İkili Bir deneyin!

Bu ders, bilgisayar mühendisleri için ikili kodların nasıl çalıştığına ve ikili uygulamalara odaklanır. Öğrenciler, ikili saat yazılımını nasıl indireceklerini ve kuracaklarını ve çevrimiçi bir ikili saati nasıl okuyacaklarını öğrenmek için bir aktiviteyi tamamlarlar.

  • İkili kod ve hesaplamadaki uygulamaları hakkında bilgi edinin.
  • Yazılım uygulamalarını indirme, çalıştırma ve yönetme hakkında bilgi edinin.
  • Kablolama ve basit bir elektronik cihazın üretimi hakkında bilgi edinin.
  • Mühendislik ekiplerinin proje çalışmasına nasıl yaklaştığını öğrenin.
  • Takım çalışması ve gruplar halinde çalışma hakkında bilgi edinin.

Yaş seviyeleri: 8-18

Malzemeler ve Hazırlık

Materyal Oluşturma (Her ekip için)

Gerekli malzemeler

İleri Düzey Öğrenciler için Materyaller

İkili Saat Kiti https://www.tindie.com/products/applemountain/binary-clock-kit-with-red-green-and-blue-lights/

Mühendislik Tasarım Zorluğu

Tasarım Yarışması

İkili saat yazılımını indirme ve kurma zorluğu verilen bir mühendis ekibinin parçasısınız. Yazılımdaki bazı seçenekleri deneyeceksiniz. İkili saatlerin standart dijital veya analog saatlerden daha popüler olup olmayacağını bir ekip olarak tartışın.

İleri Düzey Öğrenciler: Kendi ikili saatinizi oluşturma zorluğunun üstesinden gelmesi gereken bir mühendis ekibisiniz. Ekibinizin işlevsel bir elektrikli ikili saat oluşturmak için kullanacağı bir kit size verildi.

Kriterler

  • Yazılımı indirin ve kurun
  • Yazılım seçeneklerini deneyin
  • Takım tartışması

Kısıtlamalar

  • Yalnızca sağlanan malzemeleri kullanın.

Etkinlik Talimatları ve Prosedürler

  1. Sınıfı 2-4 kişilik takımlara ayırın.
  2. İkili Dosyayı Deneyin çalışma sayfasını dağıtın. Öğrencilere Öğrenci Çalışma Sayfası A: Saat Kaç? Çözüm aşağıda görünüyor:Öğrenci Çalışma Sayfası Çözümü: Saat Kaç?
    İkili kodlamanın nasıl çalıştığını öğrenmenin eğlenceli ve kolay bir yolu, ikili sistemi kullanarak zamanı nasıl söyleyeceğinizi öğrenmektir. Bu çalışma sayfası, kodu ve dijital ikili saat kullanılarak nasıl okunabileceğini öğrenmenize yardımcı olacaktır.Saat kaç? Aşağıdaki saat, aşağıdaki yapıda temsil edilen sayılarla bir dizide kurulur:

    Saatler dakika saniye
    8 8 8
    4 4 4 4 4
    2 2 2 2 2 2
    1 1 1 1 1 1

     

    Herhangi bir zamanda hangi ışıkların yandığına bağlı olarak saati, dakikayı ve saniyeyi belirleyebilirsiniz. Aşağıdaki resimde süre 10 saat, 37 dakika ve 49 saniyedir.

    Van Voorhis

     

     

    Aşağıdaki ikili saatler ne zaman söylüyor?

