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教材分析
《認識計算機》是江蘇中小學教學研究室組織編寫的《初中信息技術(shù)》上冊教材(江蘇科技出版社出版)第二章《管理計算機》第一節(jié)《認識計算機》的第1課時。既是承上啟下的內(nèi)容,也是本節(jié)的重點。本節(jié)內(nèi)容對應于第一章節(jié)的“信息的存儲與管理”的有關(guān)部分,是計算機基礎(chǔ)知識中的重點內(nèi)容,要求學生了解計算機的發(fā)展簡史、基本組成、軟硬件知識以及工作原理,消除學生對計算機的神秘感,為學習和應用計算機打下良好的基礎(chǔ)。
學情分析
初一年級的學生基本上都使用過計算機,而且很多學生家里都有一臺以上的計算機,但是真正打開計算機看過內(nèi)部構(gòu)造的學生卻很少,因此有必要在學習了理論知識的基礎(chǔ)上,為學生創(chuàng)造真正能動手的機會。這樣,一方面可幫助學生了解主機機箱的結(jié)構(gòu),另一方面也能通過組織他們組內(nèi)合作探究和組間競爭答題的形式鞏固知識。對于初一年級的學生,他們的理論基礎(chǔ)和動手操作都比較弱,本節(jié)課要求學生了解并掌握的是各類硬件的名稱,掌握存儲容量單位之間換算關(guān)系。
教學目標
知識與技能目標:了解計算機硬件組成部分的名稱和作用,了解容量單位間的換算關(guān)系,了解計算機的軟件分類。
過程與方法目標:采用討論學習、體驗學習、探究及合作學習等多種教學方法相結(jié)合,通過觀察、思考、討論,培養(yǎng)自主學習、合作探究和處理信息的能力。
情感態(tài)度與價值觀目標:通過小組合作與探究,培養(yǎng)團隊協(xié)作精神。
教學重難點
重點:了解計算機的硬件知識。
難點:存儲容量之間的換算關(guān)系。
各教學環(huán)節(jié)解析
1.新課引入環(huán)節(jié)
上課伊始,電子白板屏幕被黑幕遮住,教師通過問題讓學生猜今天的課題,調(diào)動學生學習的積極性。等學生猜的差不多的時候,教師通過拉幕的方式展示課題(見上頁表1)。
2.初識計算機系統(tǒng)組成及硬件知識環(huán)節(jié)
首先展示各個小組的討論問題,在學生分組討論之后,請每個小組回答問題,教師根據(jù)學生的回答在電子白板上逐步書寫計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成(見表2)。
3.進一步探討計算機系統(tǒng)組成環(huán)節(jié)
教師展示常見設(shè)備圖,請學生對設(shè)備和名字進行對應連線,如果連線正確則線條顯示在那里,反之線條則會消失。在認識主機機箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)時,電子白板課件事先隱藏了部件名稱,然后教師逐漸根據(jù)學生的回答依次把名稱上的遮蓋拿掉,從而逐步展示機箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在學生了解了計算機硬件及主機部件之后,引導學生回到上一環(huán)節(jié)進一步完善計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,并在此基礎(chǔ)上對各組成部分的功能進行闡述(見表3)。
4.練習提高環(huán)節(jié)
此部分主要是練習提高環(huán)節(jié),搶答能夠增強學生的學習熱情,因此設(shè)計了“眼明手快”的練習,利用電子白板的包含功能,讓學生把各設(shè)備的名字拖動到相應設(shè)備的位置上,如果拖放正確,設(shè)備的名字就會停留在設(shè)備上,如果沒有拖放正確,則拖動的名字就會自動回歸原位(見表4)。
5.存儲容量學習環(huán)節(jié)
