(共38张PPT)
数据采集与编码
Data
and
information
数据采集
计算机技术的应用，使得数据的处理方式发生了巨大的改变，数据的处理效率也得到了极大的提高。
数据采集
思考：在视频中出现了哪些数据采集的方式？
数据采集
传感器获取来自自然信源的数据
。
一种能感受被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。
地感线圈采集交通数据
应用领域：传感器的应用领域非常的广泛，电子计算机、生产自动化、医疗、军事、交通、化学、环保、能源、海洋开发、遥感、宇航等。
农业生产：记录农作物生长的环境温度、空气湿度、风力强度、土壤中的营养成分等，跟踪分析数据，提高农产品产量和质量。
智能手机：获取声音、图像、地理位置、海拔高度、运动速度，丰富手机功能，改善了用户体验。
运动手表：记录用户的运动步数、心率、睡眠等数据，将人们的日常行为量化为数据，为用户提供个性化服务。
数据采集
数据采集
网络爬虫可在短时间内获取大量网络数据。
网络爬虫也是通过网页中的超链接在网页间进行跳转，根据需求按获取某一方面的网页数据，然后用专门的软件进行处理分析。
网络爬虫（网页蜘蛛）
数据采集
不同的采集方式使得所获取得数据形式多种多样，用计算机处理这些数据，需要对采集到的数据进行一定的转换。
信号数据可用于表示任何信息，如符号、文字、语音、图像等，从表现形式上可
归结为两类：模拟信号和数字信号。
模拟信号：以连续变化的物理量存在，如水银温度表呈现的温度值，电流表指针指向的电流值等。平时我们听到的声音、看到的电视图像都是模拟信号。
数字信号：取值上是离散的，不连续的信号。
在信息技术中，这种信号表示的数据是指可被计算机存储、处理的二进制数据。
数字化
数字化——模拟信号转换为数字信号
如将语音通过计算机的麦克风、声卡等设备存储在计算机中。
数字化
模数转换
（A/D）
模拟量
数字量
电流电压
声音
声音文件
话筒
声卡
采样、量化
数字化
从模拟信号转换到数字信号一般要经过采样、量化和编码这样三个过程，
最终变成由一连串由0和1来代表的脉冲数字信号。
采样——连续时间（空间）域上的模拟信号转换到离散时间（空间）域上的离散信号。
对于同一模拟信号，采样的时间间隔越小，采集到的信号样本数量越多。
每一秒的采样样本数叫做采样频率，单位用赫兹（Hz）表示。
相同时间内，采样频率越高，采集的样本数量越多。
模拟信号转为数字信号会引起失真，影响信号保真度的因素是采样频率。
（1）采样
数字化
将信号的连续取值近似为有限个离散值的过程。连续信号经过采样成为离散信号，离散信号经过量化后可用数值表示。
将采样到的信号用数字表示出来，即将模拟信号的波形转换为数字。
（2）量化
数字化
用二进制数表示每个采样的量化值（十进制数）。
（3）编码
问题讨论
既然计算机只能处理数字信号，那么是
不是意味着不再需要模拟信号了？
请结合生活实例进行说明
课堂小结
数字化
采样
量化
编码
数制
1.计算机中的数据是用(
)表示的
A.字母
B.
ASCII码
C.二进制代码
D.英文
2.下列工具中不能把模拟图像转换成数字图像的是(
)
A.扫描仪
B.数码相机
C.智能手机
D.打印机
C
D
数制
3.
(
)不是将模拟音频数字化需要经过的步骤
A.采样
B.量化
C.编码
D.输入
4.关于信息数字化的描述，错误的是(
)
A.可以利用扫描仪、照相机、手机等采集设备
B.非数字化信息转化成数字信息，只需要经过采样、编码两个过程
C.非数字化信息要转化成二进制数字
D.需进入数字设备存储和加工
D
B
数据在计算机内部是以二进制方式进行存储和处理。
数制：计数方式，亦成为进位计数法或位值计数法。
基：基又叫基数，是组成该数制的数码个数。
一般来说，K进制的基数就是K。
权：权又叫权值，是指每一个数位上的1对应的数值，可以表示为基数的若干次幂。
进制的标识：（1）下标
（2）首字母
二进制是B,八进制是O,十进制是D,十六进制是H
数制
十进制
1、基数：10
2、采用逢十进一的进位规则
3、权值：10n
例如
：
3578
D=3000＋500＋70＋8
=3×103＋5×102＋7×101＋8×100
这里个位(100)、十位(101)、百位(102),我们就称为权值
数制
二进制
1、基数：2
2、采用逢二进一的进位规则
3、权值：2n
例如
：
二进制数：1101
=1X23+1X22+0X21+1X20
数制
0
+
0
0
0
+
1
1
1
+
0
1
1
+
1
1
0
十六进制
1、基数：16
（0—9，A,B,C,D,E,F）
2、采用逢十六进一的进位规则
3、权值：16n
例如
：
B574
H=11×163＋5×162＋7×161＋4×160
数制
课堂小结
进制
表示方式
基数
数码
权值
进位规则
十进制
D
10
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
10n
逢十进一
二进制
B
2
0,1
2n
逢二进一
八进制
O
8
0,1,2,3,4,5,6,7
8n
逢八进一
十六进制
H
16
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
A,B,C,D,E,F
16n
逢十六进一
十进制转换二进制
整数部分：把十进制整数反复除以2，直到商为0，所得余数逆序
排列就是这个数表示的二进制整数。
即：
“除2取余，逆排余数”
数制
例1.
