1.2.1数字化及其作用课件2026-2027学年高一上学期信息技术必修1人教/中图版

该高中信息技术课件聚焦数字化及其作用，核心讲解模拟与数字信号的区别、数字化含义作用及模拟转数字的采样量化编码步骤。通过水银与数字温度计对比导入，引导学生思考自然连续信息与计算机0/1离散处理的差异，经AI互动和教师归纳构建从现象到本质的学习支架。 其亮点是AI深度赋能教学，如用“坡道路标”比喻助理解采样量化编码，小组讨论后AI验证数字信号无损复制原理，培养数字化学习与创新。通过情境分析和快速判断强化信息意识，分层检测题落实计算思维。学生能直观理解抽象概念，教师可高效开展互动教学。

1.2.1 数字化及其作用 ——AI 赋能的信息科技课堂 人教中图版《信息技术》必修1　第一章　认识数据与大数据　 开场问候。本课在机房进行。告诉学生：今天我们要弄清楚两个问题——什么是模拟数据与数字数据，它们之间怎么互相转换；同时请 AI 当我们的课堂助手，帮我们理解最难的部分。 本课目标 这节课，我们要学会什么？ ① 信息意识 能区分模拟数据（模拟信号）与数字数据（数字信号），认识数字化在生活中的广泛应用 ② 计算思维 理解模拟信号与数字信号可以相互转换，知道采样、量化、编码三个基本步骤的含义 ③ 数字化学习与创新 能借助 AI 工具辅助理解抽象概念，学习合理设计提问，体验 AI 的强大 ④ 信息社会责任 认识数字化带来的深刻变革，合理使用数字化与 AI 工具，不轻信、会辨别 快速带过四个目标，重点强调：今天会用 AI 帮我们理解最难的部分——采样、量化、编码。请同学们认真体验，AI 是助手，判断靠我们自己。 教学重难点 重点 ①模拟信号（模拟数据）与数字信号（数字数据）的概念与区别；②数字化的含义与作用 难点 理解模拟信号转换为数字信号的过程（采样、量化、编码），并在实际情境中准确区分模拟数据与数字数据（学考常见易错点） 今天有 AI 陪伴，我们一起出发 快速带过重难点，让学生知道本节课要达成什么。重点强调：今天会用 AI 工具辅助学习，请同学们认真体验。 环节一 · 情境导入 同样是量体温，有什么不同？ 水银温度计 水银柱连续移动 3 36.5 ℃、36.6 ℃、36.7 ℃…… 任何细微变化都能读到 数字温度计 数字跳变显示 36.6 ℃、36.7 ℃…… 中间的值不会出现 想一想 ① 大自然里的声音、温度、画面，是连续的还是离散的？ ② 计算机里存下的却都是“0 和 1”……中间发生了什么？ 请学生观察两种温度计，说出“连续”与“跳变（离散）”的区别。连续问两个问题，第二个问题留下悬念：大自然的信息大多是连续的，电脑里存的却是0和1，中间发生了什么？引出本课。 环节二 · 认识模拟与数字 模拟信号 vs 数字信号 模拟信号（模拟数据） 信号波形可以表示为时间的连续函数 例如：水银柱的连续移动、说话的声音、连续变化的温度…… 自然界中大多数信息都以模拟量存在 数字信号（数字数据） 在取值上是离散的、不连续的 例如：以“0”和“1”表示的二进制数字信号、数字温度计显示、电脑里存的文件…… 计算机只能直接处理数字量 快速判断（抢答）：模拟还是数字？ ① 老师的说话声（ ）　 ② 红绿灯的开关状态（ ）　 ③ CD 唱片凹槽的音纹（ ） ④ 手机拍下的照片（ ）　 ⑤ 老式收音机收到的广播信号（ ）　 ⑥ 电子表的数字显示（ ） 模拟 模拟 模拟 数字 数字 数字 教师用生活实例讲清两个概念（简单内容教师讲）。随后进入快速判断抢答：六个实例全班齐答模拟还是数字，每人说一句理由。注意：教材与学考中“模拟数据/数字数据”与“模拟信号/数字信号”含义一致，两种说法都用。 环节三 · AI 互动① 难点交给 AI：声音怎么变成 0 和 1 问题引出 我们的声音是连续变化的模拟信号，手机里保存的却是一串 0 和 1。中间经历了哪几个步骤？ AI 提示词（教师演示） 请用高中生能听懂的比喻，解释声音从模拟信号变成数字信号的‘采样、量化、编码’三个步骤分别是什么意思。 AI 的回答（示例） 把连续的声音比作一段平滑的坡道：采样＝每隔一段距离插一个路标；量化＝把路标高度按整级台阶归并取整；编码＝给每级台阶编上二进制号码。 本课第一次AI互动。教师打开AI对话工具输入提示词，展示AI的比喻回答，顺势在黑板上画“采样—量化—编码”三步示意图，把比喻落到教材用语上。 环节三 · 教师归纳 采样 · 量化 · 编码 ① 采样　以相等的时间间隔测得模拟信号的量值，把连续信号离散化 如高保真音乐采样频率 44.1 kHz ② 量化　把采样值变换到最接近的数字值，用有限个数值近似表示连续变化的值 量化位数越多，越接近原信号 ③ 编码　把量化后的数值转换为二进制数序列（0 和 1） 连续的声音变成计算机可处理的数据 反向转换：数字信号 → 模拟信号（转换设备 → 播放设备），我们才能听到声音 教师归纳三步含义并追问：“采样越密、量化越细，得到的声音会怎样？”引导学生得出：越接近原声、保真度越高，但数据量也越大。