标 1.通过分析信息系统中硬件的作用，认识计算机在信息系统中所起的作用。 2.通过具体观察，根据实例分析计算机硬件的种类和功能。 3.聚焦案例，结合生活经验，掌握计算机的基本工作原理。 课程标准要求 2.2 通过分析典型的信息系统，理解计算机在信息系统中的作用，描述计算机的基本工作原理。 核心素养指向 信息意识：根据解决问题的需要，自觉、主动地寻求恰当的方式获取与处理信息，在合作解决问题的过程中，愿意与团队成员共享信息，实现信息的更大价值。 计算机思维：在信息活动中能够采用计算机可以处理的方式界定问题、抽象特征、建立结构模型、合理组织数据。 数字化学习与创新：认识数字化学习环境的优势和局限性，适应数字化学习环境，羊场数字化学习与创新的习惯； 信息社会责任：关注信息技术革命所带来的环境问题与人文问题；对于信息技术创新所产生的新观念和新事物，具有积极学习的态度、理性判断和负责行动的能力。 教学重难点 教学重点： 1. 计算机硬件的种类和功能。 2. 计算机的基本工作原理。 教学难点： 图灵机的工作原理。 教学过程 一、预习导入，引入新课 1.预习导入：三个小组分享课前任务“观察身边的真实信息系统，记录核心硬件的作用”的完成情况。展示真实信息系统的硬件组成及各部分硬件的功能。 通过第一章的学习，学生会有意识的关注生活中的信息系统，这个活动会增强学生的信息意识，同时承上启下引出本节课的主题：计算机硬件 2.导入主题：分析三个系统中负责信息处理和存储的硬件设备，总结出计算机硬件是信息系统中最主要的组成部分。 创造情景，让学生主动积极思考，亲历通过数据处理得到信息的过程，对这个结论的理解更加深刻，同时培养学生的计算思维。 二、实践探究，学习新知 1.计算机的硬件组成 1.1 计算机的硬件组成：通过观察计算机外观、打开机箱观察主机内部结构了解计算机的硬件组成。 1.2 硬件按功能分类：把CPU、键盘、鼠标、显示器、硬盘等计算机的硬件按照功能归类，思考并总结计算机主要部件的功能。理解计算机硬件主要由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成。 学生通过小组交流讨论，合作完成学习任务，培养学生的团结协作精神和提升学生沟通交流的能力。通过归类总结得到结论，亲历概念形成的过程，对概念的理解更加深刻，提升学生的总结归纳能力。 2.计算机的工作原理 2.1 对比人脑与计算机处理信息的过程：通计算机的别称“电脑”，引出计算机处理信息的过程是类似于人类处理信息的过程，然后通过人类处理“计算两个加数的结果”这一信息的实例，思考和推理出计算机处理“计算两个加数的结果”这个信息的过程。 2.2 现代计算机工作原理：通过python 程序实例，求证计算机在处理“计算两个加数的结果”的过程是否跟人类处理信息的过程一样，在思考和分享中亲历计算机工作中数据的流动过程以及现代计算机工作原理中的控制流。从而理解存储程序式体系结构的计算机工作原理以及存储程序这个核心。 设计意图：利用存储程序是体系结构的计算机的工作原理类似于人类处理信息的过程这一特点，通过实例对比人类处理信息与计算机处理信息的过程，让学生亲历计算机工作时数据的流向。然后通过程序实例的运行，让学生亲自感受程序和数据一样存储在内存中，需要时可以调用执行，从而理解计算机原理中的控制流。让学生思考并亲历计算机处理信息的过程，理解现代计算机工作原理。 让学生亲历计算机的工作过程，培养学生的计算思维，对计算机工作原理理解更加透彻。 2.3 发现问题：学生会自然而然的意识到，我们总结出来的计算机五大部件协同工作原理与 教材39 页图2.1.11 存储程序式体系结构的计算机工作原理不一样，然后询问求证，通过AI数字人实现冯诺依曼先生开口说话解答，得到答案现代计算机以存储为中心，早期存储程序式体系结构的计算机以运算为中心，以及改变的原因。得到答案的同时引出图灵机。 2.4 图灵机工作原理：由数字虚拟人物图灵先生讲解图灵机的结构，然后通过2 个图灵机原理的游戏理解图灵机工作的过程，再结合刚刚学习的“存储程序式体系结构”以及图灵机结构的介绍，自然而然理解了图灵机的工作原理。 设计意图：由于图灵机是一个理论模型，对于高中学生来说，要理解它还是有一定的难度，通过游戏体验图灵机的工作过程，亲历思维过程，结合刚刚学过的“存储程序式体系结构”的知识讲解，和AI 数字人图灵先生对图灵机结构的介绍，学生更容易理解图灵机的工作原理以及特点，从而突破本次课教学的难点，从学生熟悉的知识点开始牵引更符合认知科学。如果先讲图灵机，再学习“存储程序式体系结构”，学生的理解没有一定的基础。 3.计算机的发展 3.1 从硬件的角度梳理计算机的发展：1936 年图灵提出图灵机，1945 年冯诺依曼提出“存储程序式”体系结构，1946 年世界第一台电子计算机诞生，至今计算机的发展经历了电子管、晶体管、集成电路、大规模超大规模集成电路四个阶段，未来计算机逐渐向巨型化、微型化、智能化和网络化等方向发展。 3.2 我国超级计算机的发展现状和应用情况：以神威·太湖之光为例，介绍什么是超级计算机，以及超级计算机的地位。同时介绍普通计算机方面我国研发的龙芯3C6000 芯片情况 设计意图：通过了解计算机的发展历史和我国超级计算机的发展和应用情况，提升民族 自豪感，培养学生的责任感和担当意识。 三、总结归纳 1、总结归纳：利用思维导图，对本节课所学知识进行梳理 2、拓展延伸：设计和布置课后作业 设计意图：利用思维导图进行总结，巩固本节课所学的知识，思想与方法，通过课后练习引 导学生关注与思考超级计算机、量子计算机对国家和未来的意义；未来在信息输入方面技术 发展的可能方向。实现计算机思维的训练从课堂延伸到课外。 学科网（北京）股份有限公司 $