第7课信息存储和传输中的编码和解码 教学设计

《第7课 信息存储与传输中的编码和解码》教学设计 教学内容分析 本节课是2022年江西科学技术出版社的四年级下册第二单元第2课。本节课分为两个活动：“信息存储中的编码和解码”“信息传输中的编码和解码”。学生通过小组合作探究学习逐步掌握本节课的知识点，具备一定的小组合作能力、探究能力、创新能力等，提升信息社会责任，综合提升信息素养。 教学目标及核心素养指向 1、了解信息存储中的编码和解码的原理及其应用。（信息意识、信息社会责任、计算思维） 2、了解信息传输中的编码和解码的原理及其应用。（信息意识、计算思维） 3、了解电子介质存储器概念，明确它们编码和解码的原理；（信息意识、数字化学习与创新、计算思维） 教学重难点 教学重点： 1、了解信息存储中的编码和解码的原理及其应用。 2、了解信息传输中的编码和解码的原理及其应用。 设计原因：了解信息存储与传输中的编码和解码是本节课的主要内容，知识点的渗透需要作为重点内容。 教学难点： 了解电子介质存储器概念，明确它们编码和解码的原理； 设计原因：电子介质存储器它们编码和解码的原理对学生来说比较困难，所以此部分对学生来说难度较高，应作为难点内容。 教学过程 1、情境导入（3分钟） 教师活动 学生活动 情境引入： 某天,小红和家人出去游玩,拍了几张风景照觉得很好看,便给小蓝发了一封邮件,如图7-1,向他介绍了游玩的行程并附加了几张照片。小蓝收到邮件后将文本和照片保存在电脑中，再给小红发了一个邮件询问接下来的行程。 图7-1 发邮件 提问：想一想，文本信息和图片信息在传输和保存过程中经过了什么样的编码和解码呢? 抛砖引玉： 其实邮件的发送和接收是信息传输的过程,而将文本文件和图片文件存储至计算机是信息存储的过程,这两个过程当中的信息都要经历编码和解码。接下来就让我们一起来学习。 学生听教师引导生活中的案例,学生讨论，回答提问 设计意图： 激发学生对信息存储与传输中的编码和解码的学习兴趣并快速进入学习状态。 2、新知讲授（30分钟） 教师活动 学生活动 活动1：信息存储中的编码和解码 信息存储是将经过加工整理后的信息，按照一定的格式和顺序，存储在特定的载体中的过程。目的是便于信息管理者和信息用户快速准确地识别和查找信息。 在计算机技术不发达的年代，人们在信息存储的时候只能使用纸质材料,例如纸张记录文字、照片记录图片。纸质材料存储信息的优点是可以永久保存,并且不易被涂改,存储没什么技术性要求,缺点是传送信息很慢,并且查找不方便。以前寄一封信可能要四五天才能到，偏远地区可能要数月，在社会高速发展的今天,这样的存储方式远远不能满足我们的需求。 随着电子信息技术的发展，存储信息的介质也从纸质发展到了电子介质,例如软盘、光盘、硬盘等,这些设备的出现让信息存储和查找变得更加简单和快捷。 电子介质里面存储的信息应该怎样编码和解码呢? 在信息存储时,首先按照特定的编码方式将信息数字化编码为0和1的编码串,再将这样的0和1编码串,通过不同的方式存储到存储介质中。 例如:存储到机械硬盘中是通过磁头上的通电磁体对磁体材料进行磁化,假设S 极代表“0”,N极代表“1”,随着磁盘和磁头的移动,便可以将数据存储到机械硬盘中。而固态硬盘存储时,利用电压的高低对晶体管进行编码，假设低电压代表“1”,高电压代表“0”,随着电压的变化,就可以将数据存储到固态硬盘中。 解码的过程是相反的,在机械硬盘中,当磁头找到对应的区域后，开始读取磁盘上的磁极信息,当发现磁极为S极时,则输出“0”,当磁极为N极时,则输出“1”,将输出的编码串按照同样的数字化编码规则,便可以提取真实的信息。 活动2：信息传输中的编码和解码 信息传输是发送端将信息经信道传送到另一端，并被对方所接收的过程,包括了发送和接收。中间的信道传输介质分为有线介质和无线介质，常见的有线介质有双绞线、同轴电缆、光纤等,常见的无线介质有电磁波、卫星等。在不受外界干扰的情况下,信息传输过程中的信息是不会改变的。无论有线介质还是无线介质,它们传输的本质一般是二进制数据，也就是0和1。双绞线利用低压电平和高压电平代表“1”和“0”,光纤是用光亮和光灭来代表“1”和“0”,电磁波则是利用电磁波的横波和纵波来传输,因为无线传输信息时需要将信息转换成电磁波发送,所以速度要比有线介质慢一些。 如图7-4,在一端使用计算机发送信息(信源)时,所有的信息会按照对应的编码规则,使用编码器编码成二进制,即0和1。然后到达发送端的发送端口,经过有线介质或者无线介质便可以进行发送传输。接收端(信宿)接收到编码信息后,按照同样的编码规则在解码器的作用下可以将信息解码成原始的信息交付给接收端的计算机(信宿)，如此便完成了一次信息传输。 图7-4信息传输过程示意图 学