（89）10
=
（
）2
89
44
22
11
5
2
1
2
2
2
2
2
2
余数
1
0
0
1
1
0
1
高位
低位
结果为：（89）10
=
（1011001）2
0
2
数制
二进制转换十进制
十进制的一个变式：???
（123）10
=
1×102
+
2×101
+3×100
?
不难想到二进制也应该有这样的变式：
数制
(101.11)2
=
1×22
+0×21
+1×20
+1×2-1
+1×2-2
=
4+0+1+0.5+0.25
=(5.75)10
乘权相加法：将二进制数按权展开求和。
⑴（100011）2
=（
）10
?⑵（11111111）2
=（
）10
35
255
乘权相加法
数制
问题讨论
将1000个苹果放入10个箱子，要取走1~1000中任意个数的苹果，要求不拆开箱子。应如何装箱？
数制
十进制
(D)
二进制
(B)
十六进制
(H)
0
0000
0
1
0001
1
2
0010
2
3
0011
3
4
0100
4
5
0101
5
6
0110
6
7
0111
7
8
1000
8
9
1001
9
10
1010
A
11
1011
B
12
1100
C
13
1101
D
14
1110
E
15
1111
F
根据十进制与二进制的转换方法思考十进制与十六进制应当如何转换？
⑴
35
D
=
H
⑵
12
H
=
D
数制
23
18
二进制转换为十六进制
每4位二进制数可以用1位十六进制数字代替。即四位变一位，不足位补0。
1.从右取4位二进制数1101，对应的十六进制数为_______
2.剩下的不够4位前面补0为0101对应的十六进制数为____
101
1101
B=
H
5D
0
D
5
D
5
数制
10101001111110111100101B
010101001111110111100101
4
F
D
E
5
H
5
数制
十六进制转换为二进制
每1位十六进制数可用4位二进制数表示。即一位变四位，不足位补0。
数制
5
E
H
=
0101
1110
01011110
B
9
8
1
5
H
0101
0001
1000
1001
B
把十六进制数9815转换为二进制数
数制
问题讨论
思考二进制数与八进制数应当如何相互转换？
⑴
1010
B
=
O
⑵
815
O
=
B
数制
（18）10
=（
）2
（64）10
=（
）2
（101）10
=（
）2
（123）16
=（
）2
（10111100110）2=（
）16
10010
1000000
1100101
100100011
5E6
数制
数制
1.二进制数11101转换成十进制数是
（
）
A.29
B.68
C.17
D.35
2.十进制数71转换成二进制数是（
）
A.1000111
B.
1110001
C.1001100
D.1000011
A
A
数制
3.二进制数1111010换成十六进制数是（
）
A.6B
B.7B
C.7A
D.710
4.十六进制数4B用二进制数来表示，下列选项中正确的是（
）
A.1001001
B.
1001011
C.
1010101
D.
1011011
C
B
数制
5.以下四个数中,最大的数是
(注意：B表示二进制，D表示十进制，H表示十六进制)
（
）
A.
