2023-2024學(xué)年高中信息技術(shù)必修一滬科版（2019）第一單元項目二《 探究計算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示-認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼》教案

2023-2024學(xué)年高中信息技術(shù)必修一滬科版（2019）第一單元項目二《探究計算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼》教案主備人備課成員教材分析《2023-2024學(xué)年高中信息技術(shù)必修一滬科版（2019）》第一單元項目二《探究計算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼》旨在幫助學(xué)生理解計算機(jī)如何通過編碼方式表示和存儲信息。本章節(jié)內(nèi)容緊密聯(lián)系實際，以課本為基礎(chǔ)，重點介紹二進(jìn)制、十六進(jìn)制等數(shù)據(jù)編碼方式，以及字符編碼和圖像編碼的基本原理。通過分析不同編碼方式的優(yōu)缺點及應(yīng)用場景，使學(xué)生掌握數(shù)據(jù)在計算機(jī)中的基本表示方法，為后續(xù)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)處理和程序設(shè)計奠定基礎(chǔ)。教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生的生活實際相結(jié)合，注重實踐操作，提高學(xué)生的信息素養(yǎng)和解決問題的能力。核心素養(yǎng)目標(biāo)本課程圍繞信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生以下能力：能理解并運(yùn)用數(shù)據(jù)編碼的基本原理，提升信息處理能力；通過分析編碼方式，培養(yǎng)邏輯思維和問題解決能力；掌握不同編碼的應(yīng)用場景，增強(qiáng)對數(shù)字化工具的運(yùn)用意識；以及通過小組合作探究，發(fā)展交流協(xié)作和團(tuán)隊意識。重點在于培育學(xué)生適應(yīng)數(shù)字化時代的思維方式，提高其在信息社會的適應(yīng)性和創(chuàng)新能力。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了計算機(jī)基礎(chǔ)知識，了解計算機(jī)硬件和軟件的基本組成，能夠進(jìn)行簡單的操作。他們還在前置課程中學(xué)習(xí)了信息的概念，對信息處理有了初步的認(rèn)識。

2.學(xué)生對信息技術(shù)課程表現(xiàn)出較高的興趣，尤其對計算機(jī)內(nèi)部工作原理及編程有好奇心。他們具備一定的邏輯思維能力，但在抽象概念的理解上可能需要更多具體的實例。學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格多樣，既有喜歡動手實踐的，也有偏好理論分析的。

3.在學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)編碼過程中，學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)包括：理解二進(jìn)制與十進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，對十六進(jìn)制等高級編碼方式感到陌生；在字符編碼和圖像編碼的原理上，可能難以把握編碼與實際數(shù)據(jù)表示之間的聯(lián)系；此外，將理論知識應(yīng)用到實際問題解決中，學(xué)生可能會感到不適應(yīng)，需要通過案例分析和實踐操作來克服。學(xué)具準(zhǔn)備多媒體課型新授課教法學(xué)法講授法課時第一課時師生互動設(shè)計二次備課教學(xué)方法與策略1.針對本課程目標(biāo)和學(xué)習(xí)者特點，采用講授與討論相結(jié)合的教學(xué)方法，通過案例分析引導(dǎo)學(xué)生深入理解數(shù)據(jù)編碼的原理和應(yīng)用。同時，運(yùn)用項目導(dǎo)向?qū)W習(xí)，讓學(xué)生在小組合作中探究不同編碼方式的具體實踐，促進(jìn)知識的內(nèi)化。

2.教學(xué)活動中，設(shè)計角色扮演游戲，模擬數(shù)據(jù)編碼的實際應(yīng)用場景，增強(qiáng)學(xué)生對編碼過程的理解；組織實驗活動，讓學(xué)生通過轉(zhuǎn)換工具親自實踐二進(jìn)制與十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換，提高動手操作能力；開展小組討論，鼓勵學(xué)生分享學(xué)習(xí)心得，促進(jìn)思維碰撞。

3.教學(xué)媒體使用方面，充分運(yùn)用多媒體課件展示編碼原理和示例，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)資源提供實時更新的案例，使教學(xué)更具時代感。同時，利用計算機(jī)教室設(shè)備，讓學(xué)生在實際操作中掌握編碼技能，提高教學(xué)效果。教學(xué)過程第一課時：數(shù)據(jù)編碼的基礎(chǔ)概念

