符碼與生活首部曲:小比特電腦之旅-數字系統
0與1的電腦世界
老師提問:上述影片中你看到了甚麼?
影片來源:http://edu.shaoerbc.org/course/53/tasks
老師提問:
1.電腦(Computer)是甚麼?它有何特性?
老師說明:
1.電腦(Computer)，也就是計算機，它是由很多『開關』組合起來的結合體，也就是由無數個『開』(大家說的1) 或者『關』(大家說的0) 組合起來的機器， 所以大家會說電腦是個只懂0 和1 的機器
電腦系統可以看成一個黑盒子
範例:樹莓派3 Raspberry Pi 3
2.電腦的特性(Characteristics of Computer)
(1)資料處理速度快
「雲端服務及大數據運算設施暨整合式階層儲存系統」（簡稱 AI 雲端平台），命名為「台灣杉二號」（TAIWANIA 2）的 AI 超級電腦主機。
(2)儲存容量大
一.資料處理(Data Process)概念
教學活動1-電腦遊戲的資料處理
老師提問:
1.程式(Program)是甚麼?
老師說明:
圖片引用https://www.csie.ntu.edu.tw/~b98902112/cpp_and_algo/what_is_program/README.html
在遊戲中有許多的功能包裝、隱藏在程式裡，但是使用者只需要知道輸入、輸出是什麼就好。而程式設計師則要根據輸入資料、設計運算過程、產生輸出資料
輸入資料可以透過鍵盤、滑鼠、觸碰面板、攝影機、麥克風、體感偵測器…
輸出資料可以是畫面、聲音、震動、資料、文字、數字…
牛刀小試1:
在這個電腦和智慧手機普及的時代，電子遊戲迅速發展，遊戲成癮是否該視為精神疾病以及怎麼判斷「成癮」，這不只是個學術問題，還可能帶來巨大的社會影響。請回答以下兩個問題:
(1)您覺得在國中求學階段如何避免遊戲成癮?
(2)在體驗完小精靈電腦遊戲後，你覺得此遊戲有哪些輸入Input資料及輸出Output資料呢?
利用電腦處理資料產出資訊
資料(Data)與資訊(Information)
資料:人類為了思維與溝通.創造了許多符號(Symbol).並利用這些符號組成資料.從本質上講，資料是原始的。它尚未被塑造，加工或解釋。它是具體的。
範例:會考成績單
資訊:是有用或有意義的資料，它是經過有系統處理後的資料。它是抽象的。
範例
北北基高中職超額比序資訊系統
資料表示(Data Representation)
當我們要管理或儲存電腦的資料時.需要有一種方法可以記錄我們想要的基本資訊.而且以方便電腦來處理的形式來記錄.而電腦在處理數值.文字.聲音.圖像.視訊這些不同型態資料之前.必須把它們儲存在電腦記憶體.而這些資料始以二進位數字(0與1)來儲存
圖片來源:中學運算思維工作坊講義
二.位元(Binary Digit)與二進位系統(Binary System)概念
教學活動2-零與壹的電腦小教室漫畫
作者:江翠國中王幸渝.張佑薇郭品緯同學
牛刀小試2:
在觀看零與壹的電腦小教室漫畫後，大家都說電腦是0與1的世界，好抽象哦!那到底0與1是什麼?舉出一個例子
1.位元(Binary Digit;bit)
電腦如何工作1影片
影片來源:電腦如何工作1
位元(bit ,二進位數字).是電腦儲存或傳遞的最小單位.其值為0或1
圖片來源:隱藏在計算機軟硬件背後的語言電子工業出版社
老師提問:電腦是人類發明的.人類使用十進位.那為何電腦要採用二進位?
