Giáo án Tin học 10 · Toàn bộ sách chính (đồ họa và Python)

Tin họcLớp 10Phần 1. Chủ đề 1. Máy tính và xã hội tri thức

Giáo án Bài 4. Hệ nhị phân và dữ liệu số nguyên

Kế hoạch bài dạy theo mẫu Công văn 5512/BGDĐT-GDTrH · 1 tiết (45 phút)

Tải Word (.docx) Bài học trên Học liệu

I. Mục tiêu

1. Kiến thức

Nêu được trọng số của các vị trí trong hệ nhị phân (1, 2, 4, 8, …) và quy tắc đọc từ phải sang trái.
Đổi được số nhị phân sang thập phân bằng tổng trọng số của các bit 1 và đổi số thập phân sang nhị phân bằng phép chia 2 lấy dư.
Thực hiện được phép cộng hai số nhị phân có nhớ và giải thích vì sao $1+1=10_2$ .
Giải thích được vai trò của việc ghi cơ số để phân biệt $101_2$ với $101_{10}$ .
Vận dụng được kiến thức để xác định phạm vi giá trị của mã 4 bit không dấu.

2. Năng lực

a) Năng lực chung

Tự chủ và tự học: HS chủ động hoàn thành phiếu học tập, tự kiểm tra kết quả bằng cách đổi ngược số nhị phân về thập phân.
Giao tiếp và hợp tác: HS làm việc theo cặp, trình bày và nhận xét cách lập luận của bạn bằng thuật ngữ đúng (trọng số, bit, cơ số).
Giải quyết vấn đề và sáng tạo: HS phân tích tình huống bóng đèn bật tắt và mã 4 bit để rút ra cách biểu diễn số bằng hai trạng thái.

b) Năng lực đặc thù

Sử dụng và quản lí các phương tiện công nghệ thông tin và truyền thông: HS sử dụng trang bài học số NeoEdu để xem ví dụ và làm bài tập tương tác, lưu kết quả để đối chiếu.
Ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông trong học và tự học: HS tự kiểm tra đáp án bằng bài tập tương tác và ghi lại lỗi sai thường gặp.
Giải quyết vấn đề với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin và truyền thông: HS dùng bảng trọng số và phép chia lấy dư để giải quyết bài toán đổi cơ số, kiểm tra kết quả bằng cách đổi ngược.
Hợp tác trong môi trường số: HS trao đổi kết quả nhóm qua bảng chung hoặc trang bài học, thống nhất đáp án trước khi báo cáo.

3. Phẩm chất

Chăm chỉ: HS luyện tập đủ các bước đổi cơ số và cộng nhị phân trong phiếu học tập, không bỏ qua bước kiểm tra lại.
Trung thực: HS ghi đúng kết quả mình tính được, nhận lỗi sai khi đối chiếu với đáp án và đổi ngược số.
Trách nhiệm: HS hoàn thành đúng phần việc được phân công trong cặp đôi và nhóm, đóng góp ý kiến khi thảo luận.

II. Thiết bị dạy học và học liệu

1. Giáo viên

Máy chiếu hoặc bảng phụ ghi sẵn bảng trọng số $8, 4, 2, 1$ và các ví dụ $1101_2$ , $10_{10}$ , $101_2+11_2$ .
Bộ 4 bóng đèn hoặc 4 hình vẽ bóng đèn có thể bật/tắt (dùng để mở đầu).
Phiếu học tập số 1, phiếu học tập số 2 (in sẵn hoặc chiếu).
Học liệu số NeoEdu: trang bài học có bài giảng, ví dụ và bài tập tương tác tại neoedu.vn/learn/10/informatics/bai-4-he-nhi-phan-va-du-lieu-so-nguyen (dùng ở hoạt động 2, 4 và giao bài về nhà).
Bảng nhóm hoặc bảng trắng để ghi sản phẩm nhóm.

