北仑 计算机的发展历程(刘乃茹)

计算机的发展历程
宁波北仑区长江中学：刘乃茹
定义：
计算：抽象地说就是从一个符号串f变换成另一个符号串g。

比如说，从符号串12+3变换成15就是一个加法计算。

计算机：原意是用于计算的机器。

本意是一种能够按照事先存储的程序，自动、高速地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子设备。

别称：电脑。

分析：
教材从了解计算机的发展史，有助于我们更好地学习计算机技术入手，指出了学习计算机发展史的必要性。

从计算工具发展的三个阶段过渡到电子数字计算机发展的四个时代，让学生了解计算机的发展历程，对现在所用的计算机来龙去脉有更清楚的认知。

重点：
了解计算机发展史，掌握发展中的里程碑事件，认识电子元件。

难点：
通过发展史的学习，激发学生对人类文明进步的追求，培养创新探索的精神。

教学策略：
先通过观看《无所不能的电脑》视频，感知计算机已融进每个人的工作、学习、生活。

进而提出计算机是如何被发明、创造出的呢？激发学生的探知欲。

在整个讲叙的过程中要摒弃只谈技术，不谈文化，只讲物质的设备，不讲非物质的文明。

多讲一些充满创新火花的事例，增强课堂教学的趣味性，科学性。

让学生在了解计算机发展历程中，更多地感知人类思想的火花及为之奋斗过程中的汗水与泪水。

教学方法建议采用讲授法、归类总结法
任务范例：让创新的火花照耀
推荐人：刘乃茹
适用范围：小学生、初中生、高中生
任务描述：
从“无所不能的电脑”的视频导入，激发学生对“计算机发展历程”知识的探索欲望。

通过古往今来的人们为追求劳动力解放，追求科学不懈努力的案例，层层引导完成教学任务的同时，让学生感知智者的创新火花，通过同时期中国的国情的介绍，激发学生对国人在科学技术进步的思考，培养创新探索的意识。

教学建议：
【环节一】创设情境，引出课题
播放视频《无所不能的电脑》，感知计算机与我们的生活、学习、工作的关系，进而提出到底是谁能创造出这么神奇的计算机呢？激发学生的好奇心-----引出课题
【环节二】征服者---计算机的手工时代
从人类是地球的征服者的角度，从人类对环境认知越来越深入的角度，讲述古代人类从堆石头、用手、结绳、算筹、算盘等计算机工具的演变。

讲解时要图片与讲解相互配合，注重挖掘一些人物、典故来激发兴趣。

如：算筹——古人云：运筹于帷幄之中，决胜于千里之外（祖冲之借助算筹，把圆周率计算到小数点后的第7位）
【环节三】拓荒者——计算机的机械时代
直到17世纪，计算设备才有了第二次重要的进步。

西欧，由中世纪进入文艺复兴时期的文化运动的社会大变革，大大促进了自然科学技术的发展，人们长期被神权压抑的创造力得到空前释放。

一个又一个科学家为把思想火花变成引导人类进步的火炬而不懈努力。

通过人与物事件的讲解，让学生学习这些拓荒者面对困难与挫折永不屈服的精神，感叹天才的伟大，钦佩他们追求真理的执着。

讲解时注重挖掘典型事例中智慧的火花，不懈的精神及与现在计算机的关联。

讲解时注意（人物图片、发明计算机图片）与传述的配合。

1642年，法国人Blaise Pascal（1623-1662）（投影图片）在19岁时，发明了自动进位加法器，称为Pascalene，成为第一台机械式数字计算机（投影图。

