资源简介

川教版（2024）信息科技　四年级上册
第2.3课　大显神通的编码　教学设计
课　题 大显神通的编码 单　元 第二单元
学　科 信息科技 年　级 四年级上册
教材版本 川教版（2024）信息科技 课　时 1课时（40分钟）
教材分析 本课按「说一说—学一学—试一试—做一做—学一学—课堂练习—拓展延伸」编排，以临时身份证办理为主线，先解码身份证号，再涂画局部二维码，最后落到数据安全，两个「学一学」分别讲编码与安全。
学情分析 学生对身份证号、二维码并不陌生，但不知其编码原理；对人脸核验、数据安全等话题兴趣浓。宜借助真实情境和动手涂码，把抽象原理具体化。
核心素养目标 信息意识：了解编码在临时身份证办理、乘车等生活场景的应用，感受编码对生活的便利作用。 计算思维：能分析身份证编码的组成（地址、出生日期、校验码等），理解二维码通过字符编码排列保证唯一性的原理。 数字化学习与创新：探究人脸核验技术在身份核验中的应用，以及二维码这种数字化编码的生成方式，拓展编码应用的学习形式。 信息社会责任：认识到数据安全的重要性，知道身份信息应存于权威数据源，明确保护个人与国家数据安全是公民的责任。
教学重点 了解编码在临时身份证办理、乘车等生活场景的应用，感受编码对生活的便利作用。
教学难点 认识到数据安全的重要性，知道身份信息应存于权威数据源，明确保护个人与国家数据安全是公民的责任。
教学方法 情境分析法、探究学习法、动手操作法。以办理临时身份证的完整流程组织教学，边探究边实践，在实践中理解编码与安全。
教学准备 教师准备：课件（临时身份证办理流程图、身份证样张（打码）、二维码填色示意图）；二维码填色方格纸（每人 1 份，课前印好）；黑色水彩笔（每人 1 支）；数据安全案例素材（儿童电话手表诱导消费、陌生二维码诈骗）。学生准备：课本、黑色笔。特别提醒：示范用身份证号必须虚构或打码，绝不能使用真实信息。
教学环节 时间分配 教师活动（含预设与应对） 学生活动 设计意图
导入新课 4分钟 情境朗读 2 分钟 → 讨论 2 分钟 板书课题《大显神通的编码》。呈现课本情境对话：我忘记带身份证了。怎么办啊？没法乘火车了。B：不用怕，我们可以补办一张临时身份证。提问：你或家人遇到过忘带身份证的情况吗？当时怎么办的？【预设学生回答】① 回家拿 → 追问：马上要检票了怎么办？② 用手机办临时的 → 顺势追问：手机上怎么证明你就是你呢？帮助学生初步理解本课研究内容。 阅读情境对话，联系生活经验思考。说出自己知道的处理办法。 帮助学生初步理解本课研究内容。
讲授新课 2分钟 讲解办理途径 2 分钟 讲解小知识：如果乘火车时忘记带身份证了，可以直接通过 12306 手机 App 办理电子临时乘车身份证明。若没有手机，则需要在车站公安制证窗口办理。另外，如果儿童没有办理过身份证，是无法办理电子临时乘车身份证明的。【预设学生回答】学生问为什么儿童办不了 → 说明前提是必须办过身份证，系统里才有信息可核对。 了解临时身份证的两种办理途径。 帮助学生初步理解本课研究内容。
5分钟 观察流程图 2 分钟 → 讨论 3 分钟 出示办理临时身份证的流程图（课本第 38 页），引导学生观察：办理过程中出现了哪些信息？想看看下面办理临时身份证的流程，说一说为什么乘车必须携带身份证呢。【预设学生回答】① 证明身份 → 追问：光靠脸不能证明吗？引出编码比外貌更可靠。② 实名制 → 补充：实名制靠的就是一串独一无二的编码。小结板书：编码让身份可识别、可核对、不重复。【教学提示】流程图里藏着人脸采集、数据比对等线索，让学生自己在图上找。 学习说一说。观察流程图，找出其中的信息。讨论乘车必须携带身份证的原因。 帮助学生初步理解本课研究内容。
