资源简介

第一章 数据与信息
1.2 数据编码
教学设计
一、基本信息
教材版本 粤教版普通高中必修一《数据与计算》
教学内容 1.2 数据编码
教学对象 高一学生
教学环境 机房
教学课时 本章共3课时，本节课为第2课时
二、内容分析
1. 本章对应课标的内容要求
在具体感知数据与信息的基础上，描述数据与信息的特征，知道数据编码的基本方式。
2. 本课时内容分析
本章是《数据与计算》的开篇章，本课时“1.2 数据编码”通过“模拟信号和数字信号”和“编码的基本方式”两部分内容，引导学生认识计算机科学领域的数据编码原理与方式，本课时是本单元的核心，是后续各章学习的基础。
三、学情分析
1、知识积累：高一学生对现实世界的数据记录方式很熟悉，有一定的理解基础，但是对模拟信号的数字编码比较陌生，需要学生系统的学习。
2、学习能力：高一新生来自于不同地区和学校，缺乏合作的意识与经验，对于项目式学习方式也较为陌生。
3、学习兴趣：学生对现实世界中的各种数据很熟悉，兴趣也较浓，但对枯燥的数据信号缺乏一定的兴趣。
四、目标分析
1、核心素养目标
信息意识：
1）明确数据编码的含义与价值，初步了解计算机语言与人类语言的区别
2）了解模拟信号与数字信号的含义及其相互关系，能够分析和比较两者在通信中的优劣。
计算思维：
了解文本、图像和声音这三种基础的数据编码方式，熟悉数据编码的基本过程，掌握数据编码文件大小的计算方法。
数字化学习与创新：
在学习过程中，能够评估常用的数字化工具与资源，根据需要合理选择。
信息社会责任：
在信息活动中，具有信息安全意识，尊重和保护个人以及他人的隐私。
2、项目目标
本单元学生实践项目为《高一开学季》，围绕主题探究数据与信息的概念、数据的编码方式及信息的特征，本课时的项目目标是探究《我的开学季》项目主题过程中理解数据如何在计算机中表示，即数据编码，通过项目活动的开展培养学生自主、协作与探究的学习能力。
五、教学重难点
1、教学重点
1）认识数据编码的基本方式；理解计算机进行数据编码的价值。
2）比较模拟信号与数字信号；掌握编码的文件计算方法。
2、教学难点
有效将知识应用与生活中的问题分析
六、教学资源准备
类型 项目 来源
课件 1.2 数据编码 教师制作
微课 1-2文字编码.mp4 教参提供+网络搜索+教师视频加工
1-3 图像编码.mp4
1-4声音编码.mp4
拓展-视频编码相关知识.mp4
活动记录表 探究一：灯语实验活动记录 教师制作
探究二：编码的基本方式活动记录
1.2 活动记录总表与学习评价表
七、教学方法与策略
基本思路：复习回顾→问题激发→实践体验→知识学习→分组探究→展示交流→总结、评价与练习
基本策略：
1、通过已学知识提炼出问题，以问题激发学习；
2、以单元项目贯穿学习过程，促进学生形成知识体系；
3、通过实验的感性体验引导学生发现知识；
4、通过小组活动引导学生合作探究式学习，并通过不同组不同任务，再经教师汇总学习，
提高课堂效率。
5、通过微课的使用，引导学生提升自主学习的能力
6、通过活动记录表，引导学生有效进行知识探究，并通过分项活动记录和活动记录汇总，
引导学生形成知识体系
7、通过多元评价表引导学生督查学习过程与效果。
八、教学过程
环节 教学实施 设计意图
回顾与导入（2分钟） 教师活动： 1、借助思维导图引导学生回顾上一课时知识要点； 2、导入本课时主题： 针对回顾中数据的二进制特性提出问题：在计算机中数据以二进制的形式存储、加工，那么现实世界中的符号（如文本、图像、声音、视频等）如何转化为计算机中的二进制的？ 学生活动：回顾与回答 通过已学知识提炼出问题，以问题激发学习
探究活动一：灯语实验（5分钟） 实验主题：灯语实验 实验目的：感受与理解生活中的数据编码 实验步骤： 1、两人一组，一人控制手电简开关，按照莫尔斯码发送一个字母，另一人观察手电简发出的光信号，记录数据，并使用莫尔斯码译出这个字母。（光信号记录请复制：● 2、双方核对信息，多次重复实验。 3、你可以拓展尝试发送一个单词（如HELLO)或者一句话，也可以设计一套自己的灯语，用“密码”传送信息。教师活动： 教师活动： 1、引导学生参照“探究活动一：灯语实验”活动记录表，进行小组实验 2、引导学生展示与交流实验数据 学生活动：分组实验并积极展示实验结果。 通过实验的感性体验引导学生发现知识