2. Học sinh

Vở ghi, bút, giấy nháp để thực hiện phép chia lấy dư.
Thiết bị có kết nối internet (máy tính bảng hoặc điện thoại) để truy cập trang NeoEdu, nếu lớp có điều kiện.
Phiếu học tập số 1 và số 2 (do GV phát).

III. Tiến trình dạy học

Hoạt động 1: Mở đầu · 5 phút

Bóng đèn bật tắt và cách đếm

a) Mục tiêu

Tạo tình huống mở đầu để HS nhận ra mỗi vị trí chỉ có hai trạng thái (0 và 1) và từ đó dẫn vào hệ nhị phân.

b) Nội dung

GV treo 3 bóng đèn đánh số 1, 2, 3 từ phải sang trái. Quy ước bật là 1, tắt là 0. HS quan sát và trả lời: Có bao nhiêu cách bật tắt khác nhau của 3 bóng đèn? Nếu mỗi bóng đèn đại diện cho một trọng số 1, 2, 4 thì trạng thái $101$ (bóng 3 bật, bóng 2 tắt, bóng 1 bật) biểu diễn số nào?

c) Sản phẩm

HS nhận ra có $2^3 = 8$ tổ hợp trạng thái, tương ứng các số từ 0 đến 7. HS nêu được: trạng thái $101$ có giá trị $4 + 1 = 5$ , từ đó hiểu trọng số tăng gấp đôi khi lùi một vị trí sang trái. Kết luận ban đầu: hệ nhị phân chỉ dùng hai chữ số 0 và 1, và mỗi vị trí có trọng số 1, 2, 4, 8, … từ phải sang trái.

d) Tổ chức thực hiện

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Giáo viên
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ
GV bật, tắt một vài bóng đèn và hỏi: Nếu chỉ dùng 0 (tắt) và 1 (bật) thì 3 bóng đèn có thể biểu diễn bao nhiêu trạng thái? Mỗi vị trí nên có giá trị bao nhiêu để đọc được các số từ 0 đến 7?
Học sinh
HS lắng nghe, quan sát đèn và suy nghĩ cá nhân khoảng 1 phút.
Giáo viên
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
GV yêu cầu HS viết nhanh các trạng thái 000, 001, 010, …, 111 vào giấy nháp và ghi giá trị thập phân tương ứng.
Học sinh
HS viết 8 trạng thái và đọc giá trị. Dự kiến HS trả lời: $001$ là 1, $010$ là 2, $011$ là 3, $100$ là 4, $101$ là 5.
Giáo viên
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
GV gọi 2 HS trình bày cách tính trạng thái $101$ và hỏi: Vì sao cùng là số 101 nhưng khi cơ số là 2 thì không đọc là một trăm lẻ một?
Học sinh
HS trình bày: $101$ có $4 \cdot 1 + 2 \cdot 0 + 1 \cdot 1 = 5$ . HS trả lời dự kiến: Vì ở hệ nhị phân các chữ số chỉ có trọng số khác với hệ thập phân.
Giáo viên
Bước 4: Kết luận, nhận định
GV chốt: Hệ nhị phân dùng hai chữ số 0 và 1; trọng số các vị trí là 1, 2, 4, 8, … từ phải sang trái. Phải ghi cơ số (ví dụ $101_2$ ) để phân biệt với $101_{10}$ . GV dẫn vào bài học.
Học sinh
HS ghi tiêu đề bài 4 và các ý chốt vào vở.