6分钟 讲解编码与校验码 3 分钟 → 讲解编码长度规律 3 分钟 讲解「知识积累 学一学」（第一次）：身份证编码与火车车次编码、车位编码以及检票口编码一样，都是特征编码，但是因为身份证涉及敏感的个人隐私信息，所以身份证编码中还有一位特殊的客人，那就是最后一位校验码。校验码是通过对前面的 17 位编码进行一套复杂的计算核验所产生的数字，它可以判断一个身份证号是否是捏造的虚假身份证号。提问（用生活化的方式）：为什么要在最后加一位？【预设学生回答】防止写错、检查用 → 肯定：它是身份证的防伪密码，能识别假号码。讲解编码长度规律：不仅如此，因为身份证编码中涉及的特征数量比座位号车次号和检票口的特征数量都多，所以它的长度也是最长的。编码中所涵盖的特征数量越多，编码就越长，同样地，编码所覆盖的对象数量越多，编码也越长。板书对比：检票口编码（如 A3，2位）→ 座位号（如 02车09F，位数更多）→ 身份证号（18位，最长）。请学生自己说出规律。 阅读学一学，了解身份证编码构成。理解校验码的作用及编码长度的规律。 了解身份证编码构成，体会编码长度与特征数量、覆盖对象数量的关系。
7分钟 布置任务 1 分钟 → 学生检索解码 4 分钟 → 交流 2 分钟 布置教材任务：在上一节中，我们已经学习了列车票上的编码，接下来请同学们试试对乐乐的临时身份证中的编码进行解码。提示：可以充分利用身份证编码、身份证18位等关键词进行查询和检索，将你解码的结果填写在下图中。出示教材内容（说明：示范号码为虚构）：A：我的身份证号是 51010420**06030245，同学们看一看，我的身份证号是否正确？教材提示：身份证号里的第 17 位数字，奇数代表男性，偶数代表女性。【预设学生回答】① 前 6 位 510104 是地址 → 提示可检索。② 第 17 位是 4（偶数），是女生 → 表扬用上了提示。【易错点】18 位分段按 6+8+3+1 记：地址 6 位、出生日期 8 位、顺序码 3 位、校验码 1 位。【教学提示】510104 为四川成都地区；号码整体属隐私，不能随意在网上发布。 完成试一试。用关键词检索，解码临时身份证中的编码。结合第 17 位判断性别，检验号码是否正确。 通过试一试了解身份证的构成，培养学生思考能力。
9分钟 讲解二维码原理 2 分钟 → 按序填编码 3 分钟 → 涂色 4 分钟 讲解小知识（二维码）：临时身份证与正式身份证相比，还多了一个二维码。因为临时电子身份证没有芯片，所以通过二维码来保证当次使用的唯一性。同时，为了防止他人冒用，该二维码的有效时长只有 30 分钟，超过 30 分钟需要重新核验生成新的二维码。二维码使用若干个用黑色和白色小方块组成的几何形体来对文字数值信息的编码进行图形化显示，然后再通过图像输入设备或光电扫描设备对其识读并进行解码。因为构成二维码的几何形体千变万化，所以通过不同的排列组合，可以形成一个关于临时身份证的唯一的二维码。提出关键问题：为什么二维码能唯一？【预设学生回答】① 因为它很复杂 → 追问：复杂在哪里？② 黑白格子排列不同 → 肯定，这正是本质。布置教材任务：按顺序把我是小学生五个字的编码填入到二维码的浅灰色区域中（只有浅灰色区域的格子可以填入数据编码）。注意每个字的编码的填写顺序。图形中蓝色和绿色箭头表示了 8 个由 0 和 1 组成的一组编码的填写顺序。橙色的数字代表要填入的字符编码的位置。继续指导：接下来，在下图中，把对应格子中填写 1 的位置涂上黑色，填写 0 的位置涂成白色，你模拟的局部二维码就制作完成了。思考题：感兴趣的同学还可以按二维码的编码存放顺序放置更多自己设计的字符编码。思考一下，如何设计编码字符才能保证生成的二维码图案是唯一的？教材答案：要保证二维码图案唯一，需为每个字符设计独一无二的二进制编码，再按照二维码的编码存放顺序与结构规则（如数据排列、定位图案配合等）组合这些编码，使黑白方块组合不同，从而让图案具有唯一性。【易错点】常见错误是顺序填反，提示跟着箭头走。 完成做一做。按顺序把我是小学生的编码填入浅灰色区域。把填 1 的格子涂黑、填 0 的格子涂白，完成局部二维码。思考如何保证二维码图案唯一。 通过小知识了解二维码的构成和使用。
