3.1數(shù)據(jù)編碼（教學(xué)設(shè)計(jì)）教科版高中信息技術(shù)必修1

高一信息技術(shù)研學(xué)案20220408少年聲強(qiáng)國(guó)夢(mèng)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】了解各類(lèi)數(shù)據(jù)采集的基本方法能夠解釋音頻數(shù)據(jù)的編碼原理掌握編碼中各類(lèi)進(jìn)制概念及相互轉(zhuǎn)換計(jì)算【評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)】通過(guò)描繪聲音曲線(xiàn)，鍛煉學(xué)生將抽象事物具體化的能力，認(rèn)識(shí)模擬信號(hào)。在將聲音模擬信號(hào)的數(shù)字化過(guò)程中，掌握聲音數(shù)據(jù)編碼的原理。能夠進(jìn)行進(jìn)制轉(zhuǎn)換計(jì)算。【重點(diǎn)難點(diǎn)】模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)概念和區(qū)別數(shù)據(jù)編碼原理各類(lèi)進(jìn)制概念及進(jìn)制間轉(zhuǎn)換【情境·導(dǎo)入】想一想：通過(guò)觀看人民日?qǐng)?bào)新媒體推出的《少年（建黨百年主題曲MV）》，可以獲取哪些信息？說(shuō)一說(shuō)：這段MV中的信息可以通過(guò)哪些設(shè)備獲?。坎⑼瓿梢幌卤砀瘛?shù)據(jù)表現(xiàn)形式實(shí)例采集該類(lèi)數(shù)據(jù)的設(shè)備文本MV中歌詞圖像MV中出現(xiàn)的圖片聲音聽(tīng)到的歌聲、說(shuō)話(huà)聲【研討·拓展】研學(xué)活動(dòng)一：繪制聲音聲音曲線(xiàn)圖，認(rèn)識(shí)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)【學(xué)生活動(dòng)】利用歌詞簡(jiǎn)譜和坐標(biāo)軸嘗試?yán)L制那段少年之聲，可以在上面添加自己的想法?？v坐標(biāo)是每個(gè)音符的數(shù)字化，橫坐標(biāo)是歌詞中每一個(gè)字，一一對(duì)應(yīng)連接，加上學(xué)生自己的創(chuàng)作。例圖：【師生總結(jié)】模擬信號(hào)特征：值隨著時(shí)間連續(xù)變化、波形光滑【思考探究】模擬信號(hào)無(wú)法被計(jì)算機(jī)識(shí)別處理，思考如何將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)？采樣：在時(shí)間軸上按照一定時(shí)間間隔取一系列時(shí)刻，得到每個(gè)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的聲波信號(hào)的振幅值。量化：將信號(hào)波形的縱軸劃分為若干區(qū)間，落到某一區(qū)間的采樣點(diǎn)按四舍五入規(guī)則取整選值。編碼：將量化后的幅值轉(zhuǎn)變成用計(jì)算機(jī)能夠存儲(chǔ)和處理的二進(jìn)制數(shù)值表示的過(guò)程稱(chēng)為編碼?！編熒偨Y(jié)】模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)過(guò)程：采樣、量化、編碼研學(xué)活動(dòng)二：觀察量化過(guò)程中的數(shù)據(jù)點(diǎn)，如何轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制？【學(xué)生活動(dòng)】利用除2取余法，根據(jù)表格中已有的數(shù)值轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制，完成表格中剩余內(nèi)容。十進(jìn)制0123456789二進(jìn)制000011110【師生總結(jié)】十進(jìn)制特點(diǎn)：有0~9十個(gè)基本數(shù)字；“逢十進(jìn)一”的進(jìn)位原則；每個(gè)數(shù)碼在不同的數(shù)位對(duì)應(yīng)不同的權(quán)值。152=2×10°+5×101+1×102二進(jìn)制特點(diǎn)：有0和1兩個(gè)基本數(shù)字；“逢二進(jìn)一”的進(jìn)位原則；每個(gè)數(shù)碼在不同的數(shù)位對(duì)應(yīng)不同的權(quán)值。十進(jìn)制轉(zhuǎn)二進(jìn)制：除2取余法，十進(jìn)制數(shù)除以二得余數(shù)，直到商為零，所有余數(shù)自下而上寫(xiě)出即為對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)。十進(jìn)制轉(zhuǎn)R進(jìn)制：除R取余法【思考練習(xí)】完成以下表格掌握八進(jìn)制特點(diǎn)、十六進(jìn)制特點(diǎn)、十進(jìn)制轉(zhuǎn)八進(jìn)制和十進(jìn)制轉(zhuǎn)十六進(jìn)制方法。八進(jìn)制特點(diǎn)：有0~7八個(gè)基本數(shù)字；“逢八進(jìn)一”的進(jìn)位原則；每個(gè)數(shù)碼在不同的數(shù)位對(duì)應(yīng)不同的權(quán)值。十六進(jìn)制特點(diǎn)：有0~9十個(gè)基本數(shù)字和A、B、C、D、E五個(gè)字母表示；“逢十六進(jìn)一”的進(jìn)位原則；每個(gè)數(shù)碼在不同的數(shù)位對(duì)應(yīng)不同的權(quán)值。十進(jìn)制：123十進(jìn)制：93十進(jìn)制：21八進(jìn)制：173十六進(jìn)制：5D二進(jìn)制：10101【師生總結(jié)】十進(jìn)制轉(zhuǎn)八進(jìn)制：十進(jìn)制數(shù)除以八得余數(shù)，直到商為零，所有余數(shù)自下而上寫(xiě)出即為對(duì)應(yīng)的八進(jìn)制數(shù)。十進(jìn)制轉(zhuǎn)十六進(jìn)制：十進(jìn)制數(shù)除以十六得余數(shù)，直到商為零，所有余數(shù)自下而上寫(xiě)出即為對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)。注：因十六進(jìn)制10~15用A~F表示，余數(shù)為10~15中的數(shù)時(shí)，書(shū)寫(xiě)時(shí)寫(xiě)對(duì)應(yīng)的字母。研學(xué)活動(dòng)三：思考二進(jìn)制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制如何轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制？公式法（按權(quán)展開(kāi)法）：在二進(jìn)制的每個(gè)數(shù)碼不同的數(shù)位上，對(duì)應(yīng)不同的權(quán)值?！緦W(xué)生練習(xí)】二進(jìn)制：1011八進(jìn)制：56十六進(jìn)制：6E【拓展延申】利用除R取余法和按權(quán)展開(kāi)法計(jì)算進(jìn)制間轉(zhuǎn)換運(yùn)算時(shí)間較長(zhǎng)，可以根據(jù)以下兩張表格的記憶高效計(jì)算進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換。八進(jìn)制<>二進(jìn)制每一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)成一個(gè)四位二進(jìn)制數(shù)；不夠四位的前面用“0”補(bǔ)足四位八進(jìn)制二進(jìn)制00001001201030114100510161107111十六進(jìn)制<>二進(jìn)制十六進(jìn)制二進(jìn)制十六進(jìn)制二進(jìn)制0000081000100