它的研究成功给人们的启示是：用一种纯粹机械的装置去代替人类进行计算，是
完全可以做到的。

可惜，长期从事艰苦的研究损害了他的健康，年仅39岁就英年早逝。

凡是学过物理的人都知道一个关于液体压强性质的“帕斯卡定律”，全世界“有思想的芦苇”，尤其是计算机领域的后来者，都不会忘记帕斯卡在浑沌中点燃的亮光。

1971年发明的一种程序设计语言──PASCAL语言，就是为了纪念这位先驱，使帕斯卡的英名长留在电脑时代里。

与法兰西毗邻的德国青年人莱布尼茨当它接触了帕斯卡亲自撰写的关于加法计算机的论文，却使他似醍醐灌顶，勾起强烈的发明欲，终于在1674年造出一台更完美的机械计算机。

加、减、乘、除四则运算一应俱全，为计算机提出了
“二进制”数的设计思路。

有人说，他的想法来自于东方中国。

“八卦”，是宋朝人邵雍所摹绘的一张“易图”。

正是在中国人睿智的启迪下，莱布尼茨最终悟出了二进制数之真谛。

1725年，法国纺织机械师布乔（B. Bouchon）突发奇想，想出了一个“穿孔纸带”的控制编织图案的绝妙主意。

80年后，另一位法国机械师杰卡德（J.Jacquard），大约在1805年完成了“自动提花编织机”的设计制作。

布乔的“思想”于是“传递”给了编织机，而编织图案的“程序”也就“储存”在穿孔
纸带的小孔之中。

程序控制机器的思想萌芽，穿孔纸带和穿孔卡片也广泛用于早期电脑以存储程序和数据。

巴贝奇是法国一位富有的银行家的儿子，这位旷世奇才却选择了一条无人敢于攀登的崎岖险路。

18世纪末，法兰西发起了一项宏大的计算工程──人工编制《数学用表》，面对错误百出的数学表，巴贝奇萌生研制计算机的构想。

所谓“差分”的含义，是把函数表的复杂算式转化为差分运算，用简单的加法代替平方运算。

刚满20岁的巴贝奇从法国人杰卡德发明的提花编织机上获得了灵感，“差分机”设计闪烁出了程序控制的灵光──它能够按照设计者的旨意，自动处理不同函数的计算过程。

1822年完成了第一台“差分机”，成功的喜悦激励着巴贝奇，他决定建造第二台运算精度为20位的大型差分机。

30年的困难和挫折并没有使巴贝奇屈服，在进军大型“差分机”受挫的1834年，巴贝奇提出了一项新的更大胆的设计。

巴贝奇提出了“分析机”的概念，机器共分为三个部分：堆栈，运算器，控制器。

他的助手，英国著名诗人拜伦的独生女阿达.奥古斯塔（Ada Augusta）为分析机编制了人类历史上第一批计算机程序。

阿达和巴贝奇为计算机的发展创造了不朽的功勋，提出了自动计算机的概念，他们对计算机的预见起码超前了一个世纪以上，正是他们的辛勤努力，为后来计算机的出现奠定了坚实的基础。

【环节四】成长蜕变——感知电子计算机时代
随着电子技术的飞速发展，计算机就开始了由机械向电子时代的过渡，电子越来越成为计算机的主体，机械越来越成为从属，二者的地位发生了变化，计算机也开始了质的转变。

引起质变的事件：
1906:美国德福雷斯特发明了电子管，为电子计算机的发展奠定了基础。

1939:二次世界大战的开始，军事需要大大促进了计算机技术的发展。

由1946年第一台真正意义上的电子数字计算机问世，伴随着晶体管、集成电路、微处理器、大规模集成电路的相继发明，短短60多年，计算机以迅猛磅礴之势，用非凡的渗透力和亲和力，彻底改变了我们星球的模样。

从“野兽进化为美女”的比喻引导学生通过网络搜索探索完成知识点，以表格的形式呈现。

电子计算机时代所用到的主要元件探源
元件名称发明的年代发明人或公司图片
电子管
晶体管
集成电路
微处理器
大规模集成电路
以核心部件划分的电子计算机发展的四个时代
年代范围主要元件体积、性能同时期的中国状况
第一代
第二代
第三代
第四代
对学生探索知识点的表格进行汇总点评，老师重点在每个时代中国当时社会的重要事件，让学生从关注单纯的计算机发展的四个时代转向对中国人是否也积极投入科技创新产生思考。

如：1946：国共两党相争，内战。

1958：钱学森中国卫星工程，第一台计算机103研制成功。

1964年：原子弹爆炸成功，即将进入文化大革命。

1971年：林彪反革命集团粉碎，文化大革命破产，氢弹、卫星上天。

中国现状：2010年“天河一号”运算速度有望问鼎世界第一
【环节五】飞翔者-----未来计算机
1965:英特尔（Intel）创始人之一戈登·摩尔（Gordon Moore）提出了摩尔定律。

其内容为：集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍，当价格不变时；或者说，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18个月翻两倍以上。

这一定律揭示了信息技术进步的速度。

这个定律会永远适用吗？未来的计算机会采用什么元件呢？未来的发展方向如何？请同学上网搜索资料，以电子文档的形式呈现。

（可以作为探究性学习的家庭作业）
评价建议：
评价内容获得星数
1、计算工具发展的三个阶段
2、机械计算机时代的代表人物及贡献
3、第一台计算机诞生的意义
4、几种主要的电子器件
5、我国计算机产业的状况
6、未来计算机的发展方向。