《信息系統中的計算機和移動終端》教學設計

一、教材分析

計算機和移動終端是信息系統最主要的組成部分。本節重點介紹了計算機和移動終端的作用及基本工作原理。通過探究網絡訂票系統中的計算機和移動終端，分析它們的作用。通過開展“組建計算機系統”實驗，理解計算機的工作原理。通過閱讀“存儲程序”原理，加深對計算機工作原理的理解。通過中關村在線攢機，了解計算機的參數。通過對手機、平闆和筆記本電腦各個組成部件及系統的比較，體會它們的異同點。

二、學情分析

計算機和移動終端在學生的學習與生活中都普遍存在，接觸和了解得都比較多，這些為本節内容的學習提供了感性認識的基礎。對于計算機運行速度的快慢，學生都有體會，甚至可能會用魯大師跑個分，對于手機運行速度的快慢，可能會用安兔兔跑個分，這些都有利于本節對計算機性能指标的認識。平時使用手機流量上網，都有利于對移動互聯網和雲計算機的理解。

三、教學目标

信息意識：

理解移動終端、移動互聯網、雲計算的相關概念；

描述計算機和移動終端的基本工作原理；

理解計算機、移動終端在信息系統中的作用；

計算思維：

能夠對照計算機的組成部件及其作用，分析智能手機、平闆電腦和筆記本電腦等移動終端，并就其操作系統實驗與比較；

數字化學習與創新：

能夠開發組建計算機的實驗；

調查計算機的規格參數；

信息社會責任：

思考手機等移動終端與社會、生活的關系；

在信息系統應用過程上，能預判可能存在的信息洩露等安全風險；

四、重難點分析

重點：

計算機的工作原理及軟硬件架構；

移動終端組成部件及操作系統的比較

難點：

計算機和移動終端的基本工作原理；

計算機的性能指标

五、教學方法

項目學習法、任務驅動法、交流協作法、自主探究法

六、教學過程

（一）、創設情境、引入新課

師：我們知道信息系統由五大部分組成，其中就包含硬件。大家在使用信息系統時，都用過哪些硬件？

生：讨論、交流教師提出的問題，各小組選擇一名代表發言。可能的回答有：1、手機，2、電腦，3、平闆......

師：總結學習發言，信息系統中的計算機與移動終端是信息系統基礎設施的重要組成部分之一。

（二）、計算機和移動終端的作用

生：

分析：小組分析讨論計算機和移動終端所起的作用，并将表2-4補充完整。

表2-4 網絡訂票系統中計算機和移動終端的作用

師：計算機具有海量存儲、高速運算的特點，信息系統中的計算機主要用于數據存儲、加工、計算、分類和整理，實現對信息的管理和對各種設備的實時控制。

移動終端是指可以在移動中使用的計算機設備，主要用于實現人機交互，其移動性主要體現為移動通信能力和便攜化體積。移動終端包括手機、筆記本電腦、平闆電腦、車載電腦等。移動終端不僅可以通話、拍照、聽音樂、玩遊戲，而且可以實現定位、信息處理、指紋掃描、身份證掃描、條碼掃描、IC卡掃描以及酒精含量檢測等豐富的功能，成為移動執法、移動辦公和移動商務的重要工具。

（三）、計算機的工作原理

生：以小組為單位，在信息技術實驗室中開展“組建計算機系統”的實驗。

師：計算機系統本身就是基本、重要的信息系統，也是其他信息系統的重要組成元素。

1．計算機的發展

計算機的發展以硬件物理器件的變革為主要特征，先後經曆了電子管、晶體管、集成電路、大規模集成電路和超大規模集成電路的技術變革。2016年，我國自行研制的超級計算機“神威·太湖之光”（如圖2-11所示）在國際超級計算大會（ISC）上亮相。“神威·太湖之光”超級計算機安裝了40 960個中國自主研發的“申威26010”衆核處理器，該衆核處理器采用64位自主神威指令系統，峰值性能為12.5億億次/秒，持續性能為9.3億億次/秒。

