多年以来,二进制数是计算机课的必选教学内容,频频出现在笔试中题目中,现在转移到数学课中了。
在教学过程中,我有所发现,创立了一套新的规则,大约于1999年成文,上传到K12网站的个人专辑中,此文在多个省中传播。
本文重新整理在教学中的特别之处,仅供大家探讨。
一、在常规完成二进制化十进制的运算教学后,摆脱所谓的书写规范,引导学生用如下方法计算:
1.先写上二进制数字;
2.从小数点开始,分别向左向右写上各位的“权”;
3把二进位数字为“0”对应的权删除;
4.余下的数相加。
如:01
3216合计:53
又如:110421
二、有针对性地选择题目,引导学生观察思考
一是选择倍数的关系,如1101、11010、110100(13、26、52),引导学生注意小数点移动时数的大小变化,对照十进制移位进行归纳;
另一题目是连续8个“1”,只要小心计算,学生不难得出结论。此题目双重目标:让学生记住255是计算机中一个重要的数,第二,只差1就等于2的8次方了,补上1进位,就不用加得那么辛苦了,让学生开动脑筋,并为补码打下伏笔。
三、减法化十进投影为二进制
几乎所有的教科书,都是用除2取余和乘2取整来化十进制为二进制的。其实我们认真考察一下不难发现,这是一个通用的方法,适用于任意数制转换。
我注意到数字“0”和“1”是很特殊的,我们培养学生的思维就应当遵循“从特殊到一般,再从一般到特殊”的认知规律;第二,如上面所学,二进制化十进制使用“加法”,反过来,应当是逆运算,“加”的相反就是“减”,所以我教学生用“减法”。在教学实践中,学生学习了二进制化十进制方法后,一经老师点拨,学生很自然想到逆运算,想到减法,老师进而讲解减法,学生很容易接受,因为它比通用方法简单多了。
至于十进制化8进制和16进制,则先化为二进制再作转换。最后才简单介绍通用的“除R取余,乘R取整”方法,让学生有一个全面的了解。
下面介绍减法:
从小数点开始,向左写出二进制“权”序列数字,直到不大于题目值的最大“权”;
从小数点开始,向右写出二进制“权”序列数字,直到想要达到的精度;
从最左边的“权”值开始,将题目值减去第一个“权”,得出最高位的“1”;
将得出的差继续减下一个“权”,够减得“1”,不够减补“0”……如此类推
如:13化为二进制数
写出序列:8421
得:1101
…………1-1=0得1
……………………5-4=1得1
…………………………13-8=5得1
四、二进制数是谁发明的
学习完二进制数之后,如果你问学生“计算机是外国人发明的,而计算机内部使用的是二进制数,你知道谁发明二进制数?是外国人还是中国人?”80%以上学生会说外国人发明的。
我说二进制数原创在中国,中国的阴阳八卦,就是二进制数,南朝鲜国旗上也有这些符号。我会对学生说中国有着许多文化传统,有着许多科学和智慧的结晶,不要小看自己,以为都是封建迷信不科学。
《辞海》(理科上册,1978年3月上海辞书出版社)这样写:“莱布尼茨(1646-1716)德国自然科学家、数学家、唯心主义哲学家……提出了他认为是和中国先天八卦相吻合的二进位制,影响到后代计算技术的发展……”
五、埃塞俄比亚人的乘法
我把这一算法引入课堂,进一步引起学生的极大兴趣。演算完后让学生去猜:这种方法通用吗?原理是什么?我不作解答,足可以让学生思考相当一段时间。
原文载于《国外智力趣题选》江苏科学技术出版社,1985年8月第一版。
据说埃塞俄比亚人惯用翻倍和减半的办法做乘法。例如有个人要买15只羊,每只羊售价13元,他是这样计算要花多少钱的:把13写在左面,15写在右面,然后将左面的数字减半;得6又1/2。他们不用分数,因此省略1/2,把6写在3的下面。再将右面的数字翻倍,得30。按此程序计算下去,直到左面的数字为1。即:
1315
660
1120
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答案195
过去迷信的人们认为左面一栏的偶数是邪恶不祥的,右面一栏内与此并排的数字则是它的同伙,必须将它们一并消除。因此除掉6和30。然后把右边的数字相加,就得到正确的答案195。您现在访问的是中国学科吧旗下教案网http://www.jsfw8.com/jafs/
任何两个数都可以用这种方法进行计算。然而,这种古老的运算方法就是我们今天所说的二进制的运算方法。我的二进制教学,特别吗?这一教您现在访问的是中国学科吧旗下教案网http://www.jsfw8.com/jafs/