二值的黑白图像（教学设计）2025-2026学年四年级全一册信息科技人教版

该小学信息科技课件聚焦二值黑白图像的0和1编码原理，通过“熊猫照片变黑白格子”情境导入，衔接《嘀嘀嗒嗒的秘密》前序知识，为《多彩的数字世界》奠定基础，引导学生在编码解码活动中构建数据编码认知支架。 其亮点在于情境任务驱动（如熊猫X光片十字编码、动物表情解码），融合计算思维（抽象行列编码规则）与数字化学习（自制网页工具设计图案），任务从简单到复杂梯度推进，评价多元（自评互评量表）。学生能直观理解信息编码逻辑，教师可高效落实信息意识与创新素养。

《二值的黑白图像》教学设计 西安工业大学附属小学 王巧侠 一、教材分析 《二值的黑白图像》是义务教育信息科技教学指南中数据与编码模块，四年级全一册第三单元“有趣的编码应用”中的第12课的内容。 本课主要引导学生理解计算机如何用0和1编码表示图像。通过引导学生探究黑白图和 0、1 编码之间的相互转化，让学生了解编码长度与所包含信息量的关系，明白计算机中图片、文字等信息是如何用 0 和 1 的不同排列组合来表示的，从而加深对数据编码的理解。 本节课是《嘀嘀嗒嗒的秘密》学习的延续，又是后面学习《多彩的数字世界》的基础，在教材中起着承上启下的作用。 二、学情分析 已有知识：四年级学生经过一段时间的信息科技学习，对计算机操作和基本概念有一定了解，对数字0和1有数学基础，部分学生接触过像素图或二维码。 兴趣与动机：具有较强的好奇心和探索欲望，喜欢通过实际操作学习新知识，据此在学习中可以设计个性化图案并转化为编码的游戏化活动。 学习难点：对于用0和1进行图像编码的概念较为陌生，对于二值图像这一专业概念，缺乏深入认识，需借助具体实例和实践活动辅助理解。 三、学习目标 1.能用0（白）和1（黑）的二进制思维描述简单黑白图像的构成，感知计算机中图片、文字等信息是用0 和1的不同排列组合来表示的。（信息意识） 2.通过0、1编码和黑白方块图的编码、解码活动，能说出编码长度与所包含信息量之间的关系。（计算思维） 3.使用数字化工具（网页编码编辑工具）进行黑白图的编码设计，体验数字化创作的过程。（数字化学习与创新） 4.了解在信息编码过程中应遵循一定的规则和标准，形成严谨的科学态度。（信息社会责任） 四、学习重点、难点 1.重点 通过0、1编码和黑白方块图的编码、解码活动，了解编码长度与所包含信息量之间的关系。 2.难点 使用数字化工具（网页编码编辑工具）进行黑白图的编码设计，可以用0和1表示计算机中的信息。 5、 教学策略 1.情境教学法：以“熊猫X光片解码”“表情解码”等真实问题导入，激发学习动机。 2.探究式学习：通过“观察→编码→设计”的阶梯任务，引导学生自主发现行列编码规则，发现编码长度与所包含信息量之间的关系。 3.游戏化实践：教师自制网页工具设计个性化图案，让学习过程更具互动性和创造性。 4.技术赋能：教师自制“二值的黑白图像探究.Html”和“二值的黑白图像设计工具.Html”网页工具，实时生成编码，降低操作门槛。 六、教学准备 1.多媒体教室 每台计算机安装Windows操作系统及浏览器，确保网络连接正常。 2.教学资源 （1）教学课件（含熊猫图、二值图像示例、点阵字库示例） （2）学生学习任务单（包含学习目标、实践活动与评价量表） （3）二值的黑白图像探究学习工具，二值的黑白图像设计工具。 3.学生准备：鞋套、铅笔、橡皮、钢笔或中性笔。 七、课时安排 1课时（40分钟） 八、学习活动设计 （一）创设情境，导入新课（2分钟） 出示苏小竹姐姐惊讶照片，怎么回事呢？ AI技术让图片说话，揭示惊讶缘由？ 拍摄熊猫计划的苏小竹姐姐，很想念熊猫呼呼，熊猫基地的工作人员发来呼呼的照片，可是小竹姐姐打开以后，发现是黑白格子图。于是就有了开头的一幕。 图片在计算机中是以怎样的方式存储的？ 揭示课题："今天我们就来学习“二值的黑白图像”，学习用0和1来表示计算机中的黑白图像。 【设计意图：以“熊猫照片变黑白格子”的悬念切入，贴近学生生活，引发好奇心和探究欲。通过苏小竹姐姐的真实情境，让学生感受到“二值图像”在生活中的实际应用，增强学习动机。从“照片异常”引出问题，让学生带着疑问进入新课，明确本课的学习任务——理解计算机如何用0和1编码黑白图像。为后续的“编码与解码”活动做好铺垫，使知识衔接更自然。】 （2） 出示学习目标和评价量表（2分钟） 【设计意图：出示学习目标和评价标准，让学生明确这节课的学习内容，明确评价标准，以评促学。】 （3） 探究活动 活动主题：0、1编码和黑白方块图之间的相互转化 1.知识锦囊（2分钟） 播放视频：图像放大后，观看完视频学生提取锦囊秘籍。 师讲解：在计算机中，使用0和1对黑白方块图进行编码，0表示白色方块，1表示黑色方块。0与1的不同排列组合，能对应表示各种各样的黑白图。提醒学生收好知识锦囊，因为它在后面的活动中会带来很大的帮助。 【设计意图：“知识锦囊”明确编码规则（0=白，1=黑），为后续更复杂的箭头、表情解码奠定基础。】 2.编码活动（2分钟） （1）“十”字图案编码 情境：动物医院接收了一只骨折的熊猫，但X光片的骨折部位被打上了十字图密码，需要破解密码，医生才能准确定位骨折点开展治疗。 学生根据前面的知识锦囊在学生任务单上写出“十”字图的编码，并分享自己的编码。 师揭晓编码 如何将第二行的写在前面会怎样？引出编码规则：从左到右、逐行编码。 【设计意图：以“熊猫骨折救治”为任务背景，赋予编码学习现实意义，增强学生的社会责任感（信息社会责任）。通过“十字”图案的简单案例，引导学生将视觉图像抽象为数字序列（抽象化）。强调“从左到右、逐行编码”的规则，渗透计算机存储数据的基本逻辑（算法思维）。学生先尝试口述编码，教师再揭晓答案，既保留探究空间，又确保概念准确性。十字图案（3×3网格）作为入门任务，与后续的箭头（4×4）、表情（5×7）形成难度梯度，自然引出“编码长度与信息量关系”的探究。衔接下一环节：箭头图案编码，看来大家已经掌握了简单图形的编码方法！接下来，我们要挑战更复杂的图案——导盲犬训练用的“箭头”标志，你们能破解吗？】 （2）箭头图案编码（3分钟） 情境：训练学校的导盲犬听不懂复杂指令，训导员发明了地面箭头标志。在电脑中需要对箭头标志进行编码。 学生活动：完成学习任务单的活动2，在教师的引领下进行分享交流。 【设计意图】通过实际操作体验用0和1对黑白方块图进行编码，了解用0来编码白色，用1来编码黑色的编码方法，知道图片也是可以被编码的。 3.解码活动（6分钟） 动物园用符号记录动物的情绪变化，但新志愿者只留下了这一串数字，你知道这是什么表情吗？ 学生初步解码，解码成了无法理解的样子 师给出提示：这是一个5行7列的黑白图，解码失败的再试试。 学生先调整好0、1编码的行列，再进行解码。 【设计意图：通过"解码失败-获得提示-调整重试"的过程，培养学生的问题解决能力和计算思维。让学生在纠错中理解行列规则对解码的关键作用，强化"编码需规范"的信息社会责任意识，同时锻炼逻辑推理与耐心探索的科学态度。】 4.熊猫黑白格子图编码（1分钟） 师出示12行15列的熊猫图，问：你知道如何编码吗？ 【设计意图：通过大尺寸熊猫图编码任务，引导学生将课堂所学迁移至更复杂场景。同时为后续"编码长度与所包含信息量之间的关系"的探究埋下伏笔。】 5.探索编码长度与所包含信息量之间的关系（3分钟） 小组合作：发现规律 学生在学习任务单上，完成发现。 十字：9个数字，图案：____________（简单，复杂） 箭头：___个数字，图案：____________（简单，复杂） 笑脸：___个数字，图案：____________（简单，复杂） 熊猫：___个数字，图案：____________（简单，复杂） 规律：简单图编码（长，短），复杂图编码（长，短）！ 【设计意图：通过对比不同图案的数字个数，让学生明白0、1的编码越长，对应的黑白方块图就越复杂，从而理解编码长度越长所包含的信息量就越多。】 （四）实践操作（5分钟） 有趣的黑白方块图给我们带来了无限遐想。大家想用黑白方块设计出独特的图案吗？想一想有没有什么图案可以代表自己，或是自己最喜欢什么图案，用黑白方块将它表示出来，形成属于自己的特色图案吧！ 教师展示其他学生的黑白方格图作品，学生欣赏。 发布任务：设计属于自己的黑白方块图 教师将“二值的黑白图像设计网页.html”网页发给学生，布置任务：设计属于自己的黑白方块图，并转化为0、1 编码。 师给出操作提示：打开桌面上的老师文件，双击打开“二值的黑白图像设计网页.html”。设计完成之后进行编码，点击“保存图案”和“保存编码”按钮，将图案图和编码图分别以自己的“学号+姓名+图案名”命名，保存在电脑桌面上，并给老师提交。 师提醒：在设计过程中可以先构思简单的图案，如字母、数字或简单的物体轮廓，然后再进行编码。同时，在教室巡视，观察学生的设计过程，及时给予指导和帮助，特别是对于遇到困难的学生，引导他们如何简化图案或正确进行编码。 