第13课 计算机中的编码（教案）2025-2026学年四年级上册信息科技河北大学版

该小学信息科技教学设计聚焦计算机二进制编码原理，通过生活编码实例（如交通信号灯、条形码）导入，引导学生从识别符号数量过渡到理解二进制本质，搭建“生活编码-计算机编码”的认知支架，梳理“信息-编码-解读”的知识脉络。 以“实践探究”为主线，设计表情图案编码、编码缩短等活动，结合小组合作与直观演示，突破“编码位数与信息量关系”难点，培养信息意识与计算思维。提供可操作的编码设计与缩短方法，助力教师高效教学，提升学生数字化实践与创新能力。

《第13课 计算机中的编码》教学设计 教学内容分析 本课选自2025年河北大学出版社四年级上册信息科技教材第4单元“数字世界中的编码秩序”的第13课，是本单元的核心内容。教材以“编码符号个数-双符号编码设计-编码缩短方法”为逻辑主线，通过情境提问、表格分析、实践设计等活动，将抽象的编码概念与交通信号灯、条形码、二维码等生活实例相结合，逐步引导学生理解计算机采用二进制编码的本质原因，掌握双符号编码的设计方法及编码缩短技巧。教材内容贴合2022版新课标要求，注重实践探究与思维培养，符合小学阶段信息科技学科“从具体到抽象、从生活到技术”的认知规律。 学情分析 四年级学生已具备基本的计算机使用经验，能熟练进行信息输入、浏览等操作，但对信息在计算机中的存储与转换原理缺乏认知。他们好奇心强，对生活中的编码现象有一定观察基础，但尚未形成“编码符号-信息表示”的系统思维。此外，学生具备简单的符号对应、图案绘制能力，适合通过实践操作、小组讨论等方式开展学习，但对“二进制与计算机硬件关系”等抽象知识的理解需要借助具象实例和直观活动进行支撑。 教学目标及核心素养指向 1.通过分析生活中编码实例，识别不同编码的符号数量特征，理解“计算机中所有信息均需编码为二进制”的核心事实，建立“信息-编码-计算机解读”的关联认知。（信息意识） 2.在设计双符号编码的过程中，掌握“通过增加编码位数扩展表示信息量”的逻辑方法；通过实践编码缩短活动，初步形成“优化编码效率”的思维意识。（信息意识、计算思维） 3.借助表格分析、图案绘制、编码转换等实践活动，学会用0和1对简单黑白图案进行编码，能运用编码规则完成基础的编码缩短与解码操作，提升实践创新能力。（数字化学习与创新） 4.结合编码在商品信息、支付信息中的应用实例，感知编码在信息存储与传输中的重要作用，初步建立“编码与信息安全相关”的责任意识。（信息社会责任） 教学重难点 教学重点： 理解计算机采用二进制编码的原因及双符号编码的基本原理。 掌握用0和1设计简单编码的方法。 教学难点： 理解“编码位数与表示信息量的关系”。 掌握编码缩短的基本方法并能进行简单应用。 重难点设计原因： 二进制编码是计算机处理信息的核心基础，理解其原理是后续学习信息存储、传输的前提；而双符号编码设计是连接“抽象编码概念”与“具体实践操作”的关键载体，既是对二进制原理的应用，也是培养计算思维的直接途径。这两部分内容贯穿教材主线，且与核心素养中“信息意识”“计算思维”的培养直接相关，因此确定为教学重点。 “编码位数与信息量的关系”涉及抽象的逻辑推理，四年级学生难以直接通过理论理解，需借助具体实例逐步感知；编码缩短则需要在理解原有编码规则的基础上，运用“简化重复信息”的策略，对学生的逻辑分析与实践应用能力要求较高。这两部分内容是教材中思维进阶的关键节点，也是学生容易产生认知障碍的地方，因此确定为教学难点。 教学策略 1. 实例导入法：以生活中常见的编码现象为切入点，通过提问引发认知冲突，激发学生探究兴趣。 2. 实践探究法：设计“编码实例分析-双符号编码设计-编码缩短实践”三级探究活动，让学生在“观察-操作-思考”的过程中逐步突破重难点。 3. 小组合作法：在编码设计、编码缩短等环节组织小组讨论与分享，通过同伴互助解决个体认知难点，提升学习效率。 4. 直观演示法：借助表格、图案示例、编码过程展示等直观载体，将抽象的编码原理转化为具象内容，帮助学生理解编码位数与信息量的关系。 教学过程 课堂导入 教师活动：情景描述：你是否思考过，当我们向计算机输入信息时，计算机是如何解读这些信息的?当我们使用数字技术进行在线生活与学习时，信息又是如何被存储、传输的?当我们在互联网等数字环境中活动时，如何有效地保护信息，防止其被别人窃取呢?本单元，我们将探讨数字世界中的编码秩序，并通过一系列有趣的活动来深入探究其中的奥秘。 引出本课主题：今天我们就来探究计算机中的编码奥秘。 问题设计： 问题一：我们经常使用计算机获取信息、处理信息、传输信息，那么在计算机设备和网络上处理、传送的信息，与我们平时看到的、听到的信息是如何转换的呢? 问题二：编码过长可以怎么缩短？ 