第一章 信息与信息技术 第二节 数字化信息基础

第二节 数字化信息基础

(一)  教学要求

(1) 掌握二进制数及其同十、八、十六进制数的简单换算方法。

(2) 对数据、编码、模拟信号、数字信号等信息技术中的基本概念有正确的理解。

(3) 对信息处理过程有总体上的了解。

(二)  教材分析与教法建议

本节内容是重要的基础知识，主要通过分析介绍来组织学习。二进制数是数字化信息的基础，可以用同十进制数作对比的方法进行教学。八进制数、十六进制数只需稍作介绍，不必深入展开，达到让学生有所了解的目的即可。数据、编码、模拟信号、数字信号等信息技术中的基本概念，主要是叙述清楚，让学生有正确的理解。现代社会的信息处理主要依靠计算机，计算机的信息处理过程关键是讲清各种形态的信息通过编码转换器变为机器能识别与运算的二进制数字方式，对信息的输入、输出，主要介绍计算机的几种常用设备的功能。因此，对信息处理过程的讲解除教师口述外，还可以适当运用电化教学手段，尽可能以直观方式来进行。

(三)  教案选登

课题：数字化信息基础（第二节 ，1课时）

教学目的与要求：掌握二进制数概念及其简单运算 ；

                正确理解数据、编码、模拟信号、数字信号等概念；

                了解信息处理过程。

教学重点与难点：二进制数基础知识（重点）；

                二 –十进制的换算（难点）。

教学方法：运用对比法学习二进制，进行换算竞赛，激发兴趣。

教学过程：

a）  设问

你对十进制数2001.9是如何认识的？（针对数位权重、数码等关键问题提问）

2．导入

b）  数字化信息基础（板书或投影）

二进制数举例：

（1001.01）₂ = ?

3．对比

2001.9 = 2×10³+0×10²+0×10¹+1×10⁰+9×10^-1

（1001.01）₂ = （学生仿照上题回答）

数码个数的对比；（投影，下同）

数位权重的对比；

运算法则的对比；

书写格式的对比。

4．题例

二进制数与十进制数的换算：

整数部分“除以2反序取余”；（举例）

小数部分“乘2取整”；（举例）

5．演算

若干习题。（学生运算竞赛）

6．探索

简述八、十六进制数与二进制数的关系；

举例；（学生讨论）

规律小结。（板书或投影）

7．简介

数据和编码；（板书或投影，下同）

模拟信号与数字信号；

信息的处理。

8．小结

概括学习要点：

二进制数的有关规则；（板书或投影，下同）

二-十进制换算；

布置阅读。

附：简介材料（根据学生知识水平取舍）

数据和编码

计算机可识别的信息符号形式，称为数据，包括一切描述人、事物、事件和人们思想的文字、数字、声音、图像等等。数据只是指的 “表示”——计算机的识别形式；而其含有的内容就是信息——人的理解。

数据需要统一处理，必须转换成可运算的二进制代码。这种转换遵循的规则，称为编码。目前国际上广泛采用的计算机编码是美国信息交换标准代码（American Standard Code for Information Interchange），简称ASCII码。比如，字母“A”的ASCII码二进制数为1000001。

西方拼音文字只有简单的几十个字母（英、法、德语都是26个字母，俄语33个字母），可以用来组成各种词汇，计算机的信息输入非常容易。中国汉字成千上万，就是1990年出版的《汉语大字典》收字54678个，也还没有将全部汉字搜尽。如此数量庞大的汉字要输入计算机，实是一件难事，于是人们想出了各种汉字编码方案。所谓汉字编码，就是按规律让每个汉字同一组代码对应起来，由键盘上的字母或数字组成。迄今为止，汉字编码约有几百余种，但最常用的还是拼音、五笔字型、表型码、郑码、自然码等几种。应用汉字编码后，汉字的输入能象英文输入一样键码如飞。1984年9月，纽约联合国大厅举办过一次打字表演，两位小姐同时输入内容相同的文稿，但一份是中文，一份是英文。结果选用中文稿的小姐首先完成，这位小姐用的输入码就是五笔字型。可见中文输入并不比英文输入逊色。

模拟信号与数字信号

在信息技术中，不论无线传输还是有线传输，一般都采用电信号。声音信息转换成电信号通常用连续方式，即其电波在图像上表现为一条连续的波动线，这种方式叫模拟方式，其信号就是模拟信号。而计算机信息，采用了二进制数据，要通过一串特定的电平序列来传播，其信号是间断的离散方式，称为数字信号，在图像上表现为一个矩形波。

               A）模拟信号                       b）数字信号

模拟信号能保持原来的信号波形，但传输过程中容易产生噪声和受到干扰而影响通信质量。数字信号抗干扰能力强，传播的信号质量高，所以不但可用于通信，还可用于信息处理。目前热门的高保真音响、高清晰电视机、VCD激光放映机等都采用了数字信号处理技术。现在使用的电子计算机大多数是数字式计算机，本来就使用数字信号，同数字通信结合起来以后，就将计算机处理信息的优势带进通信事业，使通信产生了质的飞跃。电话通信中的程控数字交换机就用计算机来代替了接线员，大大提高了工作效率。

采用数字通信技术，能在同一线路上传送电话、有线电视、计算机等多种信息，还便于加密与纠错。

计算机系统的信息

计算机系统的信息处理类似人类对信息的处理。人用眼睛与耳朵接收视听信息，记忆于大脑，经过大脑的加工处理，形成新的信息，通过讲话或写字等，再把信息传给别人。计算机用输入设备接收信息，用存储器存放信息，用运算器加工处理信息，用输出设备输出信息，而用控制器来管理与控制各部分的工作。计算机系统通过键盘接收字符信息，通过扫描仪、视频接收器等接收图像信息，通过电脑话筒或其它语音设备接收音频信息，这些不同形态的信息必须经过编码转换器转换，变成统一的二进制数据，用数字化的电磁信号实现后，才能在控制器的指令下通过运算器加工处理，处理结果存放在内部或外部存储器。输出时，二进制的数字化信息又要经过编码转换器的转换，还原成各种形式的信息，通过显示器、打印机、绘图仪、音箱等输出设备输出。网络上的计算机，若其输入输出信息是通过使用模拟信号的电话线传送的，则必须经过调制解调器的信号转换，将输入的模拟信号转成计算机的数字信号处理，或将输出的数字信号转成电话线的模拟信号发送。

计算机系统的信息可以分成两大类型：一是控制信息，即系统内部的的指令信息；二是被处理信息，包括数值数据和非数值数据。不管控制信息还是被处理信息，在计算机内部都能以二进制数字形式统一起来。一个计算机系统就是一个比特世界。