淺談信息化手段在二進制學(xué)習(xí)中的應(yīng)用

顧云

摘 要：信息技術(shù)手段在教學(xué)中的嘗試和應(yīng)用使學(xué)生和教師眼前一亮，從教育系統(tǒng)的相關(guān)文件到學(xué)科教學(xué)都開始關(guān)注信息化的發(fā)展，推動信息化手段在教學(xué)中的廣泛應(yīng)用。本文從筆者所教學(xué)科和專業(yè)的實際教學(xué)情況出發(fā)，分析信息化手段在中等職業(yè)學(xué)校的二進制課堂中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：信息化 ?二進制 ?資源

中等職業(yè)學(xué)校全國性信息化大賽的舉辦已經(jīng)走進了第六個年頭，從最開始注重淺層技術(shù)的應(yīng)用，到如今注重技術(shù)手段和教學(xué)模式、學(xué)習(xí)模式的融合，信息化手段介入的有效性、與課堂環(huán)節(jié)的契合程度、與教學(xué)方法教學(xué)模式的契合程度，是如今信息化成熟期的關(guān)注點。南京師范大學(xué)的張一春教授指出：“所謂的信息化教學(xué)，是以現(xiàn)代教學(xué)理念為指導(dǎo)，以信息技術(shù)為支持，應(yīng)用現(xiàn)代教學(xué)方法的教學(xué)。在信息化教學(xué)中，要求觀念、組織、內(nèi)容、模式、技術(shù)、評價、環(huán)境等一系列因素信息化。”信息化手段除了軟件以及各種設(shè)備的支持，不可忽視的一個方面其實是信息化的教學(xué)方法和學(xué)習(xí)方法，二者相互制約又相互促進，共同服務(wù)于教學(xué)內(nèi)容，實現(xiàn)更加有效、高效的學(xué)習(xí)。

就中等職業(yè)學(xué)校一年級的教材《計算機應(yīng)用基礎(chǔ)（第三版）》而言，教學(xué)重心在辦公軟件，因為每年課程結(jié)束的同時會組織學(xué)生參加全國計算機高新技術(shù)考試。然而二進制這一偏理論和數(shù)學(xué)計算的教學(xué)和學(xué)習(xí)內(nèi)容卻引起了筆者的注意。二進制是計算機技術(shù)的核心，對剛剛?cè)胄５挠嬎銠C專業(yè)學(xué)生而言，這是他們后續(xù)學(xué)習(xí)必須具備的知識儲備。教材提供了一個生肖游戲作為學(xué)習(xí)的支撐環(huán)境，是一個吸引學(xué)生的很好方式，然而對于中職學(xué)生而言，書本上的游戲與他們閑暇時玩的游戲明顯有很大差別，同時游戲關(guān)于二進制的分析理解并不輕松。作為一位計算機老師，筆者嘗試調(diào)整并加入信息化的元素使二進制內(nèi)容的學(xué)習(xí)更加豐富有趣。畢竟，對于計算機軟件專業(yè)的學(xué)生而言，后期編程和網(wǎng)絡(luò)設(shè)置相關(guān)課程的學(xué)習(xí)還要有二進制的基礎(chǔ)。下面筆者結(jié)合自己在實際二進制教學(xué)中信息化手段的使用情況進行詳細的介紹。

一、教學(xué)分析

1.內(nèi)容分析

計算機應(yīng)用基礎(chǔ)課程是中等職業(yè)學(xué)校學(xué)生必修的一門公共基礎(chǔ)課。該課程選用教材《計算機應(yīng)用基礎(chǔ)（第三版）》，《游戲二進制》選自學(xué)習(xí)領(lǐng)域一的第三個項目，主要任務(wù)是讓學(xué)生熟悉二進制系統(tǒng)，掌握十進制與二進制之間的相互轉(zhuǎn)化，共用時2課時。

2.學(xué)情分析

該課教學(xué)對象為信息技術(shù)系2015級計算機軟件專業(yè)的學(xué)生，學(xué)生基本上在初中都學(xué)習(xí)過信息技術(shù)課程和物理電路的相關(guān)知識，對計算機有著濃厚的興趣。然而通過對上屆學(xué)生的問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的教學(xué)方式效果并不理想，學(xué)生遺忘很快。針對這樣一種客觀事實，教師嘗試借助信息化的手段，使課堂教學(xué)更加豐富多彩。

3.目標和重難點分析

結(jié)合學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)生學(xué)情，設(shè)立以下三維教學(xué)目標。知識目標為熟悉數(shù)制、基數(shù)、權(quán)的概念;理解二進制、八進制、十六進制的特點。能力目標為能進行十進制、二進制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)化。情感目標為培養(yǎng)學(xué)習(xí)計算機基礎(chǔ)技能的興趣;培養(yǎng)利用信息技術(shù)學(xué)習(xí)的意識。

根據(jù)教學(xué)目標，教學(xué)重難點設(shè)定有：教學(xué)重點——二進制數(shù)的基本特征;教學(xué)難點——十進制數(shù)、二進制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)化。

