3.1数据编码（教学设计）教科版高中信息技术必修1

高一信息技术研学案20220408少年声强国梦【学习目标】了解各类数据采集的基本方法能够解释音频数据的编码原理掌握编码中各类进制概念及相互转换计算【评价标准】通过描绘声音曲线，锻炼学生将抽象事物具体化的能力，认识模拟信号。在将声音模拟信号的数字化过程中，掌握声音数据编码的原理。能够进行进制转换计算。【重点难点】模拟信号和数字信号概念和区别数据编码原理各类进制概念及进制间转换【情境·导入】想一想：通过观看人民日报新媒体推出的《少年（建党百年主题曲MV）》，可以获取哪些信息？说一说：这段MV中的信息可以通过哪些设备获取？并完成一下表格。数据表现形式实例采集该类数据的设备文本MV中歌词图像MV中出现的图片声音听到的歌声、说话声【研讨·拓展】研学活动一：绘制声音声音曲线图，认识模拟信号和数字信号【学生活动】利用歌词简谱和坐标轴尝试绘制那段少年之声，可以在上面添加自己的想法。纵坐标是每个音符的数字化，横坐标是歌词中每一个字，一一对应连接，加上学生自己的创作。例图：【师生总结】模拟信号特征：值随着时间连续变化、波形光滑【思考探究】模拟信号无法被计算机识别处理，思考如何将模拟信号转换成计算机可识别的数字信号？采样：在时间轴上按照一定时间间隔取一系列时刻，得到每个时刻对应的声波信号的振幅值。量化：将信号波形的纵轴划分为若干区间，落到某一区间的采样点按四舍五入规则取整选值。编码：将量化后的幅值转变成用计算机能够存储和处理的二进制数值表示的过程称为编码。【师生总结】模拟信号转换成数字信号过程：采样、量化、编码研学活动二：观察量化过程中的数据点，如何转换成二进制？【学生活动】利用除2取余法，根据表格中已有的数值转换成二进制，完成表格中剩余内容。十进制0123456789二进制000011110【师生总结】十进制特点：有0~9十个基本数字；“逢十进一”的进位原则；每个数码在不同的数位对应不同的权值。152=2×10°+5×10¹+1×10²二进制特点：有0和1两个基本数字；“逢二进一”的进位原则；每个数码在不同的数位对应不同的权值。十进制转二进制：除2取余法，十进制数除以二得余数，直到商为零，所有余数自下而上写出即为对应的二进制数。十进制转R进制：除R取余法【思考练习】完成以下表格掌握八进制特点、十六进制特点、十进制转八进制和十进制转十六进制方法。八进制特点：有0~7八个基本数字；“逢八进一”的进位原则；每个数码在不同的数位对应不同的权值。十六进制特点：有0~9十个基本数字和A、B、C、D、E五个字母表示；“逢十六进一”的进位原则；每个数码在不同的数位对应不同的权值。十进制：123十进制：93十进制：21八进制：173十六进制：5D二进制：10101【师生总结】十进制转八进制：十进制数除以八得余数，直到商为零，所有余数自下而上写出即为对应的八进制数。十进制转十六进制：十进制数除以十六得余数，直到商为零，所有余数自下而上写出即为对应的十六进制数。注：因十六进制10~15用A~F表示，余数为10~15中的数时，书写时写对应的字母。研学活动三：思考二进制、八进制和十六进制如何转换成十进制？公式法（按权展开法）：在二进制的每个数码不同的数位上，对应不同的权值。【学生练习】二进制：1011八进制：56十六进制：6E【拓展延申】利用除R取余法和按权展开法计算进制间转换运算时间较长，可以根据以下两张表格的记忆高效计算进制间的转换。八进制<>二进制每一个十六进制数转成一个四位二进制数；不够四位的前面用“0”补足四位八进制二进制00001001201030114100510161107111十六进制<>二进制十六进制二进制十六进制二进制0000081000100