第12课 二值的黑白图像（教学设计）信息科技人教版四年级上册（新教材）

该小学信息科技教学设计聚焦四年级“二值的黑白图像”，核心知识点为用0和1对黑白方块图进行编码解码及理解编码长度与信息量的关系。课堂以直观黑白方块图案（箭头、笑脸）导入，引导学生观察图形构成并思考“电脑如何看懂”，自然引出0和1的数字语言，搭建从具象图形到抽象编码的学习支架。 其特色在于采用任务驱动与合作探究法，通过4x4箭头图编码演示、5x5编码解码练习及“设计专属图案并交换编码验证”活动，落实计算思维（抽象编码规则与逻辑应用）、数字化学习与创新（实践操作与协同验证）和信息意识（建立数字与物理世界联系）。环节清晰可操作，学生在“编码-解码-创造-验证”中深化理解，教师可直接应用提升课堂效率，有效落实核心素养。

12.二值的黑白图像 教学设计 学科 信息科技 年级 4年级 备课时间 主备人 教案持有教师 备课组 成员 教学内容 课 题 12.二值的黑白图像 课 型 新授课 课时 第 1课时 课程标 准要求 通过观察身边的真实案例，了解编码长度与所包含信息量之间的关系，知道计算机中图片、文字等信息是用0和1的不同排列组合来表示的。 学科核心素养目标 信息意识：通过观察黑白方块图，感知图像信息在计算机中可以用数字（0和1）进行表示和存储，初步建立数字世界与物理世界的联系。 计算思维：能根据“0代表白，1代表黑”的规则，对给定的黑白方块图进行编码；能根据给定的编码和行列规则，解码还原出黑白方块图。通过对比不同大小图像的编码长度，理解编码长度与图像信息量之间的关系。 数字化学习与创新：能在方格纸上设计简单的黑白图案，并用0、1编码进行表示；能与同学交换编码，完成解码验证，体验数字化编码与解码的完整过程。 信息社会责任：通过了解点阵字库等应用，认识到用0和1编码表示信息是现代信息技术的基础，感受编码技术对信息存储和传播的深远影响。 教学重点 1.掌握用0和1对黑白方块图进行编码和解码的基本方法。 2.理解黑白方块图越大（像素越多），所需的0、1编码越长，所包含的信息量也越大。 教学难点 1.在解码时，能根据给定的总编码长度和行列数，正确地将一长串0、1编码还原为二维的黑白方块图。 2.理解“编码长度”与“图像信息量”之间的抽象关系。 教学方法 任务驱动法、合作探究法、实践操作法 教 学 过 程 教学活动 教师活动 学生活动 教学意图 环节1 导入新课 1.展示图案：展示课件中的黑白方块组成的简单图案，如箭头、笑脸等。 2.提出问题：这些图案像什么？它们都是由什么组成的？ 如果想让电脑也能“看懂”这些图案，我们该用什么“语言”告诉它呢？ 3.引出课题：揭示答案——电脑最“懂”的语言是0和1。这种只有黑白两色的图像就叫“二值黑白图像”。 1.观察图案，识别其形状。 2.思考并回答问题，认识到图案由黑白方块构成。 3.产生疑问：如何用数字表示图像？明确本课学习目标。 从直观的图形入手，激发学生兴趣。通过提问，引导学生思考信息数字化的核心问题，自然引出用0和1编码图像的主题。 环节2 编码：从黑白图像到0、1 1.讲解编码规则：明确约定——用0表示白色方块，用1表示黑色方块。 2.以4x4箭头图为例，演示编码过程： 第1步：确定图像是4行4列。 第2步：按“先行后列、从左到右”的顺序，将每个方块转换为0或1。 第3步：将4行4列的编码展开，得到一行16位的编码（如0111001101011000）。 3.强调规则重要性：解码时必须知道图像是几行几列，以及排列顺序。 1.理解并记忆编码规则：0=白，1=黑。 2.学习任务单活动1（编码练习）： 观察教师提供的简单黑白图（3x3或4x4）。 按照规则，在任务单上将其转化为一行0、1编码。 3.聆听讲解，理解编码的完整步骤和规则的必要性。 通过教师清晰的步骤演示，让学生掌握将二维图像转换为一维数字串的具体方法。