Zero‑jedynkowa rzeczywistość — wprowadzenie do systemu binarnego
Autor/autorka
Maria Jerzak
1. Etap edukacyjny i klasa
szkoła podstawowa - klasa VII
2. Przedmiot
informatyka
3. Temat zajęć
Zero‑jedynkowa rzeczywistość — wprowadzenie do systemu binarnego
4. Czas trwania zajęć
45 minut
5. Uzasadnienie wyboru tematu
Temat wpisuje się w treści nauczania obowiązującej podstawy programowej informatyki dla II etapu edukacyjnego. Dane w komputerach reprezentowane są przez ciągi zer i jedynek, a więc znajomość systemu dwójkowego stanowi podstawę nauki o przetwarzaniu informacji.
6. Uzasadnienie zastosowania technologii
Wykorzystywane na lekcji aplikacje wspomagają proces zrozumienia poruszanych problemów. Dzięki wykorzystaniu systemowego Kalkulatora uczniowie uświadamiają sobie, że komputer może pomagać im w wielu dziedzinach.
7. Cel ogólny zajęć
Poznanie sytemu dwójkowego zapisywania liczb.
8. Cele szczegółowe zajęć
Uczeń zna zasady zapisywania liczb w systemach pozycyjnych.
Uczeń rozumie, czym różni się wartość liczby od jej kodu (zapisu).
Uczeń potrafi zapisywać liczby w systemie dwójkowym.
Uczeń potrafi wykorzystać systemowy Kalkulator do konwersji liczb między systemami: dwójkowym, ósemkowym, dziesiątkowym i szesnastkowym.
9. Metody i formy pracy
Metody:
— problemowa,
— rozmowa sterowana,
— dyskusja dydaktyczna.
Formy pracy:
— praca indywidualna,
— praca zbiorowa.
10. Środki dydaktyczne
— komputer lub tablet,
— podręcznik: Jochemczyk W., Krajewska‑Karnas I., Karnas w., Wyczółkowski M., INFORMATYKA 7, WSiP, Warszawa 2017,
— aplikacja SYSTEM BINARNY działająca na stronie https://spwz.pl/binary/,
— systemowy KALKULATOR,
— platforma https://epodreczniki.pl/.
11. Wymagania w zakresie technologii
Uczeń powinien mieć do swojej dyspozycji komputer lub tablet podłączony do Internetu oraz zalogować się na platformę komunikacyjną, którą wykorzystuje szkoła, na przykład Microsoft Teams.
12. Przebieg zajęć
Aktywność 1
Temat: Eksperyment z żarówkami
Czas trwania: 15 minut
Opis aktywności:
Po przypomnieniu zasad zapisywania liczb w w dziesiętnym systemie pozycyjnym i przekazaniu przez nauczyciela podstawowych informacji o systemie dwójkowym, oraz wskazaniu rodziału w podręczniku, który można wykorzystać, uczniowie uruchamiają aplikację SYSTEM BINARNY działająca na stronie https://spwz.pl/binary/. Zapalając i gasząc żarówki starają się znaleźć kody binarne wyświetlonych liczb. Dobrze zakodowane liczby wyświetlają się na zielono, błędnie zakodowane — na czerwono. Uczniowie eksperymentują do uzyskania samych pozytywnych odpowiedzi lub do zakończenia czasu przeznaczonego na doświadczenie. Następnie, wykorzystując na przykład aplikację Wycinek i szkic, zapamiętują fragment ekranu z wynikami i ostatnio zapalonymi żarówkami. Zapamiętaną grafikę zapisują w wyznaczonym przez nauczyciela miejscu (w MS Teams może to być specjalnie do tego celu utworzony kanał lub zadanie). Nie wyłączjąc aplikacji — podejmują dyskusję na temat uzyskanych wyników.