2．計算機工作的基本原理

計算機的基本原理是存儲程序和程序控制。

計算機開始運行之前，要預先把指揮計算機如何進行操作的指令序列（稱為程序）和原始數據輸送到計算機内存儲器中。每一條指令中明确規定了計算機從哪個地址取數、進行什麼操作、然後送去什麼地址等步驟。

計算機在運行時，先從内存中取出第一條指令，通過控制器的譯碼，按指令的要求，從存儲器中取出數據進行指定的運算和邏輯操作等加工，然後再按地址把結果送到内存中。接下來，再取出第二條指令，在控制器的指揮下完成規定操作。依此進行下去，直至遇到停止指令。

3．計算機的系統架構

計算機系統由硬件系統和軟件系統兩大部分組成。兩者之間相互依存，互為補充，如圖2-12所示。

圖2-12 計算機系統架構圖

（1）硬件。

硬件是計算機系統的物理裝置，即由電子線路、元器件和機械部件等構成的具體裝置，是看得見、摸得着的實體。

計算機硬件包括：運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備。

（2）軟件。

軟件一般是指一系列按照特定順序組織的計算機數據和指令的集合。軟件分為系統軟件和應用軟件。

計算機軟件包括：系統軟件（包括操作系統、診斷程序和語言處理程序等）和應用軟件。

系統軟件還包含支撐軟件，支撐軟件有接口軟件、工具軟件、環境數據庫等，它能支持用機的環境，提供軟件研制工具。

4．計算機的主要性能指标

計算機功能的強弱或性能的好壞，不是由某項指标決定的，而是由它的系統結構、指令系統、硬件組成、軟件配置等多方面的因素綜合決定的。

一般可以這些指标來評價計算機的性能：字長、主頻、運算速度、存取周期、存儲容量和外部設備等。此外，可靠性、兼容性、可維護性和輸入/輸出數據的傳輸率等，也是衡量計算機性能的技術指标。除了性能指标外，計算機還有其他一些指标，如所配置外圍設備的性能指标以及所配置系統軟件的情況等。另外，各項指标之間也不是彼此孤立的，在實際應用時，應該把它們綜合起來考慮。

中國科學院計算技術研究所于2009年研制出首款國産商用4核處理器“龍芯3A”，其工作頻率為900 MHz～1 GHz。2012年研制出首款國産商用8核處理器“龍芯3B”，主頻達到1 GHz。2015年3月31日，中國發射首枚使用“龍芯”的北鬥衛星。

生：

閱讀：“存儲程序”原理

實踐：人們可以通過網絡購買計算機、智能手機等設備，圖2-14是電子商務系統提供的某型号計算機的規格參數。同學們根據所學知識，通過網絡查找資料，了解其規格參數的含義，調查信息技術實驗室的計算機參數，填寫表2-8。

（四）、移動終端的工作原理

師：人們旅遊時可以用手機訂票、獲取電子登機牌、查看目的地未來一周天氣；出門時可以使用手機APP軟件預約、騎行共享單車；娛樂消費時可以使用電子優惠券、手機電子支付、查看娛樂消費地點的網友評價；休閑時可以用手機或平闆電腦進行網絡閱讀、聽音樂、看視頻；還可以用手機等終端進行購物、交友、聊天、搜索、理财、學習等。這些豐富多彩的應用背後都有移動終端、移動互聯網、雲計算等的身影。

根據中國互聯網絡信息中心（CNNIC）2017年6月發布的第40次《中國互聯網絡發展狀況統計報告》顯示：截至2017年6月，我國手機網民規模達7.24億，增長率連續三年超過10%；我國網民使用手機和平闆電腦上網的比例分别為96.3%和28.7%，使用台式電腦和筆記本電腦上網的比例分别為55.0%和36.5%，如圖2-15所示。手機等移動終端已取代台式電腦，成為信息系統接入設備的主體。

圖2-15 互聯網絡接入設備使用情況

1．硬件和軟件

從計算機技術的角度來看，移動終端所包含的軟硬件結構和計算機相仿。移動終端具有中央處理器、存儲器、輸入輸出等設備，是一台具備通信功能的微型計算機設備。相對于計算機設備而言，移動終端的輸入、輸出方式更多樣化，如觸摸屏、定位、攝像頭和各種感應單元等。

