滬教版(2019)高中信息技術(shù)-必修1-項(xiàng)目二-探究計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示-認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)編碼-教案(4課時(shí))

項(xiàng)目二探究計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)編碼■學(xué)習(xí)目標(biāo)（１）了解數(shù)據(jù)編碼的意義和作用，體會(huì)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(jì)算機(jī)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(duì)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?qǐng)D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(duì)位圖的影響。（６）親歷方案設(shè)計(jì)、對(duì)比分析、探究實(shí)驗(yàn)等學(xué)習(xí)活動(dòng)，體會(huì)運(yùn)用信息技術(shù)開展學(xué)習(xí)、解決問題的思想與方法。（７）在數(shù)字化學(xué)習(xí)過程中掌握數(shù)字化學(xué)習(xí)的策略和方法，能夠根據(jù)需要選用恰當(dāng)?shù)姆椒昂线m的數(shù)字化工具和資源開展有效學(xué)習(xí)。■教學(xué)準(zhǔn)備(1)軟硬件環(huán)境:機(jī)房,音頻編輯軟件,圖像處理軟件。(2)教學(xué)素材:各類數(shù)據(jù)編碼實(shí)例和編碼表,用于體驗(yàn)活動(dòng)的聲音文件和圖像文件?！鼋虒W(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)(1)重點(diǎn):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(diǎn):聲音數(shù)字化和圖像數(shù)字化。課時(shí)教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)第１課時(shí)１．導(dǎo)入號(hào)、列舉生活中的各種編碼實(shí)例，如車牌學(xué)籍號(hào)、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(shí)例以樹牌號(hào)編碼“２１３０１９８”為例，引導(dǎo)學(xué)生分析編碼中承載的信息、編碼的方法，總結(jié)編碼的規(guī)則。例，針對(duì)具體的編碼實(shí)思考編碼中承載的總結(jié)編碼的規(guī)則體會(huì)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(jìn)制數(shù)能表示多少種情況？２位、３位十進(jìn)制數(shù)呢？（３）ｎ位十進(jìn)制數(shù)能表示多少種情況？思考、回答問題。引導(dǎo)學(xué)生深入思考編碼位數(shù)與編碼可表示情況之間的關(guān)系。分析編碼位數(shù)與編碼可表示情況之間的關(guān)系，總結(jié)出ｎ位十進(jìn)制數(shù)能表示１０ｎ種情況。３．編碼體驗(yàn)——了解生活中的編碼布置任務(wù)：以小組為單位，完成體驗(yàn)活動(dòng)２．１：（１）上網(wǎng)查找資料，了解身份證號(hào)的編碼規(guī)則，分析一代身份證號(hào)與二代身份證號(hào)的區(qū)別，思考啟用二代身份證號(hào)的原因。（２）根據(jù)本校學(xué)生人數(shù)及分班情況，分析學(xué)籍號(hào)編碼需求，設(shè)計(jì)學(xué)籍號(hào)編碼。了解活動(dòng)要求。課時(shí)教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)第１課時(shí)３．編碼體驗(yàn)——了解生活中的編碼學(xué)生活動(dòng)時(shí)巡視，指導(dǎo)。分組活動(dòng)。組織學(xué)生分享，并引導(dǎo)學(xué)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(xué)籍號(hào)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(jìn)制編碼布置任務(wù)：自學(xué)計(jì)數(shù)制的知識(shí)。借助學(xué)習(xí)資源學(xué)習(xí)計(jì)數(shù)制的相關(guān)知識(shí)。提出問題：（１）哪些情況適合用二進(jìn)制數(shù)編碼？（２）１位二進(jìn)制數(shù)稱為１ｂｉｔ，１個(gè)比特位能表示多少種情況？２個(gè)比特位、３個(gè)比特位呢？（３）ｎ位二進(jìn)制數(shù)（ｎ個(gè)比特位）能表示多少種情況？思考、列舉適合用二進(jìn)制數(shù)編碼的實(shí)例，分析二進(jìn)制位數(shù)與編碼可表示情況之間的關(guān)系，總結(jié)出ｎ位二進(jìn)制數(shù)能表示２ｎ種情況。布置練習(xí)：（１）用０、１表示燈泡滅、亮的狀態(tài)，４個(gè)燈泡最多有幾種組合？設(shè)計(jì)編碼方案，寫出可能的編碼。（２）用０、１表示單項(xiàng)選擇題的４個(gè)選項(xiàng)，需要幾個(gè)比特位？如何編碼？以小組為單位，體驗(yàn)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(wù)：閱讀資料，學(xué)習(xí)數(shù)值數(shù)據(jù)編碼的知識(shí)。借助學(xué)習(xí)資源學(xué)習(xí)數(shù)值數(shù)據(jù)編碼的相關(guān)知識(shí)。６．拓展延伸引導(dǎo)學(xué)生思考、討論生活中的其他編碼應(yīng)用。舉例（非純數(shù)值的編碼，如車牌號(hào)），為下節(jié)課學(xué)習(xí)文本數(shù)據(jù)編碼打下伏筆。列舉實(shí)例。第２課時(shí)１．