沪教版（2019）高中信息技术 必修1 项目二 探究计算机中的数据表示——认识数据编码 教案（4课时）

项目二 探究计算机中的数据表示——认识数据编码
■学习目标
（１）了解数据编码的意义和作用，体会数据编码的基本思想与方法。
（２）经历数值数据编码的过程，掌握数值数据编码的基本方法。
（３）了解计算机处理文本数据的基本过程，知道常用的文本数据编码方式。
（４）经历声音数据数字化的过程，掌握声音数据数字化的基本方法，了解声音数字化的基本原理，知道采样频率、量化位数和声道数对数字化音频文件大小及效果的影响。
（５）经历图像数字化的过程，掌握图像数字化的基本方法，了解图像数字化的基本原理，知道分辨率和量化位数对位图的影响。
（６）亲历方案设计、对比分析、探究实验等学习活动，体会运用信息技术开展学习、解决问题的思想与方法。
（７）在数字化学习过程中掌握数字化学习的策略和方法，能够根据需要选用恰当的方法及合适的数字化工具和资源开展有效学习。
■教学准备
(1)软硬件环境:机房,音频编辑软件,图像处理软件。
(2)教学素材:各类数据编码实例和编码表,用于体验活动的声音文件和图像文件。
■教学重点和难点
(1)重点:编码的意义与作用，数值、文本声音、图像等类型数据的基本编码方式。
(2)难点:声音数字化和图像数字化。
课时 教学环节 教师活动 学生活动

第１
课时 １．导入 号、列举生活中的各种编码实例，如车牌
学籍号、条形码、二维码等，引出编码。 倾听、思考。

２．分析生活中的编码实例
以树牌号编码“２１３０１９８”为例，引导学生分析编码中承载的信息、编码的方法，总结编码的规则。 例，针对具体的编码实思考编码中承载的


总结编码的规则体会编码的含义、方法及作用。

提出问题：
（１）如果２区１１子区中有１００２３棵树，以上的编码规则是否适用？
（２）１位十进制数能表示多少种情况？
２位、３位十进制数呢？
（３）ｎ位十进制数能表示多少种情况？
思考、回答问题。

引导学生深入思考编码位数与编码可表示情况之间的关系。 分析编码位数与编码可表示情况之间的关系，总结出ｎ位十进制
数能表示１０ｎ种情况。

３．编码体验——了解生活中的编码 布置任务：以小组为单位，完成体验活动２．１：
（１）上网查找资料，了解身份证号的编码规则，分析一代身份证号与二代身份证号的区别，思考启用二代身份证号的原因。
（２）根据本校学生人数及分班情况，分
析学籍号编码需求，设计学籍号编码。
了解活动要求。
课时 教学环节 教师活动 学生活动

第１
课时 ３．编码体验——了解生活中的编码 学生活动时巡视，指导。 分组活动。

组织学生分享，并引导学生分析编码需求，根据需求确定合理的编码位数。 分享学籍号编码方案，说明如何保证无重码，以及在什么情况下需要修改编码规则、如何修改。

４．了解二进制编码 布置任务：自学计数制的知识。 借助学习资源学习计数制的相关知识。

提出问题：
（１）哪些情况适合用二进制数编码？
（２）１位二进制数称为１ｂｉｔ，１个比特位能表示多少种情况？２个比特位、３个比特位呢？
（３）ｎ位二进制数（ｎ个比特位）能表
示多少种情况？ 思考、列举适合用二进制数编码的实例，分析二进制位数与编码可表示情况之间的关系，总结出ｎ位二进制数能表示２ｎ种情况。

布置练习：
（１）用０、１表示灯泡灭、亮的状态，４个灯泡最多有几种组合？设计编码方案，写出可能的编码。
（２）用０、１表示单项选择题的４个选
项，需要几个比特位？如何编码？
以小组为单位，体验编码的过程，并交流各组的编码方案。
５．了解数值数据的编码 布置任务：阅读资料，学习数值数据编码的知识。 借助学习资源学习数值数据编码的相关知识。
６．拓展延伸 引导学生思考、讨论生活中的其他编码应用。
举例（非纯数值的编码，如车牌号），为下节课学习文本数据编码打下伏笔。 列举实例。