学生在线进行设计，并将设计图保存提交给老师。 【设计意图：通过自主设计黑白图案并生成编码，学生将创意与计算思维结合，在实践中巩固二进制编码规则，体验数字化创作的乐趣，同时理解信息量与复杂度的关系。】 （五）小组合作（5分钟） 1. 在老师提供的网页上设计属于自己的黑白方块图，并转化为 0、1编码。 2. 同学间互换转化后的编码，尝试解码获得黑白方块图。 3. 和其他同学手中的原始黑白方块图进行对比，查验解码结果是否正确。 （六）作品展示与评价（5分钟） 学生展示作品，互相评价。 教师总结评价，强调优点和改进方向。 【设计意图：通过展示、互评与讨论，巩固编码知识，培养批判思维；借助技术工具动态生成作品集，关联真实应用场景，在交流中理解编码标准化的社会价值，激发创新自信】 （七）总结（2分钟） 学生谈本节课收获，教师给出语言表达参考框架：我今天学到了：计算机中的图片是通过______存储的，0代表____,1代表_____。简单图编码（长，短），复杂图编码（长，短），我用黑白图设计了_______________图案。 师生一起回顾本节课所学的主要内容，包括0 和 1 编码与黑白方块图的相互转化方法、编码长度与图像复杂度的关系以及在编码过程中需要注意的事项，如编码顺序和行列对应等。通过提问和引导，帮助学生梳理知识体系，强化记忆 （八）扩展与提升（2分钟） 1.鼓励学生上网查找并了解点阵字库。 2.视频：0和1如何构成数码世界 【设计意图：通过展示点阵字库和数码世界的0/1构成原理，拓展学生认知边界，将课堂所学与更广阔的数字世界连接。帮助学生理解简单二进制规则如何构建复杂信息系统，激发进一步探究兴趣，为后续学习多彩的数字世界埋下伏笔，培养系统化思维和科技探索精神。】 九、学习评价设计 评价维度 评价内容 评价标准 自我评价 同伴评价 知识掌握 能用0和1对黑白图像进行编码。 编码完全正确（优秀） 存在少量错误（良好） 无法完成（需改进） 优秀□ 良好□ 需改进□ 优秀□ 良好□ 需改进□ 能将0、1编码转化为黑白方块图 解码完全正确（优秀） 存在少量错误（良好） 无法完成（需改进） 优秀□ 良好□ 需改进□ 优秀□ 良好□ 需改进□ 能说出编码长度与所包含信息量之间的关系。 能说出关系（优秀） 需提示才能发现（良好） 未理解（需改进） 优秀□ 良好□ 需改进□ 优秀□ 良好□ 需改进□ 设计能力 设计黑白方块图并转化为0、1编码 设计有创意且编码正确（优秀） 设计简单但编码正确（良好） 未设计出（需改进） 优秀□ 良好□ 需改进□ 优秀□ 良好□ 需改进□ 课堂参与 参与活动，完成学习任务单，提交设计图案，并对自己和同伴进行评价。 全部完成（优秀） 基本完成（良好） 未完成（需改进） 优秀□ 良好□ 需改进□ 优秀□ 良好□ 需改进□ 十、板书设计 二值的黑白图像 0 1 编码规则：从左到右，从上到下 复杂图编码长 简单图编码短 十一、教学反思 1.教学实施情况 本节课围绕"二值图像编码"核心概念，设计了三个主要教学环节：首先以熊猫照片放大后变为黑白格子图为情境导入，引导学生认识黑白图像编码；其次通过熊猫骨折部位的十字图、导盲犬箭头标志的编码活动和动物情绪记录的解码活动，掌握基本规则；最后开展个性化图案设计实践。教学过程中使用了自制的可视化编码工具，100%的学生完成了基础编码任务。 2.成功之处 （1）情境创设有效：熊猫X光片和动物情绪记录的真实案例成功激发了学生的学习兴趣。 （2）工具使用恰当：教师自主研发的可视化编码工具帮助学生直观理解抽象的编码规则 （3）活动设计合理：从简单到复杂的任务梯度符合学生认知规律 （4）互动形式多样：包含个人练习、小组讨论和作品展示等多种形式 3.不足之处 （1）部分学生在复杂图案编码时存在行列顺序混淆的问题 （2）对学习能力较强学生的拓展提升不够充分 （3）课堂评价反馈的即时性有待提高 （4）个别学生在小组活动中参与度不高 4.再教设计改进 （1）增加编码规则的可视化提示，如行列编号标注 （2）设计分层任务：基础任务（5×5网格）+提高任务（8×8网格）+挑战任务 （3）引入实时评价工具，如扫码提交即时反馈 （4）优化小组分工机制，确保每个学生都能参与 （5）增加生活化应用案例，如条形码、二维码等常见编码的简单介绍 本次教学在情境创设和活动设计方面取得较好效果，但在差异化教学和即时评价方面还需要进一步完善。后续将着重优化教学工具和评价方式，提升教学效果。 学科网（北京）股份有限公司 $