设计意图： 以生活化问题引发认知需求，通过熟悉的编码实例搭建“生活-学科”的连接，为后续分析编码符号个数做铺垫，激发学生学习主动性。 活动1：认识编码符号的个数 教师活动：布置任务：观察表中的编码实例，想一想，哪些实例是使用两个符号进行编码的?请与同学们分享你的观点。 出示编码实例分析表，引导学生观察并判断符号数量。 学生活动：小组讨论表格中编码的符号数量，勾选对应选项并分享观点。 教师活动：讲解：由于计算机的组成元件本质上是电子电路，因此最小的计算机单元仅有两种状态:断电和通电。设计计算机的科学家使用数字“0”和“1”来表示这两种状态，并采用二进制来对应这两种状态的各类运算。计算机中存储的一切数据，无论是数字、字母文字，还是图像、音频、视频等，最终都需要被编码为用0和1表示的二进制形式。 学生活动：倾听讲解，理解计算机采用二进制编码的本质原因。 设计意图: 通过分析生活实例，先建立“编码符号数量”的直观认知；再通过教师讲解，将生活编码与计算机二进制编码关联，突破“计算机用二进制”的认知难点，培养信息意识。 活动2：设计只有两个符号的编码 教师活动：布置任务：图左侧图案呈现的是一个人的表情。参考图左侧的形式，在右侧的格子中设计一个表情图案，并用笔把它画出来。将图右侧的表情图案编码为只有0和1的数字，并将编码后的信息填写在表中。 组织学生绘制表情并编码，巡视指导。 学生活动：观察格子图，明确编码规则，思考符号数量需求。绘制表情图案，用0/1编码并填写到表格中，小组内交流核对。 教师活动：实践探究：你能用0和1对下面的黑白图进行编码吗？ 提示“0代表白色，1代表黑色” 讲解：用0和1进行编码，在计算机中，代码也会存储在一行上。对比黑白图的编码，你有没有发现，编码的长度和图片的复杂度是相关的。越复杂的图片，越需要更长的编码来表示。 教师活动：抛出讨论题：(1)单独使用0和1两个符号是否可以编码表示A、B、C这三个字母?(2)单独使用0和1两个符号是否可以编码表示数字0、1、2、3、4、5? 讲解：两个符号单独使用显然无法对数量大于2的信息进行编码，但增加编码长度可以增加要表示的信息量。表展示了如何使用0和1两个符号表示数量大于2的信息的方法。 学生活动：小组讨论问题，尝试设计编码并分享，发现单符号不足。观察表格，理解“位数-信息量”的关系，修正自己的编码设计。 设计意图: 通过图案编码实践，将二进制原理转化为具体操作，落实“双符号编码设计”的重点；通过讨论与表格讲解，逐步突破“编码位数与信息量关系”的难点，培养计算思维与实践能力。 活动3：缩短编码的方法 教师活动：思考与探索：如果仅用0和1编码导致信息位数过长，我们是否可以找到一种方法来缩短位数呢?表展示了针对图左侧表情的编码方案，其中的0和1分别代表两种不同颜色的格子，编码后的信息共有63位。 出示63位表情编码，提问：“编码过长不便存储，如何缩短？” 出示缩短示例，讲解缩短规则。 学生活动：观察长编码，思考缩短思路，分享初步想法。理解缩短规则，明确“重复信息简化”的核心方法。 教师活动：布置任务并引导学生解码并绘制图案：根据编码规则，可以对信息进行编码。同样，根据编码规则，也可以将编码后的内容还原为原始信息。参考前面的编码规则，对表中的编码信息进行解码，并根据解码信息绘制图案。 学生活动：运用规则解码，绘制图案，验证编码与解码的对应性。 设计意图： 通过“发现问题-学习方法-实践应用-验证结果”的流程，让学生在操作中掌握编码缩短的基本方法，突破难点；同时通过解码反向验证，深化对编码规则的理解，提升数字化创新能力。 课堂小结 教师活动： 引导学生回顾本课内容：“我们如何设计编码？怎样缩短编码？” 学生活动: 小组内梳理知识点，派代表分享总结，补充完善。 设计意图: 通过梳理回顾，帮助学生构建系统的知识框架；结合实例渗透责任意识，落实核心素养目标；以课后实践延续学习，巩固课堂成果。 教学反思 亮点：本课以“生活实例-实践探究-思维提升”为路径，贴合四年级学生认知特点。通过表情编码、编码缩短等具象活动，有效将抽象的二进制原理转化为可操作的实践任务，大部分学生能掌握双符号编码方法，计算思维得到初步培养。小组合作环节中，同伴互助有效解决了“编码位数与信息量关系”的理解难点，课堂参与度较高。 不足：部分学生在编码缩短环节对“重复信息识别”的准确性不足，导致缩短结果出错；对“二进制与计算机硬件关系”的讲解虽结合了“断电/通电”实例，但仍有学生存在模糊认知。此外，课堂中对编码与信息安全的关联渗透较浅，未能充分落实“信息社会责任”的深度培养。 改进方向：后续教学中，可增加“重复信息找一找”的前置练习，强化编码缩短的基础能力；借助简易电路模型演示“两种状态”，让二进制原理更直观。同时，补充“二维码支付安全”的案例讨论，深化信息社会责任教育，实现核心素养的全面落地。 学科网（北京）股份有限公司 $