音频的数字化与处理.doc

评委1评语：该案例对信息技术专业概念的突破很到位，学生通过操作能获得直接的感性认识，深化理解。整节课都是以学生活动为主线，很好地落实了教学目标。评委2评语：教师设计了很多比较形式的任务，以及任务冲突，帮助学生更好理解原本枯燥的理论知识。但整体感觉教师预设很多，教师需要创造契机，让学生在学习中自我生成问题，从而激发学习的动机和解决问题的动力。音频的数字化与处理一、 指导思想与理论依据把抽象的概念具体化和形象化，是每一门学科都适合的一种概念教学的方法。对于信息技术课程而言，具体化和形象化的体现则是把概念教学与软件操作和应用有机结合在一起。也就是说在课程中，教师向学生抛出新概念、新理论的同时。要给予必要的引导作用，营造探究的课堂气氛，激发学生的探究兴趣，鼓励学生积极地、主动地去开展分析、综合、比较等思维活动。而这些思维活动需要建立在学生的实际操作与数据对比过程中，需要充分发挥学生的自我主体性参与学习，亲身体验概念知识的意义建构。二、教学背景分析1、教材分析本节内容选自浙江教育出版社信息技术基础必修模块第一章第2节信息编码中多媒体信息编码的音频数字化部分和第三章第3节中多媒体信息处理的声音处理部分。考虑到这两小节在内容上有共同主题-数字化音频，因此合并在一个课时内。根据课程标准，本节课要求学生了解音频数字化的简单原理，掌握计算数字化音频文件的存储空间。重点让学生理解音频的采样频率与量化位数等属性与音频文件之间的联系。2、学情分析初中已普及信息技术课程，学生对于计算机中常见音频已经比较熟悉，但还不具备一定的音频编辑软件操作基础；且大部分学生并不了解与音频相关的一些基本概念，物理学上也没接触到声波的相关概念；因此对于采样频率与量化位数对音频文件存储容量的影响一概不知。这些概念必须在课程内得到体现。3、教学环境网络教室、投影屏幕、CoolEdit、提供音频素材、耳机三、教学内容分析1、教学目标：知识与技能1）掌握基本的音频编辑方法2）学会根据具体实例，分析音频的基本属性（采样频率、量化位数）的方法。3）掌握音频存储容量的计算方法过程与方法能根据需要通过音频编辑解决生活、学习中的相关问题，能针对实际问题确定获取音频的类型和属性值修改。情感、态度和价值观1）体验数字化音频在日常生活中的应用，感受音频编辑的魅力。2）逐步养成自主参与课堂教学的习惯。2、重点与难点重点：音频采样频率与量化位数与音频存储容量之间的正比关系，计算音频存储容量的大小。难点：数字化音频的两大概念-采样频率与量化位数。 四、教学流程1、音频的数字化(5分钟)教师活动：音频的数字化模拟是一个将声波的振幅和波长进行数字化的过程。波长=1/频率，我们把频率数字化为采样频率采样频率：采样频率即一秒钟内波形被采样的次数，表示了波形被等分的份数。采样频率越高，数字化声音的保真度也越高，要求的存储量也越大。（Hz）结合图片：每一个点代表一个采样点，而图中显示每两个采样点之间时间间隔约为0.000022秒，即采样频率为1/0.000022=45000Hz，而该音频实际采样频率为44.1kHz我们把振幅数字化为量化位数采样位数：采样位数是指采样点的量化精度，是表示每个采样波形垂直等分份数所需的二进制的位数。（bit）结合图片：每个采样点离中心轴的幅度值进行数字化，如图最高采样点量化值为14，而根据二进制的特征，2n14，n=4，即将该音频量化为16等份，所以量化位数也为16。设计意图：通过教师讲授的方法，先引出音频编码中最重要的两个概念-采样频率和量化位数，并结合图片更容易理解，而不是枯燥地识记它们的定义；但由于高一学生物理学上并没有接触过声波的相关概念，所以此方面理解程度要求不能过高，重点要求能识别与区别采样频率与量化位数的单位。2、 音频的采样频率与量化位数（25分钟）教师活动：演示运用CoolEdit软件将不同音频文件合并成一个完整的音频文件，指出音频是可以运用一些软件进行编辑的。学生活动：根据教师提供的音频素材，大话西游中“only you”的两个片段，也模仿进行音频的合成。在向CoolEdit软件导入第一个音频片段以后，再导入第二个却出现错误。教师引导：根据错误窗口的提示，分析错误原因。学生回答：采样频率不一样。设计意图：这里教师故意设置陷阱，给学生的两段采样频率不一的音频，而在合成过程中采样频率不一的音频是无法同时导入的。