Опыт работы учителя информатики по изучению систем счисления в школьном курсе

Как показывает практика, тема «Представление информации» (которой в Обязательном минимуме содержания образования по информатике отводится 12 часов), а особенно ее раздел, посвященный двоичной системе счисления, остается одной из самых трудных для понимания учащимися.

Понятие «двоичная система счисления» представляет собой фрагмент курса математики о системах счисления. Соответственно, по мнению автора, учителя информатики подсознательно считают обучение системам счисления обязанностью учителей математики, а те, в свою очередь, считают, что эта тема — прерогатива информатики, так как она связана с изучением двоичного представления информации в ЭВМ. Преподаватели же высших учебных заведений (в частности, педагогических институтов) считают ее уже изученной в школе и подробно не останавливаются на ней, отводя на системы счисления самое большее 2−3 часа. Результат — неполное знание материала, его недостаточное понимание молодыми педагогами.

Разорвать этот порочный круг способна только методика, основанная на простом и понятном объяснении материала, решении занимательных и в то же время полезных задач в школьном курсе информатики.

Проанализируем урок по теме: «Двоичная система счисления».

Тип урока: овладение новыми знаниями.

Контингент учащихся: VI-VIII классы.

Цели урока.

Образовательные:

• — закрепление ранее пройденного материала по теме «Язык как способ представления информации»;
• — изучение и усвоение нового материла: понятия двоичной системы счисления, перевода из десятичной системы в двоичную и обратно.

Воспитательные:

• — повышение мотивации учащихся путем использования нестандартных задач и игрового изложения материала;
• — обеспечение сознательного усвоения материала.

Развивающие:

• — развитие мышления при помощи логических задач;
• — совершенствование умственной деятельности с привлечением устного счета.

Оборудование: плакат для повторения пройденного материала, плакаты с иллюстрациями для решения задач, карточки с вариантами домашней контрольной работы.

План урока включает следующие вопросы:

Организационный момент. Объявление темы и цели урока — 1 мин.

Повторение пройденного материала — 7 мин.

Объяснение нового материала. Решение задач — 35 мин.

Подведение итогов урока. Объяснение домашнего задания -2 мин.

Ход урока.

I. Организационный момент. Объявление темы и цели урока Учитель. Сегодня мы будем изучать то, что происходит внутри компьютера. В нем нет ни букв, ни цифр, которые отображаются на экране, а есть только два знака: «О» и «1». Эти символы образуют алфавит «языка компьютера». Наша цель — изучить двоичную систему счисления, научиться переводить двоичные числа в десятичные и обратно.

П. Повторение пройденного материала Работа с плакатом, в ходе которой учитель задает школьникам следующие вопросы:

Какое понятие объединяет все эти рисунки?

Что такое алфавит языка? Перечислите алфавиты языков, изображенных на плакате. Все ли языки имеют алфавит?

Что такое символ в языке? Приведите примеры символов в языках, изображенных на плакате.

Ответы.

а, б) Язык жестов, в) язык мимики, г) математический язык, д) азбука Морзе, е) русский язык.

Алфавит языка — это конечный набор знаков, с помощью которого можно составить любое сообщение на этом языке. Примеры алфавитов: {а, б, в, …, ю, я} (33 буквы); {точка, тире} (2 символа). Математический язык, язык жестов и мимики не имеют алфавита. Они не предназначены для передачи конкретной информации, одно и то же сообщение в данных языках может трактоваться по-разному.

Символ — это знак, единица алфавита языка.

III. Объяснение нового материала. Решение задач Учитель. Ребята, сегодня я расскажу вам одну фантастическую историю, но при этом мне понадобится ваша помощь.

Жил-был на нашей планете Земля мальчик Коля. Учился он в обычной школе в восьмом классе. Только одно отличало его от других ребят — он очень любил работать и отдыхать за компьютером: с ним он решал задачи, играл в игры. И никогда колина Стрелка (так он называл свою машину) его не подводила.

Но пока он сидел за своей Стрелкой, за ним с очень далекой планеты наблюдал зоркий глаз видеокамеры. На той планете не было живых существ, там властвовал искусственный интеллект по имени Робобосс, который мог подчинять себе все электронные устройства. Однако Робобосс все же был только лишь компьютером и знал только два знака — «О» и «1», поэтому он никак не мог понять арифметику землян и решил похитить Колю с помощью своего космического корабля, решив, что с ним он найдет общий язык. Так Коля оказался в плену на чужой планете.

Впрочем, Робобосс не был таким уж злым и обещал, что если Коля поможет ему решить три задачи, то он будет свободен. И Коля тут же увидел на огромном экране таблицу:

Коля догадался, что Робобосс хочет узнать, как наши десятичные числа записываются в двоичной системе. Пока Коля думал над решением этой задачи, он вспомнил свою родную Землю и нарисовал ветвистое дерево. И вдруг он догадался — если существуют только знаки «1» и «О», то они могут соответствовать ответам «да» и «нет»: «1» — это «да», а «0> - это «нет». Робобосс понял его идею и около каждой развилки веточек дерева написал неравенства (рис. 2). Давайте все вместе решим задачу так, как ее решил Коля.

Учитель вместе со школьниками вычисляет двоичный код для каждого числа от О до 7. Учащиеся рисуют дерево и заполненную схему в своих тетрадях, а учитель в таблице снимает карточки-«заслонки» со знаками вопроса, под которыми уже стоят требуемые двоичные числа.

Учитель. С первой задачей Коля справился, и на экране появилась следующая запись: Робобосс обработал результаты и получил формулу для перевода чисел из двоичной системы в десятичную. А чтобы Коля лучше понял ее, Робобосс привел пример и задал ему числовой ребус. В нем числа заменяют слова, а цифры — буквы в них. Впишите все эти «слова» по направлению стрелок в светлые клеточки, сначала переведя их из двоичной системы в десятичную.

Учитель. Итак, Коля научился переводить числа из двоичной системы в десятичную. Ему осталось решить последнюю задачу — перевести числа обратно из десятичной в двоичную. Робобосс сам разобрался, как это сделать, и помог Коле.

«Обратное преобразование десятичных чисел в двоичные, — сказал Робобосс, — проводится последовательным делением исходного числа на 2. При этом в остатках получаются цифры соответствующего двоичного числа. Деление на 2 производится, пока в результате тоже не останется 0 или 1, а потом все эти цифры надо переписать в обратном порядке — справа налево, от младшего разряда двоичного числа к старшему. Посмотри пример, реши цифровой сканворд, и тогда я тебя отпущу».

Учитель. Выполняя свое обещание, Робобосс отпустил Колю. Бывший пленник был рад вернуться домой, но он не обиделся на инопланетную чудо-машину. Наоборот, Коля узнал от Робобосса много нового, и ему захотелось понять, что происходит внутри его Стрелки. Коля решил заняться двоичными числами. Теперь он знал, как переводить их в десятичные и обратно, но ему не давал покоя вопрос: если человек умеет складывать и вычитать числа, то как компьютер делает то же самое со своими двоичными числами? Но этим мы с вами займемся на следующем уроке.

IV. Подведение итогов урока. Объяснение домашнего задания Некоторые ученики, наиболее активно работавшие на уроке, высказывают свое мнение о том, что нового они узнали, что им понравилось, а что — нет. Учитель обобщает их слова, анализирует работу класса в целом, выставляет отметки и объясняет домашнее задание.

В конце урока дается домашнее задание.