1.2数据编码教学设计-2025-2026学年粤教版高中信息技术必修一

信息技术（必修1） 数据与计算 《1.2数据编码》教学设计 科 目：信息技术 章 节：第一章 数据与信息 1.2 数据编码 教 材：广东教育出版社《信息技术》（必修1）数据与计算 授课人：武威二中 杨晓蓉 《数据编码》教学设计 科 目：信息技术 章 节：第一章 数据与信息 1.2 数据编码 教 材：广东教育出版社《信息技术》（必修1）数据与计算 1、 教材分析 本节“数据编码”是信息技术的基础与核心。教材首先通过对比阐述模拟信号（连续）与数字信号（离散）的概念与区别，奠定数字化思想。进而重点讲解文字编码（ASCII码、国标码）、图像编码（像素、位图图像编码、位图文件）、声音编码（采样、量化、编码）的基本原理，旨在让学生理解各类信息如何转换为二进制数字，体会编码作为“人”与“机”对话桥梁的关键作用。 2、 学情分析 现在的学生生在信息社会，接触的信息量巨大，作为数字原住民，他们对各类数字信息有丰富感性认识，但普遍“知其然不知其所以然”。他们能熟练使用文字、图片、声音，却难以理解其底层模拟信号与数字信号的转换原理。文字编码的抽象性、图像编码的像素概念、声音编码的采样量化过程均是认知难点，需通过具象实例搭建理解桥梁。 3、 学科核心素养目标 1. 【计算思维方面】 1 理解模拟信号与数字信号的特征与区别； 2 了解文字（ASCII码、国标码）编码的基本原理 3 图像（像素、位图图像编码、位图文件）编码的基本原理 4 声音（采样、量化、编码）编码的基本原理。 2. 【数字化学习方面】 通过实例对比与过程分析，体会信息数字化的思想，培养计算思维。 3. 【信息意识与信息责任方面】 认识到编码技术的基础性价值，激发对信息技术本质的探索兴趣。 4、 教学重难点 1. 教学重点： 模拟信号与数字信号的区别；文字、图像、声音数字化的基本思想。 2. 教学难点： 理解采样和量化概念；建立“编码即映射”的思维模型。 5、 教学策略 本节课采用“对比导入-实例解析-类比迁移”的综合策略。利用传统磁带与数字音频的对比，直观建立模拟信号与数字信号的核心概念。通过ASCII码表查询解析文字编码，图像局部放大演示像素与色彩编码，“高速拍照与精确测量”的类比阐释声音的采样与量化过程，将抽象编码原理转化为可感知、可理解的具体实例，深化学生对信息数字化本质的理解。 6、 教学准备 多媒体课件（PPT）、几段音频、几张图图片、一张ASCII码表截图。 7、 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 教学意图 情境导入 看时间（机械表 vs 电子表） 1. 模拟信号 - 指针式机械表 显示方式：时针、分针、秒针在表盘上连续不停地、平滑地转动。 特点：在任意一个瞬间，指针都指向一个唯一的位置，代表了唯一的时间。它的运动是连续的，你无法说出它“跳”到了下一个位置，因为它一直在滑行。 2. 数字信号 - 数字电子表 显示方式：直接显示数字，如 12:45:30。 特点：数字的变动是跳跃的。秒数从“30”突然跳到“31”，分钟从“45”突然跳到“46”。它的变化是一下一下的，每分钟、每秒都是一个独立的、离散的数字状态。 观看，思考，回答 理解概念并用一句话总结： 模拟信号就像平滑的斜坡，是连续变化的。 数字信号就像一级级的楼梯，是离散、跳跃的。 引出课题，呈现目标 学习新知 1. 认识模拟信号 实例展示： PPT展示不同声音信号的波形图。 概念讲解： 模拟信号是指在时间上和幅度上都连续变化的信号。它的特点是连续、平滑。 特点总结： 连续不断，数值变化平滑。 比较，分析 概括出模拟信号的特点 2. 认识数字信号 实例展示： PPT展示电子数字手表跳动的数字、计算机二进制代码“0101...”。 