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编码长度与信息量教学设计
课题 编码长度与信息量 单元 第二单元 学科 信息科技 年级 四年级
教材分析 本课是“校园编码”单元的理论核心。通过三个活动，引导学生从现象发现到规律总结，最后应用优化，理解编码长度与信息量的关系，培养信息素养。
学习目标 知道编码长度就是字符的数量。理解编码越长，能包含的信息量就越大。能够识别并避免“冗余编码”（即长而无用的编码）
重点 编码长度与信息量成正比。（编码长，信息多）
难点 识别冗余编码。（学生不易判断何为“无用”的长度）灵活应用：根据具体需求，设计出长度刚好的编码。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 情境导入：小智的困惑 展示场景：教室门牌（“四年级（3）班”）、座位号（“9”）、学号（“23”）等编码图片。 抛出问题：这些编码为什么有长有短？长的编码就一定包含更多信息吗？ 激发学生兴趣，引出本节课课题。
讲授新课 环节一：我是观察员--发现编码长度之谜 概念建立与动手验证 核心概念：编码长度 = 字符的数量 创新活动：【计算机小侦探】 任务：学生使用电脑“记事本”验证课本表231中编码的字节数。 深化探究：引导学生思考：“四年级（3）班”的字符数是多少？字节数又是多少？为什么字节数比字符数多？ 教师讲解：揭示中英文在计算机中占用字节数的差异。 信息 编码 编码长度（字符数）编码的字节数 座位号9 学号23班级门牌 四年级（3）班图书编码0301B210013. 环节小结（提炼要点） 发现一：编码长度可用字符数或字节数衡量。 发现二：编码长度与其所要表达的信息复杂程度可能有关。 环节二：我是分析师——探究长度与信息量的关系通过为不同规模的座位设计编码，总结出编码长度与信息量之间的内在规律。 1. 问题驱动：【挑战升级】 任务一（基础挑战）：为40多人的班级设计座位编码，长度应为______位。 任务二（进阶挑战）：为300人的大课堂设计座位编码（如“第3排第20位”），它的编码是 320 ，长度是 4 位。 2. 创新活动：【编码设计事务所】（小组合作） 学生化身编码设计师，完成课本表2-3-2的升级版。 小组内(8人) 班级内(45人) 大课堂(300人) 我的编码 A1 23 3-20编码长度 2 2 4 最大范围 A1~A8 01~45 1-1 ~ 设计理由 用1个字母+1个数字就够了 需要两位数字才能容纳 必须用“排位”结构才能区分 3. 规律总结（创造性呈现） “编码长度黄金法则”： 信息规模 < 10 → 1位数字就够了！10 ≤ 信息规模 < 100 → 请用 2位数字！信息规模 ≥ 100 → 需要 更长的编码 或 更复杂的结构（如字母数字组合）。核心结论：“一般来说，编码越长，其所能包含的信息量就越大。” 4. 环节小结 编码不是越长越好，而是越合适越好。 设计编码时，必须根据信息的规模和结构来选择最佳长度。 环节三：我是优化师——破解学号密码与优化编码能分析复杂编码中的层次化信息，并运用所学原理识别和避免冗余编码。 1. 现象探究：【学号里藏着的秘密】 展示三个学号：35（班级），2021040335（校内），4401060024432021040335（区域） 提问：为什么学号像洋葱一样，一层层变长？ 2. 创新活动：【学号解码大会】 学生完成课本表2-3-3，并尝试“破译”长学号中可能包含的信息。 2021040335：可能包含“2021级”、“4班”、“33号”学生。 4401060024432021040335：可能包含“广州市”、“某区”、“某校”等信息。 教师讲解：长学号通过增加编码长度，融入了区域、学校、入学年份等更多信息，实现了信息量的扩充。 3. 核心技能：识别与斩除“冗余编码” 概念：冗余编码——增加了长度，却没有增加有效信息。 方案A：202143001 (9位) 方案B：20214301 (8位) 判决：在不超100人的班级，最后一位的“0”是多余的！方案B更优，因为它用更短的长度承载了相同的信息量。 记忆口诀：编码精简单，信息不能减！ 4. 创新迁移：【最佳编码设计师挑战】 任务：为班级图书角设计一套编码系统。 已知条件：三行两列，文学、科普、艺术三类书，每格最多20本。 设计思路：1.、分析信息规模：需要表示“行”、“列”、“图书类型”、“序号”。2.、确定编码结构：例如 [行][列][类型][序号]。3.、确定各部分长度： 行/列：1位数字 (13, 12) 类型：1位字母 (W文学, K科普, Y艺术) 序号：2位数字 (0120)4. 合成最终编码：例如 21W05（代表第二行第一格，文学类第5本书），总长度6位。5. 检查冗余：避免使用 002001W005 这样的冗余形式。 【寻找与记录】：在教室内寻找至少3种不同的编码（如门牌、座位号、学号）【测量与验证】：使用电脑“记事本”软件，测量并验证课本“表2-3-1”中不同编码的字节数。【思考与回答】：独立回答“40人班级”和“300人课堂”的座位编码长度问题。2、【小组合作设计】：以小组为单位，合作完成表“表2-3-2”，分别为小组内、班级内、大课堂设计座位编码，并分析其能表示的最大范围。1、【分析与破译】：独立填写“表2-3-3”，分析三级学号，尝试“破译”长学号中可能包含的信息。2、【案例诊断】：对比分析“202143001”与“20214301”哪个更优，说明理由。3、【迁移设计】：独立或小组讨论，为“为班级图书角”设计一套简洁的编码方案。 从具象到抽象：通过亲身观察和测量，将抽象的“编码长度”概念具体化，并理解其衡量方法（字符数、字节数）。激发探究欲：在数据对比中自然产生疑问：“为什么它们的长度不一样？”，为下一环节埋下伏笔。1、主动构建知识：让学生在解决实际问题的过程中，自己发现并总结出“信息规模决定编码长度”这一核心规律。2、培养协作与计算思维：通过小组讨论，学习如何根据约束条件（人数）进行逻辑推理和方案设计。1、深化理解：通过分析复杂学号，理解“长度服务于信息量”的深层原理。2、培养批判性思维与优化意识：引入“冗余编码”概念，引导学生从“能用”向“好用”优化，形成高效管理信息的素养。3、实现能力迁移：图书角设计是综合性任务，旨在评估学生能否综合应用本课所学解决新问题。
课堂练习 1、【火眼金睛】：在校园里找一个你认为“太长”或“太短”的编码，用今天学的知识分析它。2、【设计大师】：完善你的“班级图书角编码方案”，并说明你的设计如何避免了冗余。
课堂小结 知识树：树根：编码长度=字符数量树干：编码长度越长，包含的信息量越大。树冠：设计编码要“恰到好处”，匹配信息规模，避免冗余。
板书 编码长度与信息量我是观察员--发现编码长度之谜我是分析师---探究长度与信息量的关系我是优化师---破解学号密码与优化解码
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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