知识学习：模拟信号和数字信号（4分钟） 教师活动： 1、灯语实验中需要将灯光信号转化为人与人能够看得懂的信号，在远距离中才能够传递信息。类似，声、光信号是人的感官所能识别和接收的信号，而计算机是一种采用电信号进行运作的机器。人的感官所能识别的信号必须转换为计算机能够识别的信号，才能实现人机器交互。 2、分析模拟信号和数字信号的内涵 3、引导学生共同比较模拟信号和数字信号：
探究活动二：编码的基本方式（12分钟） 探究方式： 结合各组选题，自主学习微课、阅读教材，解答以下问题（根据选题从以下三选一） 文字编码1.ASCII码采用7位二进制编码，共表示多少个字符？2.英文字母A的ASCII码为01000001，转化为十进制（序号）后是多少？3.A公司设计一款数学公式编辑软件，需要将50个常用的数学符号编码成二进制，请问至少需要多少位来表示？4、根据课本 10 页的ASCII码表，将hello翻译成二进制： 图像编码1、位图是由什么构成的？2、16位图像可表示多少种颜色？3．有一幅24位的位图图像，像素为1024*800，试确定其数据文件的大小。4.若将上述图像另存为256色位图图像，则文件大小为多大？声音编码1、模拟信号数字化的三个步骤依次是什么？ 2、如何减少声音信号还原时的失真，提高声音的保真度？3、有一段2分钟，采样频率为22.1kHz,量化位数为8的立体音，试确定其数据文件的大小。
操作要求： 小组任务完成后，在文件名“探究二：编码的基本方式活动记录（）”括号里填写文字、图像、声音之一，并提交。 教师活动：1、引导学生分组协作与探究 2、引导文字组学生展示交流探究的结果 学生活动：1、结合选题主题探究并提交作业 2、展示与交流探究成果 通过小组活动引导学生合作探究式学习，并通过不同组不同任务，再经教师汇总学习，提高课堂效率。
知识汇总（10分钟）
拓展与总结（2分钟） 教师活动： 指出实际上，不仅文字、图像、声音等类型的数据可以被编码，视频等数据也都可以被编码成数据文件。
程序设计，简称编程，也属于编码，是运用程序设计语言，实现人机交互，提高计算机应用效率，为实现操作程序化要求所进行的编码。有关程序设计的内容将在后续章节中学习。总之，编码是数据存储及其表现的基础，也是人们认识世界的基础。 学生：学有余力的同学自主观看《视频编码相关知识.mp4》，进一步了解数据的编码方式 教师：引导学生对学习内容进行总结 学生：总结与发言 促进学生自主总结所学
知识汇总与学习评价（5分钟） 教师活动：引导学生结合以上探究，完成1.2活动记录总表的数据汇总，并对学习过程及效果进行自评和互评。 1、引导学生形成知识体系 2、引导有效评价
九、任务设计
通过分项活动记录表与课时活动记录总表，促使知识系统化。
十、评价设计
以活动记录表数据为依据，结合“自评+互评+师评”多元评价方式，对学生的知识掌握、项目学习、操作技能等多方面综合评价。
十一、板书设计
1、课时主题
2、知识分析
十二、教学反思
授课结束后将结合课堂学生学习效果及存在的问题进行分析，促进教学改进。
附件列表：
附件1：探究一：灯语实验活动记录
附件2：探究二：编码的基本方式活动记录
附件3：1.2 活动记录总表与学习评价表
附件1：探究一：灯语实验活动记录
主题：灯语实验
实验目的 感受与理解数据编码
在航海灯语系统中，灯语是一种通信手段，用灯光一明一暗的间歇做出长短不同的信号来传递信息。在古代，灯语对人们之间的交流起到很大的作用。随着科技的发展，灯语已经通过计算机网络实现了灯光信号的自动发送、获取和识别。 莫尔斯码是一种时通时断的信号代码，通过不同的排列顺序来表达不同的英文字母、数字和标点符号。 注：●表示短亮， 表示长亮，Z字母间用*隔开，单词间用**隔开 例如，求救SOS——(三短三长三短)可以通过灯光连续短亮三次(一闪即
灭)，再连续长亮三次(亮一秒钟)，再连续短亮三次。 灯光信号记录：●●●* *●●● ，灯光信号翻译：SOS 国际摩尔斯码表
实验步骤 1、两人一组，一人控制手电简开关，按照莫尔斯码发送一个字母，另一人观察手电简发出的光信号，记录数据，并使用莫尔斯码译出这个字母。（光信号记录请复制：● 2、双方核对信息，多次重复实验。 3、通过分析实验数据，总结该方法传递信息的利弊，提出改进方法。
4、你可以拓展尝试发送一个单词（如HELLO)或者一句话，也可以设计一套自己的灯语，用“密码”传送信息。
实验记录
序号信号类型内容是否正 确翻译样例灯光信号记录●●●●灯光信号翻译H第一轮灯光信号记录灯光信号翻译第二轮灯光信号记录灯光信号翻译