2.二進位系統(Binary System)
電腦如何工作2影片
圖片引用:http://s6555.blogspot.com/2015/12/blog-post.html?m=1
(1)10進位系統
在人類的世界裡日常生活中，超過9的數字我們就會進位，這稱為十進位
(2)8進位系統
在狗的世界裡，超過7的數字他們就得進位，這稱為八進位
我們以紅色框框()中的數字代表十進位的數值，可看出八進位的10 = 十進位的8。
(3)2進位系統
在電腦的世界裡，只能表示0~1的數值，超過1的數字就得進位，這稱為二進位。
我們以紅色框框()中的數字代表十進位的數值，可看出二進位的10 = 十進位的2。
牛刀小試3:
在觀看完電腦如何工作影片2後，我們知道在電腦的世界裡，只能表示0和1的數字，超過1的數字就得進位，這稱為二進位。下圖是美國迪士尼卡通米老鼠，你覺得可以用幾進位數字系統來表示美國迪士尼卡通的世界呢?
三.二進位與十進位轉換概念
數學小知識-指數法則
10的冪次方
圖片引用:程序員的數學
2的冪次方
數學小知識-規律性
十進位計算
範例:2503這個數是由2個1000.5個100.0個10.3個1累加的結果
圖片引用:程序員的數學
二進位計算
範例:二進位的1100.若使用十進位來表示則為12
圖片引用:程序員的數學
0-99的數的十進位和二進位數字系統
圖片引用:程序員的數學
教學活動3-二進位轉換遊戲
第一關:二進位轉珠遊戲
(1)請同學選下圖或https://games.penjee.com/binary-bonanza/.按CLASSIC MODE鈕
(2)每一關會有數個十進位數字.必須在左邊的0.1牌區中.用滑鼠畫出各關數字對應的二進位數值.例如要消除12.就必須依序畫出1.1.0.0其中0.1順序是由滑鼠游標接觸的先後順序來判斷.可以上下左右自由連接.但不支援斜切
(3)過關畫面
小技巧:由於二進位要填滿.因此最前面要補0
第二關:二進位數字遊戲
牛刀小試4:
在體驗完二進位轉珠遊戲後，下圖是洞洞卡，洞代表0.缺口代表1，如何以二進位數字系統來表示十進位22呢?
總結
1.電腦(Computer)，也就是計算機，它是由很多『開關』組合起來的結合體，也就是由無數個『開』(大家說的1) 或者『關』(大家說的0) 組合起來的機器， 所以大家會說電腦是個只懂0 和1 的機器，電腦系統可以看成一個黑盒子。
2.電腦擁有資料處理速度快及儲存容量大等特點。
3.在電腦遊戲中有許多的功能包裝、隱藏在程式裡，但是使用者只需要知道輸入、輸出是什麼就好。而程式設計師則要根據輸入資料、設計運算過程、產生輸出資料。
4.資料是原始的，它是具體的。 資訊是有用或有意義的資料，它是經過電腦處理後的資料。它是抽象的。
5.資料表示:當電腦在處理數值、文字、聲音、圖像、視訊這些不同型態資料之前，必須把它們儲存在電腦記憶體。而這些資料是以二進位數字(0與1)來儲存。
6. 二進位數字(0與1)系統是相反的狀態的概念， 電腦採用二進位數字系設計，是因為用電壓高低來描述0與1的狀態，在電路設計較為簡單。
參考網站
電腦如何工作0影片
https://www.youtube.com/watch?v=XeAaqTTVyOU
Pcman遊戲
https://www.google.com/doodles/30th-anniversary-of-pac-man
0與1電腦小教室漫畫
http://ms2.ctjh.ntpc.edu.tw/~luti/107-1/0-1new.pdf
電腦如何工作1影片
https://www.youtube.com/watch?v=iJnAoyrfdUs
電腦如何工作2影片
https://www.youtube.com/watch?v=Nb9pmIdjsKQ
二進位轉十進位影片
https://www.youtube.com/watch?time_continue=14&v=tdrriMnXDEk
二進位轉珠遊戲
https://games.penjee.com/binary-bonanza
二進位數字遊戲
http://games.penjee.com/binary-numbers-game/
網頁參考資料