此環(huán)節(jié)首先拋出問題,然后根據(jù)學生的回答在電子白板上書寫存儲容量的單位,使學生首先了解存儲單位有哪些,然后明晰存儲容量單位之間的換算,在設(shè)計課件時把單位之間的換算遮罩起來,可以邊提問邊通過拖動遮罩的方式揭示單位之間的換算(見下頁表5)。
6.小組競賽,知識鞏固
此環(huán)節(jié)主要目的是對本節(jié)課有關(guān)計算機系統(tǒng)知識和存儲容量單位換算知識的鞏固,每個小組選一人在電子白板上進行題目競賽,答題選手在電子白板上直接把正確答案拖動到相應位置,如果答案正確則答案就會停留在相應位置,如果答案錯誤則被拖動的選項會返回原位。及時的交互能夠保證學生學習的積極性(見下頁表6)。
7.總結(jié)評價環(huán)節(jié)(見下頁表7)
電子白板在信息技術(shù)教學中的教學效果分析
比例在實踐中應用了電子白板的自由書寫功能、遮罩功能、對象之間的包含功能和選擇題的答案的拖放功能。這些應用比較合理,較大地調(diào)動了學生的學習興趣和積極性。尤其是遮罩功能和對象之間的包含功能,體現(xiàn)了學生的主體性,學生參與課堂的熱情很高。
應用電子白板解決的教學關(guān)鍵問題主要有兩方面:①電子白板使學生的主體性得到了發(fā)揮。學生是課堂的主人,在本節(jié)課中,計算機主機機箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)的認識是一個學習重點,同時也是一個難點,通過電子白板課件展示主機機箱圖,并把主要部件放大,先請學生試著說出各部件的名稱,然后再將遮罩拿掉,顯示正確的部件名稱,這不僅給了學生思考的空間,而且可以使其名稱深刻地印在學生腦海中?!把勖魇挚臁辈糠值脑O(shè)計,使學生有機會給常見設(shè)備和主機部件找名字,極大地調(diào)動了學生的興趣,使學生在操作中輕松掌握了計算機硬件知識。②與學生交互的及時性及充分性。電子白板可以及時反饋學生的操作,當學生拖放的不是正確答案時,拖放的錯誤答案就會自動返回,如果拖放的是正確答案,答案便會留在拖放后的位置處。這使學生及時地了解了操作是否正確,調(diào)動了其積極性。
把電子白板應用于課堂教學極大地調(diào)動了學生的積極性,及時的交互使學生的主體性得到了提高。在課堂中,利用電子白板既可以按照傳統(tǒng)方式展示知識進行教學,也可以開展精彩的互動教學,可以隨心所欲地書寫、繪畫與標注,通過使用簡單但有效的工具來激發(fā)思想、激勵學生并吸引他們的注意力。我認為自己在實踐中利用電子白板比較成功的地方主要有以下幾點:
《認識計算機》主要的知識點是計算機系統(tǒng)的組成及存儲容量單位換算,在傳統(tǒng)的教學中,教師會拆開機箱在講臺上告訴學生各個部件名稱及作用,但機箱內(nèi)各部件比較小,學生難以觀察全面,如果稍有看不清楚或聽不清楚,就會把名稱搞錯,而利用電子白板的遮罩功能與連接功能,使學生能夠清楚明白地知道各部件的名稱。
這節(jié)課理論性較強,需要學生練習才能真正鞏固和掌握知識,在傳統(tǒng)的教學中,學生的鞏固練習通常是讓學生在文檔中進行連線,但是學生對于在Word中連線一方面操作不熟練會浪費時間,另一方面連線之后也不知道是否正確,只有等老師來評判。利用電子白板就不會有這樣的問題產(chǎn)生,學生只要拖動答案到正確位置就可以了,而且電子白板會及時告訴他們是否操作正確。
信息產(chǎn)業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)
信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和其它產(chǎn)業(yè)的發(fā)展一樣,都取決于科學技術(shù)的發(fā)展水平。世界科學技術(shù) 發(fā)展的歷史表明,每一次產(chǎn)業(yè)革命,都是以物質(zhì)機器的發(fā)明為基礎(chǔ)的。第一次產(chǎn)業(yè)革命的物 質(zhì)機器是蒸汽機;使人類進入了工業(yè)時代;第二次產(chǎn)業(yè)革命的物質(zhì)機器是以微電子技術(shù)為基 礎(chǔ)的計算機,使人類進入了信息時代。從機器發(fā)展的角度來看,今天人類已經(jīng)從物理機器的 時代,走到了信息機器,也就是計算機的時代。從科學發(fā)展的角度來看,人類已經(jīng)從物質(zhì)科 學時代進入到了信息科學的時代。信息論,控制論,系統(tǒng)論等可以歸入理論信息科學的范疇 ;計算機技術(shù),通訊技術(shù),控制技術(shù)等則可以歸入技術(shù)信息科學的范疇。
