Giáo án Tin Học 10 (Cánh Diều) - Chủ đề A (CS), Bài 1: Hệ nhị phân và ứng dụng

Tên bài dạy
CHỦ ĐỀ ACS: MÁY TÍNH VÀ XÃ HỘI TRI THỨC
 CS – BIỂU DIỄN THÔNG TIN
BÀI 1
HỆ NHỊ PHÂN VÀ ỨNG DỤNG
Môn học: Tin Học; Lớp: 10
Thời gian thực hiện: 2 tiết
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức:
Hiểu và thực hiện được các phép toán cơ bản NOT, AND, OR và XOR theo từng bit và cho các dãy bit
Biết hệ nhị phân (hệ đếm cơ số 2) là gì.
Chuyển đổi được số đếm hệ nhị phân sang giá trị thập phân và ngược lại.
Biết được các phép toán bit là cơ sở để thực hiện các tính toán số học nhị phân
Giải thích được ứng dụng của hệ nhị phân trong tin học
2. Năng lực: 
- Năng lực chung:
Giải quyết được những nhiệm vụ học tập một cách độc lập, theo nhóm và thể hiện sự sáng tạo.
Góp phần phát triển năng lực giao tiếp và hợp tác qua hoạt động nhóm và trao đổi công việc với giáo viên.
- Năng lực riêng:
HS được phát triển tư duy và khả năng giải quyết được vấn đề, năng lực giao tiếp, hợp tác, sáng tạo, tự chủ và tự học.
3. Phẩm chất: Nghiêm túc, tập trung, tích cực chủ động.
II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU
1. Giáo viên 
- Chuẩn bị Bài giảng, máy chiếu, máy chiếu vật thể. 
2. Học sinh 
- Sách giáo khoa, vở ghi 
- Kiến thức đã học 
III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
1. HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG (MỞ ĐẦU)
- Mục tiêu: Tạo hứng thú học tập cho học sinh
- Nội dung: Hs dựa vào hiểu biết để trả lời câu hỏi
- Sản phẩm: Từ yêu cầu Hs vận dụng kiến thức để trả lời câu hỏi GV đưa ra 
- Tổ chức thực hiện: GV giới thiệu và dẫn dắt vào bài
? Máy tính tính toán với các bit, các toán hạng là bit và kết quả cũng là bit.
a) Em sẽ chọn kết quả phép cộng hai bit 1 + 1 là 0, 1 hay 10? Tại sao?
b) Em sẽ chọn kết quả phép nhân hai bit 1 * 1 là 0, 1 hay 10? Tại sao?
HS: trả lời câu hỏi
2. HÌNH THÀNH KIẾN THỨC MỚI
Hoạt động 1: Tìm hiểu các phép toán bit
- Mục Tiêu: 	+ Nắm được các phép toán bit 
- Nội dung: HS quan sát SGK để tìm hiểu nội dung kiến thức theo yêu cầu của GV
- Sản phẩm: Hs hoàn thành tìm hiều kiến thức
- Tổ chức thực hiện: 
Sản phẩm dự kiến
Hoạt động của giáo viên và học sinh
1. CÁC PHÉP TOÁN BIT
a) Định nghĩa
Mọi dữ liệu trong máy tính đều đã số hóa tức là có dạng dãy các bit.
Mọi thao tác xử lí dữ liệu cuối cùng đều dẫn đến xử lí các bit.
Có 4 phép toán bit cơ sở (còn gọi là phép toán logic với các bit) là NOT, AND, OR, XOR
Phép toán NOT: cho kết quả trái ngược với đầu vào
Phép toán AND (phép nhân logic): cho kết quả là 1 khi và chỉ khi cả hai bit toán hạng đều là 1; bằng 0 trong những trường hợp còn lại
Phép toán OR (phép cộng logic): cho kết quả là 0 khi và chỉ khi cả hai bit toán hạng đều là 0
Phép toán XOR (là phép OR loại trừ hay “độc quyền” không lấy cả hai): cho kết quả là 1 khi và chỉ khi hai bit toán hạng trái ngược nhau.
Bảng các phép toán logic với các bit
x
y
NOT x
x AND y
x OR y
x XOR y
0
0
1
0
0
0
1
1
0
1
1
0
0
1
1
0
1
1
1
0
0
0
1
1
b) Các phép toán bit với dãy bit
Mỗi phần tử dữ liệu số hóa là một dãy bit liền nhau với độ dài ấn định trước
Dùng 4 phép toán NOT, AND, OR, XOR áp dụng cho cã dãy bit
+ Phép toán một toán hạng NOT (phép bù – complement) được thực hiện với từng bit trong dãy
+ Phép toán hai toán hạng được thực hiện với từng cặp bit từ hai toán hạng dóng cột tương ứng với nhau. Các dãy bit có cùng độ dài
*‌ ‌Bước‌ ‌1:‌ ‌Chuyển‌ ‌giao‌ ‌nhiệm‌ ‌vụ:‌ ‌
GV: Nêu đặt câu hỏi
Để đánh giá một món ăn, ta có thể dựa vào các tiêu chí ngon hay không, rẻ hay không. Em hãy phân biệt “ngon và rẻ” với “ngon hoặc rẻ” với “hoặc ngon hoặc rẻ”?
