滬教版(2019)高中信息技術-必修1-項目二-探究計算機中的數(shù)據(jù)表示-認識數(shù)據(jù)編碼-教案(4課時)

項目二探究計算機中的數(shù)據(jù)表示——認識數(shù)據(jù)編碼■學習目標（１）了解數(shù)據(jù)編碼的意義和作用，體會數(shù)據(jù)編碼的基本思想與方法。（２）經(jīng)歷數(shù)值數(shù)據(jù)編碼的過程，掌握數(shù)值數(shù)據(jù)編碼的基本方法。（３）了解計算機處理文本數(shù)據(jù)的基本過程，知道常用的文本數(shù)據(jù)編碼方式。（４）經(jīng)歷聲音數(shù)據(jù)數(shù)字化的過程，掌握聲音數(shù)據(jù)數(shù)字化的基本方法，了解聲音數(shù)字化的基本原理，知道采樣頻率、量化位數(shù)和聲道數(shù)對數(shù)字化音頻文件大小及效果的影響。（５）經(jīng)歷圖像數(shù)字化的過程，掌握圖像數(shù)字化的基本方法，了解圖像數(shù)字化的基本原理，知道分辨率和量化位數(shù)對位圖的影響。（６）親歷方案設計、對比分析、探究實驗等學習活動，體會運用信息技術開展學習、解決問題的思想與方法。（７）在數(shù)字化學習過程中掌握數(shù)字化學習的策略和方法，能夠根據(jù)需要選用恰當?shù)姆椒昂线m的數(shù)字化工具和資源開展有效學習?！鼋虒W準備(1)軟硬件環(huán)境:機房,音頻編輯軟件,圖像處理軟件。(2)教學素材:各類數(shù)據(jù)編碼實例和編碼表,用于體驗活動的聲音文件和圖像文件。■教學重點和難點(1)重點:編碼的意義與作用，數(shù)值、文本聲音、圖像等類型數(shù)據(jù)的基本編碼方式。(2)難點:聲音數(shù)字化和圖像數(shù)字化。課時教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動第１課時１．導入號、列舉生活中的各種編碼實例，如車牌學籍號、條形碼、二維碼等，引出編碼。傾聽、思考。２．分析生活中的編碼實例以樹牌號編碼“２１３０１９８”為例，引導學生分析編碼中承載的信息、編碼的方法，總結編碼的規(guī)則。例，針對具體的編碼實思考編碼中承載的總結編碼的規(guī)則體會編碼的含義、方法及作用。提出問題：（１）如果２區(qū)１１子區(qū)中有１００２３棵樹，以上的編碼規(guī)則是否適用？（２）１位十進制數(shù)能表示多少種情況？２位、３位十進制數(shù)呢？（３）ｎ位十進制數(shù)能表示多少種情況？思考、回答問題。引導學生深入思考編碼位數(shù)與編碼可表示情況之間的關系。分析編碼位數(shù)與編碼可表示情況之間的關系，總結出ｎ位十進制數(shù)能表示１０ｎ種情況。３．編碼體驗——了解生活中的編碼布置任務：以小組為單位，完成體驗活動２．１：（１）上網(wǎng)查找資料，了解身份證號的編碼規(guī)則，分析一代身份證號與二代身份證號的區(qū)別，思考啟用二代身份證號的原因。（２）根據(jù)本校學生人數(shù)及分班情況，分析學籍號編碼需求，設計學籍號編碼。了解活動要求。課時教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動第１課時３．編碼體驗——了解生活中的編碼學生活動時巡視，指導。分組活動。組織學生分享，并引導學生分析編碼需求，根據(jù)需求確定合理的編碼位數(shù)。分享學籍號編碼方案，說明如何保證無重碼，以及在什么情況下需要修改編碼規(guī)則、如何修改。４．了解二進制編碼布置任務：自學計數(shù)制的知識。借助學習資源學習計數(shù)制的相關知識。提出問題：（１）哪些情況適合用二進制數(shù)編碼？（２）１位二進制數(shù)稱為１ｂｉｔ，１個比特位能表示多少種情況？２個比特位、３個比特位呢？（３）ｎ位二進制數(shù)（ｎ個比特位）能表示多少種情況？思考、列舉適合用二進制數(shù)編碼的實例，分析二進制位數(shù)與編碼可表示情況之間的關系，總結出ｎ位二進制數(shù)能表示２ｎ種情況。布置練習：（１）用０、１表示燈泡滅、亮的狀態(tài)，４個燈泡最多有幾種組合？設計編碼方案，寫出可能的編碼。（２）用０、１表示單項選擇題的４個選項，需要幾個比特位？如何編碼？以小組為單位，體驗編碼的過程，并交流各組的編碼方案。５．