2023-2024学年高中信息技术必修一沪科版（2019）第一单元项目二《 探究计算机中的数据表示-认识数据编码》教案

2023-2024学年高中信息技术必修一沪科版（2019）第一单元项目二《探究计算机中的数据表示——认识数据编码》教案主备人备课成员教材分析《2023-2024学年高中信息技术必修一沪科版（2019）》第一单元项目二《探究计算机中的数据表示——认识数据编码》旨在帮助学生理解计算机如何通过编码方式表示和存储信息。本章节内容紧密联系实际，以课本为基础，重点介绍二进制、十六进制等数据编码方式，以及字符编码和图像编码的基本原理。通过分析不同编码方式的优缺点及应用场景，使学生掌握数据在计算机中的基本表示方法，为后续学习数据处理和程序设计奠定基础。教学内容与学生的生活实际相结合，注重实践操作，提高学生的信息素养和解决问题的能力。核心素养目标本课程围绕信息技术学科核心素养，培养学生以下能力：能理解并运用数据编码的基本原理，提升信息处理能力；通过分析编码方式，培养逻辑思维和问题解决能力；掌握不同编码的应用场景，增强对数字化工具的运用意识；以及通过小组合作探究，发展交流协作和团队意识。重点在于培育学生适应数字化时代的思维方式，提高其在信息社会的适应性和创新能力。学习者分析1.学生已经掌握了计算机基础知识，了解计算机硬件和软件的基本组成，能够进行简单的操作。他们还在前置课程中学习了信息的概念，对信息处理有了初步的认识。

2.学生对信息技术课程表现出较高的兴趣，尤其对计算机内部工作原理及编程有好奇心。他们具备一定的逻辑思维能力，但在抽象概念的理解上可能需要更多具体的实例。学生的学习风格多样，既有喜欢动手实践的，也有偏好理论分析的。

3.在学习数据编码过程中，学生可能遇到的困难和挑战包括：理解二进制与十进制之间的转换关系，对十六进制等高级编码方式感到陌生；在字符编码和图像编码的原理上，可能难以把握编码与实际数据表示之间的联系；此外，将理论知识应用到实际问题解决中，学生可能会感到不适应，需要通过案例分析和实践操作来克服。学具准备多媒体课型新授课教法学法讲授法课时第一课时师生互动设计二次备课教学方法与策略1.针对本课程目标和学习者特点，采用讲授与讨论相结合的教学方法，通过案例分析引导学生深入理解数据编码的原理和应用。同时，运用项目导向学习，让学生在小组合作中探究不同编码方式的具体实践，促进知识的内化。

2.教学活动中，设计角色扮演游戏，模拟数据编码的实际应用场景，增强学生对编码过程的理解；组织实验活动，让学生通过转换工具亲自实践二进制与十进制的转换，提高动手操作能力；开展小组讨论，鼓励学生分享学习心得，促进思维碰撞。

3.教学媒体使用方面，充分运用多媒体课件展示编码原理和示例，结合网络资源提供实时更新的案例，使教学更具时代感。同时，利用计算机教室设备，让学生在实际操作中掌握编码技能，提高教学效果。教学过程第一课时：数据编码的基础概念

一、导入新课

1.复习旧知：请大家回忆一下，我们之前学习了计算机的哪些基础知识？（学生回答）很好，我们已经了解了计算机硬件和软件的基本组成，那么今天，我们将进一步探究计算机内部的数据表示。