我國信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀是:我們可以研制出很高性能的計算機及通訊與家電設(shè)備,就 是缺少核心的東西,國產(chǎn)的“?quot;片;我們可以研制出各種繪圖機,缺少的也是核心的東西 ,國產(chǎn)的噴墨“頭";我們可以研制出多種多樣的嵌入式遙感系統(tǒng),缺少的也是核心的東西 ,高性能的國產(chǎn)傳感“器"。歸根到底,我國的信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,與國外的相比,不足的根 源就是微電子技術(shù)的差距太大。
信息產(chǎn)業(yè)的物質(zhì)機器計算機是由硬件與軟件兩部分組成的,而軟件是在硬件的限制下發(fā) 展的,即硬件的水平將決定軟件所能達到的水平。特別是現(xiàn)在,科學工作者正在把生命作為 一種智能計算機來理解的時候,第三次產(chǎn)業(yè)革命的物質(zhì)機器,估計將是全面具有類人智能的 計算機。它不僅在計算速度上將達到并超過人腦的兩億億次計算速度,而且還具有類似人腦 那樣的智能以及類似五官系統(tǒng)的“眼,耳,鼻,舌,身"等。這些能不能僅僅通過常說的計 算智能(ComputationalIntelligence)的形式體系,也就是基于連接機制和基于進化機制 的人工智能形式體系就能解決,還很不清楚。不過,由于人腦的基本成份的95%是水,人體 的主要元素是氫,氧,碳,氮,鈣和一些鹽類,再加一些微量元素,如鐵,鎂等。能聽說讀 寫,會感知世界與改造世界的人就是由這些基本元素的原子級的巧妙構(gòu)造而來的,人們正在 從納米技術(shù),生物技術(shù),MEMS技術(shù)與機器人技術(shù)等多方面進行探索,希望能從原子和分子級 的設(shè)計上來實現(xiàn)第三次產(chǎn)業(yè)革命,使人類進入智能時代。
微電子技術(shù)是無法回避的
作為現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)的微電子技術(shù)包括芯片制造技術(shù)與設(shè)計技術(shù),主要體現(xiàn)在加 工設(shè)備,加工工藝,封裝測試,批量生產(chǎn)以及設(shè)計創(chuàng)新的能力上。加工設(shè)備的能力可以從硅 園片的尺寸大小與硅芯片的特征線寬水平來衡量。目前,芯片加工設(shè)備正在從200毫米硅園 片加工設(shè)備向300毫米硅園片加工設(shè)備過渡。從芯片特征線寬來看,目前,0.18-0.25μm芯 片已進入批量生產(chǎn)階段,估計2002年將達到0.13μm,半導體設(shè)備廠商正在積極進行努力, 研發(fā)100nm技術(shù)的加工設(shè)備。芯片廠商不僅在繼續(xù)縮小芯片的特征線寬,以提高單功能芯片 的集成度;而且已能開發(fā)能在一塊芯片上集成多種功能的加工工藝,將應用系統(tǒng)集成在一塊 芯片上而成為系統(tǒng)芯片(SOC)。要發(fā)展我國的信息產(chǎn)業(yè),有關(guān)微電子技術(shù)的這些問題都是 要盡快解決才行的。
