单元计划: 二进制数

这是什么?

计算机现已使用数字表示信息 - 这可说明为何将其称为数字系统。 表示数字时,最简单、最常见的方式是二进制数系——只需用到两个数字即可(通常写为 0 和 1)。 二进制的命名,在于它只用到两个不同的数字,或两种状态。

观看视频教学

位通常存储在计算机内部的存储单元中,是一个电子线路,可设置为高压电平 (1) 或低压电平 (0);在磁盘上,用磁性或光学反射表示。

在典型的计算机上,存在数十亿此等位,用于存储文本、数字、图像、视频以及任何其他需要存储或传输的内容。 在计算机网络上,位通过光、电压或声音来实现传播。 任何具有两个不同值的事物,均可用来表示位!

数字技术 | 数据表示法

在管理计算机如何存储各种各样的信息方面,二进制数系发挥着核心作用。 理解二进制表示法将能够解开关于计算机的许多谜团,因为从根本上说,它们实际上只是打开和关闭二进制数字的机器。 计算机是简单的机器,需要非常精确的指示来进行复杂任务。

通过二进制数教学导入计算思维,将可带学生进入算法和分解领域。学生将从中学会分解计算二进制数和转换二进制数与十进制数的问题,进而学会分步过程,并按此过程解决这些问题;此外,它还对抽象做出介绍。学生将学到,两个不同的事物可用于代表任何和所有信息。 这将向学生展示,实际上,计算机并不复杂的事实。我们将使用简单的概念,通过聪明的方式,让计算机做出不平凡之事!

词汇注释

二进制数

每一个零或一都称为一个位。位即是二进制数的缩写。

字节

8 位组合一起,即称为一个字节,而计算机会按照字节存储数据。 字节是方便使用的位数,可存储简单的字符、小数和有效的颜色范围等事物。尽管通常情况下,会使用字节组存储信息。

数学关联

二进制数系基数为 2,因此,需要移动至下一位值前,只有两个数字:0、1。

人类通常只使用十进制数系,十进制数系的基数为 10。因此,需要移动至下一位值前,有十个数字:0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。

An 图像:一人举起十个手指,另一人举起两个手指

现实生活中的应用

图像:一个零和一个一
  • 在文本中表示字符所使用的位数,将影响可用的字符范围;简短的表示更为紧凑,但无法表示来自全部语言的字符。

  • 在图像中表示颜色所使用的位数,将影响颜色的准确度。

  • 用于存储声音样本的位数,将影响声音或图像的质量。

  • 设计新应用时(例如用于存储遗传数据或表示味道),我们需要选择用于存储符号的正确位数 - 它必须足量以确保准确性,同时又不能太多,造成浪费。

  • 在加密和安全应用中,安全密钥的位数越多,它就越安全。

  • 购买设备时,以位为单位的测量值与其拥有的内存以及可在不同外部存储设备上存储的数据量均有关。

  • 在操作上,仅使用两个数字即可更轻松地为数字装置构建可靠电路。

反思问题

  • 在本单元教学中,最令人惊讶的学习相关内容是什么?
  • 在活动中,哪些学生表现得非常有条不紊?
  • 在活动中,哪些学生非常关注细节。
  • 我将如何改进本单元教学?

阅读完整的单元计划说明

课程

年龄 5 至 7 编程挑战
在教学观察部分,还可对总体情况提供背景说明。我们并不期望 5-7 岁的孩子能够了解这些内容,但如被问及这些问题,您早已胸有成竹。
1 How binary digits work
无法提供简体中文版本
2 Reinforcing sequencing in binary number systems
无法提供简体中文版本
3 Codes for letters using binary representation
无法提供简体中文版本
年龄 8 至 10 编程挑战
1 二进制数的操作原理
2 Reinforcing sequencing in binary number systems
无法提供简体中文版本
3 Codes for letters using binary representation
无法提供简体中文版本