HS: Thảo luận, trả lời
*‌ ‌Bước‌ ‌2:‌ ‌Thực‌ ‌hiện‌ ‌nhiệm‌ ‌vụ:‌ ‌ ‌
 ‌+‌ ‌HS:‌ ‌Suy‌ ‌nghĩ,‌ ‌tham‌ ‌khảo‌ ‌sgk‌ ‌trả‌ ‌lời‌ ‌câu‌ ‌hỏi‌ ‌
+‌ ‌GV:‌ ‌quan‌ ‌sát‌ ‌và‌ ‌trợ‌ ‌giúp‌ ‌các‌ ‌cặp.‌ ‌ ‌
*‌ ‌Bước‌ ‌3:‌ ‌Báo‌ ‌cáo,‌ ‌thảo‌ ‌luận:‌ ‌ ‌
+‌ ‌HS:‌ ‌Lắng‌ ‌nghe,‌ ‌ghi‌ ‌chú,‌ ‌một‌ ‌HS‌ ‌phát‌ ‌
biểu‌ ‌lại‌ ‌các‌ ‌tính‌ ‌chất.‌ ‌ ‌
+‌ ‌Các‌ ‌nhóm‌ ‌nhận‌ ‌xét,‌ ‌bổ‌ ‌sung‌ ‌cho‌ ‌
nhau.‌ ‌ ‌
*‌ ‌Bước‌ ‌4:‌ ‌Kết‌ ‌luận,‌ ‌nhận‌ ‌định:‌ ‌‌GV‌ ‌
chính‌ ‌xác‌ ‌hóa‌ ‌và‌ ‌gọi‌ ‌1‌ ‌học‌ ‌sinh‌ ‌nhắc‌ ‌lại‌ ‌kiến‌ ‌thức‌ ‌
Hoạt động 2: Tìm hiểu hệ nhị phân 
a) Mục tiêu: Nắm được cơ số trong một hệ đếm, cách chuyển đổi số ở hệ 10 sang hệ 2
b) Nội dung: HS quan sát SGK để tìm hiểu nội dung kiến thức theo yêu cầu của GV.
c) Sản phẩm: HS hoàn thành tìm hiểu kiến thức
d) Tổ chức thực hiện:
Sản phẩm dự kiến
Hoạt động của giáo viên và học sinh
2. HỆ NHỊ PHÂN
a) Hệ nhị phân
Cơ số trong một hệ đếm
Số tự nhiên quen thuộc là cách biểu diễn số trong hệ thập phân (hệ đếm cơ số 10). Một dãy kí số biểu diễn một giá trị số lượng
Số nhị phân là cách biểu diễn số trong hệ nhị phân (hệ đếm cơ số 2). Hệ nhị phân chỉ dùng 2 kí số 0 và 1, giá trị của kí số tăng gấp 2 lần khi dịch sang trái một vị trí cột. Mỗi số nhị phân đều là một dãy bit
Ví dụ:
101101 (cơ số 2) → 1x25 + 0x24 + 1x23 + 1x22 + 0x21 + 1x20 = 45 (cơ số 10)
b) Chuyển đổi một số nguyên dương ở hệ thập phân sang hệ nhị phân
Chú ý:
Khi phần nguyên của kết quả là 0 thì kết thúc. Dãy các kí số 0 và 1 ghi lại phần dư các phép chia sẽ tạo thành số nhị phân cần tìm
Để chuyển đổi số nguyên dương n bất kì ở hệ thập phân sang hệ nhị phân, ta làm tương tự
c) Phép cộng và phép nhân hai số nguyên trong hệ nhị phân
Phép cộng: cộng hai số trong hệ nhị phân thực hiện theo quy tắc như cộng hai số trongg hệ thập phân và tuân theo bảng cộng cơ sở.
x
y
x + y
0
0
0
1
0
1
0
1
1
1
1
10
c) Phép cộng và phép nhân hai số nguyên trong hệ nhị phân
Phép nhân: nhân hai số trong hệ nhị phân thực hiện theo quy tắc như nhân hai số trongg hệ thập phân và tuân theo bảng nhân cơ sở.
x
y
x * y
0
0
0
1
0
0
0
1
0
1
1
1
d) Vai trò của hệ nhị phân trong tin học
Nhờ có hệ nhị phân mà máy tính có thể tính toán, xử lí thông tin định lượng, tương tự như con người dùng hệ thập phân.