為了迎接下一次產(chǎn)業(yè)革命,人們也早已在加速改進為實現(xiàn)納米技術(shù)目標所需的工具。19 81年IBM公司發(fā)明了“掃描探測顯微鏡"(SPM),使技術(shù)人員能夠通過一個超級尖端來施加 電壓,從而移動原子?!霸恿︼@微鏡"也是由IBM公司開發(fā)的,它能夠生成單個原子的表面 狀態(tài)圖像,科學家們因而可以獲得有關(guān)物質(zhì)如何運動和在原子及分子水平上相互作用的新知 識,這意味著他們現(xiàn)在能夠把不同的分子彼此連接起來。由于納米技術(shù)是在原子與分子級上 進行設(shè)計來實現(xiàn)人們所希望的類生物的智能產(chǎn)品,人們預計它將使人類從信息時代進入智能 時代。由于第三次產(chǎn)業(yè)革命的科學技術(shù):光電子學,納電子學,分子電子學和量子信息等, 都需要采取由微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展起來的半導體微加工工藝技術(shù),微電子技術(shù)不僅是信息產(chǎn)業(yè)革 命的需要,也是下一次智能產(chǎn)業(yè)革命的需要,所以發(fā)展微電子技術(shù)是無法回避的。
自主芯片設(shè)計是無法回避的
近些年來,由于芯片的集成度已經(jīng)上升到硅襯底能代替印制板(PCB),過去用若干物 理組件在PCB上實現(xiàn)的復雜的電子系統(tǒng),現(xiàn)在已能用若干IP(IntellectualProperty)核在 硅襯底上實現(xiàn),微電子技術(shù)已經(jīng)從VLSI走向系統(tǒng)芯片SOC(SystemonChip)的新階段。由于P CB系統(tǒng)的設(shè)計與驗證主要是PCB上的物理組件之間的相互作用,而不是物理組件本身的設(shè)計 與驗證。物理組件一般是只能選用而不能修改的;如果沒有合適的物理組件可用來實現(xiàn)系統(tǒng) 的功能時,則就要進行相應物理組件的ASIC或FPGA設(shè)計。對SOC來說,由于組成它的IP核具 有可修改性,在當前的SOC設(shè)計中,利用了IP核的可修改性帶來的靈活性。但IP核的這個與 物理組件在應用上的差別,不僅帶來了SOC設(shè)計與驗證的復雜性,而且也形成了提高SOC設(shè)計 效率的障礙。那么,能不能使SOC的設(shè)計與PCB系統(tǒng)的設(shè)計類似,只有IP核的合并與互連布圖 驗證呢?在SOC設(shè)計中要實現(xiàn)PCB系統(tǒng)設(shè)計中物理組件只能選用不能修改的原則,也就是相當 于要將IP核設(shè)計成一種只需選用不需修改的可重用IP核。像PCB系統(tǒng)通過物理組件的積累形 成物理組件庫那樣,對于SOC也要通過IP核的積累形成IP核庫。順便指出,IP核是可以參數(shù) 化的,利用這一點,可以提高它的派生能力。還有,總線是PCB系統(tǒng)通信的主要結(jié)構(gòu),在SOC 中也需要采用這樣的技術(shù)??傊獏⒄誔CB系統(tǒng)的設(shè)計策略,就是要像物理組件的設(shè)計與P CB系統(tǒng)的設(shè)計能分開進行那樣,按照即插即用的SOC設(shè)計目標,IP核的設(shè)計與SOC的設(shè)計也應 該是能分開進行的。實現(xiàn)的關(guān)鍵就是如何能建立一些不需修改就能重用的IP核?以及如何使 這些IP核適合應用領(lǐng)域的要求,能構(gòu)成優(yōu)化的SOC產(chǎn)品?換句話說,為了充分利用設(shè)計重用 的好處,必須考慮兩個方面:一是可重用構(gòu)件的設(shè)計;二是重用已有構(gòu)件的新系統(tǒng)的設(shè)計。
現(xiàn)在國內(nèi)已經(jīng)有用國外的IP核進行SOC芯片設(shè)計的,如果總是這樣作,我們的SOC芯片設(shè) 計就要受制于別人的IP核;就相當于現(xiàn)在總是用國外的芯片進行計算機設(shè)計,受制于別人的 芯片一樣,會防礙我國信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。所以,自主設(shè)計芯片是無法回避的。
四大競爭需要大聯(lián)合
一、改革教學方式,充分體現(xiàn)學生學習的主體性