4.模式分析

本節(jié)課在智慧教室進行，采用基于資源的學(xué)習(xí)模式，軟件開發(fā)、學(xué)習(xí)先行，借助學(xué)習(xí)平臺，自定進度、自主學(xué)習(xí);課堂中進行討論，整理收獲，探究討論、協(xié)作學(xué)習(xí)，最后評價反饋并進行課外拓展。學(xué)習(xí)平臺既是多種教學(xué)資源的載體，又提供了數(shù)字化交流的途徑，同時也對傳統(tǒng)的課堂教學(xué)在時間空間上進行了拓展。

二、過程分析

教學(xué)過程分為課前、課中和課后三個部分，課前教師在學(xué)習(xí)平臺中通過公告的方式分發(fā)問題：什么是進制？進制有什么特點？你知道二進制在生活中有哪些用處嗎？十進制、二進制如何轉(zhuǎn)化？學(xué)生操作教師上傳到學(xué)習(xí)平臺的游戲和相關(guān)軟件，結(jié)合在網(wǎng)絡(luò)上搜索獲得的資料形成自己的理解，并整理成Word文檔上傳至平臺，其他學(xué)生可以登錄平臺自由瀏覽，與此同時，學(xué)生以跟帖的方式回答教師發(fā)布的四個問題。

學(xué)生在前面自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上完成教師在學(xué)習(xí)平臺上預(yù)留的練習(xí)題并提交，通過及時反饋查看預(yù)習(xí)效果。教師根據(jù)學(xué)生在平臺上的學(xué)習(xí)情況，采取組間同構(gòu)、組內(nèi)異構(gòu)的方式，將學(xué)生分成四組進行正式的課堂活動。

1.以“四大問題”為導(dǎo)向的課堂教學(xué)

課堂活動主要圍繞課前教師在平臺的公告區(qū)提出的四個問題展開。

（1）你知道的進制有哪些？課前教師整理學(xué)生在公告區(qū)關(guān)于該問題的跟帖，發(fā)現(xiàn)他們都能給出有效回答（如十進制、二進制、十二進制、七進制……），因此在實際教學(xué)過程中該問題不用花費過多的時間講解，而是請學(xué)生代表上臺結(jié)合生活實際介紹自己在跟帖中提及的進制，這樣能達到解決問題的目的，更重要的是幫助學(xué)生形象地回憶和共享之前的自學(xué)成果。

（2）進制有什么樣的特點？課前學(xué)生已經(jīng)通過平臺了解到“數(shù)制、基數(shù)和權(quán)”三個專有名詞的概念，學(xué)生基本都在帖子上寫出了十進制數(shù)的特點，教師通過Xmind軟件對學(xué)生的跟帖進行匯總，以清晰的脈絡(luò)呈現(xiàn)進制的特點。

學(xué)生通過玩“生肖游戲”（教材的提供素材）明白邏輯判斷的關(guān)鍵是“有”和“沒有”兩種狀態(tài)的確定，教師自主開發(fā)的“二進制學(xué)習(xí)軟件”的“二進制數(shù)原理”版塊，從“態(tài)”“形”“數(shù)”三個方面進行形象生動的展示，學(xué)生操作該軟件掌握二進制的特點。學(xué)生登錄平臺重溫游戲，并參照十進制數(shù)模式在小組的電腦上總結(jié)二進制數(shù)的特點，教師將學(xué)生總結(jié)呈現(xiàn)到教師機。

在此基礎(chǔ)上，第一組和第二組討論并利用Xmind軟件完成八進制數(shù)特點總結(jié)，第三組和第四組討論并利用Xmind軟件完成十六進制數(shù)特點總結(jié)，教師巡視各組討論情況并適當(dāng)引導(dǎo)，教師將學(xué)生總結(jié)呈現(xiàn)到計算機，此問題和環(huán)節(jié)的設(shè)置目的在于突出教學(xué)重點。

（3）二進制在實際生活中有哪些運用？結(jié)合學(xué)生課前在學(xué)習(xí)平臺上的跟帖以及學(xué)生代表上臺展示，發(fā)現(xiàn)二進制在諸如開關(guān)、計算器、光盤、計算機等領(lǐng)域有廣泛運用，進而引出二進制在與所學(xué)專業(yè)相關(guān)的計算機中是如何運用的。

（4）十進制數(shù)/二進制數(shù)如何相互轉(zhuǎn)化？在本節(jié)課之前學(xué)生剛剛學(xué)習(xí)過計算機的組成，課后曾經(jīng)給學(xué)生布置拆裝鍵盤的操作，學(xué)生結(jié)合圖片回憶鍵盤內(nèi)部構(gòu)造，發(fā)現(xiàn)每一個按鍵均連接著不同的電路。借助“二進制學(xué)習(xí)軟件”的“模擬鍵盤”板塊發(fā)現(xiàn)，鍵盤鍵入字母或者數(shù)字，內(nèi)部電路實際上是將其轉(zhuǎn)化為0和1的組合傳送給計算機，以便于屏幕顯示和其他用途，計算機是依靠二進制進行工作的。