2.提问：在生活中，我们接触到的数字大多是十进制的，那么计算机是如何表示和处理数据的呢？（学生思考）

二、新课内容

1.讲解数据编码的基本概念

（1）计算机内部的数据表示：引导学生了解计算机内部使用二进制进行数据表示。

（2）二进制与十进制的转换：讲解二进制与十进制之间的转换方法，并通过实例进行演示。

2.探究活动

（1）分发二进制与十进制转换表格，让学生自行练习并进行小组讨论。

（2）邀请几名学生上台演示并讲解转换过程，其他学生认真聆听并给予反馈。

3.案例分析

（1）展示一个实际案例，如计算机中的文字、图片等是如何通过二进制进行编码的。

（2）引导学生分析案例，理解二进制编码在日常生活中的应用。

三、课堂实践

1.分组讨论：让学生分组讨论，思考以下问题：

（1）除了二进制，还有哪些常见的数据编码方式？

（2）这些编码方式在实际应用中有哪些优缺点？

2.小组代表发言，分享讨论成果。

四、课堂小结

1.总结本节课所学内容：二进制、十进制转换，数据编码的基本概念。

2.强调数据编码在实际应用中的重要性。

第二课时：字符编码与图像编码

一、复习导入

1.复习上节课内容：二进制、十进制转换，数据编码的基本概念。

2.提问：我们已经学习了二进制编码，那么在计算机中，除了数字，文字和图片是如何编码的呢？

二、新课内容

1.讲解字符编码和图像编码

（1）字符编码：介绍ASCII码、Unicode等常见字符编码方式，并通过实例演示。

（2）图像编码：讲解位图和矢量图的概念，以及图像在计算机中的存储和表示方法。

2.探究活动

（1）让学生观察不同字符编码的示例，思考编码规则。

（2）邀请学生上台演示字符编码的转换过程。

（3）展示图像编码的实例，让学生了解图像在计算机中的存储方式。

三、课堂实践

1.小组合作：分组讨论以下问题：

（1）字符编码与图像编码在实际应用中有哪些优缺点？

（2）如何选择合适的编码方式来解决实际问题？

2.小组代表发言，分享讨论成果。

四、课堂小结

1.总结本节课所学内容：字符编码、图像编码的概念及其应用。

2.强调根据实际需求选择合适的编码方式。

第三课时：项目实践与总结

一、项目实践

1.发布项目任务：要求学生分组设计一个简单的编码转换器，实现二进制、十进制、字符编码之间的转换。

2.学生在小组内部分工合作，进行项目实践。

二、成果展示与评价

1.各小组展示项目成果，进行互评和教师评价。

2.教师针对各小组的表现给予反馈和建议。

三、课堂小结

1.总结本次项目实践中的收获和不足。

2.强调数据编码在实际应用中的重要性，鼓励学生在生活中关注编码技术的应用。教学资源拓展一、拓展资源

1.数据编码相关书籍：《计算机科学概论》（第11版）、《编码：隐匿在计算机软硬件背后的语言》等，这些书籍详细介绍了数据编码的原理及其在计算机科学中的应用。

2.数据编码应用实例：通过现实生活中各种数据传输、存储、处理的案例，如数字通信、图像处理、文本编辑等，使学生更直观地了解数据编码的应用。

3.编程软件：如Python、C++等编程环境，让学生通过编写程序实现编码转换，加深对数据编码的理解。

二、拓展建议

1.鼓励学生阅读与数据编码相关的书籍和资料，了解更多的编码方式及其发展历程，提高理论素养。

2.建议学生关注现实生活中数据编码的应用，例如研究二维码的生成与识别、观察不同编码方式在互联网通信中的应用等。

3.对于编程感兴趣的学生，可以尝试使用编程软件编写简单的编码转换程序，锻炼实际操作能力。

4.组织课后小组讨论，让学生针对课堂所学内容，探讨数据编码在实际应用中的优势和局限性，激发学生的创新思维。

5.鼓励学生参加学校或社区举办的计算机科普活动，拓宽知识视野，增强实践能力。重点题型整理题型一：进制转换题

题目：将十进制数2023转换为二进制数。

答案：2023（十进制）=11111100101（二进制）

题型二：字符编码题

题目：将英文字母'A'的ASCII码值转换为二进制表示。

答案：'A'的ASCII码值为65，转换为二进制为1000001。

题型三：编码应用题

题目：解释为什么在计算机中图像通常使用压缩编码？

答案：图像数据通常很大，为了节省存储空间和加快传输速度，需要对图像进行压缩编码。压缩编码可以通过去除图像中的冗余信息，减少数据量，而不影响图像的视觉效果。

题型四：编码转换题

题目：描述如何将一个文本文件从ASCII编码转换为Unicode编码。

答案：转换过程包括以下步骤：

1.读取文本文件的原始ASCII编码数据。

2.根据ASCII到Unicode的映射关系，将每个ASCII字符转换为其对应的Unicode编码。

3.将转换后的Unicode编码数据写入新的文件。

题型五：项目设计题

题目：设计一个小型的二进制与十进制转换工具，要求能够接受用户输入并输出相应的转换结果。

答案：

1.界面设计：提供一个简单的用户界面，包括输入框、转换按钮和输出框。

2.功能实现：

-当用户在输入框输入一个十进制数时，点击转换按钮，程序将计算其对应的二进制表示，并在输出框中显示结果。

-当用户在输入框输入一个二进制数时，点击转换按钮，程序将计算其对应的十进制数，并在输出框中显示结果。

3.技术实现：可以使用Python编程语言，利用内置的函数实现进制转换。

补充和说明：

1.进制转换题旨在让学生掌握二进制与十进制之间的转换方法，理解计算机内部数据表示的基础。

2.字符编码题帮助学生了解ASCII编码，以及字符在计算机中的存储方式。

3.编码应用题强调编码方式在实际应用中的作用，培养学生解决问题的能力。

4.编码转换题通过具体的操作步骤，让学生了解不同编码之间的转换过程。

5.项目设计题旨在锻炼学生的实际操作能力，通过设计一个小型工具，将理论知识应用到实际中，提高学生的实践能力。板书设计①重点知识点

-数据编码：二进制、十进制、十六进制

-字符编码：ASCII、Unicode

-图像编码：位图、矢量图

-进制转换方法

②关键词

-数据表示

-编码转换

-压缩编码

-实践应用

③核心句

-计算机内部数据的二进制表示

-"A"的ASCII码值是65，二进制为1000001

-图像编码压缩的目的是节省存储空间和加快传输速度

-进制转换工具设计：输入、转换、输出

板书设计将采用以下形式：

-使用不同颜色的粉笔标出各类重点，如关键词用红色，核心句用蓝色，以增加视觉冲击力和区分度。

-使用图表和箭头表示进制转换的流程，直观展示转换步骤。

-在讲解字符编码时，将字符与其对应的编码值并排列出，便于学生对比记忆。

-在图像编码部分，插入简单的位图和矢量图的示例，帮助学生形象理解。

-板书右侧留出空间，用于现场演示进制转换的例题，增加互动性。课堂1.提问：在课堂教学中，通过提问方式检查学生对二进制与十进制转换、字符编码等知识点的掌握情况。

2.观察：观察学生在课堂讨论、实验操作等活动中的表现，了解他们对数据编码的理解和应用能力。

3.测试：设计一些小测试，如进制转换题、字符编码题等，以检测学生的学习效果。

二、作业评价

1.作业布置：根据课堂内容，布置相关作业，如进制转换练习、编码应用题等，巩固学生的知识点。

2.批改与点评：认真批改学生的作业，对正确答案给予肯定，对错误答案指出问题所在，并提供改进建议