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(共35张PPT)
第三单元 第2课
用数字编码世界万物
（湘教版）四年级
下
1
核心素养目标
3
新知讲解
5
拓展延伸
7
板书设计
2
新知导入
4
课堂练习
6
课堂总结
课后作业
8
01
核心素养目标
信息意识
计算思维
数字化学习与创新
信息社会责任
了解编码中的隐私信息，树立保护个人编码信息的安全意识；遵守编码使用规则，养成规范使用数字编码的良好习惯。
能收集生活中的编码案例，用数字化工具分析编码结构；小组合作设计校园编码方案，提升数字化实践与创新能力。
分析典型编码的结构与规则，理解编码中每段数字的含义；遵循编码设计原则，尝试设计简单实用的数字编码方案。
识别生活中的数字编码，理解编码是信息标识、传递、管理的重要工具；知道数字编码具有唯一性、简洁性、规范性特点，感受编码在信息社会的价值。
02
新知导入
02
新知导入
我们已经知道二进制是计算机唯一能识别的编码，因此我们存储一切数据时，都需要用二进制来编码。那么，世界上的各种数据，都能用二进制编码吗
数字编码示意
02
新知导入
本课中你将学习:
1、如何对文字进行编码
2、如何对图像进行编码
3、动态文件的数字编码方式
03
新知讲解
一、文字的数字编码方式
最早的计算机只能用于数值计算，渐渐地，人们希望计算机能够处理更多种类的数据，比如字母、符号等。只有能处理更多种类的数据，计算机才能承担更多的工作，比如编辑电子文档、存储人名列表等。
1.文字编码的由来
计算机功能的演化示意
03
新知讲解
那怎么才能把字母存储到计算机中呢 科学家们想到为每一个字符规定一个二进制形式的代码，也就是对字母进行二进制编码。
字母对应的二进制编码
03
新知讲解
探索：用二进制给从a到g的英文字母设计一套只有你和朋友知道的编码，并用编码向朋友传递一串字母，不要被其他同学猜到。
我们可以为 a-g 设计一套专属二进制编码，例如：
a:001, b:010, c:011, d:100, e:101, f:110, g:111，传递时按规则编码，既练习了二进制，又能和朋友传递秘密信息。
03
新知讲解
具体用哪些二进制数字表示不同符号呢 当然每个人都可以制订一套自己的编码方案，但这样就很难解码了。为了便于信息处理，所有的计算机需要采用一套标准化的编码。
目前，ASCII(美国信息交换标准码，American StandardCode for Information Interchange)是国际通用的信息交换标准代码，它规定了128个二进制数，用于表示128个不同的英文字母、数字、标点或控制符号。每个ASCII码恰好占用1字节(8位)。
2.计算机中文字的编码规则
03
新知讲解
当你按下键盘上的一个键时，会向处理器发送一个特定信号，当处理器接收到信号后会使用ASCII码存储字符。例如，小写字母a被存储为二进制数01100001，小写字母b被存储为二进制数01100010，依此类推。
表3-1 小写字母ASCII编码示范表
03
新知讲解
计算机中存储的都是二进制数字，当我们需要阅读计算机内存储的文本时，就需要计算机对数据进行解码，并将解码后的文字在显示器上展示出来。使用同一套标准化编码能让解码变得容易，每个电脑只需要保存一份ASCII编码表，就可以在收到解码指令后检索表格，找到与数字对应的字符。
3.编码固定且唯一
ASCII编码识别流程示意
03
新知讲解
探索：参考ASCII编码示范表用二进制编码写下一个英文单词，请其他同学尝试解码。例如:01111001，01100101，01110011。
示例编码01110001 01100101 01110011对应 ASCII 码的q e s，即单词 “qes”。
03
新知讲解
GB/T2312一1980、GB18030-2022是现有的国家汉字字符编码标准。其中，GB18030-2022(《信息技术中文编码字符集》)收录了87887个汉字，每个汉字都有自己对应的二进制数字。
汉字编码比英文编码需要多编码很多内容，相对应地，每个汉字使用的二进制位数也更多，GB18030-2022中最多用4个字节存储一个汉字的编码。
阅读
汉字的编码
03
新知讲解
什么是汉字的编码
03
新知讲解
二、图像的数字编码方式