  3. İkili temeller hakkında Arka Plan Kavramları Bölümündeki konuları tartışın.
  4. Mühendislik Tasarım Sürecini, Tasarım Zorluğunu, Kriterleri, Kısıtlamaları ve Malzemeleri gözden geçirin.
  5. Her takıma malzemelerini sağlayın.
  6. Öğrencilerin verilen bağlantılardan ikili saat yazılımını indirip kurmaları gerektiğini açıklayın.
  7. Sahip oldukları süreyi duyurun (1 saat önerilir).
  8. Bir zamanlayıcı veya bir çevrimiçi kronometre Zamanında kalmanızı sağlamak için (geri sayım özelliği). Öğrencilere, görevde kalmaları için düzenli "zaman kontrolleri" verin. Mücadele ediyorlarsa, onları daha hızlı bir çözüme götürecek sorular sorun.
  9. Öğrenciler tanışır ve meydan okumayı tamamlar.
  10. Takımlar, ikili saatlerin standart dijital veya analog saatlerden daha popüler olup olmayacağını tartışırlar.
  11. Sınıf olarak, öğrenci yansıtma sorularını tartışın.
  12. Konuyla ilgili daha fazla içerik için "Daha Derin Kazma" bölümüne bakın.

Gelişmiş Öğrenci Seçeneği

Öğrencilere bir ikili saat seti yaptırın, Öğrenci Çalışma Sayfası B'yi doldurun ve aşağıdaki yansıma sorularını yanıtlayın.

Öğrenci Yansıması (mühendislik defteri)

  1. Ekibiniz hangi yazılımı indireceğine nasıl karar verdi?
  2. İndirme ne kadar sürdü? Beklediğinizden daha mı kolaydı yoksa daha mı zor?
  3. Yüklendikten sonra, yazılımınız hangi seçenekleri sunuyordu… hangisini denediniz? Hangisini tercih ettin? Niye ya? (Örneğin, bazıları dikeyden yatay görünüme geçme seçeneği sunar, farklı görünümlere izin verir veya 24 veya 12 saatlik bir saat arasında geçiş yapmanıza olanak tanır)
  4. İkili saatlerin standart dijital veya analog saatlerden daha popüler olacağını düşünüyor musunuz? Neden veya neden olmasın?
  5. Yazılım mühendisleri için ikili kodun neden bu kadar önemli olduğunu düşünüyorsunuz?
  6. Sizce gelecek ne getirecek? Bir mühendis olsaydınız, gelecekte saat ve kodlarda ne gibi değişiklikler tasavvur edebilirdiniz?

İleri Düzey Öğrencilerin Yansıması

  1. Saatiniz çalıştı mı? Değilse, sizce ne yanlış gitti?
  2. İnşaat sırasında ne gibi engellerle karşılaştınız? Bunları nasıl aştınız?
  3. Gerçek üretim süreniz, tahmini sürenizle nasıl karşılaştırıldı? Sizce farka ne sebep oldu?
  4. Ekiplerinizin işi bölüşme planı işin nasıl tamamlandığıyla mı sonuçlandı yoksa proje sırasında stratejiler mi değiştirdiniz? İşe yaklaşımınızı değiştirdiyseniz, neden?
  5. İkili saatinizi sınıfa sunun ve ekibinizin işe nasıl yaklaştığını ve planınızın gerçek uygulamadan nasıl farklı olduğunu tartışın.
  6. Bu projeyi tamamlamak için başka bir ekibin daha iyi bir yaklaşımı olduğunu düşündünüz mü? Eğer öyleyse, geçmişe baktığınızda neyi farklı yapardınız? Cevaplar, işi farklı şekilde bölmek, parçaları farklı şekilde düzenlemek veya adımları takip etmek olabilir.

Zaman Değişikliği

Ders, daha büyük öğrenciler için 1 ders dönemi kadar kısa bir sürede yapılabilir. Bununla birlikte, öğrencilerin acele hissetmelerine yardımcı olmak ve öğrenci başarısını sağlamak için (özellikle daha genç öğrenciler için) dersi iki döneme ayırın, öğrencilere beyin fırtınası yapmaları, fikirleri test etmeleri ve tasarımlarını tamamlamaları için daha fazla zaman verin. Bir sonraki sınıf döneminde testi ve sorgulamayı gerçekleştirin.

