【清华大学出版社2024】《信息科技》四年级上册第二单元第2课《探索编码规则--编码与秩序》

第2.2课《探索编码规则--编码与秩序》教学设计 课题 探索编码规则--编码与秩序 单元 第二单元 学科 信息科技 年级 四年级 核心素 养目标 1. 信息意识：培养敏锐的信息感知能力，能够认识到编码作为信息传递和存储的基础，在数字化时代中的重要性。 2. 计算思维：能在数据信息学习中，学会利用数据分析健康数据，识别健康趋势和模式，从而更好地理解自己的健康状况。 3. 数字化学习与创新：在学习编码的过程中，强调持续学习和自我驱动的重要性，鼓励学生不断探索新技术、新方法，以适应快速变化的数字世界。 4. 信息社会责任：参与构建健康、安全、包容的数字环境，通过编码技术为解决社会问题贡献力量。 教学重点 认识编码在生活中的用处以及规则，学习简单的编码设计。 教学难点 掌握编码规则以及简易的生活编码设计。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 第2.2课 《探索编码规则--编码与秩序》 板书课题。 1.编码让我们的生活更加有序，管理更加便利。例如图书馆的图书编码可以帮助我们快速找到想要的书籍;超市的商品编码可以帮助我们快速识别商品的价格和种类;身份证号码和各种证件号码可以帮助我们确认个人的身份和信息。这些都是编码规则和目标的具体体现，通过这节课的学习，同学们可以领悟到编码有一定的规则和目标，并通过制定和使用合适的编码规则，提高资源的共享和使用效率，为我们的生活和工作带来更多的便利和价值。 思考：同学们，你们认为对信息进行编码能给我们的生活带来什么好处呢? 1. 第一，它能提高数据传输的效率，让信息更快到达。 2. 第二，编码能保护信息安全，防止被坏人窃取。 3. 第三，编码还能让信息更易于存储和检索，方便我们随时找到需要的内容。 4. 编码在我们的日常生活中扮演着重要角色。例如，邮政编码、电话号码、身份证号等数字编码使得我们能够快速准确地定位和联系到目标对象。 学习新知引入 完成思考。 观看教学视频。 用生活中的常见现象引入课堂。 用提问的方式引入课题，增强课堂互动性。 将学生的注意吸引到课堂。 讲授新课 新知讲解： 板书课题。 1、 编码的好处 让生活变得更有秩序 编码在生活中随处可见，身份证号、门牌号、座位号、车牌号,公交车路线号等都是我们常见的编码。去朋友家里做客，通过门牌号就可以快速找到朋友家的位置;去饭店吃饭，饭店也会通过座位号区分不同餐桌的订单信息;为缓解城市交通压力，交通管理部门会利用车牌号进行尾号限行(见图 2.2.1)。 大多数编码都是数字编码，数字本身是有序的，利用编码还可以对人或事物进行排序。在学校运动会上，老师按照班级顺序，在观众席上为每个班级划分了区域，同学们根据学号顺序排队入座，这样就可以避免现场出现混乱的情况，节省活动时间，也体现了社会文明程度，如图 2.2.1所示。 便于数字化信息管理 数字化信息更便于计算机识别和管理，可以通过编码在各种数据之间建立联系。尤其是在各类电子管理系统中，编码更是进行信息分类、检索和校对的关键。在图书馆的管理系统中，索书号就是一种常用编码。工作人员可以根据索书号对图书或文献资料进行分类整理，管理系统利用索书号对图书信息进行统计和记录，借阅者可以通过借阅系统检索图书的索书号，再通过索书号定位到图书的位置。如图2.2.2所示，小清正在根据索书号查找图书。 2、 制定编码规则 人们根据需求对不同的事物采用不同的编码方案,如邮政编码身份证号码、门牌号等，它们的长度不同，包含的信息也不同。在制定这些事物的编码方案时，人们会通过一定的规则和标准来对事物进行编码。制定编码规则一般通过以下几个方面来实现。 