资源简介

《编码长度与信息量》教学设计
一、学习内容分析
本课是四年级上第三单元《身边的编码》的第3课，通过前面2节课的学习，学生已认识了解编码在生活中的应用，认识数据编码的目的，理解数据编码是保持社会信息社会组织与秩序的科学基础。
为帮助学生更好地理解编码的特性，本课响应了课程标准中“通过观察身边的真实案例，知道如何使用编码建立数据间的内在联系，以便计算机识别与管理，了解编码长度与所包含信息量之间的关系”的内容要求。通过猜想不同长度的公交车号所表示的信息，让学生感受编码长度的不同所代表的信息量之间的差异。借助电话号码、身份证号长度的区别，体会通常情况下编码越长所包含的信息量越大的特点。
二、学情分析
本课的学习对象是学校四年级学生，学生在之前已经了解编码具有唯一性且具有多种形式，理解编码是通过建立唯一标识来是保持信息社会组织与秩序的科学，但多数学生在对编码是如
何制订的，编码长度差异所代表的信息量不同还较为模糊，因此需要借助本课的学习来进一步提升学生对编码长度与信息量的理解，并培养学生利用编码解决问题的能力。
三、学习目标
教学目标 核心素养
1.通过分析真实情境下的数据编码实例，发现编码所包含的信息量存在差异。 2.通过观察身边的真实案例，理解编码长度与所包含信息量之间的关系。 【信息意识】知道数据编码的意义，进一步认识编码长度与信息量的关系。 【计算思维】初步体验信息在传输过程中所必须的编码步骤。
四、教学重难点
重点：知道编码长度与信息量的关系。
难点：分析不同信息量所需的编码长度。
通过小组合作、实践探究、分析归纳、迁移应用辅以教师知道等多种方式逐一突破。
五、课前准备
学习环境：计算机教室
学习资源：公交车、门牌图片，第一代身份证等相关图片和视频。
六、设计思路
本课遵循《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》提出的“倡导真实性学习”的课程理念，基于四年级学生的认知规律，沿着“情境分析-原理探究-迁移思考”的学习逻辑，逐步探秘编码长度与信息量的关系。情境分析指向学什么？即编码长度与信息量。原理探究指向怎么学？通过门牌号、编码计算机等实践，进一步梳理编码长度与信息量的关系。迁移思考指向学得怎么样？通过编码案例让学生认识到编码长度是由要表达得信息量决定的，合适的编码长度能更好地维持社会秩序。
七、学习过程
（一）情境引入 激发兴趣
学习内容与活动 设计意图
1. 情境引入，提示课题 以公交车情境引入，让学生观察分析。 （1）图中有哪些编码->回顾旧知 （2）K7与7这两个编码的区别->引出课题 2. 分享案例，激发兴趣 （1）小组讨论分享：生活中还有哪些编码？ 这些编码长度是怎样的？表达了什么信息？ （2）总结归纳：编码中蕴藏着信息，不同的编码长度蕴含的信息存在差异。 以学生熟悉的“乘坐公交车”为情境驱动，引出本课学习主题，唤起学生原有认知。通过对生活中的编码案例进行梳理，初步感受编码长度、编码信息量的概念。
（二）体验探究 了解原理
学习内容与活动 设计意图
1. 讨论交流，探究差异 以房门号901和0901为情境，让学生分析： （1）两者所表达的信息量有什么不同？ （2）两者分别适用于什么环境？ 结合公交车情境，总结归纳：通常情况下编码长度越长，包含的信息量越大。 2. 小组合作，编码计算机 （1）小组合作探究，给自己计算机进行编码，要求让同学能准确定位。 编码长度你的计算机编码思考：是否需要不断增加编码长度，来增加信息量？
（2）上传照片，交流分享，与同学们找一找。 （3）思考问题：编码长度一定是越长越好？例如403班，是否可以减少编码长度？ 通过门牌号案例分析，让学生了解编码长度和信息量之间的关系。 通过自主探究,引出新的思考，进一步理解编码长度与冗余（无效编码）的关系，突破教学重点。
