Тип урока: урок повторения изученного материала.
Форма урока: урок-путешествие.
Продолжительность: 45 минут.
Оборудование: компьютерный класс, мультимедийный проектор, карточки с цифрами 0 и 1.
Цели урока.
- Образовательная:
- повторение изученного материала по теме «Двоичная система счисления».
- Развивающие:
- развитие интереса к информатике,
- развитие мышления,
- формирование умений выдвигать гипотезы и обосновывать свой ответ.
- Воспитательные:
- демонстрация связи информатики с другими науками,
- воспитание умений слушать выступающих.
- Практическая: формирование умений работать с двоичными числами в программе Калькулятор.
Структура урока.
- Организационный момент.
- Повторение изученного:
– перевод чисел из десятичной системы счисления в двоичную и наоборот,
– работа с двоичными и десятичными числами в программе Калькулятор, - Постановка домашнего задания.
- Подведение итогов урока.
ХОД УРОКА
1. Организационный момент (постановка цели урока)
Двоичная система счисления играет очень важную
роль в информатике и математике, и мы уже начали
первое знакомство с ней. В дальнейшем вам
предстоит узнать об арифметике двоичных чисел, а
пока еще раз вспомним, что мы узнали о двоичных
числах в 6 классе. А чтобы не было скучно,
предлагаю вам совершить путешествие в глубь
веков и узнать, где впервые появилась двоичная
система счисления и как эта идея получила
распространение в дальнейшем. Вы познакомитесь с
великими учеными и их открытиями, найдете для
себя много интересной информации о двоичных
числах, встречающихся в нашей жизни.
За активное участие вы будете получать карточки,
на которых написаны цифры 0 и 1. Карточка «1»
дается за правильный ответ. Карточка «0» дается
за неполный ответ или дополнение к ответу. За
неправильные ответы карточки не даются. В конце
урока каждую пару карточек «0» можно будет
обменять на одну карточку «1». А заработанные
карточки можно будет обменять на некоторую
отметку. Итак, все в ваших руках!
2. Повторение изученного материала
Древний Китай и Книга перемен
Свое путешествие мы начнем с Древнего Китая (11
в. до н.э.), где много веков назад появилась одна из
удивительных книг, о которой говорят до сих пор –
Книга перемен. Говорят, что именно там впервые
встречается идея использования двоичных чисел.
Порядок гексаграмм в книге Перемен,
расположенных в соответствии со значениями
соответствующих двоичных цифр (от 0 до 63), и метод
их получения был разработан китайским учёным и
философом Шао Юн в XI веке. Однако нет
доказательств, свидетельствующих о том, что Шао
Юн понимал правила двоичной арифметики. (По
ходу рассказа демонстрируются числа из Книги
перемен, ученикам предлагается найти связь между
современной записью двоичных чисел и древней (в
книге перемен 1 обозначалась двумя короткими
черточками, а 0 – одной длинной)).
Задание 1. (демонстрируется на экране).
Ученикам предлагается записать десятичное
число в виде символов из Книги Перемен и
определить, какому десятичному числу
соответствует изображенный рисунок.
Пингала из Древней Индии
Теперь пришло время посетить Древнюю Индию и познакомиться с математиком Пингала (200 год до н. э.), который разработал математические основы для описания поэзии.
Пингала – древнеиндийский математик, известный своим трудом под названием «Чандас-шастра» – трактат на санскрите о стихосложении. Шастра разделена на восемь глав. Она является переходным этапом между ведическим размером и классическим размером эпоса на санскрите. Пингала представил первое известное науке описание двоичной системы счисления, которое связано с перечислением ведических размеров стихосложения с короткими и длинными слогами.
Задание 2. Необыкновенная девочка.
Раз мы заговорили о стихах, предлагаю вам послушать стихотворение о необыкновенной девочке и выяснить, о чем идет в нем речь. (Стихотворение демонстрируется на экране и медленно читается, ученики по ходу записывают встречающиеся двоичные числа и переводят их в десятичные).
Необыкновенная девочка
Ей было тысяча сто лет,
Она в сто первый класс ходила,
В портфеле по сто книг носила –
Все это правда, а не бред.
Когда, пыля десятком ног,
Она шагала по дороге,
За ней всегда бежал щенок
С одним хвостом, зато стоногий.
Она ловила каждый звук
Своими десятью ушами,
И десять загорелых рук
Портфель и поводок держали.
И десять темно-синих глаз
Рассматривали мир привычно...
Но станет все совсем обычным,
Когда поймете наш рассказ.
Кипу – узелковая письменность инков из Южной Америки
А теперь мы покидаем Древнюю Индию и
отправляемся в Южную Америку, где нас ждет
удивительное племя инков, готовое рассказать о
кипу – узелковой письменности.
Ки?пу (quipu — «узел», «завязывать узлы»,
«счёт») — древняя мнемоническая и счётная
система (в связке со счётным устройством юпаной)
инков и их предшественников в Андах,
своеобразная письменность: представляет собой
сложные верёвочные сплетения и узелки,
изготовленные из шерсти южноамериканских
верблюдовых (альпаки и ламы) либо из хлопка. В
кипу может быть от нескольких свисающих нитей до
2000. Она использовалась для передачи сообщений
посыльными часки по специально проложенным
имперским дорогам, а также в самых разных
аспектах общественной жизни (в качестве
календаря, топографической системы, для фиксации
налогов и законов, и др.). Один из испанских
хронистов (Хосе де Акоста) писал, что «вся империя
инков управлялась посредством кипу».
