教科版（2019） 高中信息技术 必修1 3.1 数据编码 第1课时 教案（表格式）

课题： 3.1数据编码
执教班级：高一（1）（2）（3）（4）（5） 课时安排： 2
第一课时
教学目标 学科知识： 1.不同数据类型在计算机中保存的格式。 2.各类数据的采集的基本方法。 3.理解文本、音频等数据的编码原理。 4.理解数据编码的意义和作用。 问题解决：通过亲身体验数据的表现形式，理解数据采集与编码的一般方法以及基本原理。 信息意识：了解信息转换成数据过程，数据再通过编码存储在计算机中。
教学重难点 重点： 模拟数据的数字化方法。 难点： 模拟数据的数字化方法。
教学环节 教学内容 媒体或技术应用
一、导入 活动一：学生打开教师下发的文件夹，说说有哪些类型数据。 设计意图：考察学生所具备的信息知识。 提出【项目研究】：信息是如何存储在计算机中呢？ 引出如何采集生活中的数据？ 请学生自学P50页并独立完成表3.1.1的填写。 表现形式实例采集该类数据的设备文本姓名,家庭住址,性别（也可以用数字表示）、手机号键盘 手写输入 语音输入数字身高、体重、肺活量、血压,身份证号键盘，各种数字化采集仪 手写输入图像照片手机，相机，摄像头，扫描仪声音声音，语音，音乐手机，录音机（录音笔），话筒（声卡）视频监控视频手机，摄像机，摄像头
——导入新课模拟数据的数字化方法。
二、新知新授 一、模拟信号与数字信号 师：演示录音过程（系统自带的录音机）。 生：感受采集过程 语音信号（振幅或声压）随时间变化的图像。可见，它是随时间连续变化的，波形光滑，这种信号称为模拟信号，模拟信号的值称为模拟数据。用传感器直接获得的信号一般为模拟信号，类似的还有温度、压强、电压等。 上图是语音信号数字化后的图像。可见，时间及幅值不是连续变化的，而是离散变化的，波形如台阶，这种信号称为数字信号。数字信号可以由模拟信号转换得来，数字信号的值即数字数据，直接用计算机所能理解的二进制来表示，这样方便计算机对其进行处理。 按照取值特征可以将信号分为模拟信号和数字信号。 二、模拟数据转换为数字信号 以音频为例：如何把某条曲线“精确地”存储到计算机中？ 第一步：采样 每间隔一段时间取一个点间隔多少时间取一个点为好呢？1秒？0.1，0.01秒？通常，我们把这种从连续的时间中每间隔一个时间段抽取一个时刻点的操作称为“采样”。这个时间间隔的倒数称为采样频率，单位是赫兹，即秒-1。显然采样频率越高（时间间隔越短），声音还原的效果自然就越真实，但采样点也就越多，需要保存的数据也越多，所占存储空间也越大，计算机的工作量也越大。因此，需要在声音还原效果与存储数据量之间寻找一个平衡点。常用的CD音质的采样频率是44.1kHz，也就是把1秒的时间分成44100等份，每份取其对应的一个幅值。 第二步：量化 将第一步所得的振幅瞬时值往最接近的整数取整。 还有一个问题:每个幅值用什么数据记录下来？精确到什么程度？这个问题同样关联到声音还原效果与存储数据量！CD音质的量化位数为16位，即用16个二进制位记录一个幅值，因此可记录216=65536种不同的数值，即0～65535。我们把每个声音幅值换算为一个对应的整数，这种操作称为量化。 第三步：编码 将样本（量化得到的整数）值用计算机能够存储和处理的二进制数值表示的过程称为编码。 生：填表3.1.2，完成简单的进制转换。 表3.1.2 数字化的声音信号 时刻1 2 3 4 5 二进制数值001010011100011时刻6 7 8 9 10 二进制数值010010010011011
三、拓展 活动二：学生自主获取声道、立体声等信息。 声道(Sound Channel) 是指声音在录制或播放时在不同空间位置采集或回放的相互独立的音频信号， 所以声道数也就是声音录制时的音源数量或回放时相应的扬声器数量。声卡所支持的声道数是衡量声卡档次的重要指标之一。 练一练： 1.一段时长为1分钟的双声道立体声的无压缩音频（采样频率为44.1kHz，量化位数为16位），占用的存储空间是多少MB（精确到0.1）？ 参考解答： 60*44.1*1000*16*2= 84672000（位，比特） 84672000/8= 10584000（B，字节）/1024/1024≈10.1MB 2. 一个u盘容量大约为50GB，能容纳多长时间的无压缩双声道立体声CD音频（采样频率为44.1kHz，量化位数为16位）？ 参考解答： 50*1024/10.1≈5059.3(分钟)
四、课堂小结 1.从模拟数据到数字数据，要经过采样、量化、编码三个过程。 2.采样是时间的离散化数字化，量化是赋值的离散化数字化， 编码是数据的格式与文件化。
板书设计：
备注：实验等实践课的教学设计样式可参照新授课教学设计模板编制。