導(dǎo)入播放視頻短片：諜報(bào)人員將獲取的情報(bào)加密、傳送，接收方收到情報(bào)后拿出密碼本解密，還原情報(bào)內(nèi)容。導(dǎo)入：加密和解密的過程實(shí)質(zhì)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(wù)：完成活動(dòng)２．２——加密解密游戲。舉例說明游戲玩法。提供資源：（１）標(biāo)準(zhǔn)ＡＳＣＩＩ碼表。（２）ＧＢ２３１２１９８０信息交換用漢字編碼字符集。了解活動(dòng)要求。課時(shí)教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)第２課時(shí)２．玩加密解密游戲?qū)W生活動(dòng)時(shí)巡視、指導(dǎo)。以小組為單位學(xué)習(xí)文本數(shù)據(jù)編碼知識(shí)，通過玩游戲體驗(yàn)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(jié)組織各小組展示本組游戲記錄單，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)文本數(shù)據(jù)編碼的知識(shí)。交流各組設(shè)計(jì)的編碼方案、密碼本和游戲玩法。第３課時(shí)１．導(dǎo)入播放鳥鳴聲的音頻，引入：自然界的鳥鳴聲被錄音設(shè)備錄制下來并存入計(jì)算機(jī)中，經(jīng)歷了怎樣的轉(zhuǎn)換過程？傾聽，思考。２．學(xué)習(xí)聲音數(shù)字化的過程布置任務(wù)：（１）借助教材，自主學(xué)習(xí)聲音數(shù)字化的過程。（２）任選一段聲音信號(hào)，模擬聲音信號(hào)的采樣和量化。了解要求。學(xué)生活動(dòng)時(shí)巡視、指導(dǎo)，并建議學(xué)生按以下流程模擬聲音信號(hào)的采樣和量化：（１）選擇合適的軟件，采集聲音信號(hào)的波形圖。（２）模擬采樣的過程，每隔一段時(shí)間采集一個(gè)聲音信號(hào)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(jí)數(shù)，確定各采樣點(diǎn)的量化值，畫出量化示意圖，并設(shè)計(jì)表格，將各采樣點(diǎn)的量化值填入表格。借助教材，學(xué)習(xí)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(shí)驗(yàn)：聲音數(shù)字化參數(shù)對(duì)音頻文件的影響布置任務(wù)：完成活動(dòng)２．３（詳見附件中的探究實(shí)驗(yàn)——聲音數(shù)字化參數(shù)對(duì)音頻文件的影響），強(qiáng)調(diào)注意事項(xiàng)。明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)方案。學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)巡視、指導(dǎo)。探究采樣頻率、量化位數(shù)、聲道數(shù)對(duì)音頻文件大小與音質(zhì)的影響，并分析原因、填寫表格（詳見附件）。４．總結(jié)組織、引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)聲音數(shù)字化的過程與方法。展示交流。課時(shí)教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)第４課時(shí)１．復(fù)習(xí)并導(dǎo)入化，復(fù)習(xí)：“上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了聲音的數(shù)字請(qǐng)大家回憶一下，聲音數(shù)字化的過程包含哪幾個(gè)步驟？”復(fù)習(xí)聲音數(shù)字化的過程。導(dǎo)入：“現(xiàn)實(shí)中還有一類數(shù)據(jù)，如各式各樣的照片、風(fēng)格各異的圖畫、茶杯上的圖案、教材上的插圖……從信息技術(shù)角度看，它們都是模擬圖像，也需要轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代碼才能在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)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(duì)比分析：聲音數(shù)字化與圖像數(shù)字化布置任務(wù)：完成活動(dòng)２．４（１）。（１）借助教材學(xué)習(xí)圖像數(shù)字化的知識(shí)。（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(duì)比分析表（詳見附件中的聲音數(shù)字化與圖像數(shù)字化對(duì)比分析表）。了解要求。學(xué)生活動(dòng)時(shí)巡視指導(dǎo)。借助教材學(xué)習(xí)圖像數(shù)字化的知識(shí)，填寫聲音數(shù)字化與圖像數(shù)字化對(duì)比分析表。組織學(xué)生展示交流填寫的表格。通過交流進(jìn)一步理解圖像數(shù)字化的知識(shí)。３．探究實(shí)驗(yàn)：分辨率和顏色深度對(duì)位圖文件大小和質(zhì)量的影響（４）布置任務(wù)：完成活動(dòng)２．４的（２）（３）。引導(dǎo)學(xué)生思考：分辨率和顏色深度對(duì)位圖的大小和質(zhì)量有怎樣的影響？傾聽，思考，明確要求。說明實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮头椒?。（１）?shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄繄D像分辨率和顏色深度對(duì)位圖大小及質(zhì)量的影響。（２）實(shí)驗(yàn)方案自擬。明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮头椒?。在學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)、點(diǎn)撥、補(bǔ)充。兩人一組