附件2、探究二：编码的基本方式活动记录
探究二：编码的基本方式活动记录
项目选题 选题列表 体验《开学季》文本作品的数据与信息处理 体验《开学季》图像作品的数据与信息处理 体验《开学季》声音作品的数据与信息处理
你的小组选题
项目目的 探究数据的编码
知识与技能储备 1、计算器的使用：开始—所有程序—附件—计算器 2、截图方法：按下PrintScreen键，在目标位置粘贴 3、关于数据单位： 位（bit）指一位二进制代码，它只具有“0”和“1”两种状态，是计算机最小的存储单位。 字节（Byte）8位二进制代码为一个字节，是计算机中表示存储空间的最基本容量单位 K(千)B，存储空间的容量单位，kilobyte,1K=1024字节 M(兆)B，megabyte,1M=1024K G(吉)B，gigabyte,1G=1024M T(太)B，terabyte,1T=1024G
探究过程 结合各组选题，自主学习微课、阅读教材，解决以下问题（根据选题从以下三选一） 要求：小组任务完成后，在文件名“探究二：编码的基本方式活动记录（）”括号里填写文字、图像、声音之一，并提交。
文字编码 1.ASCII码采用7位二进制编码，共表示多少个字符？ 27=128
2.英文字母A的ASCII码为01000001，转化为十进制（序号）后是多少？ （01000001）2=（65）10 Z的序号：65+32=97 （97）10=（11000001）2
3.A公司设计一款数学公式编辑软件，需要将50个常用的数学符号编码成二进制，请问至少需要多少位来表示？ 25<50<26 至少需要6位来表示
4、根据课本 10 页的ASCII码表，将hello翻译成二进制： 10000110 01010110 11000110 11000110 11110110
图像编码 1、位图是由什么构成的？ 像素
2、16位图像可表示多少种颜色？ 16=24，因此16色位图有为4位图。 28=256，因此8位图像有256种可选颜色
3．有一幅24位的位图图像，像素为1024*800，试确定其数据文件的大小。 14+40+4×24+(1024×800 × 4)/8=409718（B)
4.若将上述图像另存为256色位图图像，则文件大小为多大？ 14+40+4×256+(1024×800 ×8)/8=820278（B)
声音编码 1、模拟信号数字化的三个步骤依次是什么？ 采样、量化和编码
2、如何减少声音信号还原时的失真，提高声音的保真度？ 提高采样频率、量化位数及保真度高的文件格式
3、有一段2分钟，采样频率为22.1kHz,量化位数为8的立体音，试确定其数据文件的大小。 22.1*1000*8*2*60*2/8= 5304000(B)=5.06(MB)
附件3：1.2 活动记录总表与学习评价表
1.2 数据编码
项目学习活动记录总表与评价表
班级 小组编号
项目选题及分工 选题列表 体验《开学季》文本作品的数据与信息处理 体验《开学季》图像作品的数据与信息处理 体验《开学季》声音作品的数据与信息处理
你的小组选题
项目目的 探究数据的编码
小组成员
组长： 成员1： 成员2： 成员3：
活动4（比较模拟信号和数字信号）：分析、比较模拟信号与数字信号的特点和异同。
探究活动一 主题：灯语实验
实验目的 感受与理解数据编码
活动数据截图（按下键盘上的PrintScreen,在目标出右击选粘贴）：
探究活动二 选题一探究：文字编码
活动数据截图（按下键盘上的PrintScreen,在目标出右击选粘贴）：
选题二探究：图像编码
活动数据截图（按下键盘上的PrintScreen,在目标出右击选粘贴）：
选题一探究：文字编码
活动数据截图（按下键盘上的PrintScreen,在目标出右击选粘贴）：
学习评价
项目及分值 评分标准与分值 得分
自评 互评 师评
知识掌握 40 理解模拟信号和数字信号的特征 10
理解文字的编码，并能够有效的解决问题 10
理解图像的编码，并能够有效的解决问题 10
理解声音的编码，并能够有效的解决问题 10
项目学习 30 选题有效且分工合理 10
准确分析需求。 10
项目知识有效形成系统 10
操作技能 30 合理使用数字化工具及资源。 15
围绕项目进行自主、协作学习。 15
合计得分 100

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