（三）再度体验 加深理解
学习内容与活动 设计意图
1. 讨论交流，探究差异 以猫和狗为情境，让学生分析： （1）图中有哪些特征？ （2）这些特征可以如何编码？ 2. 交流讨论，修改编码 （1）根据特征要求，交流1101编码所代表的动物->发现不满足唯一性。 （2）小组讨论，该如何修改编码？ 3. 案例延伸，迁移思考 （1）借助第一代身份证和第二代身份证，杭州第一代座机电话和第二代座机电话，探究编码长度改变的原因。 通过探究、修改动物编码，理解不同信息量所需的编码长度是不一样的，化解教学难点。 通过对编码长度与信息量关系的再次梳理，加深对本课核心内容的理解。
（四）归纳规律，总结课堂
学习内容与活动 设计意图
课堂小结：编码长度的增加可以增加信息量，更好地维护秩序，但也需要避免冗余。因此，要根据要表达的信息量，设计合适的编码。 总结编码长度与信息量的关系，引导学生有效使用编码。《编码长度与信息量》作业
一个班级学生通常不到50人，使用2位数字就可以编码全班学生，那么如何为一个年级的学生编码？又如何为全校学生编码？请结合所在学校实际情况，给出你的编码方案。
杭州市丹枫实验小学一年级有8个班级，二年级7个班级，三年级6个班级，四年级5个班级，五年级6个班级，六年级8个班级，平均每个班级45位同学。
一、为年级同学编码
1. 简述你的编码规则
2. 根据规则给出范例
姓名 编码
你自己
你的好朋友
二、为全校同学编码
1. 简述你的编码规则
2. 根据规则给出范例
姓名 编码
你自己
你的好朋友(共15张PPT)
公交车是一种常见的交通工具。322路公交车和K322路公交车起点和终点一样，为什么编码不同？
K指空调车【空的偕音】，Y指游览线车【游的谐音】，J指假日线路车【假的谐音】。杭州还有B字头的线路，如：B1、B2、B支1、B支2、B支3，是指快速公交线路。
编码中蕴藏着信息，不同的编码长度蕴含的信息存在差异。
第三单元《身边的编码》
第12课 编码长度与信息量
信息量
家庭住址在5幢3单元901室可以通过编码5-3-901表示。
901
0901
编码中的901用代表了9层，是否可以用0901来表示呢？这两种编码方式有什么不同？
信息量
思考：为什么身份证号中表示性别的编码只用1位，而表示出生月份的编码是2位？
思考：表示出生月份的编码可以是1位或者3位吗，为什么？
通常编码越长，信息量越大。在编码时也要尽可能避免无效编码。
按特征分类
你会用几位编码来表示，用什么编码来表示
种类
0-猫
1-狗
颜色
白
灰
眼睛
小
大
种类
0-猫
1-狗
……
9-大象
10-马
11-兔
颜色
0-白
1-灰
……
9-红
10-黑
11-绿
……
……
……
1 1 01
眼睛
1-小
2-大
你认为1101的编码代表了什么？
种类
00-猫
01-狗
……
09-大象
10-马
11-兔
颜色
00-白
01-灰
……
09-红
10-黑
11-绿
……
……
……
眼睛
01-小
02-大
第一代身份证是15位的，年份通常用两位表示
最初杭州家用电话号码是7位的，2001年起升至8位
你认为为什么长度会变化？
编码长度通常意味着编码的位数，它的增加通常意味着信息量的扩增。
某电影院原有座位7排，每排14个座位，座位的编码如7-01、7-14。目前，电影院扩建为15排、每排20个座位的规模。扩建后，座位比那吗的长度设置为几位比较合适？
练习
作业
一个班级学生通常不到50人，使用2位数字就可以编码全班学生，那么如何为一个年级的学生编码？又如何为全校学生编码？请结合所在学校实际情况，给出你的编码方案。

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