一、導(dǎo)入新課

1.復(fù)習(xí)舊知：請大家回憶一下，我們之前學(xué)習(xí)了計算機(jī)的哪些基礎(chǔ)知識？（學(xué)生回答）很好，我們已經(jīng)了解了計算機(jī)硬件和軟件的基本組成，那么今天，我們將進(jìn)一步探究計算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)表示。

2.提問：在生活中，我們接觸到的數(shù)字大多是十進(jìn)制的，那么計算機(jī)是如何表示和處理數(shù)據(jù)的呢？（學(xué)生思考）

二、新課內(nèi)容

1.講解數(shù)據(jù)編碼的基本概念

（1）計算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)表示：引導(dǎo)學(xué)生了解計算機(jī)內(nèi)部使用二進(jìn)制進(jìn)行數(shù)據(jù)表示。

（2）二進(jìn)制與十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換：講解二進(jìn)制與十進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換方法，并通過實例進(jìn)行演示。

2.探究活動

（1）分發(fā)二進(jìn)制與十進(jìn)制轉(zhuǎn)換表格，讓學(xué)生自行練習(xí)并進(jìn)行小組討論。

（2）邀請幾名學(xué)生上臺演示并講解轉(zhuǎn)換過程，其他學(xué)生認(rèn)真聆聽并給予反饋。

3.案例分析

（1）展示一個實際案例，如計算機(jī)中的文字、圖片等是如何通過二進(jìn)制進(jìn)行編碼的。

（2）引導(dǎo)學(xué)生分析案例，理解二進(jìn)制編碼在日常生活中的應(yīng)用。

三、課堂實踐

1.分組討論：讓學(xué)生分組討論，思考以下問題：

（1）除了二進(jìn)制，還有哪些常見的數(shù)據(jù)編碼方式？

（2）這些編碼方式在實際應(yīng)用中有哪些優(yōu)缺點？

2.小組代表發(fā)言，分享討論成果。

四、課堂小結(jié)

1.總結(jié)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容：二進(jìn)制、十進(jìn)制轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)編碼的基本概念。

2.強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)編碼在實際應(yīng)用中的重要性。

第二課時：字符編碼與圖像編碼

一、復(fù)習(xí)導(dǎo)入

1.復(fù)習(xí)上節(jié)課內(nèi)容：二進(jìn)制、十進(jìn)制轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)編碼的基本概念。

2.提問：我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了二進(jìn)制編碼，那么在計算機(jī)中，除了數(shù)字，文字和圖片是如何編碼的呢？

二、新課內(nèi)容

1.講解字符編碼和圖像編碼

（1）字符編碼：介紹ASCII碼、Unicode等常見字符編碼方式，并通過實例演示。

（2）圖像編碼：講解位圖和矢量圖的概念，以及圖像在計算機(jī)中的存儲和表示方法。

2.探究活動

（1）讓學(xué)生觀察不同字符編碼的示例，思考編碼規(guī)則。

（2）邀請學(xué)生上臺演示字符編碼的轉(zhuǎn)換過程。

（3）展示圖像編碼的實例，讓學(xué)生了解圖像在計算機(jī)中的存儲方式。

三、課堂實踐

1.小組合作：分組討論以下問題：

（1）字符編碼與圖像編碼在實際應(yīng)用中有哪些優(yōu)缺點？

（2）如何選擇合適的編碼方式來解決實際問題？

2.小組代表發(fā)言，分享討論成果。

四、課堂小結(jié)

1.總結(jié)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容：字符編碼、圖像編碼的概念及其應(yīng)用。

2.強(qiáng)調(diào)根據(jù)實際需求選擇合適的編碼方式。

第三課時：項目實踐與總結(jié)

一、項目實踐

1.發(fā)布項目任務(wù)：要求學(xué)生分組設(shè)計一個簡單的編碼轉(zhuǎn)換器，實現(xiàn)二進(jìn)制、十進(jìn)制、字符編碼之間的轉(zhuǎn)換。