确定关键信息 生活中的编码通常由数字、字母、文字或符号组成，我们可以将它们统称为字符。比如电影院座位 D07就有三位字符，它代表着D排07号座位;房间门牌号201同样有三位字符，它代表着2层01号房间;身份证号码则有18位字符，除去最后一位校验码外前 17 位都对应了不同的信息。 根据应用场景和作用不同，编码中需要携带的信息也不同。例如，在一个小区中只通过门牌号“201”，很难找到准确位置，还需要增加楼号和单元号，如1-3-201。人们的名字可能会重复，但身份证号码不会重复，因为身份证号码是每个公民的唯一标识。如果身份证号码中缺少了顺序码和校验码，就会失去它的唯一性。如图2.2.3所示，两个人都叫小清，城市和出生年月也相同，他们的身份证号只有后四位不同。 因此，在制定编码规则时，首先要确定的就是编码中需要携带的信息有哪些,根据实际情况,选择必须被记录的信息进行编码。信息太多，可能会造成编码冗余;信息太少，可能会达不到预期目的。 课堂活动 如图 2.2.4所示，农场主李叔每个月都会购入不同的动物他想要记录并管理这些动物。小组讨论，哪些信息对于他来说是必须记录的？填写表 2.2.1。 表 2.2.1 新购入动物记录表 需要记录的信息 记录该信息的原因 购入动物的时间 记录动物进入农场的时间，方便管理 购入动物的种类 记录动物的种类，分类管理 购入动物的年龄 记录动物的年龄，方便对动物进行检查 购入动物所用资金 记录购买动物的成本，方便后续管理 确定信息的展示顺序 在一份编码中，同一类别的信息，范围更大的信息排序应该靠前。常用的地址类信息里有省份、城市和区县，省份代表的区域范围更大，那么省份信息就会在地址类信息的最前面。大多数编码会包含顺序码，顺序码通常只代表数据顺序，用来区分每个个体或对个体进行排序,不包含其他信息,所以一般位于整个编码的末尾位置。 规范信息的数据范围及含义 在制定编码规则时，还需要根据每个信息的数据范围来确定该信息在编码中所占的位数。信息的数据范围与信息本身以及编码的使用场景都有关系。比如年份,年份本身由四位数字组成,在编码中年份就会占四位;又如学号中的班级和顺序码，同一年级中的班级可能会超过 10个，但一般不会超过 100个，所以班级可以占两位,如图 2.2.5 所示。同理，顺序码只占两位，是因为顺序码只需要对一个班级内的学生进行排序，一般一个班级中的学生不会超过100个。如果顺序码需要对同一个年级内的所有学生进行排序，那所占的位数就需要更多了。 用数字表示信息时，需要设置相应的数字代码。数字代码表示数字与信息之间的对应关系，比如邮编前两位使用的省份代码，10表示北京，55 表示贵州。 三、课堂练习 小组讨论：管理班级图书角里的图书，需要记录哪些信息？可以制定怎样的编码规则？ 根据讨论的结果，设计一套编码规则记录图书编码，管理图书角里的图书。 编码样例: 0 1 0 1 0 2 3 0 5 7 … … 将编码规则填写在表 2.2.2中。 表 2.2.2 编码规则表 编码内容 展示顺序 所占位数 数字代码 图书类别编码 1 2 01、02、03…… 图书序号编码 2 3 001、002、…… 年份编码 3 2 22、23、24…… 月份编码 4 2 01、02、……12 校验码 5 1 0——9 四、拓展延伸 1. RGB 颜色代码 问：你知道吗，我今天发现原来颜色也有编码，通过6位数字和字母的组合就可以代表一种颜色呢!比如，#00FFFF 是青色，#FFD700是金黄色，#000000是黑色…… 答：你说的是 RGB 颜色代码，即 Red(红色)Green(绿色)和 Blue(蓝色)三种原色的统称。将这三种原色按不同的比例混合可以得到各种各样的颜色。每种颜色用介于0和 255 之间的三个数值来表示，数值大小代表每种原色在组合时的比例。 