资源简介

信息怎样才能存入计算机？
——声音的数据编码
学科核心素养
（1）能够根据解决问题的需要，自觉、主动地寻找恰当的方式获取与处理信息。（信息意识）
（2）能够采用计算机领域的学科方法界定问题、抽象特征、建立结构模型、合理组织数据。（计算思维）
课程标准要求
（1）在具体感知模拟量与数字量的基础上，描述数据（声音）编码的基本过程。
（2）了解数据（字符、图像）编码的基本方式。
内容要求
（1）有一元二次方程函数图像的相关知识。
（2）掌握Excel电子表格软件的基本使用方法。
（3）会用一种以上的方法生成思维导图的电子形式。
学业要求
（1）学生能够了解数据编码的基本方式。
（2）掌握数字化学习的方法，能够根据需要选用合适的数字化工具开展学习。
（3）能够利用软件工具或平台对数据进行整理、组织、计算和呈现，并能通过技术方法对数据进行保护。
教学目标
1、通过实例掌握模拟信号与数字信号的区别，理解数据（声音）编码。
2、归纳出数据（字符、图像）编码的关键词及核心概念，找出与声音编码的异同点。
3、了解信息在计算机中的存储方式。
教学重难点
教学重点：理解声音编码的过程及其在计算机中的存储方式
教学难点：了解字符、图像编码的关键点与核心概念并用图形化方式描述。
情景设置
小清在初中学过一元二次函数的相关知识，看到同学用电脑生成函数图像，自己也想用电脑生成一元二次函数图像。
项目主题
数据（声音）如何编码存入计算机中，知道数据（声音）编码的基本方式。
项目活动
活动1：生成一元二次函数y=-2*x*x+3*x+119的两种函数图像。
要求：
（1）2-3人一组，观看微视频或图片提示，生成一元二次函数的两种函数图像，并完成对应表格填写。
（2）生成二次函数的过程，图1：仅带数据标记的散点图，图2：带平滑线的散点图,见一元二次函数图像.xlsx。
（3）结合二次函数图像1、图像2，填写表1。
表1：两种函数图像性质比较
图1仅带数据标记的散点图 图像上有有限个点 图像上有无数个点
图2带平滑线的散点图 图像上有有限个点 图像上有无数个点
图1仅带数据标记的散点图 表示离散量 表示连续量
图2带平滑线的散点图 表示离散量 表示连续量
图1仅带数据标记的散点图 适合计算机存储 不适合计算机存储
图2带平滑线的散点图 适合计算机存储 不适合计算机存储
（4）小组讨论，总结归纳一元二次函数图像1、图像2的异同点。
活动2：比较模拟信号与数字信号。
要求：
（1）阅读广东版教材必修1（P7-P9）的内容1.2.1模拟信号与数字信号。通过网络，下载阅读人教版必修1（P14）的内容“模拟信号与数字信号”，网址为：https://bp..cn/jc/ptgzjks/pgxxjsjc 人民教育出版社，人教版中小学教材电子版，信息技术教科书。
（2）百度关键词“模拟信号”、“数字信号”查找相关资料。
（3）小组讨论，分析比较模拟信号与数字信号在通信应用中的优劣，用简洁的文字将结论填入表2中。
表2模拟信号与数字信号比较
名称 优点 缺点
模拟信号
数字信号
进行远距离传送时用哪种信号比较好？
（4）计算机中存储与传输的是模拟信号还是数字信号？为什么说计算机是数字产品？
活动3：体会数制之美。
要求：
（1）查阅资料，简单了解数制的发展。通读老师给出的两张图片，关于数制的符号的介绍（《数字与生活》修订版/（日）远山启著；吕砚山等译，人民邮电出版社,2014.10（2017.11重印））。
（2）由10进制了解数制的基本要素。并思考回答1234为什么是一千二百三十四？不是四千三百二十一或者其他的大小？2341与1234的区别在哪里？
（3）体会二进制,完成下列表格3。
表3.数制的概念
N进制 基数 数字符号 权值 计数规则
十进制 10 0、1、2…8、9 10N（N为整数） 逢十进一
八进制
十六进制 16 0-9、A-F 16N（N为整数） 逢十六进一
二进制
计算机中有用硬件表示的数字“2”吗？ 是 否
一切数字都可以用0和1这两个数字来表示，只是位数会变大而已，计算机就是根据这个逻辑发明出来的。 是 否
电子计算机的原理很简单，可以说是一个珠的算盘。并且用不着重新制造一个珠的算盘，只要利用普通算盘的上珠就可以了。 是 否
二进制在历史上的各个时期曾经多次出现过。中国古代的《易经》也是基于阴阳两种东西的对立，自然也与二进制有关系。 是 否
分组讨论：计算机中使用的是几进制？计算机中为什么不用十进制？