补充反向转换：数字信号经转换设备还原为模拟信号，通过耳机、音箱播放出来。 环节四 · 数字化的作用 什么是数字化？它带来了什么？ 数字化的定义 数字化是将复杂多样的事物属性或特征转化为计算机可处理对象的过程。 例：纸质书→数字阅读；写信、打电话→网络交流；录音机→数字音乐；胶片放映机→数字电影 便于存储 数字设备轻松保存海量信息 便于处理 可编辑、检索、加工、分析 便于传输 通过网络快速送达全世界 无损复制 复制万次，画质依旧清晰 想一想 和纸质书、写信、录音机相比，数字化后的信息到底“好”在哪里？ 教师讲清数字化定义并举例。互动提问：“数字化后的信息到底好在哪里？”学生自由说，教师归纳为四大作用：便于存储、便于处理、便于传输与共享、可无损复制不失真（为下一环节埋伏笔）。 环节五 · AI 互动② 奇怪的现象：复制越多，反而越清晰？ 情境 把一盘磁带反复翻录很多次，声音越来越模糊；而把电脑里的视频文件复制一万次，画质完全不变。这是为什么？ 小组讨论（1—2 分钟） 各组先说出自己的解释，1—2 个小组代表分享猜想。 AI 提示词 “请用一句话解释，为什么数字信号可以无损复制而模拟信号会失真。” 结论 模拟信号连续变化，每次复制都产生微小损耗并不断累积；数字信号是 0 和 1，复制时逐位还原、没有损耗。 本课第二次AI互动。先小组讨论1-2分钟，学生说出猜想；再打开AI工具输入提示词，展示AI验证回答，对比学生猜想与AI结论，确认“数字信号可无损复制”这一数字化核心优势。 环节五 · 快速判断 判断：模拟方式，还是数字方式？ ① 在纸上手抄一份名单 模拟方式　会因笔误而失真 ② 把 Word 文件发给同学再发回来 数字方式　内容完全不变 ③ 老式录像带翻录 模拟方式　画面会越来越模糊 ④ 微信转发照片 数字方式　画质不变 数字化，让信息可无损复制、可靠传输 四个实例快速判断，抢答并说理由。判断后齐声总结：数字化让信息可无损复制、可靠传输。 环节六 · 课堂小结 今天我们学到了什么？ 模拟信号 ↔ 数字信号 模拟：连续变化（水银温度计） 数字：离散的 0 和 1（数字温度计） 模拟 → 数字：采样 · 量化 · 编码 数字 → 模拟：转换设备 → 播放 数字化及其作用 将事物属性或特征转化为计算机可处理的对象 便于存储 · 便于处理 便于传输 · 无损复制 AI 的角色 AI 帮我们用比喻理解了“采样、量化、编码”，也验证了“数字复制不失真”；但判断身边的信息是模拟还是数字，还要靠我们自己的思考。 自然界的模拟信息，正在被我们一步步“装”进数字世界 带领学生齐声复述知识框架：模拟与数字的区别、采样量化编码转换、数字化定义与作用。AI赋能总结：AI是助手、判断靠自己。 环节七 · 分层检测 小试牛刀：分层检测题 A 层 · 基础巩固（全体必做） 1．下列属于模拟信号（模拟数据）的是（　　） 　A．电脑中存储的 MP3 音乐文件　　B．水银温度计中水银柱的连续变化 　C．手机拍摄的照片　　 D．电子手表显示的时间 2．将模拟信号转换为数字信号，一般不需要经过的步骤是（　　） 　A．采样　　B．量化　　C．编码　　D．解码 3．关于数字化，下列说法不正确的是（　　） 　A．数字化后的信息便于存储、处理和传输 B．数字信号在复制过程中会发生损耗而失真 　C．数字化是将事物属性或特征转化为计算机可处理对象的过程 　D．计算机中的信号通常以 0 和 1 表示 B D B 说明分层检测要求：A层必做，B/C层选做。C层AI探究题鼓励课后用AI工具完成，但要写清自己的思考过程。 环节七 · 分层检测 小试牛刀：分层检测题 B 层 · 能力提升（选做） 4. 下列关于模拟信号和数字信号的说法，正确的是（　 ） A. 模拟信号在时间上不连续 B. 数字信号在取值上连续 C. 数字信号抗干扰能力通常比模拟信号强 D. 计算机可以直接处理模拟信号 5. 手机录下一段语音并存成音频文件，请简述信号转换过程。 C 声波是模拟信号→麦克风采集→采样→量化→编码→以二进制形式存储在手机中，成为数字信号。 说明分层检测要求：A层必做，B/C层选做。C层AI探究题鼓励课后用AI工具完成，但要写清自己的思考过程。 环节七 · 分层检测 小试牛刀：分层检测题 C 层 · 拓展探究（学有余力选做） 6. 用AI工具或查阅资料，了解“采样频率”和“量化位数”对数字音频质量的影响，写一段简短说明。 采样频率指每秒取样的次数，越高越能还原原声，但数据量越大；量化位数指每个样本用多少位二进制表示，位数越多，精度越高，音质越好，数据量也越大。 说明分层检测要求：A层必做，B/C层选做。C层AI探究题鼓励课后用AI工具完成，但要写清自己的思考过程。 下节课预告 下一站：二进制与数制转换 今天，我们知道了模拟数据如何变成数字数据 下一节课，我们将走进数字世界的语言——二进制 看看 0 和 1 是如何表示这个世界的 谢谢同学们，我们下节课见！ 预告下节课主题：1.2.2 二进制与数制转换。鼓励学生课后完成分层检测题，特别是C层AI探究题。 $