动手练习巩固编码技能。 环节3 解码：从0、1到图像 1.演示解码过程： 拿到一串编码，如0101001010000001000101110和规则（5行5列，先行后列）。 第1步：数出总位数，25位。 第2步：按5个一组，分成5行。 第3步：在方格纸上，根据每行的0和1，涂出对应的黑白方块。 2.对比不同行列的图像：展示5行5列和5行7列的编码图，强调行列数不同，解码出的图案完全不同。 1.学习任务单活动1（解码练习）： 根据教师提供的编码（如0101001010000001000101110）和行列规则（5行5列）。 在方格纸上正确画出对应的黑白方块图。 2.观察对比，深刻体会解码规则是正确还原图像的关键。 逆向训练，培养学生的逻辑思维和空间想象能力。通过对比案例，强化“规则”在信息传递中的决定性作用。 环节4 编码长度与信息量 1.组织对比分析：引导学生对比“活动1”中几个练习的图案（如4x4箭头、5x5图案、5x7图案）。 2.提出问题：哪个图案的0、1编码更长？为什么？ 3.归纳结论： 黑白方块图越大，用到的0、1编码就越多。 编码越长，代表这个图像所包含的信息量越大，图案可能更复杂。 1.观察并对比不同图案及其编码长度。 2.思考并讨论：图案大小（总方块数）与编码长度的关系。 3.在教师引导下，总结出规律：图像越大越复杂→编码越长→信息量越大。 引导学生从具体操作中抽象出核心概念，理解“编码长度”与“图像信息量”之间的正比关系，突破教学难点。 环节5 设计专属黑白图 1.布置设计任务（学习任务单活动2）： 第1步：在“设计区”的方格纸上，设计一个简单的黑白图案（如字母、简单图形）。 第2步：在“编码区”写下对应的0、1编码，并注明行数和列数。 第3步：与同学交换“编码区”信息，在对方的“解码区”画出图案。 2.巡视指导，协助学生完成编码和解码。 3.组织分享与验证：请几组同学展示原始设计图、编码和解码图，验证通信是否成功。 1.动手实践与交流： 独立设计图案并完成编码。 与同桌或小组成员交换编码信息。 根据同学提供的编码和行列数，尝试解码画出图案。 2.分享与互评：展示交流，检查解码图案是否与原始设计一致。 综合应用本课所学编码与解码技能，在创造、交流、验证的完整过程中，深化对编码规则、唯一性及信息传递过程的理解，体验学以致用的乐趣。 环节6 知识总结 1.课堂总结：引导学生回顾本课核心知识： 二值黑白图像可以用0和1编码。 图像越大越复杂，编码越长，信息量越大。 2.进行“智慧挑战”：完成选择题，巩固概念。 （1）“编码”指的是以下哪个过程？（B.黑白图像→01组合） （2）4x4像素的黑白图像，编码长度是？（B.16位） 1.跟随教师回顾本课要点。 2.独立完成选择题，检验学习效果。 通过练习巩固重点知识，检测学习效果。梳理知识脉络，形成结构化认知。 环节7 兴趣园地 布置课后探究任务： 课后上网查找并了解“点阵字库”，思考汉字在屏幕上如何用类似黑白方块图的方式显示 记录课后拓展任务，将课堂知识延伸到更广阔的数字世界。 通过拓展任务，建立与下一课（多彩世界）及实际应用的联系，激发持续探索的兴趣。 学习评价与反思 评价内容 达成情况 1.能说出二值黑白图像编码的基本规则 2.能根据给定的简单黑白方块图，按照“先行后列”规则正确写出其0、1编码 3.能根据给定的0、1编码和行列数，正确解码并在方格纸上画出对应的黑白方块图 4.能通过对比不同大小图像的编码，理解“图像越大越复杂，所需编码越长，信息量越大”的关系 ☆☆☆☆☆ 1.明确任务分工，开展组内协作 2.积极参与小组讨论，分享观点 3.能设计简单的黑白图案，并用0、1编码准确表示，能与同学合作完成编码交换与解码验证 4.交流合作，促成新认知 ☆☆☆☆☆ 1 学科网（北京）股份有限公司 $