活动4：探究声音编码
要求:
（1）学生阅读或查阅相关资料，人教版必修1（P19）“声音编码”或广东版必修1（P13-P14）“声音编码”。
（2）简单了解字符编码、图像编码方式，讨论比较字符编码、图像编码与声音编码的异同点。完成活动1-4的思维导图，并标注关键知识点。
拓展思考
（1）算盘上没有数字，为什么能当计算器使用？算盘上是如何表示0-9十个符号的？
（2）计算机中是如何存储二进制数据的？
（3）光盘又是如何记录二进位信息的？
项目实施说明
信息在计算机中的表示与存储，分为软件与硬件两方面。只有将两方面有机结合，才能更好地理解信息的表示与存储。信息的表示中主要分为字符、图像、声音三种情况，其中声音编码较为特殊，必须经过模拟量转化为数字量的过程。故活动1二次函数y=-2*x*x+3*x+119的图像生成较好的引入模拟量与数字量的概念。由形象的实例分析过渡到活动2比较模拟信号与数字信号，再引入二进制与计算机硬件结合。最后进入数据编码（声音编码）的学习过程。整个项目由浅入深地理解声音编码的过程，同时通过对比让学生感受到字符、图像编码的关键知识点。
课时建议
活动1-3建议1-2个课时完成，活动4建议1个课时。所列活动可以在相应模块内容学习时分别进行，同时课时之间应给与学生必要的消化吸收时间，不可过于紧凑，以便让学生更好地理解活动项目。
附录：
项目主题：理解信息存入计算机的数据编码过程
（1）在EXCEL中完成一元二次函数y=-2*x*x+3*x+119的两个函数图像。
（2）阅读广东版必修1课本中《数据编码》章节的内容并填写表格。
学习内容 掌握情况
模拟信号与数字信号 不了解 了解 理解
二进制与数制转换 不了解 了解 理解
文字编码 不了解 了解 理解
声音编码 不了解 了解 理解
图像编码 不了解 了解 理解
项目准备：为了完成项目，需要做以下准备：
（1）组建学习小组。全班同学分成10个小组，每组4-5人，确定1人为组长，由组长对小组成员进行合理分工，各自承担一定的任务。
（2）收集资料。各小组成员参考教师给的资料，收集在学习过程中的有用资料，并提炼出关键词或重点语句。
（3）整理资料。对收集的资料进行分类、归纳、提炼，并针对自己的任务，能够结合实例用口语描述小主题。
（4）编排作品。完成函数图像的制作，利用整理好的资料制作“数据编码”的思维导图及完成关键知识点的提炼。
项目过程
设计方案：确定项目主题和目标，收集相关主题资料。
制作作品：分组讨论交流，完成函数图像生成，提炼关键词及核心知识点，以思维导图形式呈现主题内容。
交流作品：举实例说明主题，并对思维导图做简单讲解，完成练习提升。
项目总结
完成本节项目后，各小组提交项目学习成果（包括一元二次函数图像，收集的素材，思维导图，关键知识点，项目学习记录单等）。开展作品交流与评价，体验小组合作项目学习和知识分享的过程，理解数据编码的相关知识。
练习提升
（1）二进制位需要使用两种不同的状态（如电平的高或低，电流的有或无等）来表示，其中的一个状态表示1，另一个状态表示0。 是 否
（2）为了识别数据，光盘上定义激光刻出的小坑代表二进制的“1”，而空白处则代表二进制的“0”。 是 否
（3）文字编码必修经过数据采样和数据量化的过程。 是 否
（4）图像编码必须经过数据采用和数据量化的过程。 是 否
（5）对声音进行数据编码，必须经过数据采样和数据量化。 是 否
（6）计算机只认识0和1，不认识人类的文字和符号。 是 否
（7）水银体温计表示的是连续的体温值，是模拟量。 是 否
（8）数字体温计表示的是离散的体温值，是数字量。 是 否
（9）文字编码应保证唯一性，即一个“码”只能表示一个“字符”。 是 否
（10）每个0或1是一个位（bit），8个位就成为1个字节（Byte）。 是 否
（11）文字编码是指将“文字”转换为进制数表示。 是 否
（12）声音编码是将量化后的采样值用二进制数码表示。 是 否
（13）通常对声音编码的基本方法是按照一定的时间间隔采集声波的振幅，并将其转换为二进制数序列，即通过采样、量化和编码来实现。 是 否
（14）声音采样获得的模拟量值，要进行分级量化，就是将采样值变换到最接近的数字值，即用有限个数的数值近似地表达原来连续变化的值。 是 否

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