资源简介

教学设计：3.1《数据编码》
一、教学目标：
1、学会二进制数与十进制数之间的相互转化；
2、通过模拟活动体会到计算机对字符的表示方法，认识计算机表示字符的原理；
3、通过设计图形编码了解计算机对图像的表示方法，认识计算机描述图片的原理；
4、学会相互之间的合作和沟通，了解二进制和其他编码在计算机中和生活中的应用，激发其创新思考的乐趣。
二、教学重难点：
教学重点：学会二进制数与十进制数之间的相互转化；
教学难点：认识计算机表示字符和描述图片的原理；
三、教学建议：
项目教学法主张先练后讲，先学后教，强调学生的自主学习，主动参与，从尝试入手，从练习开始，调动学生学习的主动性、创造性、积极性等，加强对学生自学能力、创新能力的培养。
对于实践性强的项目或活动，要让每个学生充分参与、全程参与、深度参与，在体验、经验的基础上领悟、归纳、总结；对于理论性较强的项目或活动，要充分铺垫、诱导、启发、示范、练习，课前学生作好预习，带着问题预习，教师充分准备各种情境下的教学预案，以及教学支架性材料，讲解时以例释理，避免直接灌输结论。
四、教学手段
讲授法、游戏法
五、教学实施过程
教学环节 教学活动 设计意图
教师活动 学生活动
创设情景 导入新课 导入：如果用一只左手数数，最多能数到多少？我用一只手可以数到三十多，知道怎么数吗？ 请大家拿出笔依次在左手指上写1，2，4，8，16。 如果有第六根手指的话，应该写多少？（32） 1代表手指伸直的状态，0代表手指弯曲的状态； 活动1：考查学生用手指表示数字（二进制、十进制） 活动2：解决李老师的生日蛋糕问题（用5根蜡烛表示29岁） 思考：你能不能用一只手表示自己的年龄？ 学生在手指上写数字 学生回答问题，并提问他是怎么推出结果 学生想办法解决蛋糕上的蜡烛问题 学生尝试用一只手表示自己的岁数 结合情景，激发学生学习的兴趣，引入二进制。 情境拓展，巩固学生的认识
新课讲授 3.1《数据编码》——二进制 从1946年第一台计算机ENIAIC诞生（功能），到现在计算机可以展现形式多样的信息：文档、网页、照片、音乐、视频等。这些数据无一例外是由二进制形式存储的。日常生活中的各种信息要先转化成0和1才能由计算机处理。二进制（0和1）是计算机的语言。 二进制的产生： 1、来源于中国的《易经》——号称万物皆可计算，是最早的二进制计算，用0代表阴爻，用1代表阳爻，通过相应的规则，就可以求卜问卦进行计算。 2、德国的数学家莱布尼茨受到《易经》的启发在18世纪发明了二进制；莱布尼茨甚至在1674年制作了一台“乘法机”的机械计算机。 了解二进制的产生过程 引发学生的民族自豪感。
二进制与十进制数的转换 学生打开《学案》自学二进制与十进制的相互转换并通过练习巩固。 二进制转换十进制：权值展开相加 二进制的基数是“2”，使用两个数码0、1 进位规则：逢二进一 不同数位对应不同的权值，权值用基数的幂 表示。 十进制转换二进制：除2反向取余 小试牛刀： 学生对比十进制的规则学习二进制的表示方法 通过对比学习，让学生快速掌握二进制和十进制的转换方法
二进制编码 情境 有一天夜里，小亮正在写作业，突然发现对面楼里有灯光一闪一闪，似乎有某种规律，小亮仔细观察后发现对方可能是用二进制来发送信息，于是，小亮把信息记了下来，发现是以下一串代码： 01000 00101 01100 01100 01111 请问，你知道这是什么意思吗？ 后来，你记得对面是你的一个小伙伴，你们曾经给字母编过表，如下： 现在，你能看出小伙伴的意思吗？ 原来，密码是这样破解的：从字母表里找到字母对应的数字，将数字转化成二进制进行传输，接收到二进制后将其转化成数字，再从字母表里找出对应的字母。 讲解 其实刚才各位同学所做的，正是计算机的工作，只不过，计算机所用的表跟大家不一样，它用一张特定的编码表，叫ASCII表。 编码的发展过程：从ASCII码发展到Unicode码。用于文本数据字符编码的方案有多种类型，其中ASCII码和Unicode是典型的2种方案。 使用Python语言工具和WPS查看文本数据的编码，查看字符的ASCII码和Unicode码。 >>>ord(‘男’) #ord是将字符转换为对应存储编码的函数，编码值以十进制数形式显示。 30007 >>>bin(‘65’) #bin是将一个十进制数转换为对应二进制数的函数 ‘0b1000001’ #‘0b’作为前缀，表示一个二进制数 >>>chr(0b1000001) #chr将编码值转换为对应的字符 ‘A’ 学生猜猜意思，将二进制数转成十进制 学生破解出意思 学习Python语言工具和WPS查看文本数据的编码。 本环节讲解二进制的编码知识，单纯地讲，该知识可能比价乏味。通过情境设置让学生来逐步模拟计算的运行，让学生不知不觉中知道了计算机的编码环节。 引导学生了解字符的编码，加深体验和认识。
二进制与文字和图像 汉字的表示 计算机要处理汉字，必须对汉字进行编码，请同学们打开滚动字幕的小程序，体验一下，然后告诉我计算机是如何对汉字进行编码的呢？ 计算机可以用一个表格来描述一个文字，也就是点阵图，每个格子代表一点，如果该点有字形，就表示为1，没有的就表示为0。 为了汉字的输出显示和打印，需要描述汉字的字形，字型码是一种对汉字字形进行的编码，它是将汉字字形经过点阵数字化后形成的一串二进制数。 图像的表示 根据计算机对文字的编码方式，计算机是如何对图像进行编码的呢？ 活动 现在传输一个二进制图像给你，你能快速地解码出来吗？ 教师在此以excel的方式制定好表格，让学生解码一个图像。 学生体验滚动字幕的小程序，理解计算机对汉字进行编码的原理 学生思考 学生活动，接受教师发送的表格，并开始解密图像，并设计图像，给图像编码。 通过设置活动加深了学生对编码流程的理解。最后才正面讲解计算机的编码流程，巩固学生的认识。 本环节讲解如何用二进制数来描述图像。讲解图像的表示原理后，让学生通过活动对图像进行编码和解码，不仅加深学生对该知识的理解，更能激发学生创造性。
数据编码在生活中的应用 应用 二进制编码的应用： 用二进制方式描述图像的方法在我们生活中有很广泛的应用，比如可以用来画图，如像素画： 十字绣便是根据这原理来实现的 生活中常用的智能电器： 智能手机、智能手表、智能音响、电冰箱、洗衣机、电饭煲...... 拓展知识： 其他编码应用： 身份证号码、电话号码、学籍号码、车牌号码、邮政编码等。 例如：身份证号码的编码原则 生在课后可以尝试研究其他编码在生活中的应用 对二进制描述图像在生活中的应用进行举例，以及其他数据编码在生活中的应用距离可以较好地拓展学生认知，发散他们的思维。
课堂小结 加深对本节课内容的整体认知。
六、教学反思
在设计这节课的时候，曾经反复思考，按照计算思维的理论，应该怎样将计算机的理论知识变成普适的知识。计算机的发明和不断改进，以及层出不尽的应用，都凝聚了前辈的智慧，不少伟大的数学家、计算机科学家在为其添砖加瓦，不妨说计算机是人类智慧的伟大结晶。但我们在教授信息技术课程，或者说计算机理论知识时，更多只停留在应用层面，或者只讲解现成的构架，没有将发明过程中的艰难问题提出来，没有将计算机科学家如何柳暗花明巧妙化解难题的智慧表现出来。因此，信息技术教育才会沦为一种工具的教育，缺乏灵性和活力。
笔者在设计本教案之前，也曾按照教材结构上过一节课，试想，将计算机工作原理浓缩一节课，但学生接触到的只是几个概念，对真正的原理并无深刻认识。而且，因为概念的抽象性，学生兴趣不高，更不能积极思考。于是，结合高中学生的认知水平，设计成半游戏型的教学方式。虽然讲的是二进制，但又不单是计算机的二进制。比如用蜡烛的点亮表示岁数，用手指的伸缩表示二进制，用其它各种信息表示二进制，二进制存储图像的原理在生活中的应用，不仅可以用来辅助画画、十字绣、智能家居、打印传真等等，为了拓展学生的思维，又例举了其他数据的编码在生活中的应用。这些例子，都是希望我们所学的知识不仅仅是计算机世界的，更多是生活中的，是一种思维的体现，而不仅仅是知识。
本节课的课堂效果很好。学生的反应很快，并且能很快找到规律。本人在实验班和平行班都进行了实验，实验班的同学接受能力较快，教学进度很从容，平行班的教学进度相对有点赶，但学生的兴趣都很高昂，表现也很活跃。

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