11101B
B.10111B
C.103H
D.170D
C
课堂小结
十进制转R进制
除R取余，逆排余数
R进制转十进制
按权展开，相加求和
二进制转十六进制
四位变一位，不足位补0
十六进制转二进制
一位变四位，不足位补0
二进制转八进制
三位变一位，不足位补0
八进制转二进制
一位变三位，不足位补0
Thank
You！1.3数据采集与编码（一）
教学内容分析：
1.针对具体学习任务，体验数字化学习过程，感受利用数字化工具和资源的优势。
2.通过典型的应用实例，了解数据采集的基本方法。
学情分析：
本课授课对象为必修1《数据与计算》的学生，
学生在日常生活中接触很多数据采集的方法，他们接触互联网，接触传感器，可以联系学生的日常实际，与学生一起去分析背后的数据采集方式。对于进制转换，学生掌握次方数的运算，具有一定的分析问题、解决实际问题的能力。
教学重难点
：
教学重点
●二进制、十进制、十六进制之间的转换方法
教学难点
●根据具体事例辨别数据与信息，分析数据、信息、知识之间的关系。
教学目标：
●了解数据采集的常见方法
●掌握模拟信号数字化的一般流程，理解采样与量化的概念
●掌握二进制、十进制、十六进制之间的转换方法
指向的核心素养：
●信息意识：在日常生活中，根据实际解决问题的需要，恰当选择数字化工具，具备信息安全意识。
●计算思维：能提取问题的基本特征，进行抽象处理，并用形式化的方法表述问题。
课时：2课时
教学环节
教学过程
设计意图
新课导入
(3’)
计算机技术的应用，使得数据的处理方式发生了巨大的改变，数据的处理效率也得到了极大的提高。
案例1：浙江省高三采用云阅卷新方式进行试卷批改
高三第一次适应性考试首次启动了网上“云阅卷”平台，将各县(市、区)和市局直属学校共102所学校4万余学生20多万份答题卡回收，集中扫描屏蔽考生信息后推送至各镇区进行分散式网上阅卷，电脑统计分析后形成了各科目总结报告。
据了解，这个智能的“云阅卷”平台今后将与智慧教育城大数据中心对接，对汇总的数据进行挖掘分析，从而针对考生的实际情况，更有针对性地提供个性化教学服务，切实提高学习效率和教育质量。
引导学生认识到计算机技术的应用，使得数据的处理方式发生了巨大的改变，数据的处理效率得到了极大的提高。也为后续图像数字化做素材准备。
自主学习
(5’)
观看视频《绿米智能家居》。
1-阅读文本1.3.1数据采集，了解数据采集的常见方式，结合平时生活，分析比较各种获取方式的效率与数据量。
引导学生认识到信息技术对数据采集的影响。了解互联网、智能手机APP、物联网将是数据产生的最大来源。
知识讲解
(10’)
1-数据采集方式？
在我们生活中，最常见的是两种类型的数据，一种是来自自然信源的数据，一种是来自网络的数据。
对于自然信源的数据我们使用传感器来采集，对于网络数据，我们使用网络爬虫来采集，不同的数据采集方式使得所获取得数据形式多种多样。
2-信息的两种表现形式？
信号数据可用于表示任何信息，如符号、文字、语音、图像等，从表现形式上可归结为两类：模拟信号和数字信号。
模拟信号是指连续变化的物理量，如水银温度表呈现的温度值，电流表指针指向的电流值等。平时我们听到的声音、看到的电视图像都是模拟信号。
数字信号取值上是离散的，不连续的信号。在信息技术中，这种信号表示的数据是指可被计算机存储、处理的二进制数据。
3-什么是数字化？
模拟信号可以转换为数字信号的过程就是数字化。
如将语音通过计算机的麦克风、声卡等设备存储在计算机中。
观看视频：数字化
帮助学生了解数据的采集方式，以及信息的两种表达方式，建立数字化的概念。
主题探讨
(5’)
阅读文本1.3.2
数字化，了解数字化的过程，数字化的概念，了解采样和量化的过程。
思考：微信聊天背后的技术解密，微信发送语音的背后是怎样的过程？
通过结合具体实例，引导学生理解数字化概念，模拟信号与数字信号间的转换方式。
知识讲解(5’)
教师讲解数字化的过程
：
采样
连续时间（空间）域上的模拟信号转换到离散时间（空间）域上的离散信号。
量化
将信号的连续取值近似为有限个离散值的过程。连续信号经过采样成为离散信号，离散信号经过量化后可用数值表示。
编码
用二进制数表示每个采样的量化值（十进制数）。
引导学生理解数字化的过程：采样、量化、编码各自的作用。
知识讲解(8’)
1-阅读文本1.3.3数制，了解数的进制，二进制、十六进制。
思考：在生活中，除了二进制、十进制与十六进制，我们常用的还有哪些进制？
2-进制中的基本概念梳理
