1.2.1模拟信号与数字信号教学设计-2026-2027学年粤教版高中信息技术必修一

该高中信息技术教学设计聚焦模拟信号与数字信号的概念、特点及优劣对比，通过“信号的‘穿越之旅’”情境导入，从古代烽火到现代数字信号，构建信号技术发展脉络，搭建历史与现代的学习支架。 特色在于多维度情境与探究结合，用磁带、钢琴曲、管风琴片段、LED视频及水波类比直观呈现信号特性，设计“信号优劣填表”“远途信号辩论”活动。体现信息意识（感知生活信号）、计算思维（分析对比构建模型），助学生深化理解，提升教师教学互动性与实效性。

１.２.１模拟信号与数字信号 教学设计 课程基本信息 学科 信息技术 年级 高中一年级 学期 秋季 课题 １.２.１模拟信号与数字信号 教科书 书名：必修1《数据与信息》教材 出版社：广东教育出版社 教学目标 （一）信息意识 学生能敏锐感知模拟信号与数字信号在生活中的存在，明确其对信息传递的作用，主动关注信号相关的信息现象与技术应用。 （二）计算思维 通过分析模拟与数字信号的特点、比较二者优劣，学生能运用抽象、归纳等思维方法，构建信号传输的逻辑模型，理解数字信号的离散化、编码等核心逻辑。 （三）数字化学习与创新 借助多样化的学习活动，学生能自主探索信号特性，尝试创新信号传递与编码的方式。 （四）信息社会责任 学生能认识到信号技术对社会通信、信息传播的重要性，遵守信息传播的规范，理解技术发展对社会的影响。 教学内容 教学重点：模拟信号与数字信号的概念、特点，二者在通信应用中的优劣对比。 教学难点：深入理解数字信号的抗干扰、易编码等优势的技术原理，以及信号技术与社会发展的关联。 教学过程 一、情境导入：信号的“穿越之旅” 创设情境：同学们，现在我们开启一场信号的“穿越之旅”。古代，人们用烽火传递军情，烽火的明灭是一种简单的信号；后来，有线电话、广播出现，传递的是模拟信号；如今，手机、互联网传递的多是数字信号。这些信号是如何工作的？又有什么不同呢？今天我们就来探究模拟信号与数字信号。 二、新知教授 （一）模拟信号：“连续的旋律” 概念讲解：模拟信号就像一段连续的旋律，用连续变化的物理量（幅度、频率、相位）表达信息，比如声音信号，从轻柔到响亮是连续变化的，图形信号的色彩渐变也是如此。 展示老式磁带播放机和磁带，介绍磁带的工作原理：“磁粉分布是连续变化的，用来记录模拟信号。” 播放一首钢琴曲，让学生仔细聆听音乐的连续性，比如钢琴音从响起、持续到消失，是平滑过渡的，没有“跳跃感”。 教师讲解：“大家听到的这段钢琴音乐，是由单一频率为主的模拟信号记录的，就像屏幕上的图1-6 一样，波形是比较规则、单一的连续曲线，这是单一频率模拟信号的特点，它能还原出钢琴这种相对纯净的音色。” 切换播放管风琴演奏片段，让学生聆听管风琴复杂、丰富的音色。展示图1-7，结合动态演示动画讲解：“管风琴的声音就不一样了，它包含很多不同的频率，所以对应的模拟信号波形就像图1-7 所示，是由许多不同频率的波形组合而成的复杂连续波形，这就是多频率组合模拟信号的特点，能呈现出管风琴丰富多变的音色。而磁带记录的就是这样连续变化的模拟信号，所以播放时能还原出连续的音乐。” 传输特性：利用“水波的传播”类比“模拟信号的传输”，通过观察水波随距离衰减、受干扰失真的过程，让学生直观理解模拟信号“能量损耗”“易受干扰”的特性—— 水波的连续波动对应模拟信号的连续变化，水波的减弱、变形对应模拟信号的衰减、失真。 （二）数字信号：“离散的代码” 播放视频：《接地气的示波器入门教程2.测量LED 闪烁波形》（1：32-2：24） 提问：大家发现了吗？LED 灯只有“亮”和“灭”两种情况，波形也只有“有”和“无”两种形态——它们不是连续变化的，而是“跳着变”的，这种“非连续、只有固定几种状态” 的特点，就叫“离散”。 关联数字信号定义：像电路里这种“离散”的电信号，就是数字信号的核心——它的自变量（时间）是离散的，因变量（信号强度）也是离散的（只有高、低两种电平），所以我们说“数字信号是离散的代码”，就像LED 的“亮= 1、灭= 0”，每一种状态都是一个“代码”。 将图1-9 离散电脉冲波形图与图1-7 单一频率正弦波并列展示。 教师：大家对比这两张图，左边模拟信号的波形是“一条平滑的曲线”，从低到高、从高到低连续变化；而右边图1-9 的数字信号波形，是“一段段不连续的短横线”，要么是高电平（代表1），要么是低电平（代表0），没有中间过渡的状态——这就是数字信号“离散”的直观表现。 辅助理解：就像我们按电梯，只能按“1 楼、2 楼、3 楼”这些固定楼层（离散的），不能按“1.5 楼”；数字信号也一样，只有“0”和“1”两种基础状态，没有“0.5”这种中间状态，这是它和模拟信号最本质的区别。 三、探究活动：信号“大比拼”与“远途挑战”（一）填写信号优劣填表 优点 缺点 典型应用 模拟信号 直观自然、易生成 （如自然声波直接转换） 抗干扰差、难加密、 传输易失真 老式广播、磁带录音 数字信号 抗干扰强、易存储加密、传输保真 需模数转换（技术稍复杂）、依赖编码 手机通信、 计算机数据传输 （二）情景辩论：“远途信号选谁好” 设置情境：“某山区要建通信基站，传递远距离信号，选模拟还是数字信号？”学生开展辩论，正方支持模拟信号，反方支持数字信号。 辩论中，教师引导学生从信号衰减、抗干扰、维护成本等角度分析，最终得出结论：数字信号更适合远距离传送，因为其抗干扰强、衰减后易恢复，能保证信息长距离可靠传输。 四、课堂小结 同学们，今天我们认识了模拟与数字信号。模拟信号如连续旋律，用连续物理量传信，像磁带记录声音，但传输易衰减失真；数字信号是离散代码，以“0”“1”两种状态存在，抗干扰且易恢复。 希望这节课后，大家能带着今天的收获，主动观察生活中的信号应用—— 比如家里的旧磁带、手机的5G 信号，试着用今天学到的知识去分析它们。技术的进步永远在路上，而你们对技术的理解与思考，就是未来创新的起点。 学科网（北京）股份有限公司 $