《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成》教學(xué)設(shè)計(jì)

崔翠萍

● 教學(xué)內(nèi)容

教育科學(xué)出版社《信息系統(tǒng)與社會(huì)》項(xiàng)目學(xué)習(xí)課題：《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成》。

● 學(xué)情分析

學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)硬件的認(rèn)識(shí)處于模糊階段，對(duì)硬件的性能參數(shù)認(rèn)識(shí)不夠，在此基礎(chǔ)上活動(dòng)需要符合學(xué)生的基本情況。

● 教學(xué)目標(biāo)

（1）知道計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要組成部分，能夠描述其工作原理。

（2）了解計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的組成，認(rèn)識(shí)其主要的性能指標(biāo)。

（3）了解計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的分類，區(qū)分各類軟件的主要功能。

● 教學(xué)過程

1.開門見山，直接引入

師：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理信息的能力越來越強(qiáng)大，功能越來越豐富，外觀越來越多樣。但不管計(jì)算機(jī)系統(tǒng)如何發(fā)展，其基本組成都沒有發(fā)生變化。下面，我們將圍繞“探究計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成”項(xiàng)目展開學(xué)習(xí)。

師：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由哪些部分組成的呢？

師：請(qǐng)同學(xué)們打開身邊的主機(jī)箱，一起揭開主機(jī)箱內(nèi)黑匣子的秘密。

學(xué)生說出自己認(rèn)識(shí)的部分。

教師補(bǔ)充計(jì)算機(jī)的基本組成，引出項(xiàng)目探究任務(wù)一：探究計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成。

2.自主實(shí)踐，探究新知

項(xiàng)目任務(wù)一：探究計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成

活動(dòng)1：匹配數(shù)據(jù)類型與輸入輸出設(shè)備。

師：依靠多種設(shè)備，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠?qū)⒏鞣N信息輸入到計(jì)算機(jī)中，也能將不同類型的數(shù)據(jù)以不同的方式輸出。請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)思考數(shù)據(jù)與設(shè)備的關(guān)系，并填寫表1。

學(xué)生展示交流：輸入設(shè)備和輸出設(shè)備是計(jì)算機(jī)硬件的組成部分。

活動(dòng)2：比較內(nèi)部存儲(chǔ)器和外部存儲(chǔ)器。

師：我們剛才說到主機(jī)箱中有這樣兩個(gè)設(shè)備——內(nèi)存條和硬盤，都具有存儲(chǔ)功能，但它們有什么不同之處呢？?jī)?nèi)存條我們稱為內(nèi)存，硬盤叫什么？外存。和硬盤功能相似的還有移動(dòng)硬盤、U盤等，這些都稱為外存。內(nèi)存和外存我們統(tǒng)稱為存儲(chǔ)器。

師：請(qǐng)同學(xué)們查看學(xué)習(xí)材料“活動(dòng)2資料”，小組共同討論并將得到的資料完善到存儲(chǔ)器參數(shù)資料表（如表2），并查找內(nèi)外存的特點(diǎn)。

學(xué)生展示交流。

教師小結(jié)：設(shè)備型號(hào)是生產(chǎn)廠商指定的，它是一種代號(hào);從存儲(chǔ)容量上來說，內(nèi)存存儲(chǔ)容量小，外存存儲(chǔ)容量大;從存取速度上來說，內(nèi)存存取速度快，外存存取速度要小于內(nèi)存存取速度。（內(nèi)存>硬盤>移動(dòng)硬盤>U盤）

過渡：存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的記憶裝置，那它是不是計(jì)算機(jī)的核心部件呢？不是。計(jì)算機(jī)的核心部件是CPU，即中央處理器，其性能在一定程度上反映了整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能。

活動(dòng)3：調(diào)查中央處理器的性能指標(biāo)。

師：請(qǐng)同學(xué)們打開學(xué)習(xí)助手“活動(dòng)3資料”，找出衡量中央處理器性能的指標(biāo)，并填寫表3（至少兩項(xiàng)）。