数码：数制中表示基本数值大小的不同数字符号。
基数：数制所使用数码的个数。
权值：数制中某一位上的1所表示数值的大小（所处位置的价值）
让学生自己先阅读，找出难理解的概念，教师引导学生一起梳理知识难点。帮助学生理解数制的概念。
课堂小结
(4’)
复习巩固本节课所讲的知识点。
数据的采集方式
信息的表示方式
数字化的过程
数制
将本节课的重点内容串连到一起，便于学生复习理解。
板书设计：
1.3数据采集方式与编码
数据的采集方式
传感器、网络爬虫
信息的表示方式
模拟信号：连续
数字信号：离散
数字化的过程
采样、量化、编码
编码
二进制B、八进制O、十进制D、十六进制H
复习导入
(5’)
复习巩固上一节课所讲授的进制。
帮助学生回顾上节课所讲的进制的知识点，也为这节课要讲的进制转换做准备。
知识讲解
(10’)
教师通过例题的形式讲授十进制转二进制的方法和二进制转十进制的方法。
十进制转二进制：除R取余法
二进制转十进制：乘权相加法
通过结合具体例题，帮助学生理解进制转换的方法。
主题探讨
(5’)
思考：
将1000个苹果放入10个箱子，要取走1~1000中任意个数的苹果，要求不拆开箱子。应如何装箱？
通过结合具体实例，引导学生理解进制转换的概念，并培养学生的算法思维。
自主学习(5’)
根据十进制与二进制的转换方法思考十进制与十六进制应当如何转换？
⑴
35
D
=
H
⑵
12
H
=
D
根据十进制与二进制的转换方法思考十进制与R进制之间的相互转换。
知识讲解(5’)
教师结合例题讲授二进制与十六进制的转换方法。
二进制转十六进制：四位变一位，不足位补0
十六进制转二进制：一位变四位，不足位补0
让学生自己先阅读，找出难理解的概念，教师引导学生一起梳理知识难点。帮助学生理解数制的概念。
自主学习(5’)
根据十六进制与二进制的转换方法思考八进制与二进制应当如何转换？
⑴
1010
B
=
O
⑵
815
O
=
B
引导学生对于进制转换方法达到融会贯通的效果，一通百通。
课堂小结
(5’)
将本节课的重点内容串连到一起，便于学生复习理解。
板书设计：
1.3数据采集与编码1.计算机中的数据是用(
)表示的
A.字母
B.
ASCII码
C.二进制代码
D.英文
2.下列工具中不能把模拟图像转换成数字图像的是(
)
A.扫描仪
B.数码相机
C.智能手机
D.打印机
3.
(
)不是将模拟音频数字化需要经过的步骤
A.采样
B.量化
C.编码
D.输入
4.关于信息数字化的描述，错误的是(
)
A.可以利用扫描仪、照相机、手机等采集设备
B.非数字化信息转化成数字信息，只需要经过采样、编码两个过程
C.非数字化信息要转化成二进制数字
D.需进入数字设备存储和加工
5.计算机编码是指(
)
A.仅仅指对输入到计算机中的文字用二进制数进行编码的方式
B.对输入到计算机中的各种数据用二进制数进行编码的方式
C.仅仅指对输入到计算机中的图像和声音用二进制数进行编码的方式
D.仅仅指对输入到计算机中的十进制数用二进制数进行编码的方式
6.关于数据编码的说法，错误的是(
)
A.便于存储、加工
B.是一种形式上的转换
C.是计算机处理信息的关键
D.就是十进制数转化成二进制数
7.
二进制数码在不同的数位上，
对应不同的权值，有二进制数http://localhost/tupian/1t.jpg，其中虚线框中红色的"1"对应的权值为（
）
A.http://localhost/tupian/1ta.jpg
B.http://localhost/tupian/1tb.jpg
C.http://localhost/tupian/1tc.jpg
D.http://localhost/tupian/1td.jpg
8.二进制数11101转换成十进制数是
（
）
A.29
B.68
C.17
D.35
9.十进制数71转换成二进制数是（
）
A.1000111
B.
1110001
C.1001100
D.1000011
10.二进制数1111010换成十六进制数是（
）
A.6B
B.7B
C.7A
D.710
11.十六进制数4B用二进制数来表示，下列选项中正确的是（
）
A.1001001
B.
1001011
C.
1010101
D.
1011011
12.以下四个数中,最大的数是
(注意：B表示二进制，D表示十进制，H表示十六进制)
（
）
A.
11101B
B.10111B
C.103H
D.170D
参考答案：
1-6
CDDBBD
7-12
CAACBC
