3.1 数据编码（教案） 高一信息技术 （教科版2019必修1）

教学单元认识数据教学主题数据编码教学目标知识与技能理解二进制、十进制、十六进制的内涵和相互转化方法掌握数字信号、模拟信号的区别运用模拟信号转化过程举例说明声音的转化过程了解文本编码方法过程与方法通过视频、图片等多媒体播放，结合生活中的各种实例（二维码）等内容，让复杂问题简单化，同时更容易理解理论概念。学生也能够理解媒体信息是如何存储和转化的。情感态度价值观通过二维码、条形码实例结合生活实际，让学生能够利用信息技术制作自己的二维码。核心素养培养能够理解计算机处理数据的形式以及与数学之间的区别，利用处理多模态数据的数字化表示。教学内容二进制、十进制、十六进制；模拟信号、数字信号；文本编码教学媒体电子白板、PPT教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图情境导入日常生活中，常有“扫码支付”。类似：二维码、条形码。观看视频【二维码制作和原理】。提问：思考并说出如何制作二维码？二维码的原理是什么？思考，联系实际生活。回答问题：二维码原理就是利用黑、白、灰进行色彩标注、存储或索引信息，利用经过图像色块排列组合形成不同的二维码运用功能。二维码是日常生活最常见的数据处理方式，通过引入二维码，让学生理解计算机的数据展示形式，并引入二进制概念。课堂讲授【知识点一、二进制、十进制、十六进制】1、二进制一般情况下，黑、白用数学符号0和1表示，即二进制。场景二进制生活场景有：“灯泡”、“开关”。逢二进一。用于表示数字信号。易于表示和计算。最小单位为字节。○：表示1bit（比特），存在两个状态：0、1，因此是2^1。计算机存储单位是字节（B表示），1B=8bit=2^8=256bit思考按照教师的案例认真听讲适当自行练习二进制和十六进制是计算机的处理单位，但是日常生活中是十进制，因此，将十进制作为中介概念，让学生能够理解和掌握二进制的概念，二进制、十进制、十六进制之间的转换。尤其是各转换方法是通用的，适用于八进制，因此由学生当堂练习，区别不同的转换方式的细节不同。2、二进制vs十进制二进制转化成十进制：十进制转化成二进制二进制——十进制对照表3、十六进制由0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F共16位数据表示。逢十六进一十进制转化为十六进制：【知识点二、模拟信号、数字信号】1、数据数据是对客观事物的符号表示。数据包含：数字型、图片型和视频型等。2、数据的采集认真听讲，做笔记。填写表格。认真听讲本知识点较难理解，首先以图片形式为学生程序数据的类型。其次让学生联系生活实际思考并填写表格，回忆采集数据的设备，进一步理解数据类型的概念和内涵。最后，模拟信号和数字信号讲解时，要引入微积分的概念，让学生结合数学知识能够更容易通过图片理解模拟信号和数据信号之间的联系、区别。理解连续和离散的对比方式。利用声音的数字化实例让学生掌握声音模拟信号如何转化为数字信号。3、模拟信号、数字信号按照取值特征，可以将信号分为模拟信号和数字信号。用传感器直接获得的信号一般为模拟信号，如声音、温度、压强等。模拟信号的值是随时间连续变化的，波形光滑。模拟信号的值称为模拟数据。以声音为例，通过话筒的声音传感器获得的声音信号取值情况如图数字信号随时间的变化是非连续的，如图3.1.2所示。数字信号可以由模拟信号转换得来，数字信号的值即数字数据，直接用计算机所能理解的二进制表示，以方便计算机对其进行处理。模拟信号向数字信号转化：采样：在时间轴上按照一定的时间间隔取一系列时刻，得到每个时刻对应的声波信号的瞬时振幅值。量化：将第一步所得的振幅瞬时值往最接近的整数取整，每个样本所对应的整数值即为纵坐标，在图中标出这些整数值。编码：将量化的整数值用二进制数值表示，即可得到一串二进制数4、声音的数字化我们不能把连续的音频信号存放在计算机中，必须将模拟声音数据转换为数字数据。将模拟声音数据转换为数字数据的这一过程，称为声音的数字化。通常先对模拟声音信号按给定的时间间隔进行采样，然后对采样数据进行量化，最后将量化后的数据用计算机能够存储和处理的二进制数值表示，即编码。【知识点三、文本的编码】1.ASCII码ASCII码（AmericanStandardCodeforInformationInterchange，美国信息交换标准码）用7位（标准ASCII码）或8位（扩展ASCII码）二进制数表示一个字符。标准ASCII码字符集中定义了大小写英文字母、标点符号和数字等字符和符号，共128个。计算机内部用一个字节来存放一个ASCII码字符，最高位用0表示。例如，"A"的ASCII码为01000001，即65。2.Unicode码Unicode是为了解决传统字符编码方案的局限性而产生的。例如，它可以用两个字节来表示一个符号，这样就有216（65536）种不同的二进制编码，能表示很多国家的常用字。Unicode的设计者还使其兼容ASCII码。原来用ASCII码能表示的字符，其对应的Unicode码只是在原来的ASCII码前加上8个0。比如，“a”的ASCI码是01100001，而它的Unicode码是000000000100001。Unicode字符集，包括简繁体汉字，共计74686个汉字。如汉字“男”的Unicode编码为30007（十进制），用十六进制表示为7537，用二进制表示为0111010100110111。记录笔记并认真思考ASCII码和Unicode码是常见的汉子编码，学生只需了解它们是如何表示字符的，并如何转换成二进制表示。拓展学习拓展练习：1.请你利用网络搜索条形码数据编码的原理，并跟同学们分享你的收获。2.在实际生活中，是否还有其他"编码"的例子？请尝试列举生活中有关编码的例子。拓展练习，从网络、文献资料中收集相关资料并回答拓展问题。探究学习，让学生在任务解决问题，消化、理解理论知识。通过触类旁通、举一反三不断结合先验知识拓展学习新知识。拓展知识：除了文本数据、声音数据外，其他类型的数据也都有各自的编码方式。与声音数据类似，图像数据（如颜色）的数字化，也需要先进行采样，但不同的是，图像数据是在空间上变化，而不是在时间上变化。视频是图像（称为帧）在时间上的表示，一段视频就是一系列的帧连续播放而形成的，同时，视频往往也有伴音。由于视频常常数据量很大，往往要压缩存储，以便传播。认真记笔记，并查找资料，学习视频的编码方式。学