Hoạt động 2.1: Hình thành kiến thức mới · 10 phút

Đổi số nhị phân sang thập phân

a) Mục tiêu

HS giải thích được cách đổi số nhị phân sang thập phân bằng tổng trọng số của các bit 1 và tự kiểm tra kết quả.

b) Nội dung

HS làm việc theo cặp với Phiếu học tập số 1: ghi trọng số, cộng các trọng số ứng với bit 1 để đổi $1101_2$ sang thập phân; sau đó đổi kết quả về nhị phân để kiểm tra. Đồng thời quan sát ví dụ mẫu và bài giảng trên trang NeoEdu (mục Hiểu cách hoạt động) để đối chiếu.

c) Sản phẩm

Kết quả HS ghi trên Phiếu học tập số 1: $1101_2 = 8 + 4 + 0 + 1 = 13_{10}$ . Kiến thức HS rút ra: đổi nhị phân sang thập phân = tổng trọng số của các vị trí có bit 1; đọc $1101_2$ là “một, một, không, một” theo trọng số, không đọc là một nghìn một trăm lẻ một. Đổi ngược kiểm tra: $13 = 8 + 4 + 1$ nên đúng là $1101_2$ .

d) Tổ chức thực hiện

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Giáo viên
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ
GV chiếu bảng trọng số $8, 4, 2, 1$ và yêu cầu cặp đôi hoàn thành câu 1 của Phiếu học tập số 1: Đổi $1101_2$ sang thập phân. GV nhắc: Chỉ cộng trọng số ở các vị trí có bit 1.
Học sinh
HS nhận Phiếu học tập số 1, đọc yêu cầu và xác định vị trí các bit 1.
Giáo viên
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
GV đi quanh lớp, nhắc các cặp chưa ghi trọng số hoặc cộng nhầm bit 0. GV có thể mở trang NeoEdu để HS xem ví dụ đổi cơ số.
Học sinh
HS viết $8 + 4 + 0 + 1$ , đọc kết quả. Dự kiến HS trả lời: $1101_2 = 13_{10}$ . Một số HS có thể quên trọng số 2 ở bit 0, GV gợi ý ghi cả bit 0 vào phép tính.
Giáo viên
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
GV gọi 2 cặp trình bày kết quả và cách kiểm tra bằng đổi ngược. GV hỏi: Nếu bit 0 ở vị trí trọng số 2 thì có thay đổi kết quả không? Vì sao?
Học sinh
HS trình bày, trả lời dự kiến: Không thay đổi kết quả vì bit 0 nhân với trọng số bằng 0; cặp khác nhận xét về cách đổi ngược $13 = 8 + 4 + 1$ .
Giáo viên
Bước 4: Kết luận, nhận định
GV chốt: Đổi nhị phân sang thập phân = cộng trọng số các bit 1; có thể kiểm tra bằng cách đổi ngược. GV nhấn mạnh ghi cơ số $_2$ khi viết số nhị phân.
Học sinh
HS ghi công thức tổng trọng số và cách kiểm tra vào vở.

Hoạt động 2.2: Hình thành kiến thức mới · 10 phút

Đổi số thập phân sang nhị phân và cộng nhị phân

a) Mục tiêu

HS giải thích được cách đổi số thập phân sang nhị phân bằng phép chia 2 lấy dư và thực hiện được phép cộng hai số nhị phân có nhớ.

b) Nội dung

HS làm việc theo nhóm 4 với Phiếu học tập số 2: (a) Đổi $10_{10}$ sang nhị phân bằng cách chia 2 liên tiếp và lấy dư theo chiều ngược lại. (b) Tính $101_2 + 11_2$ bằng cộng có nhớ theo từng cột. (c) Đổi kết quả nhị phân sang thập phân để kiểm tra. Nhóm dùng bảng nhóm để ghi, sau đó đối chiếu với bài giảng NeoEdu.

c) Sản phẩm

Kết quả trên Phiếu học tập số 2: (a) $10_{10} = 1010_2$ (chia 2 lấy dư: 10:2 dư 0; 5:2 dư 1; 2:2 dư 0; 1:2 dư 1; đọc ngược được $1010_2$ ). (b) $101_2 + 11_2 = 1000_2$ vì $5 + 3 = 8$ ; cộng có nhớ: $1+1=10_2$ ghi 0 nhớ 1 ở từng cột. Kiến thức HS rút ra: đổi thập phân sang nhị phân bằng chia 2 lấy dư đọc ngược; cộng nhị phân theo quy tắc $1+1=10_2$ .

d) Tổ chức thực hiện

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Giáo viên
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ
GV chia lớp thành các nhóm 4, giao Phiếu học tập số 2. GV nhắc nhóm phân công: 1 HS ghi phép chia, 1 HS ghi phép cộng, 2 HS kiểm tra chéo.
Học sinh
Nhóm nhận phiếu, phân công vai trò và đọc yêu cầu.
Giáo viên
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
GV quan sát, hỏi các nhóm: Vì sao phải đọc số dư từ dưới lên? Khi cộng ở cột thứ nhất, $1+1$ bằng bao nhiêu trong hệ nhị phân?
Học sinh
Nhóm thực hiện: $10:2=5$ dư 0; $5:2=2$ dư 1; $2:2=1$ dư 0; $1:2=0$ dư 1, đọc ngược $1010_2$ . Với phép cộng, nhóm ghi $1+1=10_2$ , viết 0 nhớ 1; kết quả $1000_2$ . Dự kiến HS trả lời: $1+1=10_2$ vì $2$ viết trong hệ nhị phân là $10_2$ .
Giáo viên
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
GV mời 2 nhóm trình bày bảng chia và bảng cộng; hỏi: Vì sao $101_2 + 11_2 = 1000_2$ ? Kiểm tra bằng thập phân như thế nào?
Học sinh
Nhóm trình bày; dự kiến HS trả lời: $101_2 = 5$ , $11_2 = 3$ , $5 + 3 = 8 = 1000_2$ , khớp với kết quả cộng nhị phân.
Giáo viên
Bước 4: Kết luận, nhận định
GV chốt: Đổi thập phân sang nhị phân bằng chia 2 lấy dư và đọc ngược; cộng nhị phân có nhớ với $1+1=10_2$ ; luôn đổi ngược để kiểm tra. GV nhấn mạnh bước ghi cơ số để tránh nhầm lẫn.
Học sinh
HS ghi quy trình 4 bước (ghi trọng số → tính tổng hoặc chia lấy dư → cộng có nhớ → đổi ngược kiểm tra) vào vở.

Hoạt động 3: Luyện tập · 10 phút

Trò chơi thẻ đúng sai và trắc nghiệm nhanh

a) Mục tiêu

HS củng cố kiến thức về trọng số, đổi cơ số, cộng nhị phân và ý nghĩa của cơ số qua các câu hỏi trắc nghiệm và đúng sai.

b) Nội dung

GV tổ chức trò chơi “Giơ thẻ”: mỗi HS có 2 thẻ Đúng/Sai và 1 bảng con. GV đọc lần lượt các câu sau. Câu 1: $1101_2$ bằng bao nhiêu trong hệ thập phân? Câu 2: $101_2$ bằng bao nhiêu? Câu 3: $10_{10}$ viết nhị phân là gì? A. 1010; B. 1001; C. 1100; D. 1110. Câu 4: $1_2 + 1_2$ bằng gì? A. $10_2$ ; B. $11_2$ ; C. $1_2$ ; D. $0_2$ . Câu 5: Thêm 0 ở đầu dãy nhị phân không đổi giá trị số không âm. Câu 6: $101_2$ và $101_{10}$ có cùng giá trị. Câu 7 (tự luận ngắn): Đổi $1101_2$ , đổi $10_{10}$ và tính $101_2+11_2$ ; trình bày đủ các bước.

c) Sản phẩm

Đáp án: Câu 1: 13 (8+4+0+1=13). Câu 2: 5 (4+1=5). Câu 3: A, 1010 (8+2=10). Câu 4: A, $10_2$ (2 viết nhị phân là $10_2$ ). Câu 5: Đúng, vì trọng số mới nhân với 0. Câu 6: Sai, vì $101_2 = 5$ , khác $101_{10}$ . Câu 7: $1101_2 = 13_{10}$ ; $10_{10} = 1010_2$ ; $101_2 + 11_2 = 1000_2$ vì $5 + 3 = 8$ . Thang điểm tham khảo: mỗi kết quả đúng 0,2 điểm; trọng số, chia lấy dư, cộng nhớ 0,3 điểm; ghi cơ số và đổi ngược 0,1 điểm.

d) Tổ chức thực hiện

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Giáo viên
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ
GV phổ biến luật chơi: GV đọc câu hỏi, HS giơ thẻ hoặc viết đáp án ngắn trên bảng con trong 30 giây. Với câu 7, HS viết các bước tối thiểu.
Học sinh
HS lắng nghe luật, chuẩn bị thẻ và bảng con.
Giáo viên
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
GV đọc từng câu, nhắc thời gian, quan sát đáp án của cả lớp và ghi nhanh số HS đúng để phát hiện lỗi chung.
Học sinh
HS giơ thẻ Đúng/Sai, viết đáp án trắc nghiệm và trình bày nhanh câu 7. Dự kiến HS có thể nhầm câu 6 vì nghĩ hai dãy giống nhau, GV lưu ý để giải thích ở bước sau.
Giáo viên
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
GV công bố đáp án, yêu cầu HS đã sai ở câu nào thì giải thích lại theo trọng số hoặc cơ số. Mời 1 HS trình bày lời giải câu 7.
Học sinh
HS đối chiếu, một số HS giải thích lỗi sai; HS trình bày câu 7: $1101_2 = 8+4+1=13$ , $10_{10}=1010_2$ , $101_2+11_2=1000_2$ .
Giáo viên
Bước 4: Kết luận, nhận định
GV nhận xét chung và chốt: Nhấn mạnh trọng số, cơ số và quy tắc $1+1=10_2$ . GV lưu ý: Không đọc $1101_2$ là một nghìn một trăm lẻ một.
Học sinh
HS ghi lại các câu sai và lời giải đúng vào vở.

Hoạt động 4: Vận dụng · 10 phút

Mã 4 bit không dấu và biểu diễn số trong thực tế

a) Mục tiêu

HS vận dụng kiến thức nhị phân để xác định số lượng giá trị và giá trị lớn nhất của một mã 4 bit không dấu, đồng thời giải thích điều kiện áp dụng.

b) Nội dung

Nhóm 4 HS nhận tình huống: Một bảng đèn báo hiệu có 4 đèn, mỗi đèn bật (1) hoặc tắt (0), dùng để biểu diễn số không âm theo mã 4 bit không dấu. Nhiệm vụ: (1) Mã 4 bit không dấu lớn nhất là bao nhiêu? Giải thích mọi bit đều bằng 1. (2) Dãy $1111_2$ thể hiện số nào? (3) Phạm vi giá trị từ 0 đến mấy và gồm bao nhiêu giá trị? (4) Nếu cần biểu diễn số 13 bằng mã 4 bit, viết dãy bit tương ứng và kiểm tra lại bằng đổi ngược.

c) Sản phẩm

Sản phẩm nhóm: Bảng đáp án có lời giải. (1) Lớn nhất là $1111_2 = 8+4+2+1 = 15$ . (2) $1111_2 = 15_{10}$ . (3) Phạm vi 0 đến 15, gồm 16 giá trị ( $2^4 = 16$ ). (4) $13_{10} = 1101_2$ , đổi ngược $8+4+0+1=13$ . Kiến thức HS rút ra: mã n bit không dấu biểu diễn được $2^n$ giá trị từ 0 đến $2^n - 1$ ; điều kiện áp dụng là số cần biểu diễn không âm và nằm trong phạm vi đó.