Arka Plan Kavramları

İkili Temeller  

İkili Bayt ve Bilgisayar Uygulamaları

İkili sayı sistemi (2 tabanlı sayılar) veya kısaca bin, tipik olarak 0 (kapalı) ve 1 (açık) olmak üzere iki simge kullanan sayısal değerleri temsil eder. Elektronik devredeki basit uygulaması nedeniyle, ikili sistem neredeyse tüm modern bilgisayarlar tarafından dahili olarak kullanılır. Ve bilgisayarlar, arabalardan telefonlara, buzdolaplarına kadar günümüz toplumunda kullanılan hemen hemen her üründe ve ayrıca çoğu üretim sürecinde bulunabilir.

Hemen hemen tüm modern bilgisayarlarda, her bir bellek hücresi, ikili sayıları sekiz bitlik gruplar halinde (bayt olarak adlandırılır) depolamak üzere ayarlanmıştır. Her bayt 256 farklı sayıyı temsil edebilir; 0'dan 255'e veya -128'den +127'ye. Daha büyük sayıları saklamak için birkaç ardışık bayt kullanılabilir (tipik olarak iki, dört veya sekiz). Negatif sayılar gerektiğinde, genellikle ikinin tümleyen gösteriminde saklanırlar. Diğer düzenlemeler mümkündür, ancak genellikle özel uygulamaların veya tarihsel bağlamların dışında görülmez. Bir bilgisayar, bir şekilde sayısal biçimde temsil edilebildiği sürece, her türlü bilgiyi bellekte saklayabilir. Modern bilgisayarlar milyarlarca hatta trilyonlarca bayt belleğe sahiptir.

O nasıl çalışır?

Her zamanki sayılarımızla karşılaştırarak ikili hakkında düşünebilirsiniz. Onluk bir sistem kullanıyoruz. Bu, sayısal bir değerdeki her konumun değerinin on olası sembolden biri ile temsil edilebileceği anlamına gelir: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 veya 9. Hepimiz bunlara aşinayız ve Bu on sembolü kullanarak ondalık sistemin nasıl çalıştığını. Değerleri saymaya başladığımızda 0 sembolü ile başlamalı, sayarken 9'a geçmeliyiz. Biz buna “birler” veya “birimler” yeri diyoruz.

Bu rakamlarla “birler” yeri bir çarpma problemi olarak düşünülebilir. 5, 5 × 100 olarak düşünülebilir (10'un sıfır gücü, 5 × 1'e eşittir, çünkü sıfırın herhangi bir sayısı birdir). Birler basamağının soluna doğru gidildikçe 10'un gücünü birer birer artırıyoruz. Böylece 50'yi aynı şekilde temsil etmek 5 × 10 olarak düşünülebilir.1 , veya 5 × 10.

500 = (5x102 ) + (0x101 ) + (0x100 )

5834 = (5x103 ) + (8x102 ) + (3x101 ) + (4x100 )

Ondalık sayı sisteminde semboller bittiğinde, bir yer “sola gideriz” ve “onlar” hanesini temsil etmek için “1” kullanırız. Sonra “birler” yerindeki sembolü ilk sembol olan sıfıra sıfırlarız.

Binary, tıpkı bizim ondalık sistemimiz gibi çalışan, ancak sayısal değerleri temsil etmek için kullanılabilecek yalnızca iki sembolle çalışan iki tabanlı bir sistemdir: 0 ve 1. “Birler” yerine 0 ile başlıyoruz, sonra 1'e çıkıyoruz. sembollerimiz bitti, bu yüzden daha yüksek bir değeri temsil etmek için, ikili sistemde yaptığımız gibi 1 için kullanabileceğimiz bir sembolümüz olmadığı için “ikiler” yerine “2” koymalıyız. ondalık sistem.

İkili sayı sisteminde 10 olarak gösterilen değer (1 × 21) + (0 × 20)'dir. Dolayısıyla ondalık sistemimizde “2”ye eşittir.