问：哇，那这样算起来，共有 256x256x256种可能，能配对成 1600 多万种不同的颜色呢。啊？不对呀，一共有三种颜色值，每种颜色值最大到三位数，那应该用9 位编码，怎么只有6位呢？怎么还有字母？ 答：传统的记录方式确实是通过数值记录的，比如青色就是(0,255,255)，这种方式在计算机中使用会比较复杂，所以会将它转换成十六进制的编码，字母A~F在十六进制中代表 10~15。255 用十六进制表示就是FF，所以青色的十六进制颜色代码就是 #00FFFF。 2. 编码在我们的生活中还有哪些深远且广泛的影响呢？ 1.信息传输与存储信息编码与解码：编码将信息转换为计算机可直接处理的形式，这些编码后的信息可以在网络中高效传输，并在接收端解码为原始信息，如网页、图片等。 2.身份识别：如身份证号码、社会保障号码、护照号码等，这些编码系统唯一标识个人身份，便于政府、企业等机构进行信息管理和服务提供。 3.商品追踪与管理：条形码、二维码等编码技术在零售、物流等领域广泛应用，实现商品的快速识别、追踪和管理。 4.地址与通信：邮政编码、电话号码、IP地址等编码系统，确保邮件、电话、网络等通信方式的准确高效 5.医疗记录编码：医疗记录编码系统，标准化疾病、症状和手术操作的定义，便于医疗保险索赔和国际健康统计。 6.娱乐与媒体：在游戏开发、动画制作、音乐制作等娱乐媒体领域，编码技术是实现创意作品的关键技术之一。 3. 编码在信息科技发展中的意义？ 1.编码是将人类语言或符号系统转换为计算机可理解语言的关键步骤。没有编码，计算机就无法处理和理解人类输入的信息。 2.编码使得信息可以在计算机系统中存储、传输和处理，是计算机科学与技术的基石之一。 4. 编码发展过程中的本地化挑战与解决？ 随着计算机技术的普及，人们发现基础的编码无法表示所有国家和地区的字符，特别是那些使用非拉丁字母的语言，如中文、日文等。因此，各国开始制定自己的字符编码标准。例如，中国推出了GB2312编码，用两个字节表示一个汉字，解决了中文在计算机中的表示问题。 六、活动日志 活动日志 班级：XX姓名：XX 活动名称 探索编码规则--编码与秩序 活动环节 1口 2口 3口 4口（在对应环节画V） 活动完成内容 编码的好处、制定编码的规则 活动完成度 口口口口口口口口口(100%) 活动小结 问题与反思：设计编码困难 改进的方法：询问老师或者同学 学习编码带来的好处。 学习编码在数字化信息管理中的好处与优势。 学习制定编码的规则。 完成课堂活动。 。 学习编码的信息展示顺序。 。 了解规范信息的数据范围与含义。 完成课堂练习。 进行课外知识拓展。 完成活动日志记录。 初步学习编码是什么以及编码在日常生活中给我们带来的好处有哪些。 加深对编码的学习。 了解制定编码的规则，为下一步的教学铺垫，加深对本课知识内容的理解和掌握。 进行课题练习，引导学生进行举一反三和实际问题的解决，考查学生的知识学习落地能力，加深对所学知识的全方位掌握。 进一步加深学生对于编码的学习，掌握信息的展示顺序。 加深学生对于课堂内容的理解，了解规范信息的数据范围以及其意义。 巩固学生对于课堂知识的理解与实际运用，检验学生的学习效果。 拓宽学生知识面。 将本课学习情况进行总结。 课堂小结 探索编码规则--编码与秩序 1、引入新知内容 2、学习编码的好处 3、学习制定编码的规则 4、完成课题练习 5、进行相关知识拓展 总结回顾 对本节课内容进行总结概括。 课后作业 1. 尝试自己设计一套编码，并在实际使用中感受编码在生活中所带来的好处。 2. 学完本节课，说一说你觉得编码的作用有哪些？你是否在生活中借助编码了解信息？ 布置作业 拓展学生的学习能力 课堂板书 观看板书 强调教学重点内容。 学科网（北京）股份有限公司 $$