《第6課 信息數(shù)字化》教案

學(xué)而優(yōu)教有方2/2第6課信息數(shù)字化課題信息數(shù)字化單元第二單元學(xué)科信息科技年級(jí)四年級(jí)教材分析本節(jié)課分為三個(gè)活動(dòng)：“數(shù)字信號(hào)傳輸穩(wěn)定性好”“信息易處理”“信息容易被壓縮”。學(xué)生通過小組合作探究學(xué)習(xí)逐步掌握本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)，具備一定的小組合作能力、探究能力、創(chuàng)新能力等，提升信息社會(huì)責(zé)任，綜合提升信息素養(yǎng)。教學(xué)目標(biāo)1.信息意識(shí)：了解數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)的概念，明確它們的優(yōu)缺點(diǎn)及其局限性。2.計(jì)算思維：挖掘生活中的其他與數(shù)字信號(hào)有關(guān)的例子，并且弄清楚原理。3.數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任：了解數(shù)字信號(hào)三方面的優(yōu)勢和在生活中的實(shí)際應(yīng)用，并探索運(yùn)作原理。重點(diǎn)1.了解數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)的概念，明確它們的優(yōu)缺點(diǎn)及其局限性；2.了解數(shù)字信號(hào)三方面的優(yōu)勢和在生活中的實(shí)際應(yīng)用，并探索運(yùn)作原理。設(shè)計(jì)原因：了解數(shù)字信號(hào)三方面的優(yōu)勢是本節(jié)課的主要內(nèi)容，知識(shí)點(diǎn)的滲透需要作為重點(diǎn)內(nèi)容。難點(diǎn)挖掘生活中的其他與數(shù)字信號(hào)有關(guān)的例子，并且弄清楚原理。設(shè)計(jì)原因：挖掘生活中的其他與數(shù)字信號(hào)有關(guān)的例子對(duì)學(xué)生來說比較困難，所以此部分對(duì)學(xué)生來說難度較高，應(yīng)作為難點(diǎn)內(nèi)容。教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)情境導(dǎo)入（3分鐘）情境引入：以前的年代，家庭使用的電視機(jī)有個(gè)共同的特點(diǎn)，畫面不清晰，遇到打雷下雨等極端天氣，電視機(jī)還會(huì)失去信號(hào)，屏幕上只有一片雪花點(diǎn)，這是因?yàn)槟莻€(gè)時(shí)代電視機(jī)是模擬信號(hào)電視機(jī)，如圖6-1，其缺陷就是圖像不清晰信號(hào)容易被干擾等。模擬信號(hào)又被稱為連續(xù)信號(hào)，是指用連續(xù)變化的物理量所表達(dá)的信息，如溫度、濕度、壓力、長度、電流、電壓等，都是屬于連續(xù)信號(hào)。圖6-1模擬信號(hào)電視機(jī)隨著科技的發(fā)展，模擬信號(hào)電視機(jī)逐漸被數(shù)字信號(hào)電視機(jī)所取代，如圖6-2。數(shù)字信號(hào)電視機(jī)將圖像畫面的每一個(gè)像素、聲音的每一個(gè)音節(jié)都用二進(jìn)制編碼成如圖6-3的數(shù)字信號(hào)，遠(yuǎn)距離傳輸幾乎沒有信號(hào)衰減，所以數(shù)字電視能帶來高質(zhì)量的畫面，高保真的音效，不但能收看豐富多彩的電視節(jié)目，更重要的是還具備交互性和通信功能。圖6-2數(shù)字信號(hào)電視機(jī)圖6-3模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)拋磚引玉：模擬信號(hào)電視機(jī)到數(shù)字信號(hào)電視機(jī)的轉(zhuǎn)換其實(shí)就是一個(gè)信息數(shù)字化的過程，那么數(shù)字化含義是什么呢？又有什么優(yōu)勢呢？讓我們繼續(xù)學(xué)習(xí)。信息數(shù)字化，就是將許多復(fù)雜多變的信息，轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢远攘康臄?shù)字、數(shù)據(jù)，再以這些數(shù)字、數(shù)據(jù)建立起合適的數(shù)字化模型，把它們轉(zhuǎn)變?yōu)橐幌盗卸M(jìn)制代碼，引入計(jì)算機(jī)內(nèi)部，進(jìn)行統(tǒng)一處理的過程。例如我們學(xué)習(xí)過的使用“除2求余法”將數(shù)字轉(zhuǎn)換成了二進(jìn)制編碼，使用ASCII碼或其他的編碼可以將字母和漢字轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制，使用相應(yīng)的編碼方式也可以將圖片轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制。提問：同學(xué)們，我們生活和學(xué)習(xí)中都有什么信息數(shù)字化的應(yīng)用呢？