第２
课时 １．导入 播放视频短片：谍报人员将获取的情报加密、传送，接收方收到情报后拿出密码本解密，还原情报内容。
导入：加密和解密的过程实质上就是
编码和解码的过程。
观看、倾听。

２．玩加密解密游戏 布置任务：完成活动２．２——加密解密游戏。举例说明游戏玩法。提供资源：
（１）标准ＡＳＣＩＩ码表。
（２）ＧＢ２３１２１９８０信息交换用汉字编码字符集。
了解活动要求。
课时 教学环节 教师活动 学生活动
第２
课时
２．玩加密解密游戏
学生活动时巡视、指导。 以小组为单位学习文本数据编码知识，通过玩游戏体验编码解码的过程与方法，填写“加密解密游戏记录单”（详见附件）。
３．交流总结 组织各小组展示本组游戏记录单，引导学生总结文本数据编码的知识。 交流各组设计的编码方案、密码本和游戏玩法。

第３
课时 １．导入 播放鸟鸣声的音频，引入：自然界的鸟鸣声被录音设备录制下来并存入计算机中，经历了怎样的转换过程？ 倾听，思考。

２．学习声音数字化的过程 布置任务：
（１）借助教材，自主学习声音数字化的过程。
（２）任选一段声音信号，模拟声音信号的采样和量化。
了解要求。

学生活动时巡视、指导，并建议学生按以下流程模拟声音信号的采样和量化：
（１）选择合适的软件，采集声音信号的波形图。
（２）模拟采样的过程，每隔一段时间采集一个声音信号的样本，画出采样示意图。
（３）模拟量化的过程，确定量化位数、划分量化级数，确定各采样点的量化值，画出量化示意图，并设计表格，将各采样点的量化值填入表格。 借助教材，学习声音数字化的过程。


模拟声音采样、量化的过程，画出采样、量化示意图。


展示交流。

３．探究实验：声音数字化参数对音频文件的
影响 布置任务：完成活动２．３（详见附件中的探究实验——声音数字化参数对音频文件的影响），强调注意事项。 明确实验目的和实验方案。


学生实验时巡视、指导。 探究采样频率、量化位数、声道数对音频文件大小与音质的影响，并分析原因、填写表格（详见附件）。
４．总结 组织、引导学生总结声音数字化的过程与方法。 展示交流。
课时 教学环节 教师活动 学生活动

第４
课时
１．复习并导入 化，复习：“上节课我们学习了声音的数字
请大家回忆一下，声音数字化的过程包
含哪几个步骤？” 复习声音数字化的过程。

导入：“现实中还有一类数据，如各式各样的照片、风格各异的图画、茶杯上的图案、教材上的插图……从信息技术角度看，它们都是模拟图像，也需要转换成二进制代码才能在计算机中存储和处理，这一过程称为图像的数字化。那么，图像数字化与声音数字化有怎样的区别与联系？”
倾听，思考。

２．对比分析：声音数字化与图像数字化 布置任务：完成活动２．４（１）。
（１）借助教材学习图像数字化的知识。
（２）分析声音数字化与图像数字化的区别与联系，填写声音数字化与图像数字化对比分析表（详见附件中的声音数字化与图像数字化对比分析表）。
了解要求。

学生活动时巡视指导。 借助教材学习图像数字化的知识，填写声音数字化与图像数字化对比分析表。

组织学生展示交流填写的表格。 通过交流进一步理解图像数字化的知识。

３．探究实验：分辨率和颜色深度对位图文件大小和质量的影响 （４）布置任务：完成活动２．４的（２）（３）
。引导学生思考：分辨率和颜色深度对
位图的大小和质量有怎样的影响？ 倾听，思考，明确要求。

说明实验目的和方法。
（１）实验目的：探究图像分辨率和颜色深度对位图大小及质量的影响。
（２）实验方案自拟。 明确实验目的和方法。


在学生实验时进行适当的引导、点拨、补充。 两人一组进行图像数字化实验，设计并填写实验记录单。


展示实验记录单，交流实验过程和结论，总结分辨率和颜色深度对位图文件大小和质量的影响。
课时 教学环节 教师活动 学生活动
第４ 课时 ４．总结与评价 引导学生总结图像数字化的过程及数字化参数对位图文件大小和质量的影响。 交流总结。

参考教材上的评价表，布置评价任务。 完成自评与互评。