了解數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼布置任務：閱讀資料，學習數(shù)值數(shù)據(jù)編碼的知識。借助學習資源學習數(shù)值數(shù)據(jù)編碼的相關知識。６．拓展延伸引導學生思考、討論生活中的其他編碼應用。舉例（非純數(shù)值的編碼，如車牌號），為下節(jié)課學習文本數(shù)據(jù)編碼打下伏筆。列舉實例。第２課時１．導入播放視頻短片：諜報人員將獲取的情報加密、傳送，接收方收到情報后拿出密碼本解密，還原情報內容。導入：加密和解密的過程實質上就是編碼和解碼的過程。觀看、傾聽。２．玩加密解密游戲布置任務：完成活動２．２——加密解密游戲。舉例說明游戲玩法。提供資源：（１）標準ＡＳＣＩＩ碼表。（２）ＧＢ２３１２１９８０信息交換用漢字編碼字符集。了解活動要求。課時教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動第２課時２．玩加密解密游戲學生活動時巡視、指導。以小組為單位學習文本數(shù)據(jù)編碼知識，通過玩游戲體驗編碼解碼的過程與方法，填寫“加密解密游戲記錄單”（詳見附件）。３．交流總結組織各小組展示本組游戲記錄單，引導學生總結文本數(shù)據(jù)編碼的知識。交流各組設計的編碼方案、密碼本和游戲玩法。第３課時１．導入播放鳥鳴聲的音頻，引入：自然界的鳥鳴聲被錄音設備錄制下來并存入計算機中，經(jīng)歷了怎樣的轉換過程？傾聽，思考。２．學習聲音數(shù)字化的過程布置任務：（１）借助教材，自主學習聲音數(shù)字化的過程。（２）任選一段聲音信號，模擬聲音信號的采樣和量化。了解要求。學生活動時巡視、指導，并建議學生按以下流程模擬聲音信號的采樣和量化：（１）選擇合適的軟件，采集聲音信號的波形圖。（２）模擬采樣的過程，每隔一段時間采集一個聲音信號的樣本，畫出采樣示意圖。（３）模擬量化的過程，確定量化位數(shù)、劃分量化級數(shù)，確定各采樣點的量化值，畫出量化示意圖，并設計表格，將各采樣點的量化值填入表格。借助教材，學習聲音數(shù)字化的過程。模擬聲音采樣、量化的過程，畫出采樣、量化示意圖。展示交流。３．探究實驗：聲音數(shù)字化參數(shù)對音頻文件的影響布置任務：完成活動２．３（詳見附件中的探究實驗——聲音數(shù)字化參數(shù)對音頻文件的影響），強調注意事項。明確實驗目的和實驗方案。學生實驗時巡視、指導。探究采樣頻率、量化位數(shù)、聲道數(shù)對音頻文件大小與音質的影響，并分析原因、填寫表格（詳見附件）。４．總結組織、引導學生總結聲音數(shù)字化的過程與方法。展示交流。課時教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動第４課時１．復習并導入化，復習：“上節(jié)課我們學習了聲音的數(shù)字請大家回憶一下，聲音數(shù)字化的過程包含哪幾個步驟？”復習聲音數(shù)字化的過程。導入：“現(xiàn)實中還有一類數(shù)據(jù)，如各式各樣的照片、風格各異的圖畫、茶杯上的圖案、教材上的插圖……從信息技術角度看，它們都是模擬圖像，也需要轉換成二進制代碼才能在計算機中存儲和處理，這一過程稱為圖像的數(shù)字化。那么，圖像數(shù)字化與聲音數(shù)字化有怎樣的區(qū)別與聯(lián)系？”傾聽，思考。２．對比分析：聲音數(shù)字化與圖像數(shù)字化布置任務：完成活動２．４（１）。（１）借助教材學習圖像數(shù)字化的知識。（２）分析聲音數(shù)字化與圖像數(shù)字化的區(qū)別與聯(lián)系，填寫聲音數(shù)字化與圖像數(shù)字化對比分析表（詳見附件中的聲音數(shù)字化與圖像數(shù)字化對比分析表）。了解要求。學生活動時巡視指導。借助教材學習圖像數(shù)字化的知識，填寫聲音數(shù)字化與圖像數(shù)字化對比分析表。組織學生展示交流填寫的表格。通過交流進一步理解圖像數(shù)字化的知識。３．探究實驗：分辨率和顏色深度對位圖文件大小和質量的影響（４）布置任務：完成活動２．４的（２）（３）。引導學生思考：分辨率和顏色深度對位圖的大小和質量有怎樣的影響？傾聽，思考，明確要求。說明實驗目的和方法。（１）實驗目的：探究圖像分辨率和顏色深度對位圖大小及質量的影響。（２）實驗方案自擬。明確實驗目的和方法。在學生實驗時進行適當?shù)囊龑АⅫc撥、補充。兩人一組