Hệ nhị phân đặt cơ sở cho sự ra đời của máy tính điện tử, là cơ sở của các thiết bị xử lí thông tin kĩ thuật số
*‌ ‌Bước‌ ‌1:‌ ‌Chuyển‌ ‌giao‌ ‌nhiệm‌ ‌vụ:‌ ‌
GV: Dãy bit 1101 biểu diễn số nào ở hệ thập phân? Em hãy quan sát hình sau và nêu nhận xét?
HS: Thảo luận, trả lời
HS: Lấy các ví dụ trong thực tế.
*‌ ‌Bước‌ ‌2:‌ ‌Thực‌ ‌hiện‌ ‌nhiệm‌ ‌vụ:‌ ‌ ‌
‌+‌ ‌HS:‌ ‌Suy‌ ‌nghĩ,‌ ‌tham‌ ‌khảo‌ ‌sgk‌ ‌trả‌ ‌lời‌ ‌câu‌ ‌hỏi‌ ‌
+‌ ‌GV:‌ ‌quan‌ ‌sát‌ ‌và‌ ‌trợ‌ ‌giúp‌ ‌các‌ ‌cặp.‌ ‌ ‌
*‌ ‌Bước‌ ‌3:‌ ‌Báo‌ ‌cáo,‌ ‌thảo‌ ‌luận:‌ ‌ ‌
+‌ ‌HS:‌ ‌Lắng‌ ‌nghe,‌ ‌ghi‌ ‌chú,‌ ‌một‌ ‌HS‌ ‌phát‌ ‌
biểu‌ ‌lại‌ ‌các‌ ‌tính‌ ‌chất.‌ ‌ ‌
+‌ ‌Các‌ ‌nhóm‌ ‌nhận‌ ‌xét,‌ ‌bổ‌ ‌sung‌ ‌cho‌ ‌
nhau.‌ ‌ ‌
*‌ ‌Bước‌ ‌4:‌ ‌Kết‌ ‌luận,‌ ‌nhận‌ ‌định:‌ ‌‌GV‌ ‌
chính‌ ‌xác‌ ‌hóa‌ ‌và‌ ‌gọi‌ ‌1‌ ‌học‌ ‌sinh‌ ‌nhắc‌ ‌lại‌ ‌kiến‌ ‌thức‌ 
x
00111
y
10011
x + y
11010
3. HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP
a. Mục tiêu: Củng cố, luyện tập kiến thức vừa học.
b. Nội dung: HS đọc SGK làm các bài tập.
c. Sản phẩm: Bài làm của học sinh, kĩ năng giải quyết nhiệm vụ học tập.
d. Tổ chức thực hiện: 
Gv Cho HS nhắc lại KT:
Hs: Nhắc lại các vấn đề đã học
Bài 1: Số 11111111 trong hệ nhị phân có giá trị là bao nhiêu trong hệ thập phân?
Bài 2: Chuyển hai số sau sangg hệ nhị phân rồi thực hiện phép toán cộng (hoặc nhân) số nhị phân, kiểm tra lại kết quả qua số trong hệ thập phân
125 + 12
125 x 6
4. HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG
a. Mục tiêu: Vận dụng các kiến thức vừa học quyết các vấn đề học tập và thực tiễn.
b. Nội dung:.
c. Sản phẩm: HS vận dụng các kiến thức vào giải quyết các nhiệm vụ đặt ra.
d. Tổ chức thực hiện:
Gv đưa câu hỏi về nhà: 
Bài 3: Một máy tính kết nối với Internet phải được gán một địa chỉ IP (viết tắt của Internet Protocol). Địa chỉ IP là một số nhị phân dài 32 bit (tức là 4 byte) còn gọi là IPv4 để phân biệt với IPv6 dài 6 byte. Để cho con nười dễ đọc, người ta viết địa chỉ IP dưới dạng 4 số trong hệ thập phân, cách nhau bởi dấu chấm, mỗi số trong hệ thập phân ứng với 1 byte. Các dãy sau đây có thể là địa chỉ IP không? Tại sao?
(Gợi ý: Số nhị phân dài 1 byte biểu diễn được các giá trị trong khoảng nào?)
345.123.011.201
123.110.256.101
Bài 4: Trong hệ nhị phân khi nào thì phép toán AND có kết quả là 1? Khi nào thì phép toán OR có kết quả là 0?
Bài 5: Điểm khác nhau giữa hai phép toán OR và XOR là gì?
Bài 6: Tại sao phép toán NOT cũng được gọi là phép bù?
5. Hướng dẫn học sinh tự học:
- Hướng dẫn học bài cũ: 
- Hướng dẫn chuẩn bị bài mới: