认识机器
解释取指与执行、寄存器、PC、输出和停止。
3 × 45 分钟 · 课堂总时间: 135 分钟
- 用 PC 描述取指和执行。
- 区分源代码行与指令索引。
- 在第二个寄存器中保留数值。
- 预测并回退小程序的状态。
教授可见的机器
教师资源
面向可见计算课程的十份实用单元教案、可打印学习单和公开参考答案。每单元包含三课及三个 45 分钟课堂时段。无需账户、班级代码或学生记录。
节奏与证据
每单元包含三个 45 分钟课时（共 135 分钟），每课对应一个课时。课程中的课时估计指个人专注活动时间，而非完整课堂。建议分配：5 分钟回顾与预测；8 分钟示范一段轨迹；20 分钟结对试做和挑战；7 分钟比较与调试解释；5 分钟独立完成离堂反馈。
收集四类证据：相关状态的预测；多种案例（包括边界）的行为；依据轨迹和状态的解释；对一次不一致作出有理由的修正。使用纸面或学校现有批准流程，将各项记录为初步、需支持或独立完成。挑战通过证明的是机器行为，不证明作者身份或完全掌握。接受等效正确程序；公开答案是示范，并非唯一答案。
十份单元教案
算术与输入
保存输入，用测试案例构建整数计算。
3 × 45 分钟 · 课堂总时间: 135 分钟
- 将有序表达式转换为累加器运算。
- 在覆盖操作前保存输入。
- 区分负数向下取整除法与带符号余数。
- 用零和负数测试双输入计算器。
字节内存
区分数值与地址，读取和写入字节存储。
3 × 45 分钟 · 课堂总时间: 135 分钟
- 区分字面量、寄存器值和内存解引用。
- 使用地址寄存器。
- 将字节转换与地址验证分开描述。
- 在轨迹证据中辨认读取和写入。
判断与标志
用比较、余数和带标签的路径表达决定。
3 × 45 分钟 · 课堂总时间: 135 分钟
- 根据 CMP 保存的零标志分支。
- 构建相等与奇偶路径。
- 结合输入与预设数据。
- 记录并解释与当前代码值无关的判断。
重复与计数器
使用有界循环、零次情况、计数器和累加器。
3 × 45 分钟 · 课堂总时间: 135 分钟
- 配对 LOOP/RETURN。
- 区分重复次数、变化计数器和累加总和。
- 处理零次重复。
- 表述简单的求和不变量。
有状态的算法
描述并检查阶乘、斐波那契和反向复制的不变量。
3 × 45 分钟 · 课堂总时间: 135 分钟
- 选择合适的累加器单位元。
- 安全维护斐波那契的双值状态。
- 移动来源与目标指针。
- 用不变量解释反向复制如何保留原数据。
栈与函数
使用后进先出数据、调用帧和保存/恢复约定。
3 × 45 分钟 · 课堂总时间: 135 分钟
- 解释后进先出与数据栈下溢。
- 通过调用帧跟踪 PC+1。
- 复用函数。
- 用保存和恢复约定保留承诺的调用者寄存器。
位与表示
选择和翻转位，解释有符号 32 位行为。
3 × 45 分钟 · 课堂总时间: 135 分钟
- 用 AND 掩码选择位。
- 用 OR 设置位。
- 展示 XOR 两次恢复性质。
- 区分有符号 32 位 NOT 和字节取反，将符号掩码比较限制于文档中的小范围。
调度、核心与事件
区分调度策略、工作划分和处理程序状态恢复。
3 × 45 分钟 · 课堂总时间: 135 分钟
- 区分调度策略与指令。
- 跟踪独立任务和核心状态。
- 划分作业并合并结果。
- 事件处理前后保存和恢复前台状态。
- 区分模拟与真实并行硬件。
构建小程序
结合指令集，编写游戏、缓冲区工具和作业分派器。
3 × 45 分钟 · 课堂总时间: 135 分钟
- 结合输入、规则和状态实现目标游戏。
- 通过栈反转可变长度缓冲区。
- 将队列分派器分解为服务。
- 区分完整寄存器结果与字节日志值。
课程对应说明
OpenKernel EDU 与下列框架中的概念相呼应。这些联系用于支持教师规划。选择活动时，请检查当前本地年级或课程要求以及评估规定。
安大略省
小学数学中的编程和计算思维；中学计算机研究与数字技术情境中的算法、编程、数据表示和计算机系统。
单元 1–3 涉及状态、数据和计算机，4–8 涉及顺序、控制、算法、调试和表示，9–10 涉及分解、系统和项目。请在本地选择具体年级或课程要求。本模型不代表覆盖所有数学、数字公民、硬件搭建或网络目标。
不列颠哥伦比亚省
应用设计、技能与技术学习中的设计、测试和改进方案；中学计算机研究或编程中的算法、数据和计算机系统概念。
单元 4–10 支持迭代程序设计与解释；单元 1–3、8 和 9 支持数据、状态与系统表示。纸面设计、轨迹证据与反思使过程可见。请核对当前年级或课程措辞；并非涵盖所有 ADST 能力。
阿尔伯塔省
适用科学或编程情境中的计算科学；高中职业与技术研究计算科学（CSE）中的算法、结构化程序、数据与系统概念。
单元 1–8 培养状态、控制与抽象概念，9–10 应用分解与测试。选择适合班级的活动时，请检查当前教学纲要和课程要求。
部分 CSTA 2017 联系
这些概念引用采用 CSTA 2017 框架。在正式学校对应表中使用标识符前，请检查当前采用版本及完整标准的年级范围。
- 1B-AP-10 — 程序中的顺序、事件、循环和条件。 与单元 1、4、5、9 和 10 相呼应。模拟事件与实体设备事件系统明确区分。
- 2-AP-12 — 程序中多种控制结构的组合。 通过判断、循环和调用，与单元 4–7 及 10 相呼应。规划复合条件或其他嵌套控制结构时，请使用完整标准。
- 2-AP-13 — 将问题与子问题分解为可管理的部分。 通过算法角色、可复用服务和工作划分，与单元 6、7、9 和 10 相呼应。
- 2-AP-14 — 通过可复用过程和参数组织代码。 与单元 7 和 10 相呼应。VM 采用寄存器传递输入和结果的约定，而非高级语言参数声明。
- 2-AP-17 — 使用多种测试案例进行系统测试和改进。 将可检查挑战与预测、调试解释和不同案例结合时，与此概念相呼应。仅通过测试并不代表达成完整标准。
单元 1–3、8 和 9 也关联计算系统概念。算法、状态、调试、抽象和控制描述本资源教授的思想；具体要求名称和范围应查阅本地框架。
官方资源入口
通过以下官方入口核对当前采用版本以及本地年级或课程要求。
- 安大略省课程与资源 — 在此入口查阅当前课程详情。
- 安大略省小学数学 — 在此入口查阅当前课程详情。
- 不列颠哥伦比亚省应用设计、技能与技术 — 在此入口查阅当前课程详情。
- 阿尔伯塔省课程门户 — 在此入口查阅当前课程详情。
- 阿尔伯塔省计算科学（CSE） — 当前课程要求请查看阿尔伯塔省课程门户。
- CSTA K–12 计算机科学标准 — 核对采用版本；上面的概念标识符引用 2017 版。