傳統(tǒng)的初中物理教學中,絕大多數(shù)學校呈現(xiàn)的都是填鴨式的教學模式,教師在黑板上抄寫板書,學生在下面被動的聽課,形成了單向的教學傳導形式.在這樣的教學環(huán)境中,教師一味的向?qū)W生傳輸物理概念、理論和公式,長此以往,學生就會對教師產(chǎn)生強烈的依賴感,學習中學生不愿意去思考,學生的思維受到嚴重的限制,因此,學習效率也一直停滯不前.面對這樣的教學環(huán)境,教學改革迫在眉睫,教師必須進行教學改革,利用新的教學模式代替陳舊的教學模式,為學生樹立新的教學思想,將課堂主體交給學生,讓學生做課堂的主人.這時候教師在進行一定的教學引導,讓學生積極參與其中,從而活躍物理課堂氣氛,使學生的學習自主性和探究性得到培養(yǎng).例如學習《摩擦力》時,首先,教師應該讓學生了解本節(jié)課將要學習的內(nèi)容,告訴學生本節(jié)課的教學目標,比如了解摩擦力以及它產(chǎn)生的主要條件;怎么判別摩擦力的大小以及摩擦力的產(chǎn)生方向;必須認識到動摩擦力與最大靜摩擦力因素與哪些因素有關(guān)等等.然后教師再根據(jù)物理教學目標為學生布置一些物理學習任務,然后讓學生進行探究和談論,在探究過程中遇到的問題應該及時記錄下來,然后在課堂學習的時候認真聽自己不會的地方,這樣能夠有針對性的解決問題,從而有效的提初學習效率.如果對于存在困惑的地方仍然沒有得到解決,學生就應該及時問老師,從而有效的解決問題,不斷完善自己.物理教學過程中通過為學生布置一些教學任務,不但能夠活躍課堂氣氛,使學生的大腦運轉(zhuǎn)起來,還能夠有效的展現(xiàn)學生的主體地位,使學生對物理知識的理解和吸收更加快速,從而構(gòu)建一個初效的物理課堂.
二、理論聯(lián)系實際,激發(fā)學生學習的興趣和動機
在物理學習過程中,這門科目中涉及到的很多原理或者是一些物理規(guī)律都是源于人們的實際生活中的.對于物理這個學科來說,它涉及到的很多問題都比較抽象難懂,這使得很大一部分學生在學習物理知識的時候都比較吃力,面對這樣的學習形式,學生想要好好學習,但是面對抽象難懂的物理知識卻沒有好的學習方法,只能無可奈何.因此,教師應該為學生選擇良好地學習方法,將物理知識與學生的生活實際聯(lián)系起來,使學生對物理知識的理解和吸收地更快.但是絕大多數(shù)教師都忽略這一點,在物理教學過程中與學生的生活實際嚴重脫軌.在教學過程中,教師應該將物理知識與學生的生活實際有機的聯(lián)系起來,將抽象的物理知識變得簡單化和直觀化,讓學生認識到物理知識對于人們生活的重要性,從而有效的激發(fā)學生對于物理的學習興趣,提初學生對于物理知識的認知能力.隨著社會的飛速發(fā)展,社會中電子信息技術(shù)已經(jīng)應用到了各個領(lǐng)域中,同時也起到了一定的正面影響.近年來,計算機技術(shù)也逐漸融入了教育領(lǐng)域中,通過實踐得知也取得了一定的教學成效.因此,在初中物理教學過程中,教師應該將多媒體技術(shù)應用到課堂上,通過一些具有趣味性的圖片、文字或者是視頻動畫來吸引學生的目光,引起學生的好奇心.在此基礎(chǔ)上,教師趁熱打鐵,將物理知識融入其中,從而有效的調(diào)動學生的物理學習積極性,活躍課堂氣氛,使學生對物理知識產(chǎn)生濃厚的興趣,有效的進行教學導入.然后,教師再利用生活中的一些事物進行舉例,使學生對于物理知識理解的更加透徹.例如學習《機械能守恒定律》時,教師不要直接告訴學生要講什么,應該利用多媒體為學生播放一段小視頻,讓學生觀看世界上最壯美的大瀑布,世界上最陡峭的過山車或者是為學生呈現(xiàn)奧運會上蹦床運動的決賽,讓學生感受其中的樂趣.觀看完之后,教師問學生這些能量是怎樣轉(zhuǎn)化的呢?通過這樣的提問可以有效的將物理知識與我們的生活實踐聯(lián)系起來,使學生的興趣高漲.接下來,在學生全神貫注于課上的時候教師再進行一一的解答,從而提升教學效率,使學生的創(chuàng)新性和自主性得到提升.
三、積極開展合作學習方式