概念讲解： 数字信号在时间上和幅度上都是离散的、不连续的。它用一系列离散的数值（最基本的是0和1）来表示信息。 特点总结： 离散、间断，数值变化跳跃。 比较，分析 概括出数字信号的特点 3. 模拟信号与数字信号的比较 模拟信号 数字信号 ①表现形式 连续变化的曲线 离散的脉冲序列 (0/1) ②抗干扰能力 弱 (易受噪音影响，如磁带杂音) 强 (不易失真，易于纠错) ③存储与处理 不易存储、复制会失真 易于计算机存储、处理和压缩 强调： “要将现实世界的模拟信息交给计算机处理，必须进行一场‘跨界翻译’——模拟信号到数字信号的转换，即数字化。” 思考，比较 对比模拟信号和数字信号的不同，填表。 4. 文字编码： 提出问题： “计算机如何表示英文字母‘A’和汉字‘中’？” ①讲解ASCII码： 概念： 它是一种约定，用一个8位二进制数（1个字节）来表示一个西文字符。 实例互动： 在PPT上展示ASCII码表片段。“大家看，大写字母‘A’在这个约定里被分配到的号码是十进制65，转换成二进制就是01000001。计算机里存储的就是这串二进制代码。” ②讲解汉字编码：国标码（GB2312/GBK） 提出问题： “汉字有成千上万个，1个字节（256种可能）够用吗？” 解决方案： 所以汉字编码国家标准规定用2个字节（16位） 来表示一个汉字。例如，“中”字在GBK编码中是D6 D0（十六进制）。繁体中文用BIG5码（大五码）来表示。 本质强调： 编码的本质就是建立字符与二进制代码之间一一对应的映射关系，就像给每个字符一个独一无二的“身份证号”。 观看，思考 通过视频，思考汉字和英文编码的不同 学习新知 5. 图像编码：马赛克的艺术 ①展示图片： PPT上展示一张放大到极致的彩色图片，让学生清晰地看到是由无数个彩色小方块组成。数字图像包括位图图像和矢量图像。 ②讲解概念： （1）像素（Pixel）： 图像的最小单位，就是那些小方块。图像的采样是按一定的空间间隔从左到右，自上而下分解成的一个一个大小相同的点，即为像素。 原理： 编码就是记录每个像素点的颜色。 图像的分辨率=图像X方向的像素数*图像y方向的像素数 （2）位图：最小单位为像素（光栅点），又叫点阵图（或像素图），它采用位映射存储格式，即将每一个像素映射位一个数据，存放在以字节为单位的矩阵中。 （3）实例分析： 黑白图像： 最简单，1位二进制就够了。1代表黑，0代表白。 彩色图像： 原理： 采用RGB模式。任何颜色都可看作由红（R）、绿（G）、蓝（B）三种色光按不同比例混合而成。 编码方式： 每个像素点的颜色用3个字节（24位）来编码，其中1个字节（8位）表示红色深度（0-255共256级），1个字节表示绿色深度，1个字节表示蓝色深度。 举例： 纯红色的编码是11111111 00000000 00000000；纯绿色是00000000 11111111 00000000。 （4）16色图像，每一个像素有16种可选颜色，称为4位图像（）；256色图像称为8位图像（），24位图像颜色更丰富，为种（常被近似为16MB） 颜色的深度：记录每个像素点的颜色所需的二进制位数（位深度），也叫图像量化位数。 （5） 位图文件的大小： <1> 每个0或1就是一位（bit,数据存储的最小单位） <2> 8位就称为一个字节（Byte）写作: 1B=8b 1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB （6） 图像的存储容量=分辨率*颜色深度/8（单位：字节B） 例：图像尺寸为1280*720像素，颜色深度为24位，计算该图像所占的存储容量。 图像所占的存储容量=1280*720*24/8=2764800B 2764800B/1024≈2700KB/1024≈2.6MB 文件的大小=文件头+信息头+颜色表项+图像分辨率*图像量化位数/8 （7）矢量图：利用点、直线、多边形等基于数学方程的几何图元表示的图像。 