2．移動互聯網

移動互聯網是移動網絡與互聯網融合的産物，用戶可以使用手機、平闆電腦等移動終端，通過移動網接入互聯網，随時随地享用互聯網的服務，體現了“無處不在的網絡、無所不能的業務”的思想。它改變的不僅是接入手段，也不僅是桌面互聯網的簡單複制，而是一種新的能力、新的思想和新的模式，正在開辟信息通信業發展的新時代。

移動互聯網的結構可分為三個層次，即應用層、網絡層和終端層，如圖2-16所示。

圖2-16 移動互聯網的層次結構

應用層是移動互聯網的終點和歸宿，它直接與應用程序通過接口建立聯系，為用戶提供包括休閑娛樂類、工具媒體類、商務财經類等不同的應用與服務。

網絡層指融合多種技術的寬帶無線網絡，它解決了移動信息系統應用中的便攜性、個性化、多媒體業務、綜合服務等問題，使用戶能夠随時随地按需接入無線網絡，訪問各種應用。當前，主要的無線網絡包括2G、3G、4G、5G和Wi-Fi網絡。

終端層主要包括智能手機、平闆電腦、上網本、筆記本電腦等移動終端，采用無線通信網絡技術（如Web/WAP）接入互聯網。無線通信技術和待機時間是移動互聯網終端設備的主要技術指标。

3．雲計算

在計算機網絡的拓撲圖中，一般用“雲”的符号代表互聯網。也就是說，雲計算（Cloud Computing）是通過互聯網以服務的形式将計算資源提供給用戶。

雲計算是分布式處理的一個典型應用，是成千上萬台計算機和服務器利用計算機網絡共同完成任務的一種超級計算模式，其本質為分布式的計算和存儲。

雲計算是一種按使用量付費的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網絡訪問，進入可配置的計算資源共享池（資源包括網絡、服務器、存儲、應用軟件、服務），這些資源能夠被快速提供，隻需投入很少的管理工作，或與服務供應商進行很少的交互。

雲計算是分布式計算、并行計算、虛拟化、負載均衡等傳統計算機技術和網絡技術發展融合的産物。

随着移動互聯網時代的到來，智能手機已普及應用，大大地改變了人們的社會生活方式與交往方式。

生：

調查：根據已有經驗，嘗試分析智能手機、平闆電腦、筆記本電腦等移動終端，對照計算機的組成部件及其作用，做好記錄，并與小組中的同學交流讨論，将表2-9補充完整。

表2-9 移動終端的組成部件

交流：同學們交流讨論常用的移動終端操作系統，填寫表2-10。

（五）、課堂總結

本節我們學習了計算機和終端設備的硬件、軟件構成等内容。對計算機和終端設備的工作原理有了初步的理解，能夠對計算機的性能指标作出評價，對手機、平台電腦和筆記本電腦的軟硬件進行比較，對移動移動互聯網和雲計算形成了初步的認識，通過開展組裝計算機系統實驗增強了動手能力。

（六）、作業布置

這是一個新時代，一部智能手機，可以理财、約車、叫外賣、網購，可以滿足我們很多需求。手機幾乎占用了所有的碎片化時間，奪走了與家人朋友相處的時間。請同學們思考，如何處理好信息系統與人、社會的關系？如何健康、負責任地使用智能手機等移動終端？

結合本節所學知識，開展相應的信息系統組裝和調試實驗，了解計算機與移動終端的工作原理，體會計算機與移動終端在信息系統中的作用，并參照項目範例的樣式，撰寫相應的項目成果報告。

七、闆書設計

八、教學反思

在計算機的組成及工作原理中，要重點提及一下我國的自主處理器“申威”和“龍芯”，以增強同學們對我國在信息領域自主創新的信心。将計算機的性能指标和規格參數與魯大師和安兔兔跑分聯系起來，将手機、平闆和筆記本電腦的使用體驗與它們的軟硬件比較聯系起來，将4G上網和語音輸入等與移動互聯網和雲計算聯系起來，這樣處理有利于學生對課本内容的理解。

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