5分钟 讲解数据安全 2 分钟 → 情境讨论 3 分钟 讲解「知识积累 学一学」（第二次，教材原文）：数据安全意识需要体现在生活中的方方面面。不要随意在网络上发布个人照片，因为可能会暴露关于你的生活细节；未知来源的二维码可能包含恶意信息；人脸采集可能会导致你的脸被盗用；同学们经常使用的儿童电话手表也可能嵌入不良应用从而诱导隐形消费。数据安全不仅是个人的事，也关乎国计民生。每年的 4 月 15 日是我国的全民国家安全教育日，保护国家数据安全，防止其被外国间谍窃取是我们每个公民的责任和义务。（拿出电话手表这个例子多讲两句——学生几乎人人都有，最能引起共鸣）呈现教材情境：：办理临时身份证的时候，我什么证明材料都没有，怎么能证明我就是我呢？B：12306 手机 App 使用了人脸核验技术。人脸核验就是现场采集个人的当前人像，利用人工智能人脸识别比对当前人像与权威数据源中身份证人像的相似度，通过相似度来甄别持证人和证件上的人是否为同一人。若鉴定为同一个人，就提取这个人的身份数据，如姓名、身份证号、性别等。组织思考：什么叫权威数据源？身份信息存在哪里才安全？办临时身份证采集的人像，与小区门禁采集的人像，核验时是同一个数据源吗？教材提示：答案藏在本节的图中，请同学们去仔细找找吧。【预设学生回答】① 权威数据源就是很厉害的地方 → 引导：是公安局系统，还是某 App 的数据库？② 门禁和公安局不一样 → 肯定，这正是关键区别。教材答案：查看第 38 页办理临时身份证流程的图，可知权威数据源是公安机关人口信息库这类官方可信平台，身份信息存于此最安全；办理临时身份证时采集的人像，与小区门禁采集人像进行身份核验时，比对的不是同一个数据源。 阅读学一学，思考数据安全问题。查阅课本第 38 页办理临时身份证流程的图，找到答案。理解权威数据源：公安机关人口信息库这类官方可信平台。 引导学生在思考中强化所学知识点。
1分钟 布置并指导完成练习 布置并指导完成课堂练习第 20-22 页。 完成课堂练习。 考察学生对本课知识内容的理解和掌握。
1分钟 观看视频并做知识拓展 （观看视频）结合以下三点做知识拓展：1. 身份证号码的编码结构解析：18 位身份证号分四段——前 6 位是地址码，7-14 位是出生日期码，15-17 位是顺序码（第 17 位辨男女），第 18 位是校验码（X 代 10）。2. 二维码的编码与分类特点：二维码是矩阵式二维条码，以黑白块对应二进制 0、1 存储信息，有不同版本，不同版本存储容量和纠错能力不同。3. 个人信息传输与存储的加密保障：个人信息在临时身份证办理、人脸核验时，会用加密算法转成密文传输，只有合法系统凭密钥才能解密，保障数据传输与存储安全。 观看视频并进行知识拓展。 拓宽学生知识面。
课堂小结 《大显神通的编码》课程小结：我们跟着课堂内容，了解到忘带身份证可通过 12306 App 或车站窗口办临时证，还知道身份证编码有校验码能辨真假，临时身份证二维码 30 分钟有效。编码在生活里超有用，像人脸核验、二维码生成，还懂要保护数据安全，特别想探索更多编码的奥秘！
板书设计 大显神通的编码一、说一说：忘带身份证怎么办？（12306 App / 车站公安制证窗口）二、学一学：身份证编码——特征编码 + 校验码（辨真假）特征越多编码越长；覆盖对象越多编码越长三、试一试：解码乐乐身份证号 510104 20**0603 024 5第17位：奇数男 / 偶数女四、做一做：二维码模拟绘制（0→白1→黑，30分钟有效）五、学一学：数据安全权威数据源（公安机关人口信息库）4月15日 全民国家安全教育日六、课堂练习七、拓展延伸（身份证结构 / 二维码分类 / 加密传输）'
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