结论： 一张图片就是一个包含了数百万甚至上千万个像素点颜色值的巨大矩阵。 分析，比较，计算 掌握核心概念，理解图像编码的过程，会计算位图图像的大小。 学习新知 6. 声音编码：为声波“拍照”建档 （1） 提出任务： “现在我们挑战最难的部分：如何把一段连续的、光滑的声波曲线变成0和1？” （2） 声音是振动产生的波，声波的振幅反映声音的强弱，声波的频率反映音调的高低。 （3）三步分解： ① 采样 —— “抓拍”瞬间 类比： 给一段连续的动作视频高速拍照。拍照越快，动作越连贯。 原理： 每隔一小段时间（如1/44100秒），测量一次声音的幅度值（抓取一个点）。 关键概念：采样频率： 每秒采样的次数。 CD音质：44.1kHz（每秒44100次）。频率越高，保真度越高。 ② 量化 —— “归档”测量值 活动演示： 请一位学生用直尺测量讲台高度（76.3 cm）。 提问： “如果规定必须以‘整厘米’为单位记录，应记作多少？”（76或77 cm）。这个过程就是量化——将连续的模拟值归入最接近的离散等级。 关键概念：量化位数： 表示每个采样点用的二进制位数。8位有256个等级，16位有65536个等级。位数越高，细节越丰富，噪音越少。 ③ 编码 —— “翻译”成二进制 原理： 将量化后的每个等级值，转换成对应的二进制代码。 举例： 假设一个采样点被量’化到第170级（在0-255范围内），其二进制代码就是10101010。 声音的存储空间=采样频率（Hz）*量化位数(bit)*声道数*时间（s）/8（单位：字节B） 频率的单位为Hz，1kHz=1000Hz 最终成果： 一段声音最终变成了一长串如“10101010 01010101 ...”的二进制流，可以被计算机存储和处理。 分析，比较 结合图像编码的内容，举一反三，理解声音编码的过程，会计算声音文件的大小。 巩固练习 1. 标准ASCII码中，下列关系式成立的是：（） A. “A”>”b” B.”3”>”t” C.”d”>”b” D. “t”<”T” 答案：C 2. 一首时长为100秒的双声道音乐，采样频率为44.1kHz，量化位数为16，计算该音乐的音频所占的存储容量。 解：容量=44100*16*2*100/8=17640000B 17640000/1024/102417MB 思考，计算 进一步掌握本节课的内容。 归纳总结 知识树回顾（采用思维导图式提问）： “今天我们学习了哪两种信号？它们的区别是？” “文字、图像、声音分别是如何被编码成二进制数字的？” “编码的核心思想是什么？”（建立映射规则） 升华： “同学们，我们今天破解了数字世界的底层密码。我们看到的每一段文字、每一张图片、听到的每一首歌，在计算机深处，都是一串串无声的0和1的河流。正是编码技术，架起了人类感知世界与计算机处理信息之间的宏伟桥梁。这就是信息技术的力量与美感所在！” 对比，分析，思考 掌握本节课的所学内容，建立思维导图，激发同学们的学习兴趣。 辨析提升 人工智能（Artificial Intelligence, AI）是计算机科学的一个分支，旨在开发能够模拟人类智能的系统和机器。其核心目标是使机器具备感知、学习、推理、决策和创造等能力，从而完成通常需要人类智能的任务。 本节课最后以AI模拟人声的视频为结尾，旨在轻松的环境中激发同学们深度学习的兴趣。 观看视频，思考 学习使用AI工具，进行深度学习。 8、 教学反思 本次课程围绕“数据编码”展开，教学目标基本达成。我通过各种案例成功激发了学生兴趣，化解了抽象概念的难度，课堂互动积极。反思发现，部分学生对二进制转换的理解仍需加强，后续可设计更多分层练习，并融入数字化工具（如在线转换器）提升课堂效率。今后将继续优化理论与实践的结合深度。 第 2 页 共 7 页 学科网（北京）股份有限公司 $