目的在于加深学生对采样频率的印象，同时为下面讲解采样频率与量化位数对音频文件的影响作好铺垫。另一方面，也培养了学生学会观察提示窗口，提高自主思考能力。实验活动一、音频参数的观察学生活动：根据教师的提示，打开CoolEdit，菜单插入-音频文件-大话西游1.wav在导入音频窗口仔细观察该音频的具体属性，并在实验报告的表格中填写相关数据。以此类推观察大话西游2.wav的具体属性。大话西游1大话西游2实验报告：音频名采样频率量化位数大话西游122.05kHz8bit大话西游244.1kHz16bit实验活动二、采样频率的修改教师引导：因为采样频率不一，无法进行音频合并，需要修改某一音频文件的采样频率。学生活动：使用CoolEdit工具，并根据实验报告中所提示的具体步骤，导入大话西游2.wav，菜单文件-混缩另存为ACM波形；并点击“选项”按钮，在弹出窗口中选择22.05kHz，16位，立体声。另存为新的“大话西游2-1”音频，再观察新音频文件的大小并记录在实验报告中。教师引导：原来音频的容量大小是新音频的几倍？学生结论：2倍。教师引导：原来音频的采样频率又是新音频的几倍？学生结论：还是2倍。探讨问题：通过这个实验，发现了什么？音频的采样频率大小和音频文件大小存在什么关系？正比还是反比关系？基本结论：正比关系。大话西游2大话西游2-1实验报告：音频名采样频率量化位数声道文件大小大话西游244.1kHz16bit立体声8M大话西游2-122.05kHz16bit立体声4M实验活动三、量化位数修改教师引导：采样频率与音频文件大小存在正比关系，那量化位数与它又是什么关系呢？学生活动：使用CoolEdit工具，并根据实验报告中所提示的具体步骤，在大话西游2-1.wav的基础上，菜单文件-混缩另存为ACM波形；并点击“选项”按钮，在弹出窗口中选择22.05kHz，8位，立体声。另存为新的“大话西游2-2”音频，再观察新音频文件的大小并记录在实验报告中。教师引导：原来音频的容量大小是新音频的几倍？学生结论：2倍。教师引导：原来音频的量化位数又是新音频的几倍？学生结论：还是2倍。探讨问题：通过这个实验，发现了什么？音频的量化位数大小和音频文件大小存在什么关系？正比还是反比关系？基本结论：正比关系。大话西游2-1大话西游2-2实验报告：音频名采样频率量化位数声道文件大小大话西游2-122.05kHz16bit立体声4M大话西游2-222.05kHz8bit立体声2M设计意图：上述两个环节都发挥学生的自主性，通过实验的方式，观察音频采样频率和量化位数修改前后文件大小上的变化，发现两者之间的关系。在这一过程中，教师只是在一旁辅助，主要的实验工作全部由学生完成。实验步骤教师在报告中提示给学生，但学生需要把具体的实验数据填写在报告中，培养了学生严谨的科学态度。最后在教师的引导下，根据实验结果，学生得出结论，激发了学生的积极性。3、归纳总结教师归纳：音频的采样频率和量化位数对音频存储容量有影响，它们之间均成正比关系。如果使用公式计算音频的大小的话，声音文件大小=声道数时间（采样频率采样位数）/8，单位字节。使用“大话西游2”音频文件验证公式，248（44.1100016）/8（字节）/1024/1024=8（M）教师活动：讲授运用该公式时需要注意的几个问题，声道数分单声道和立体声两种，分别值为1和2；时间要转换为秒单位；该公式仅局限于WAV格式的音频文件学生活动：将修改过采样频率的大话西游2音频文件与大话西游1音频文件合并成一个文件；观察文件大小，并听声音的音质。探讨问题：根据该文件信息可知，该音频大小约为4M，音频的采样频率为22.05kHz，量化位数是8bit，声音的音质不佳。如果想达到CD的音质，采样频率要达到44.1kHz，量化位数要达到16bit，那么音频的大小就需要16M了。那又如何做到音质和文件大小两者皆得呢？1种方案：适当地降低采样频率和量化位数2种方案：更改为单声道3种方案：压缩为MP3教师引导：将刚刚合并出来的文件混缩另存时，选择MP3格式保存。尝试听一听音质和WAV格式有否区别。学生回答：没什么区别学生回答：稍微MP3有点撕声教师引导：将音频由WAV格式压缩为MP3以后，发现听觉上几乎没有差别，当然有的人听觉比较好能够听出细微的差别，但这不影响音频总体上的音质，但音频文件呢？