电子屏幕中显示的图像，实际是由很多被称为像素的小正方形组成的“方阵”。像素就是“图像元素”的简称。
在计算机中，像素被组织成行和列的网格，每个像素存储一种颜色。图片就像一个电子表格，但是单元格包含的是颜色而不是数字。
1.像素
图片的像素化展示
03
新知讲解
超过256种颜色的照片看起来才逼真。计算机使用一种叫作“真彩色”的编码方法来存储图像，能存储构成图像的所有色度信息。“真彩色”编码方法使用三个字节存储单个像素的信息，因此可以存储近1700万种颜色。
阅读
真彩色
03
新知讲解
探索：在下方8x8像素的空白格中解码复原图像。编码1代表白色，0代表黑色。图像中的编码顺序是从左到右、从上到下，每个字节代表一行像素。
111111111110001111011101101010101011111010100010
1101110111100011

03
新知讲解
早期，计算机刚刚能够存储图像时，人们还能很明显地看到像素的痕迹。随着科技的发展，像素颗粒越来越小，同样尺寸画面中的像素数量越来越多，呈现的图像就越来越清晰了。
2.图像存储的演化
图片像素数量变化示意
03
新知讲解
三、声音和视频的数字编码
计算机除了能存储图片、文字和数字，还能存储声音和视频，我们没有办法给每一段声音都设定一个编码，那计算机是怎么存储它们的呢
计算机通过采样将声波的连续振动转化为离散数字，再用二进制编码存储；视频则拆分为连续帧图像，按顺序编码存储。
03
新知讲解
按一下钢琴键，琴弦就会振动;敲一下鼓，鼓面也会振动。乐器通过振动产生声波，传到我们的耳朵里就变成了动听的乐曲。
1.声音编码
鼓面振动
03
新知讲解
人们可以利用数字对声波进行编码并将其存储在计算机中，想要播放某一段音乐，只需要解码对应的数字，并将其转换成声波，就可以复现这段音乐了。
声音编码示意
03
新知讲解
视频具有动态的视觉效果，但它其实是通过快速地一个接一个地显示一系列静止图像形成的。如果计算机要存储一段视频，就需把这段视频分成很多张图片进行编码存储。只要按照顺序快速播放这些图片，便可以复现这段视频。
2.视频编码
03
新知讲解
阅读
视频编码时，我们会看到“帧率”这个选项，这里的帧率是指每秒钟放映多少张图片。每秒放映24张以上的静态图片，就可以看到连续动态的视频。
帧率
03
新知讲解
拓展
使用动画册绘制你自己的动画。把15~20张纸装订在一起，在第一张纸上画一个简单的图像，然后在下面的每张纸上画一个略有变化的图像。例如你可以画一个跳舞的火柴棍人，如图所示。
画完后，快速翻动这些纸张，你就可以看到这些图像的动画效果啦。
跳舞的火柴棍人
04
课堂练习
1、参考 ASCII 编码表，解码二进制串01101000 01100001 01101001，写出对应的英文单词。
这串二进制分别对应小写字母 h、a、i，解码后是单词hai，体现了文字的二进制编码规则。
04
课堂练习
2、8×8 像素的黑白图中，一行编码为11001111，1 为白、0 为黑，请描述这一行的像素分布。
这一行的像素分布为：前 2 个白，中间 2 个黑，后 4 个白，共 8 个像素，符合从左到右的编码顺序。
05
拓展延伸
传输编码时出错了，电脑怎么发现问题？
很多编码会加入 “校验码”，比如在 ASCII 码后加一位奇偶校验，电脑可快速检测传输是否出错。
05
拓展延伸
电脑里的声音文件，是怎么把声波变成数字的？
电脑会按固定频率 “采样” 声波，记录每个时刻的振动值，把连续声波转成离散数字串保存。
05
拓展延伸
彩色照片怎么存颜色？
彩色照片常用 “真彩色” 编码，每个像素用 3 个字节记录红、绿、蓝三色，能呈现近 1700 万种颜色。
06
课堂总结
3
完成课堂练习
1
文字的数字编码方式
用数字编码世界万物
2
图像的数字编码方式
3
声音和视频的数字编码
5
进行知识拓展
1
2
3
4
5
07
板书设计
用数字编码世界万物
1、文字的数字编码方式
2、图像的数字编码方式
3、声音和视频的数字编码
4、完成课堂练习
5、拓展延伸
08
课后作业
1.收集 3 种生活中的数字编码（如学号、邮编），写出它们代表的信息和用途。
课后作业
2.参考 ASCII 表，用二进制为自己的名字首字母编码，和同学交换解码验证。
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