2.學(xué)生在小組內(nèi)部分工合作，進(jìn)行項目實踐。

二、成果展示與評價

1.各小組展示項目成果，進(jìn)行互評和教師評價。

2.教師針對各小組的表現(xiàn)給予反饋和建議。

三、課堂小結(jié)

1.總結(jié)本次項目實踐中的收獲和不足。

2.強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)編碼在實際應(yīng)用中的重要性，鼓勵學(xué)生在生活中關(guān)注編碼技術(shù)的應(yīng)用。教學(xué)資源拓展一、拓展資源

1.數(shù)據(jù)編碼相關(guān)書籍：《計算機(jī)科學(xué)概論》（第11版）、《編碼：隱匿在計算機(jī)軟硬件背后的語言》等，這些書籍詳細(xì)介紹了數(shù)據(jù)編碼的原理及其在計算機(jī)科學(xué)中的應(yīng)用。

2.數(shù)據(jù)編碼應(yīng)用實例：通過現(xiàn)實生活中各種數(shù)據(jù)傳輸、存儲、處理的案例，如數(shù)字通信、圖像處理、文本編輯等，使學(xué)生更直觀地了解數(shù)據(jù)編碼的應(yīng)用。

3.編程軟件：如Python、C++等編程環(huán)境，讓學(xué)生通過編寫程序?qū)崿F(xiàn)編碼轉(zhuǎn)換，加深對數(shù)據(jù)編碼的理解。

二、拓展建議

1.鼓勵學(xué)生閱讀與數(shù)據(jù)編碼相關(guān)的書籍和資料，了解更多的編碼方式及其發(fā)展歷程，提高理論素養(yǎng)。

2.建議學(xué)生關(guān)注現(xiàn)實生活中數(shù)據(jù)編碼的應(yīng)用，例如研究二維碼的生成與識別、觀察不同編碼方式在互聯(lián)網(wǎng)通信中的應(yīng)用等。

3.對于編程感興趣的學(xué)生，可以嘗試使用編程軟件編寫簡單的編碼轉(zhuǎn)換程序，鍛煉實際操作能力。

4.組織課后小組討論，讓學(xué)生針對課堂所學(xué)內(nèi)容，探討數(shù)據(jù)編碼在實際應(yīng)用中的優(yōu)勢和局限性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

5.鼓勵學(xué)生參加學(xué)?；蛏鐓^(qū)舉辦的計算機(jī)科普活動，拓寬知識視野，增強(qiáng)實踐能力。重點題型整理題型一：進(jìn)制轉(zhuǎn)換題

題目：將十進(jìn)制數(shù)2023轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。

答案：2023（十進(jìn)制）=11111100101（二進(jìn)制）

題型二：字符編碼題

題目：將英文字母'A'的ASCII碼值轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制表示。

答案：'A'的ASCII碼值為65，轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制為1000001。

題型三：編碼應(yīng)用題

題目：解釋為什么在計算機(jī)中圖像通常使用壓縮編碼？

答案：圖像數(shù)據(jù)通常很大，為了節(jié)省存儲空間和加快傳輸速度，需要對圖像進(jìn)行壓縮編碼。壓縮編碼可以通過去除圖像中的冗余信息，減少數(shù)據(jù)量，而不影響圖像的視覺效果。

題型四：編碼轉(zhuǎn)換題

題目：描述如何將一個文本文件從ASCII編碼轉(zhuǎn)換為Unicode編碼。

答案：轉(zhuǎn)換過程包括以下步驟：

1.讀取文本文件的原始ASCII編碼數(shù)據(jù)。

2.根據(jù)ASCII到Unicode的映射關(guān)系，將每個ASCII字符轉(zhuǎn)換為其對應(yīng)的Unicode編碼。

3.將轉(zhuǎn)換后的Unicode編碼數(shù)據(jù)寫入新的文件。

題型五：項目設(shè)計題

題目：設(shè)計一個小型的二進(jìn)制與十進(jìn)制轉(zhuǎn)換工具，要求能夠接受用戶輸入并輸出相應(yīng)的轉(zhuǎn)換結(jié)果。