WAV格式与MP3相比如何？学生回答：MP3小很多教师总结：因此在获取高音质的时候，例如CD中往往采用WAV格式，采样频率达到44.1kHz。但需要传输更快的音频时，例如制作网页时，往往采用压缩格式。设计意图：学生经过实验活动，获取解决日常生活问题的能力。通过具体实例的比较，了解MP3是WAV格式的一种压缩格式，存储容量上大大降低。既拓展了知识面，又能很快就了解CD中音频的采样频率，而在网页中应该广泛采用MP3格式，为以后网页设计课程做好音频处理的知识准备。4、 学生提交实验报告以及自我评价反馈（5分钟）在下方适当位置打问题描述独立完成在同学帮助下完成无法完成是否成功观察音频的采样频率和量化位数？是否成功修改音频的采样频率？是否成功修改音频的量化位数？是否可以计算WAV格式音频大小是否成功压缩音频文件？设计意图：自我评价是学生对自我的一种反馈，在实验报告中的对与错往往不能发现学生的理解程度，而教师的评价又太片面；因此增加自我评价这一环节，是对教师评价的一种补充，以问题形式出现，以此评定学生对这些概念了解或掌握，激励更多的学生参与到教学中，给学生以成就感。同时，增加“在同学帮助下完成”一栏，也能更加细化出学生的理解程度。激发学生之间的互助，组内学生的相互探讨，通过合作机制获取他人知识的方式来提升自身，培养学生自我发展和自我评价的能力。五、教学反思在信息技术实际教学中，不可能每一个名词概念均有相应的直观过程可观察与利用，这就要求教师能够在长期的教学工作中不断发现发明，不断探索和总结。学生的探究过程最终目的是为了理论知识的理解而服务的，所以给学生设置的探究要使其简单、明了、形象直接地说明问题，更重要的一点要求是科学、完整、准确地体现概念的真实含义。信息技术的概念直观教学主要依靠学生的操作过程与对比过程，利用学生的操作，使抽象、复杂、深奥的概念变得具体、形象、简单。看得见、摸得着、听得懂，进而理论联系实际，学生较易理解。有了对比，即有了数据可查，使学生对概念的记忆比较深刻不易遗忘，当需要这部分知识再现时，可通过联想的途径得到回忆。概念理性较强，枯燥无味，学生既无兴趣，也不愿识别，好的教学过程-直观教学恰如其分地将概念形象化、具体化，提高学生的学习兴趣。概念的直观化，加强了学生对理论知识的理解能力，进而间接地提高了他们在实际中综合运用概念去解决实际问题的能力。在直观教学实际操作中，要注意这样两个问题。学生在综述概念时，对某一问题产生争论时，教师不应当明确地判断对错，也不要指出问题所在，而应是让学生尝试多次实验对比，通过观察、分析、比较，看看自己的实验数据与他人的区别，看看自己的操作过程与他人的区别，让学生充分发表意见，最终达成一致。另一方面，由于学生初涉新概念时，目的不明确，教师要给予充分全面地引导，例如给予必要的步骤提示，给予完整的素材，给予必要的数据结果等，让学生的注意力集中在要观察的事物对象上，才能真正理解所需要掌握的概念。附录：学生实验活动 音频编码（1课时）1、 音频属性的观察打开CoolEdit，将黄线拉大最左边，插入-音频文件-大话西游1.wav观察窗口右边的文件信息，以此类推，插入大话西游2.wav的文件信息，填写如下表格音频名采样频率（kHz）量化位数（bit）大话西游1大话西游22、 音频属性的改变1）在音频轨道上删除“大话西游1.wav”；插入-音频文件-大话西游2.wav，文件-混缩另存为ACM波形，修改选项为22.05kHz，16位，立体声，覆盖原文件，保存为“大话西游2-1.wav”音频名采样频率（kHz）量化位数（bit）声道文件大小（约）大话西游2大话西游2-122.0516立体声得出结论：音频的大小和采样频率成（ ）（填写正比/反比）2）文件-混缩另存为ACM波形，修改选项为22.05kHz，8位，立体声，覆盖原文件，保存为“大话西游2-2.wav”音频名采样频率（kHz）量化位数（bit）声道文件大小（约）大话西游2-122.0516立体声大话西游2-222.058立体声得出结论：音频的大小和量化位数成（ ）（填写正比/反比） 结论、音频文件大小=声道数时间（采样频率Hz采样位数bit）/8 （单位：字节，仅局限于WAV格式）习题、一段声音，属性如