請(qǐng)你思考一下，將你的發(fā)現(xiàn)和同學(xué)們分享。經(jīng)過學(xué)習(xí)，大家知道信息數(shù)字化的應(yīng)用非常廣泛，那它有什么優(yōu)勢呢？接下來將介紹信息數(shù)字化的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。學(xué)生聽教師引導(dǎo)生活中的案例，學(xué)生討論，回答提問。設(shè)計(jì)意圖：激發(fā)學(xué)生對(duì)信息數(shù)字化的優(yōu)勢的學(xué)習(xí)興趣并快速進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)。講授新課（30分鐘）活動(dòng)1：數(shù)字信號(hào)傳輸穩(wěn)定性好模擬信號(hào)在傳輸過程中容易受到外界的干擾,經(jīng)過遠(yuǎn)距離傳輸后,波形將產(chǎn)生較大的變化，甚至變成一個(gè)起伏不大的直線信號(hào)圖像，導(dǎo)致信號(hào)丟失,產(chǎn)生失真,所以當(dāng)我們觀看模擬電視時(shí),總會(huì)發(fā)現(xiàn)一閃一閃的雪花點(diǎn),或者聲音和畫面不匹配等現(xiàn)象。而數(shù)字信號(hào)就解決了上述問題,數(shù)字信號(hào)只有0和1,受到干擾后,仍然可以保持一定的波形,接收端能夠收到較完整的數(shù)字信號(hào),如果一定時(shí)間之內(nèi)收到的數(shù)字信號(hào)越多,視頻信息的質(zhì)量也就越高,視頻畫面也就越清晰?；顒?dòng)2：信息易處理其實(shí)可以將這張照片進(jìn)行數(shù)字化處理。如圖6-5,假設(shè)圖片上一共只有四種顏色,分別對(duì)這四種顏色編碼,藍(lán)色為“00”,黑色為“01”,紅色為“10”,白色為“11”。將這張圖片分割成100x100的小正方格,每一個(gè)方格內(nèi)的顏色就可以用上述的編碼替換,然后逐行讀取。例如前5個(gè)方格的顏色是“白紅藍(lán)紅黑”,數(shù)字化之后就可以變成編碼為“1110001001”,這就是圖片數(shù)字化的過程。圖6-5圖片數(shù)字化如果需要改變顏色，則只需更改對(duì)應(yīng)位置的顏色編碼即可,例如將藍(lán)色換成白色，則需要將第3個(gè)方格對(duì)應(yīng)的編碼“00”改成“11”即可。按照相同的規(guī)則,把照片上所有藍(lán)色對(duì)應(yīng)的編碼改成“11”就可以完成整個(gè)圖片的更改底色要求?，F(xiàn)在你學(xué)會(huì)了嗎?數(shù)字化后的信息就變得容易被處理,技術(shù)員使用這種技術(shù)就可以對(duì)圖片不滿意的地方進(jìn)行修改，甚至可以制作視頻特效?；顒?dòng)3：信息容易被壓縮當(dāng)然可以,例如“AB”的編碼為“0100000101000010”,可以發(fā)現(xiàn)中間有很多個(gè)連續(xù)的“0”符號(hào),如果我們將多個(gè)連續(xù)且相同的符號(hào)用一個(gè)符號(hào)代替,再使用一些輔助信息,就可以將長編碼壓縮成長度較小的編碼，有利于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳輸。所以信息在經(jīng)過了數(shù)字化處理之后,就變得容易被壓縮,技術(shù)員經(jīng)常使用這種方法和技術(shù)壓縮大容量的圖片文件和視頻文件。學(xué)生通過教師的講解，以小組合作的方式，開展探討交流，完成任務(wù)活動(dòng)1：數(shù)字信號(hào)傳輸穩(wěn)定性好實(shí)踐探究請(qǐng)你上網(wǎng)收集相關(guān)資料,查詢圖6-4的收音機(jī)是如何工作的?天線的使用對(duì)收音機(jī)有什么影響?它用的是什么信號(hào)?這種信號(hào)有什么優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)?將你收集的資料和同學(xué)們一起分享。圖6-4收音機(jī)活動(dòng)2：信息易處理實(shí)踐探究小紅想將一張藍(lán)底的照片換成白底的,我應(yīng)該怎么做呢?活動(dòng)3：信息容易被壓縮思考與討論我們已經(jīng)知道,字母通過不同的編碼可以轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可識(shí)別的二進(jìn)制。假設(shè)現(xiàn)在有一串字母“ABBBBBBAAAAAB”采用ASCII碼的方式進(jìn)行數(shù)字化編碼,你可以將它的二進(jìn)制編碼寫出來嗎?觀察你的答案,可以發(fā)現(xiàn)編碼出來的二進(jìn)制編碼長度非常長，有沒有什么方法可以縮短這些二進(jìn)制編碼呢?思考與討論為什么相同的兩張照片經(jīng)過傳輸后,清晰度變得不一樣了?為什么會(huì)發(fā)生這種情況?嘗試結(jié)合上面我們對(duì)圖片的編碼進(jìn)行解釋說明。設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力，提高核心素養(yǎng)。課堂小結(jié)（7分鐘）總結(jié)本