那么二進制和十進制之間相互轉(zhuǎn)化的原理究竟是怎樣的呢？實際生活中只有數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換器對其進行了充分的運用。本課中對這兩個轉(zhuǎn)換過程進行簡化，各小組內(nèi)部協(xié)作交流，觀察和分析十進制/二進制的互化過程，教師巡視各組討論情況并進行適當(dāng)引導(dǎo)。

一方面，當(dāng)輸入電壓后，模數(shù)轉(zhuǎn)換器通過不斷的比較中間值，大則記1，小則記0，成功將其轉(zhuǎn)換為8位二進制，如輸入21，模數(shù)轉(zhuǎn)換器會通過不斷的取值比較，最終轉(zhuǎn)換為如視頻呈現(xiàn)的8位二進制數(shù)。另一方面，在數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，二進制8位數(shù)值會通過8條帶開關(guān)的線路匯總以便于顯示，受二進制位權(quán)的影響，各線路的電流從高到低為128到1不等，0/1分別控制開關(guān)的斷開和閉合，以此控制電流匯合與否，視頻是8位二進制00010101，通過8條線路匯總到電壓表的過程，電壓表顯示21，成功將二進制轉(zhuǎn)化為十進制。

在學(xué)生理解十/二互相轉(zhuǎn)化的原理之后，展示“二進制學(xué)習(xí)軟件”的“進制轉(zhuǎn)化”板塊，讓學(xué)生從數(shù)學(xué)模型的角度掌握二進制數(shù)和十進制數(shù)的互相轉(zhuǎn)化在實際計算過程中整數(shù)部分和小數(shù)部分轉(zhuǎn)化的方法和規(guī)律。學(xué)生代表發(fā)言總結(jié)規(guī)律并填寫計算機的Xmind軟件中的思維導(dǎo)圖，得到完整的十進制和二進制互化的規(guī)律。此問題和環(huán)節(jié)設(shè)置的目的在于突破教學(xué)難點。

2.評價反饋

學(xué)生微信掃描教師預(yù)留在學(xué)習(xí)平臺的二維碼，進入問卷星，完成進“游戲二進制”練習(xí)題，此環(huán)節(jié)的設(shè)置旨在將學(xué)生的理論知識放到具體的計算中進行檢驗，學(xué)生在練習(xí)本上計算后將答案填寫在問卷星上，提交問卷可以獲得即時反饋。教師通過查看學(xué)生練習(xí)情況，發(fā)現(xiàn)學(xué)生習(xí)題正確率很高，通過對錯誤題目進行一對一詢問發(fā)現(xiàn)屬于計算失誤。學(xué)生全部掌握，但仍需要注意細節(jié)，避免失誤。與往屆學(xué)生學(xué)習(xí)情況進行比較發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前引進信息化的學(xué)習(xí)更加有效。

3.課后拓展

課后在學(xué)習(xí)平臺發(fā)布公告。

（1）你們的師兄師姐很快就要學(xué)習(xí)到一節(jié)課《IP地址》小組合作利用中學(xué)時期學(xué)習(xí)的vb知識，編寫一個十進制和二進制互化的十/二進制轉(zhuǎn)換器，幫助他們快速實現(xiàn)IP地址學(xué)習(xí)過程中十進制和二進制的互化，減輕計算壓力，將工程文件和可執(zhí)行程序上傳平臺。

（2）結(jié)合本節(jié)課所學(xué)小組合作完成閃爍的彩燈策劃案，并向物理老師請教其可實現(xiàn)性。

三、教學(xué)反思

二進制的學(xué)習(xí)更加偏向理論知識和數(shù)學(xué)計算，單一看本小節(jié)和其他內(nèi)容之間的關(guān)聯(lián)并不大，但是在后面專業(yè)知識的學(xué)習(xí)中比較重要，需要每個學(xué)生熟練掌握。數(shù)制以及數(shù)制之間的轉(zhuǎn)化，內(nèi)容相對枯燥，游戲、軟件以及學(xué)習(xí)平臺的介入將數(shù)學(xué)運算和生活實際相結(jié)合，從而更好地探索二進制的奧秘，學(xué)生在整個學(xué)習(xí)過程中借助學(xué)習(xí)平臺和網(wǎng)絡(luò)大量獲取和分析資源，課堂氣氛活躍，師生互動良好，學(xué)生探索積極性高，知識點掌握牢靠，學(xué)生運用信息技術(shù)手段進行學(xué)習(xí)的意識明顯提高。

參考文獻：

[1]張一春.教師教育技術(shù)能力建構(gòu)——信息化環(huán)境下的教師專業(yè)發(fā)展[M].南京：南京師范大學(xué)出版社，2007.

[2]馬成榮.計算機應(yīng)用基礎(chǔ) [M].南京：江蘇鳳凰教育出版社，2015.

（作者單位：南京市玄武中等專業(yè)學(xué)校）