В 1923 году американский историк Лесли Леланд Локк
в своей книге «The ancient quipu» сумел доказать,
что узелковые сплетения инков —
действительно письменность. В 2006 году
американский исследователь Гэри Эртон обнаружил
также, что в узелках заложен некий код, более
всего похожий на двоичную систему — 128
вариаций или 27.
Задание 3. Игра «Угадай устройство»
Перед вами волшебные таблицы. В списке представлено 15 предметов, каждый предмет имеет свой номер:
- Клавиатура
- Принтер
- Транзистор
- Компьютер
- Калькулятор
- Счеты
- Компакт-диск
- Перфокарта
- Дискета
- Робот
- Кассета
- Мышь
- Плата
- Сканер
- Колонки
Эти же названия записаны в четырех таблицах, которые представлены ниже.
Таблица 1 | Таблица 2 | Таблица 3 | Таблица 4 |
Перфокарта | Компьютер | Принтер | Клавиатура |
Компьютерная мышь | Счеты | Сканер | Плата |
Кассета | Компакт-диск | Счеты | Транзистор |
Дискета | Компьютерная мышь | транзистор | Колонки |
Робот | Плата | Компакт-диск | Кассета |
Плата | Калькулятор | Робот | Компакт-диск |
Сканер | Сканер | Кассета | Калькулятор |
Колонки | Колонки | Колонки | дискета |
Один из учеников загадывает устройство, например дискету (№9). Учитель спрашивает:
- Есть ли это название в таблице 1? (да, 1)
- А в таблице 2? (нет,0)
- А в таблице 3? (нет, 0)
- а в таблице 4? (да, 1)
Учитель тут же называет устройство.
Ученикам предлагается разгадать секрет фокуса. А
дело все в двоичной системе счисления. В случае с
дискетой (№9) нужно просто перевести число 1001 из
двоичной СС в десятичную. Получится как раз номер
загаданного устройства.
Готфрид Лейбниц и его двоичная система счисления, 17-18 вв.
Современная двоичная система была полностью описана Лейбницем в XVII веке в работе Explication de l’Arithmetique Binaire. В системе счисления Лейбница были использованы цифры 0 и 1, как и в современной двоичной системе. Как человек, увлекающийся китайской культурой, Лейбниц знал о книге Перемен и заметил, что гексаграммы соответствуют двоичным числам от 0 до 111111. Он восхищался тем, что это отображение является свидетельством крупных китайских достижений в философской математике того времени.
Задание 4. Как же складывать?
Рассмотрите внимательно предложенные записи. Как при их помощи можно сложить числа из первого десятка?
0 – 0 1 – 1 2 – 10 3 – 11 4 – 100 5 – 101 |
6 – 110 7 – 111 8 – 1000 9 – 1001 10 – 1010 |
Попробуйте выяснить, какие действия выполнены в десятичной, а какие – в двоичной системе счисления?
1 + 1 = 2 1 * 1 = 1 10 + 10 = 100 |
0 + 1 = 1 10 * 1 = 10 100 – 1 = 99 |
XX век и вычислительные машины
Задание 5. Практическая работа «Выполнение вычислений с двоичными числами в программе Калькулятор.
Сейчас вам будут выданы листы с заданием и таблицей для раскодирования полученной информации. Вам будет нужно перевести все двоичные числа в десятичные и вместо каждого числа записать соответствующую букву из русского алфавита. Вы узнаете имена известнейших ученых 20 века, которые занимались вопросами использования действий с двоичными числами в работе ЭВМ.
1100-1101-10000-101 11010-110-1111-1111-10000-1111
101-1000-10000-10010-101-1000 1101010100-1010-10-1010-11000
Ответы: Клод Шеннон, Джордж Штибиц.
В 1937 году Клод Шеннон представил к защите
кандидатскую диссертацию Символический
анализ релейных и переключательных схем в MIT, в
которой булева алгебра и двоичная арифметика
были использованы применительно к электронным
реле и переключателям.
В ноябре 1937 года Джордж Штибиц создал на базе
реле компьютер «Model K» (от англ. «Kitchen», кухня, где
производилась сборка), который выполнял двоичное
сложение.
Наше время и Интернет. «Двоичные» шутки
На просторах Интернета появились забавные картинки. На одной изображена футболка со странной надписью, а на другой – не менее странные часы. Что бы все это значило?
Япония, 2004 г.
Вот и завершается наше путешествие.
Последняя страна, которую мы посетим – Япония.
В 2004 году в Японии поступили в продажу
необычные электронные часы, отображающие время в
двоичной системе счисления. Выглядят часы также
довольно необычно. Они заключены в круглый
металлический корпус, однако вместо циферблата
со стрелками или индикатора с цифрами под
стеклом находится печатная плата зеленого цвета
с резисторами, конденсаторами и расположенными в
два ряда десятью светодиодами. Именно они и
показывают время. Каждый из светодиодов
соответствует двоичному разряду.
В верхнем ряду имеются четыре диода,
соответствующих числам от одного (20) до восьми (23)
и показывающих часы. Нижний ряд из шести
светодиодов (разряды от 1 до 32) показывает минуты.
Чтобы получить нужное значение нужно сложить
числа, соответствующие горящим светодиодам. Для
удобства владельца рядом со светодиодами
указаны числа, которым те соответствуют.
(Рекомендуется показать ученикам изображение часов и спросить, как они работают)
3. Постановка домашнего задания
Придумать сказку о двоичной системе счисления.
4. Подведение итогов урока
А теперь самое приятное – выставление отметок. Посмотрите на заработанные карточки и обменяйте два «0» на одну «1». Подсчитайте полученные баллы. (Отметки выставляются на усмотрение учителя в зависимости от уровня класса).