İkiliden ondalığa denklik:

12 = 1 x 20 = 1x1 = 110

102 = (1 x 2)1 ) + (0x20 ) = 2 + 0 = 210

1012 = (1 x 2)2 ) + (0x21 ) + (1x20 ) = 4 + 0 + 1 = 510

İşte bunu düşünmenin başka bir yolu: Sembolleriniz bittiğinde, örneğin 11111, sol uca “1” ekleyin ve sağdaki tüm rakamları “0”a sıfırlayın ve 100000 üretin. Bu aynı zamanda semboller için de geçerlidir. ortada. Sayının 100111 olduğunu söyleyin. Buna bir tane eklerseniz, en soldaki tekrar eden “1”i bir boşluk sola (“dörtler” hanesinden “sekizler” hanesine) hareket ettirir ve sağdaki tüm rakamları “” olarak sıfırlarsınız. 0”, 101000 üretmektedir.

Deeper Dig

İnternet Bağlantıları

Önerilen Kaynaklar

  • Kod: Bilgisayar Donanımı ve Yazılımının Gizli Dili, Charles Petzold (ISBN: 0735611319)
  • Bilgisayarlar Nasıl Çalışır? Ron White ve Timothy Edward Downs (ISBN: 0789736136)

Yazma aktivitesi

Bilgisayar kullanımında ikili kodun tarihçesi hakkında bir paragraf yazın.

Müfredat Hizalama

Müfredat Çerçevelerine Uyum

Not: Bu serideki ders planları, aşağıdaki standartlardan bir veya daha fazlasıyla uyumludur:

Ulusal Bilim Eğitimi Standartları K-4 Sınıfları (4-9 yaş)

İÇERİK STANDART A: Araştırma Olarak Bilim

Aktiviteler sonucunda tüm öğrenciler gelişmelidir

  • Bilimsel araştırma yapmak için gerekli yetenekler

İÇERİK STANDART B: Fiziksel Bilimler

Aktivitelerin bir sonucu olarak, tüm öğrenciler bir anlayış geliştirmelidir.

  • Işık, ısı, elektrik ve manyetizma

İÇERİK STANDART E: Bilim ve Teknoloji

Aktiviteler sonucunda tüm öğrenciler gelişmelidir

  • Teknolojik tasarım yetenekleri
  • Bilim ve teknolojiyi anlamak

Ulusal Bilim Eğitimi Standartları 5-8. Sınıflar (10-14 yaş)

İÇERİK STANDART A: Araştırma Olarak Bilim

Aktiviteler sonucunda tüm öğrenciler gelişmelidir

  • Bilimsel sorgulama ile ilgili anlayışlar

İÇERİK STANDARDI B: Fizik

Faaliyetlerinin bir sonucu olarak, tüm öğrenciler,

  • Enerji ve maddenin etkileşimleri

İÇERİK STANDART E: Bilim ve Teknoloji

Aktiviteler sonucunda tüm öğrenciler gelişmelidir

  • Teknolojik tasarım yetenekleri
  • Bilim ve teknoloji ile ilgili anlayışlar

İÇERİK STANDART F: Kişisel ve Sosyal Perspektiflerde Bilim

Aktivitelerin bir sonucu olarak, tüm öğrenciler,

  • Yerel, ulusal ve küresel zorluklarda bilim ve teknoloji

İÇERİK STANDART G: Bilimin Tarihi ve Doğası

Aktivitelerin bir sonucu olarak, tüm öğrenciler,

  • Tarihsel bakış açıları

Ulusal Bilim Eğitimi Standartları 9-12. Sınıflar (14-18 yaş)

İÇERİK STANDART A: Araştırma Olarak Bilim

Aktiviteler sonucunda tüm öğrenciler gelişmelidir

  • Bilimsel sorgulama ile ilgili anlayışlar

İÇERİK STANDART E: Bilim ve Teknoloji

Aktiviteler sonucunda tüm öğrenciler gelişmelidir

  • Teknolojik tasarım yetenekleri
  • Bilim ve teknoloji ile ilgili anlayışlar

İÇERİK STANDART F: Kişisel ve Sosyal Perspektiflerde Bilim

Aktivitelerin bir sonucu olarak, tüm öğrenciler,

  • Kişisel ve toplum sağlığı
  • Yerel, ulusal ve küresel zorluklarda bilim ve teknoloji