d) Tổ chức thực hiện

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Giáo viên
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ
GV giao tình huống bảng đèn 4 bit và phát phiếu nhiệm vụ nhóm (ghi trên bảng phụ). GV nhắc: Hãy giải thích tại sao 15 là giá trị lớn nhất, không chỉ ghi kết quả.
Học sinh
Nhóm đọc tình huống, phân công người tính, người kiểm tra và người trình bày.
Giáo viên
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
GV hướng dẫn nhóm dùng bảng trọng số $8, 4, 2, 1$ ; khuyến khích nhóm mở trang NeoEdu để kiểm tra kết quả bằng bài tập tương tác nếu có thiết bị.
Học sinh
Nhóm tính $1111_2 = 15$ , lập luận $2^4 = 16$ giá trị từ 0 đến 15, tính $13 = 1101_2$ và kiểm tra lại. Dự kiến HS trả lời: Phạm vi 0 đến 15 vì có 16 tổ hợp bit.
Giáo viên
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
GV mời 2 nhóm trình bày và hỏi: Nếu cần biểu diễn số 20 bằng mã 4 bit không dấu thì có được không? Vì sao?
Học sinh
Nhóm trả lời dự kiến: Không được, vì 20 lớn hơn 15, nằm ngoài phạm vi của mã 4 bit không dấu.
Giáo viên
Bước 4: Kết luận, nhận định
GV chốt: Mã n bit không dấu biểu diễn được các số từ 0 đến $2^n-1$ ; cần kiểm tra điều kiện phạm vi trước khi áp dụng. GV giao bài về nhà.
Học sinh
HS ghi kết luận về phạm vi và điều kiện áp dụng vào vở.

Phiếu học tập

Phiếu học tập số 1

Nhiệm vụ: Làm việc theo cặp đôi.

Câu 1: Ghi trọng số các vị trí của $1101_2$ từ phải sang trái.
Câu 2: Đổi $1101_2$ sang thập phân bằng cách cộng trọng số các bit 1. Viết phép tính đầy đủ.
Câu 3: Đổi kết quả câu 2 về nhị phân để kiểm tra lại.
Câu 4: Đổi $101_2$ sang thập phân. Kết quả là bao nhiêu?
Câu 5: Vì sao phải ghi cơ số khi viết $101_2$ và $101_{10}$ ?

Phiếu học tập số 2

Nhiệm vụ: Làm việc theo nhóm 4 người.

Câu 1: Đổi $10_{10}$ sang nhị phân bằng phép chia 2 lấy dư. Ghi từng bước: số bị chia, thương, số dư.
Câu 2: Đọc các số dư theo thứ tự nào để được số nhị phân? Viết kết quả.
Câu 3: Tính $101_2 + 11_2$ bằng cộng có nhớ theo từng cột. Nhớ ghi rõ $1+1=10_2$ tại cột nào.
Câu 4: Đổi kết quả câu 3 sang thập phân và so sánh với $5 + 3$ .
Câu 5: Nêu quy trình đổi cơ số và cộng nhị phân bằng 4 bước ngắn gọn.

Hướng dẫn về nhà

Hoàn thành phiếu học tập số 1 và số 2 nếu chưa xong trong lớp, nộp vở vào tiết học sau.
Truy cập trang bài học NeoEdu (neoedu.vn/learn/10/informatics/bai-4-he-nhi-phan-va-du-lieu-so-nguyen), làm các bài tập tương tác và ghi lại 2 lỗi sai thường gặp của bản thân kèm cách sửa.
Vận dụng: Một mã 5 bit không dấu biểu diễn được bao nhiêu giá trị? Giá trị lớn nhất là bao nhiêu? Viết dãy 5 bit biểu diễn số 19 và kiểm tra bằng cách đổi ngược.
Tự kiểm tra: Giải thích bằng lời của mình vì sao $1+1=10_2$ và không đọc $101_2$ như số một trăm lẻ một.

Giáo án do NeoEdu soạn với sự hỗ trợ của AI, dựa trên nội dung bài học trên Học liệu. Thầy cô nên đọc lại và điều chỉnh cho phù hợp với học sinh của mình; bản Word để sửa trực tiếp.