答案：

1.界面設(shè)計：提供一個簡單的用戶界面，包括輸入框、轉(zhuǎn)換按鈕和輸出框。

2.功能實現(xiàn)：

-當(dāng)用戶在輸入框輸入一個十進(jìn)制數(shù)時，點擊轉(zhuǎn)換按鈕，程序?qū)⒂嬎闫鋵?yīng)的二進(jìn)制表示，并在輸出框中顯示結(jié)果。

-當(dāng)用戶在輸入框輸入一個二進(jìn)制數(shù)時，點擊轉(zhuǎn)換按鈕，程序?qū)⒂嬎闫鋵?yīng)的十進(jìn)制數(shù)，并在輸出框中顯示結(jié)果。

3.技術(shù)實現(xiàn)：可以使用Python編程語言，利用內(nèi)置的函數(shù)實現(xiàn)進(jìn)制轉(zhuǎn)換。

補(bǔ)充和說明：

1.進(jìn)制轉(zhuǎn)換題旨在讓學(xué)生掌握二進(jìn)制與十進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換方法，理解計算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)表示的基礎(chǔ)。

2.字符編碼題幫助學(xué)生了解ASCII編碼，以及字符在計算機(jī)中的存儲方式。

3.編碼應(yīng)用題強(qiáng)調(diào)編碼方式在實際應(yīng)用中的作用，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。

4.編碼轉(zhuǎn)換題通過具體的操作步驟，讓學(xué)生了解不同編碼之間的轉(zhuǎn)換過程。

5.項目設(shè)計題旨在鍛煉學(xué)生的實際操作能力，通過設(shè)計一個小型工具，將理論知識應(yīng)用到實際中，提高學(xué)生的實踐能力。板書設(shè)計①重點知識點

-數(shù)據(jù)編碼：二進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制

-字符編碼：ASCII、Unicode

-圖像編碼：位圖、矢量圖

-進(jìn)制轉(zhuǎn)換方法

②關(guān)鍵詞

-數(shù)據(jù)表示

-編碼轉(zhuǎn)換

-壓縮編碼

-實踐應(yīng)用

③核心句

-計算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)的二進(jìn)制表示

-"A"的ASCII碼值是65，二進(jìn)制為1000001

-圖像編碼壓縮的目的是節(jié)省存儲空間和加快傳輸速度

-進(jìn)制轉(zhuǎn)換工具設(shè)計：輸入、轉(zhuǎn)換、輸出

板書設(shè)計將采用以下形式：

-使用不同顏色的粉筆標(biāo)出各類重點，如關(guān)鍵詞用紅色，核心句用藍(lán)色，以增加視覺沖擊力和區(qū)分度。

-使用圖表和箭頭表示進(jìn)制轉(zhuǎn)換的流程，直觀展示轉(zhuǎn)換步驟。

-在講解字符編碼時，將字符與其對應(yīng)的編碼值并排列出，便于學(xué)生對比記憶。

-在圖像編碼部分，插入簡單的位圖和矢量圖的示例，幫助學(xué)生形象理解。

-板書右側(cè)留出空間，用于現(xiàn)場演示進(jìn)制轉(zhuǎn)換的例題，增加互動性。課堂1.提問：在課堂教學(xué)中，通過提問方式檢查學(xué)生對二進(jìn)制與十進(jìn)制轉(zhuǎn)換、字符編碼等知識點的掌握情況。

2.觀察：觀察學(xué)生在課堂討論、實驗操作等活動中的表現(xiàn)，了解他們對數(shù)據(jù)編碼的理解和應(yīng)用能力。

3.測試：設(shè)計一些小測試，如進(jìn)制轉(zhuǎn)換題、字符編碼題等，以檢測學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

二、作業(yè)評價

1.作業(yè)布置：根據(jù)課堂內(nèi)容，布置相關(guān)作業(yè)，如進(jìn)制轉(zhuǎn)換練習(xí)、編碼應(yīng)用題等，鞏固學(xué)生的知識點。

2.批改與點評：認(rèn)真批改學(xué)生的作業(yè)，對正確答案給予肯定，對錯誤答案指出問題所在，并提供改進(jìn)建議