浅谈信息化手段在二进制学习中的应用
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摘 要：信息技术手段在教学中的尝试和应用使学生和教师眼前一亮，从教育系统的相关文件到学科教学都开始关注信息化的发展，推动信息化手段在教学中的广泛应用。本文从笔者所教学科和专业的实际教学情况出发，分析信息化手段在中等职业学校的二进制课堂中的应用。
关键词：信息化 二进制 资源
中等职业学校全国性信息化大赛的举办已经走进了第六个年头，从最开始注重浅层技术的应用，到如今注重技术手段和教学模式、学习模式的融合，信息化手段介入的有效性、与课堂环节的契合程度、与教学方法教学模式的契合程度，是如今信息化成熟期的关注点。南京师范大学的张一春教授指出：＂所谓的信息化教学，是以现代教学理念为指导，以信息技术为支持，应用现代教学方法的教学。在信息化教学中，要求观念、组织、内容、模式、技术、评价、环境等一系列因素信息化。＂信息化手段除了软件以及各种设备的支持，不可忽视的一个方面其实是信息化的教学方法和学习方法，二者相互制约又相互促进，共同服务于教学内容，实现更加有效、高效的学习。
就中等职业学校一年级的教材《计算机应用基础（第三版）》而言，教学重心在办公软件，因为每年课程结束的同时会组织学生参加全国计算机高新技术考试。然而二进制这一偏理论和数学计算的教学和学习内容却引起了笔者的注意。二进制是计算机技术的核心，对刚刚入校的计算机专业学生而言，这是他们后续学习必须具备的知识储备。教材提供了一个生肖游戏作为学习的支撑环境，是一个吸引学生的很好方式，然而对于中职学生而言，书本上的游戏与他们闲暇时玩的游戏明显有很大差别，同时游戏关于二进制的分析理解并不轻松。作为一位计算机老师，笔者尝试调整并加入信息化的元素使二进制内容的学习更加丰富有趣。毕竟，对于计算机软件专业的学生而言，后期编程和网络设置相关课程的学习还要有二进制的基础。下面笔者结合自己在实际二进制教学中信息化手段的使用情况进行详细的介绍。一、教学分析
1.内容分析
计算机应用基础课程是中等职业学校学生必修的一门公共基础课。该课程选用教材《计算机应用基础（第三版）》，《游戏二进制》选自学习领域一的第三个项目，主要任务是让学生熟悉二进制系统，掌握十进制与二进制之间的相互转化，共用时2课时。
2.学情分析
该课教学对象为信息技术系2015级计算机软件专业的学生，学生基本上在初中都学习过信息技术课程和物理电路的相关知识，对计算机有着浓厚的兴趣。然而通过对上届学生的问卷调查发现，传统的教学方式效果并不理想，学生遗忘很快。针对这样一种客观事实，教师尝试借助信息化的手段，使课堂教学更加丰富多彩。
3.目标和重难点分析
结合学习内容和学生学情，设立以下三维教学目标。知识目标为熟悉数制、基数、权的概念;理解二进制、八进制、十六进制的特点。能力目标为能进行十进制、二进制数之间的相互转化。情感目标为培养学习计算机基础技能的兴趣;培养利用信息技术学习的意识。
根据教学目标，教学重难点设定有：教学重点——二进制数的基本特征;教学难点——十进制数、二进制数之间的相互转化。
4.模式分析
本节课在智慧教室进行，采用基于资源的学习模式，软件开发、学习先行，借助学习平台，自定进度、自主学习;课堂中进行讨论，整理收获，探究讨论、协作学习，最后评价反馈并进行课外拓展。学习平台既是多种教学资源的载体，又提供了数字化交流的途径，同时也对传统的课堂教学在时间空间上进行了拓展。二、过程分析
教学过程分为课前、课中和课后三个部分，课前教师在学习平台中通过公告的方式分发问题：什么是进制？进制有什么特点？你知道二进制在生活中有哪些用处吗？十进制、二进制如何转化？学生操作教师上传到学习平台的游戏和相关软件，结合在网络上搜索获得的资料形成自己的理解，并整理成Word文档上传至平台，其他学生可以登录平台自由浏览，与此同时，学生以跟帖的方式回答教师发布的四个问题。
学生在前面自主学习的基础上完成教师在学习平台上预留的练习题并提交，通过及时反馈查看预习效果。教师根据学生在平台上的学习情况，采取组间同构、组内异构的方式，将学生分成四组进行正式的课堂活动。
1.以＂四大问题＂为导向的课堂教学
课堂活动主要围绕课前教师在平台的公告区提出的四个问题展开。
（1）你知道的进制有哪些？课前教师整理学生在公告区关于该问题的跟帖，发现他们都能给出有效回答（如十进制、二进制、十二进制、七进制……），因此在实际教学过程中该问题不用花费过多的时间讲解，而是请学生代表上台结合生活实际介绍自己在跟帖中提及的进制，这样能达到解决问题的目的，更重要的是帮助学生形象地回忆和共享之前的自学成果。