İÇERİK STANDART G: Bilimin Tarihi ve Doğası

Aktivitelerin bir sonucu olarak, tüm öğrenciler,

  • Tarihsel bakış açıları

İÇERİK STANDART E: Bilim ve Teknoloji

Aktiviteler sonucunda tüm öğrenciler gelişmelidir

  • Teknolojik tasarım yetenekleri
  • Bilim ve teknoloji ile ilgili anlayışlar

İÇERİK STANDART F: Kişisel ve Sosyal Perspektiflerde Bilim

Aktivitelerin bir sonucu olarak, tüm öğrenciler,

  • Çevre kalitesi
  • Doğal ve insan kaynaklı tehlikeler
  • Yerel, ulusal ve küresel zorluklarda bilim ve teknoloji

İÇERİK STANDART G: Bilimin Tarihi ve Doğası

Aktivitelerin bir sonucu olarak, tüm öğrenciler,

  • Tarihsel bakış açıları

Okul matematiği için prensip ve standartlar

Numara ve İşlemler Standardı

Aktiviteler sonucunda tüm öğrenciler gelişmelidir

  • Sayıları, sayıları temsil etme yollarını, sayılar arasındaki ilişkileri ve sayı sistemlerini anlayın.
  • Akıcı bir şekilde hesaplayın ve makul tahminlerde bulunun.

Bağlantılar Standardı

Aktiviteler sonucunda tüm öğrenciler gelişmelidir

  • Tutarlı bir bütün oluşturmak için matematiksel fikirlerin nasıl birbirine bağlandığını ve birbiri üzerine inşa edildiğini anlayın.
  • Matematiği matematiğin dışındaki bağlamlarda tanır ve uygular.

Teknolojik Okuryazarlık Standartları - Tüm Yaşlar

Teknolojinin Doğası

  • Standart 3: Öğrenciler, teknolojiler arasındaki ilişkiler ve teknoloji ile diğer çalışma alanları arasındaki bağlantılar hakkında bir anlayış geliştireceklerdir.

Teknoloji ve Toplum

  • Standart 7: Öğrenciler teknolojinin tarih üzerindeki etkisine dair bir anlayış geliştirecekler.

Dizayn

  • Standart 9: Öğrenciler bir mühendislik tasarımı anlayışı geliştireceklerdir.

Tasarlanmış Dünya

Standart 17: Öğrenciler, bilgi ve iletişim teknolojileri hakkında bir anlayış geliştirecek ve bunları seçebilecek ve kullanabilecektir.

Öğrenci Çalışma Sayfası

Öğrenci Çalışma Kağıdı A: Saat kaç?

İkili kodlamanın nasıl çalıştığını öğrenmenin eğlenceli ve kolay bir yolu, ikili sistemi kullanarak zamanı nasıl söyleyeceğinizi öğrenmektir. Bu çalışma sayfası, kodu ve dijital ikili saat kullanılarak nasıl okunabileceğini öğrenmenize yardımcı olacaktır.

Saat kaç?

Aşağıdaki saat, aşağıdaki yapıda temsil edilen sayılarla bir dizide kurulur:

Saatler dakika saniye
8 8 8
4 4 4 4 4
2 2 2 2 2 2
1 1 1 1 1 1

 

Herhangi bir zamanda hangi ışığın yandığına bağlı olarak saati, dakikayı ve saniyeyi belirleyebilirsiniz. Aşağıdaki resimde süre 10 saat, 37 dakika ve 49 saniyedir.

 

 

Aşağıdaki ikili saatler ne zaman söylüyor?

 

İkili Yazılım İndirme

Bir bilgisayarda öğrencilerden oluşan bir ekip olarak çalışarak aşağıdaki web sitelerinden birini ziyaret edin ve bilgisayarınıza bir ikili saat indirin.