Aktywność 2
Temat: Omówienie eksperymentów
Czas trwania: 7 minut
Opis aktywności:
Pod dyskretnym kierunkiem nauczyciela, uczniowie dzielą się informacjami na temat znajdowania rozwiązań. Opisują, w jaki sposób zapalali żarówki, żeby uzyskać potrzebne liczby (losowo, czy według jakiejś metody), starają się ocenić poprawność zastosowanych metod, porównują swoje sposoby uzyskania rozwiązania. Nauczyciel, odnosząc się do uzyskanych przez uczniów wyników, podsumowuje dyskusję. Wykorzystując wcześniej uruchomioną aplikację, uczniowie starają się znaleźć kody binarne kolejnych liczb, poczynając od 1. Nauczyciel zapisuje wyniki na wirtualnej tablicy, wskazuje analogię między tworzeniem kodów dziesiętnych i dwójkowych kolejnych liczb. Zwraca też uwagę uczniów na kody potęg dwójki (1, 2, 4, 8, 16, 32 ...) w systemie binarnym i potęg dziesiątki w systemie dziesiętnym.
Aktywność 3
Temat: Odkrycie algorytmu zamiany liczb dziesiętnych na liczby dwójkowe
Czas trwania: 8 min
Opis aktywności:
Uczniowie pod kierunkiem nauczyciela starają się wyciągnąć wnioski z przeprowadzonych eksperymentów. Odkrywają, że ostatnia cyfra liczby nieparzystej w systemie binarnym będzie jedynką, a ostatnia cyfra liczby parzystej będzie zerem, a więc będzie nią reszta z dzielenia liczby dziesiętnej przez 2. Analizując „pochodzenie” kolejnych cyfr rozwinięcia dwójkowego liczby, sterowani naprowadzającymi pytaniami nauczyciela, uczniowie formułują algorytm kodowania liczb w systemie dwójkowym.
Aktywność 4
Temat: Wykorzystanie systemowego KALKULATORA do znajdowania kodów binarnych liczb.
Czas trwania: 15 minut
Opis aktywności:
Uczniowie uruchamiają kalkulator systemu Windows i ustawiają widok Programisty (pracujący na tabletach lub pod kontrolą innego systemu operacyjnego powinni zainstalować aplikację z takim kalkulatorem). Na kalulatorze wpisują pierwszą z liczb, którą mieli zamienić na system binarny wykorzystując żarówki i odczytują kody tej liczby w systemach: dwójkowym, ósemkowym i szesnastkowym. Czynność tę powtarzają dla następnych liczb. Na bieżąco dzielą się uwagami z resztą klasy. Jeśli nikt nie wyrazi zdziwienia na temat liter pojawiających się w kodach szesnastkowych, nauczyciel prosi o wpisanie liczby 2748. Uczniowie, przy wsparciu nauczyciela, starają się wyjaśnić, dlaczego liczba zapisana jest literami.
Na koniec, uczniowie zapoznają się z materiałem dotyczącym jednostek informacji (i pojemności pamięci komputera) na platformie epodręczniki.pl i wykonują zamieszczone pod jego treścią ćwiczenie:
https://moje.epodreczniki.pl/dolacz/464256
13. Sposób ewaluacji zajęć
Uczniowie przekazują informację o zajęciach wypełniając ankietę ewaluacyjną:
https://forms.office.com/Pages/ResponsePage.aspx?id=PW7PUrYcZEK4KLytfBqyaro07oLOZJJPuXGYwwNI5KNUMU1WSjNVSk9XUVlLSVJMVkhMN0VLNVdYTy4u
14. Licencja
CC0 1.0 Universal - Przekazanie do Domeny Publicznej. Przejdź do opisu licencji
15. Wskazówki dla innych nauczycieli korzystających z tego scenariusza
Zajęcia można przeprowadzić zdalnie, ale również w sposób stacjonarny. W przypadku zajęć zdalnych warto zdobyć informację, jakich systemów operacyjnych używają uczniowie, żeby ewentualnie podpowiedzieć im, jakie aplikacje mogą pełnić funkcję klakulatora programisty.
16. Materiały pomocnicze
17. Scenariusz dotyczy Zintegrowanej Platformy Edukacyjnej
Tak
18. Forma prowadzenia zajęć
dowolna