（2）进制有什么样的特点？课前学生已经通过平台了解到＂数制、基数和权＂三个专有名词的概念，学生基本都在帖子上写出了十进制数的特点，教师通过Xmind软件对学生的跟帖进行汇总，以清晰的脉络呈现进制的特点。
学生通过玩＂生肖游戏＂（教材的提供素材）明白逻辑判断的关键是＂有＂和＂没有＂两种状态的确定，教师自主开发的＂二进制学习软件＂的＂二进制数原理＂版块，从＂态＂＂形＂＂数＂三个方面进行形象生动的展示，学生操作该软件掌握二进制的特點。学生登录平台重温游戏，并参照十进制数模式在小组的电脑上总结二进制数的特点，教师将学生总结呈现到教师机。
在此基础上，第一组和第二组讨论并利用Xmind软件完成八进制数特点总结，第三组和第四组讨论并利用Xmind软件完成十六进制数特点总结，教师巡视各组讨论情况并适当引导，教师将学生总结呈现到计算机，此问题和环节的设置目的在于突出教学重点。
（3）二进制在实际生活中有哪些运用？结合学生课前在学习平台上的跟帖以及学生代表上台展示，发现二进制在诸如开关、计算器、光盘、计算机等领域有广泛运用，进而引出二进制在与所学专业相关的计算机中是如何运用的。
（4）十进制数/二进制数如何相互转化？在本节课之前学生刚刚学习过计算机的组成，课后曾经给学生布置拆装键盘的操作，学生结合图片回忆键盘内部构造，发现每一个按键均连接着不同的电路。借助＂二进制学习软件＂的＂模拟键盘＂板块发现，键盘键入字母或者数字，内部电路实际上是将其转化为0和1的组合传送给计算机，以便于屏幕显示和其他用途，计算机是依靠二进制进行工作的。
那么二进制和十进制之间相互转化的原理究竟是怎样的呢？实际生活中只有数模/模数转换器对其进行了充分的运用。本课中对这两个转换过程进行简化，各小组内部协作交流，观察和分析十进制/二进制的互化过程，教师巡视各组讨论情况并进行适当引导。
一方面，当输入电压后，模数转换器通过不断的比较中间值，大则记1，小则记0，成功将其转换为8位二进制，如输入21，模数转换器会通过不断的取值比較，最终转换为如视频呈现的8位二进制数。另一方面，在数模转换器中，二进制8位数值会通过8条带开关的线路汇总以便于显示，受二进制位权的影响，各线路的电流从高到低为128到1不等，0/1分别控制开关的断开和闭合，以此控制电流汇合与否，视频是8位二进制00010101，通过8条线路汇总到电压表的过程，电压表显示21，成功将二进制转化为十进制。
在学生理解十/二互相转化的原理之后，展示＂二进制学习软件＂的＂进制转化＂板块，让学生从数学模型的角度掌握二进制数和十进制数的互相转化在实际计算过程中整数部分和小数部分转化的方法和规律。学生代表发言总结规律并填写计算机的Xmind软件中的思维导图，得到完整的十进制和二进制互化的规律。此问题和环节设置的目的在于突破教学难点。
2.评价反馈
学生微信扫描教师预留在学习平台的二维码，进入问卷星，完成进＂游戏二进制＂练习题，此环节的设置旨在将学生的理论知识放到具体的计算中进行检验，学生在练习本上计算后将答案填写在问卷星上，提交问卷可以获得即时反馈。教师通过查看学生练习情况，发现学生习题正确率很高，通过对错误题目进行一对一询问发现属于计算失误。学生全部掌握，但仍需要注意细节，避免失误。与往届学生学习情况进行比较发现，当前引进信息化的学习更加有效。
3.课后拓展
课后在学习平台发布公告。
（1）你们的师兄师姐很快就要学习到一节课《IP地址》小组合作利用中学时期学习的vb知识，编写一个十进制和二进制互化的十/二进制转换器，帮助他们快速实现IP地址学习过程中十进制和二进制的互化，减轻计算压力，将工程文件和可执行程序上传平台。
（2）结合本节课所学小组合作完成闪烁的彩灯策划案，并向物理老师请教其可实现性。三、教学反思
二进制的学习更加偏向理论知识和数学计算，单一看本小节和其他内容之间的关联并不大，但是在后面专业知识的学习中比较重要，需要每个学生熟练掌握。数制以及数制之间的转化，内容相对枯燥，游戏、软件以及学习平台的介入将数学运算和生活实际相结合，从而更好地探索二进制的奥秘，学生在整个学习过程中借助学习平台和网络大量获取和分析资源，课堂气氛活跃，师生互动良好，学生探索积极性高，知识点掌握牢靠，学生运用信息技术手段进行学习的意识明显提高。
参考文献：
[1]张一春.教师教育技术能力建构——信息化环境下的教师专业发展[M].南京：南京师范大学出版社，2007.
[2]马成荣.计算机应用基础 [M].南京：江苏凤凰教育出版社，2015.