 

Aşağıdaki soruları tamamlayın:

  1. Ekibiniz hangi yazılımı indireceğine nasıl karar verdi?

 

 

 

  1. İndirme ne kadar sürdü? Beklediğinizden daha mı kolaydı yoksa daha mı zor?

 

 

 

  1. Yüklendikten sonra, yazılımınız hangi seçenekleri sunuyordu… hangisini denediniz? Hangisini tercih ettin? Niye ya? (Örneğin, bazıları dikeyden yatay görünüme geçme seçeneği sunar, farklı görünümlere izin verir veya 24 veya 12 saatlik bir saat arasında geçiş yapmanıza olanak tanır)

 

 

 

  1. İkili saatlerin standart dijital veya analog saatlerden daha popüler olacağını düşünüyor musunuz? Neden veya neden olmasın?

 

 

 

  1. Yazılım mühendisleri için ikili kodun neden bu kadar önemli olduğunu düşünüyorsunuz?

 

 

 

  1. Sizce gelecek ne getirecek? Bir mühendis olsaydınız, gelecekte saat ve kodlarda ne gibi değişiklikler tasavvur edebilirdiniz?

 

 

Öğrenci Çalışma Sayfası B: Takım Mühendisliği

Kendi ikili saatinizi oluşturma zorluğunun üstesinden gelmesi gereken bir mühendis ekibisiniz. Size, ekibinizin işlevsel bir elektrikli ikili saat oluşturmak için kullanacağı bir kit verildi.

Aktivite Adımları

  1. Çeşitli Öğrenci Referans Sayfalarını inceleyin.
  2. Ekibinize bir ikili saat kiti sağlandı. Adım adım talimatları izlemeniz ve talimatları ve malzemeleri karşılaştıran bir ekip olarak çalışmanız gerekecek.
  3. Saatinizi oluşturmak için ekip olarak çalışın. Ekibinizin işi nasıl böleceği, parçaları nasıl yöneteceği, adımlardan nasıl geçeceği konusunda kararlar alın. Bu projede üretim mühendisleri olarak hareket ediyor ve ürününüzü yaratmanın en iyi yolunu belirliyorsunuz.
  4. Saati tamamlamanın ne kadar süreceğini tahmin ettiğinizi aşağıdaki kutudan tahmin edin.
 

 

 

 

 

 

  1. Saatinizi oluşturun - ekip çalışmasını unutmayın!
  2. Aşağıdaki soru/düşünme alanını doldurunuz.
  3. Saatinizi, yansımalarınızın sözlü bir özetiyle birlikte gruba sunun.

 

Sorular/Düşünceler

  1. Saatiniz çalıştı mı? Değilse, sizce ne yanlış gitti?

 

 

 

  1. İnşaat sırasında ne gibi engellerle karşılaştınız? Bunları nasıl aştınız?

 

 

 

  1. Gerçek üretim süreniz, tahmini sürenizle nasıl karşılaştırıldı? Sizce farka ne sebep oldu?

 

 

 

  1. Ekiplerinizin işi bölüşme planı işin nasıl tamamlandığıyla mı sonuçlandı yoksa proje sırasında stratejiler mi değiştirdiniz? İşe yaklaşımınızı değiştirdiyseniz, neden?

 

 

 

  1. İkili saatinizi sınıfa sunun ve ekibinizin işe nasıl yaklaştığını ve planınızın gerçek uygulamadan nasıl farklı olduğunu tartışın.

 

 

 

  1. Bu projeyi tamamlamak için başka bir ekibin daha iyi bir yaklaşımı olduğunu düşündünüz mü? Eğer öyleyse, geçmişe baktığınızda neyi farklı yapardınız? Cevaplar, işi farklı şekilde bölmek, parçaları farklı şekilde düzenlemek veya adımları takip etmek olabilir.

 

 

 

Çeviriler

Ders Planı Tercümesi

[dil değiştirici]

Ek Çeviri Kaynakları
Dostu, PDF ve E-postayı YazdırPDF yazdır
Ders Planı PDF'sini Yazdırın veya İndirin
 

İndirilebilir Öğrenci Tamamlama Sertifikası