课堂引入

      如果说数字计算机处理信息的最基本的原理起源于中国，有人相信吗？可这的确是事实。

      故事：1701年，德国数学家莱布尼茨获得一幅来自中国的八卦图。八卦图是由阴和阳构成的图符，相传产生于3000多年前我国的周代，主要用于占卜等方术，《易经》中有较详细的记载。莱布尼茨从中悟出二进制原理，把阳变为“1”，把阴变为“0”，二进制产生了。1848年，英国数学家布尔推出二进制代数法则，为二进制计算机的诞生奠定了基础。第一台计算机诞生以后，冯·诺依曼观看了它的工作，因为是采用十进制来进行计算，数据量很大，工作起来慢极了。于是，冯·诺依曼提出计算机采用
二进制，二进制计算机诞生了！

      什么是二进制

      小创新
      意图：与十进制对比，联想出二进制，以让学生创造的方式进行，给学生创新、想象的机会。
      提问：十进制的特点：由0～9这10个数字构成，运算时“逢十进一”。如果让你创造一个几进制，你怎么做？
      创新：
      ◆二进制
      （学生回答）由（  ）个数字构成，它们是（  ），运算时逢（ ）进一。
      ◆三进制
      （学生回答）由（  ）个数字构成，它们是（  ），运算时逢（ ）进一。
      ◆四进制
      （学生回答）由（  ）个数字构成，它们是（  ），运算时逢（ ）进一。
      总结：二进制、八进制和十六进制都是现代常用的进制，不过三进制、四进制就没有了。

      小演算
      意图：通过演算，使学生进一步理解二进制。
      演算：二进制加法：0+1、1+1 … 1+1+1 …

      二进制怎样表示信息

      小实验
      意图：通过使用灯泡模拟电子管表示信息，使学生更容易理解数字信息的基本原理。
      实验：学生三五个人一组。物理实验器材：灯泡、干电池、导线和闸灯开关。实验方法：用亮灯表示1，灭灯表示0。实验内容：表示1+1、1+1+1、1+1+1+1、1+1-1等简单的运算过程。

      小讨论
      意图：揭示电子管、晶体管和集成电路的优点，想象电子计算机自动化的原因。
      问题：实验中闸灯开关不方便在什么地方？（提示：手动、保存等）
      拓展：阅读计算机的发展简史，了解较早的纸带输入，了解电子管、晶体管和集成电路的特点。
      讨论：为什么计算机采用二进制更方便，二进制对我们有什么不好？
      讨论提示：阅读中会了解到采用二进制需要的电路简单、耗电少和速度快。二进制以数字逻辑方式表示信息，限制了计算机向更聪明的层次发展，我们编写起程序来也很麻烦。

      小观察
      意图：揭示数字化的意义。
      观察：
     ◆观看一个老化的录像带，说出自己对画面、声音的感觉。
     ◆观看一个老化的VCD，观察马赛克现象，以及无马赛克部分的画面、声音。

     阅读：
                                       模拟信号与数字信号
      一般的电灯开关有“开”、“关”两种状态，电灯信号可理解为是不连续的；而由调光器控制的电灯亮度变化是平滑的，也可理解其信号是连续的。我们为区分两者不同的信号变化特点，可以称一般电灯开关为“数字”设备，称调光器为“模拟”设备。
      计算机表示信息的方式取决于计算机是数字设备还是模拟设备。早期的计算机采用模拟设备，使用十进制描述信息。
      模拟信号是模拟声音、图像等强弱变化的一个连续的信号。大部分家用电器，如电视机、收音机和固定家用电话等是靠接收由电视台、广播电台和电信局发出的模拟信号工作的。模拟信号的缺点是容易受到干扰。
      数字信号就是把信息用0与1表示，VCD视盘、CD光盘和手机等设备都是利用数字信号工作的，使用的信号仅是0与1的组合。数字信号不容易受到干扰，并且可以用压缩的方法提高介质的容量。因此，我们常用的VCD光盘播出的图像比普通盒式录像带播出的图像更清晰、存储容量更大，并且使用的寿命更长。

      小结

      通过小创新、小演算、小实验、小讨论和小观察等“上手”环节，学生很容易对二进制“数”这个抽象的概念有具体的印象，而不是空洞的理解，从而对计算机信息的表示方式以及数字化的特点有了比较直观的理解。

（作者单位：1 上海市闸北区第三中心小学 200071
2 山东省青州市第一中学 262500）