師：中央處理器的性能指標(biāo)很多，主要取決于其主頻和工作效率。綜合前面所了解的，計(jì)算機(jī)是由哪些部分組成的呢？

生：計(jì)算機(jī)由輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、存儲(chǔ)器、中央處理器組成，中央處理器分為運(yùn)算器和控制器。

交流：各部分有什么樣的作用呢？輸入設(shè)備：輸入信息;輸出設(shè)備：輸出信息;存儲(chǔ)設(shè)備：存儲(chǔ)信息;中央處理器：控制和處理信息。

過渡：計(jì)算機(jī)硬件是計(jì)算機(jī)的軀體，軟件是計(jì)算機(jī)的靈魂。你購(gòu)買計(jì)算機(jī)后怎樣安裝、使用軟件呢？

項(xiàng)目任務(wù)二：體驗(yàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件組成

活動(dòng)4：確定計(jì)算機(jī)軟件的安裝順序。

確定軟件的類別及安裝順序。

師：系統(tǒng)軟件是具有通用功能的軟件，是直接運(yùn)行在“裸機(jī)”上的軟件，常見的操作系統(tǒng)有Windows、Linux、MacOS、Android等;應(yīng)用軟件是為滿足不同領(lǐng)域、不同用戶需求而設(shè)計(jì)的軟件。下面我將為同學(xué)們唱一首歌曲，同時(shí)將聲音錄制到電腦中，我們?cè)撊绾尾僮髂?？需要使用什么硬件設(shè)備？錄音時(shí)還需要哪些軟件？

活動(dòng)5：用錄音機(jī)程序錄制音頻。

錄音機(jī)程序是Windows系統(tǒng)自帶的“附件”中的一個(gè)程序。用錄音機(jī)程序可以將計(jì)算機(jī)外部的聲音錄制為音頻文件。

思考：在錄制聲音的過程中，計(jì)算機(jī)各組成部分是如何配合的？

生：計(jì)算機(jī)在接受指令后，由控制器指揮，從輸入設(shè)備頭戴麥克采集數(shù)據(jù)，傳送到內(nèi)存存儲(chǔ)器進(jìn)行存放，再由控制器將需要參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)傳送到運(yùn)算器，由運(yùn)算器進(jìn)行處理，處理后的結(jié)果保存在外存儲(chǔ)器中，最后由輸出設(shè)備音響輸出。

師：閱讀材料，根據(jù)結(jié)構(gòu)圖講解。

計(jì)算機(jī)的基本工作原理：馮·諾依曼原理。

3.總結(jié)交流，學(xué)以致用

知識(shí)樹——計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成，如下圖所示。

拓展練習(xí)。①要長(zhǎng)久保存5TB的視頻數(shù)據(jù)，應(yīng)選擇的存儲(chǔ)設(shè)備是什么？②要將2GB容量的數(shù)據(jù)從家里的計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)移到學(xué)校的計(jì)算機(jī)，應(yīng)選擇什么存儲(chǔ)設(shè)備？③分析觸摸屏為什么既是輸入設(shè)備又是輸出設(shè)備？

4.拓展延伸，深入提升

馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)拓展內(nèi)容。（具體內(nèi)容略）

● 教學(xué)反思

開門見山式的課堂情境使學(xué)生快速進(jìn)入課堂學(xué)習(xí)狀態(tài)。用主機(jī)箱的秘密作為活動(dòng)引入，學(xué)生親自觀察主機(jī)箱內(nèi)的零部件，以及主機(jī)箱的各種不同類型的接口，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)硬件的認(rèn)識(shí)。真正從平時(shí)的課堂中的想一想轉(zhuǎn)到看一看、摸一摸，讓學(xué)生有自己的感知。

上課活動(dòng)材料的準(zhǔn)備使項(xiàng)目任務(wù)的完成更高效?；顒?dòng)2對(duì)不同類型的存儲(chǔ)器的了解和資料的選擇經(jīng)過加工重新呈現(xiàn)給學(xué)生?；顒?dòng)3中中央處理器的性能指標(biāo)理解起來有難度，給學(xué)生準(zhǔn)備的活動(dòng)材料，目的明確，答案易找，多數(shù)的時(shí)間放在學(xué)生對(duì)性能指標(biāo)含義的理解上，給學(xué)生提供兩款A(yù)MD公司和Intel公司的主流CPU的參數(shù)，提升學(xué)生對(duì)不同信息的敏感度和對(duì)有價(jià)值信息的選擇能力。給學(xué)生準(zhǔn)備不同類型（如電子版和紙質(zhì)版）的學(xué)習(xí)材料，相關(guān)的硬件設(shè)備準(zhǔn)備充分，麥克和主機(jī)箱的準(zhǔn)備更是從學(xué)生的學(xué)情出發(fā)，體驗(yàn)知識(shí)的生成過程。

教師聲音風(fēng)采展示。教師為學(xué)生奉獻(xiàn)一首歌曲是本節(jié)課的一道風(fēng)景線，拉近了師生之間的距離，使課堂別具趣味。

蒼山點(diǎn)題

不論我們?cè)鯓诱J(rèn)識(shí)新課標(biāo)、新教材、新課程，信息技術(shù)課程正在一步步因此而往前推進(jìn)，這是科技發(fā)展的必然，也是教育發(fā)展的需要。作為一線老師，我們應(yīng)積極學(xué)習(xí)，勇敢嘗試，熱情地?fù)肀磥怼?/p>

第一篇文章，以“實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目學(xué)習(xí)”為新的教學(xué)策略，綜合了實(shí)驗(yàn)課、項(xiàng)目學(xué)習(xí)以及探究學(xué)習(xí)等多種方式，有機(jī)地把學(xué)習(xí)與探究相結(jié)合，把“組建傳感系統(tǒng)”這種新的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了很好的教學(xué)設(shè)計(jì)與課堂組織。根據(jù)我本人的觀課感受，我認(rèn)為在學(xué)習(xí)本節(jié)課設(shè)計(jì)的過程中要注意幾個(gè)問題：第一，教學(xué)中涉及的硬件可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行更換，并不局限于某種開源主板硬件;第二，教學(xué)中宜分組進(jìn)行不同的實(shí)驗(yàn)，降低難度，尤其是實(shí)驗(yàn)三可以由較高水準(zhǔn)的小組選做。

第二篇文章，以項(xiàng)目、任務(wù)、活動(dòng)的靈活組合為新的教學(xué)策略，綜合了機(jī)箱內(nèi)的實(shí)物觀察、表格數(shù)據(jù)分析、討論交流以及思維導(dǎo)圖總結(jié)等方式，對(duì)傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)硬件、軟件系統(tǒng)基于計(jì)算機(jī)的基本原理進(jìn)行了項(xiàng)目學(xué)習(xí)，把課堂環(huán)節(jié)進(jìn)行了有效分割和有效測(cè)試，非常具有可操作性。在學(xué)習(xí)本節(jié)課的時(shí)候，我們要注意兩點(diǎn)：第一，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為信息系統(tǒng)，其組成結(jié)構(gòu)要對(duì)硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)進(jìn)行針對(duì)性的學(xué)習(xí)，既有區(qū)別也有聯(lián)系;第二，認(rèn)識(shí)組成的硬件與軟件是第一層次，要晉升到認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)的基本工作原理，可以從馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)的視角結(jié)合實(shí)際的過程（如文字輸入、加工、打印，或者程序的數(shù)據(jù)輸入、計(jì)算與輸出）認(rèn)知計(jì)算機(jī)的基本工作原理。

新課標(biāo)、新教材、新課程、新課堂，一切都是新的，也許并不完美，但是因?yàn)閯?chuàng)新會(huì)帶給信息技術(shù)課程不一樣的未來。