1.3 数据采集与编码（教学设计）-【上好课】高中信息技术必修1数据与计算同步高效课堂（浙教版2019）

1.3数据采集与编码（教学设计）年级高一授课时间课题1.3数据采集与编码教学目标1.了解数据采集的常用方法。（学科核心素养：信息意识）2.掌握模拟信号转化为数字信号的一般过程。（学科核心素养：信息意识、计算思维）3.掌握二进制、十进制和十六进制之间的转化方法。（学科核心素养：信息意识、计算思维）4.正确认识数据，提升信息安全意识，增强信息社会责任感。（学科核心素养：信息意识、信息社会责任）教学重难点重点：掌握模拟信号转化为数字信号的一般过程，掌握进制之间的转换。难点：掌握二进制、十进制和十六进制之间的转化方法。教学准备多媒体网络教室ppt教学课件学习资源包、学习任务单教学过程教师活动学生活动新课导入游戏导入：体验天天跳绳APP具体要求：请2-3名同学依次参加天天跳绳APP中的跳绳活动，其他同学认真观看。思考：显示屏上不断显示出这位同学跳绳的数据，你知道这些数据是怎么传输到屏幕中的吗？教师总结：实际上人类要想获取数据，就要先采集数据。今天咱们就来学习一下数据的采集与编码。新知讲授任务一：了解数据采集的常见方式（6min）自主阅读课本，结合生活经验，总结归纳数据采集的常用方式，并举例说明，填写下表，班内分享，互相补充。学习任务单：数据采集的常用方式及实例常用方式实例分析不同数据采集方式采集数据的效率和数据量的不同？任务二：模拟信号转化成数字信号(10min)1.以小组为单位，结合课本和网络资源总结归纳模拟信号和数字信号。模拟信号定义：是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号。它可以在一段连续的时间范围内，在一定的取值范围内可以取任意值，其代表信息的特征量可以是瞬时值的幅度、相位、频率等。比如日常生活中的温度、压力、声音的声波等都是模拟信号。数字信号定义：数字信号是一种离散的信号，它是将信息用一系列离散的数值来表示。具体来说，数字信号在时间和幅度上都是离散的、不连续的，通常只取有限个特定的值。这些值可以用二进制数字（0和1）来表示，通过不同的编码方式来传达各种信息。数字信号具有抗干扰能力强、便于存储、处理和传输等优点，在现代通信、计算机技术、电子设备等领域得到广泛应用。2.结合课本和网络资源总结模拟信号数字化的过程。任务三：数制转换二进制转十进制：位权展开法：用R进制数的每一位乘以R的n次方,n是位数,从R进制数的整数最低位开始,依次为0,1,2…累加例如,2进制数1011,使用位权展开法,即1*2^0+1*2^1+0*2^2+1*2^3十进制转二进制短除倒取余法：十六进制转十进制位权展开法：十进制转16进制短除倒取余法：5.m进制转n进制:以十进制为中介二进制转十六进制:每四位二进制数转换为一位十六进制数;若二进制数位个数不是三的倍数,则在前面补0.例如:二进制数101101有6位,在前面补两个0就有:00101101;每四位转换成一个八进制数,0010=2,1101=1+4+8=13=D;即101101=2D.二进制转八进制:每三位二进制数转换为一位八进制数;若二进制数位个数不是三的倍数,则在前面补0.例如:二进制数01101有5位,在前面补一个0就有:001101;每三位转换成一个八进制数,001=1;101=1+4=5;即01101=15.任务四：常见数据编码。字符编码ASSIIC码ASCII码是美国信息交换标准代码的简称，ASCII码是基于拉丁字母的一套电脑编码系统，主要用于显示现代英语和其他西欧语言。它是目前最通用的信息交换标准，主要用于在不同计算机硬件和软件系统中实现数据传输标准化。ASCII码使用指定的7位或8位二进制数组合来表示128或256种可能的字符。标准ASCII码也叫基础ASCII码，使用7位二进制数来表示所有的大写和小写字母，数字0到9、标点符号，以及在美式英语中使用的特殊控制字符。汉字编码汉字编码主要常见类型GB2312是我国早期的汉字编码标准，收入6763个汉字和682个非汉字图形字符。BIG5主要在港澳台地区使用的繁体汉字编码。GBK对GB2312的扩展，包含的汉字更多。GB18030是我国自主研制的超大型中文编码字符集标准。UTF-8是一种通用的字符编码方案，能表示各种语言的字符，包括汉字汉字编码的基本流程：条形码和二维码二维码：声音编码数据量（字节/秒）=(采样频率（Hz）*采样位数（bit）*声道数)/8其中，单声道的声道数为1，立体声的声道数为2。例：一段长1分钟双声道、16位采样位数、44.1kHz采样频率音频文件不压缩数据量是多少？解：数据量=（采样频率×采样位数×声道数×时间）/8得，数据量=[44.1×1000×16×2×（1×60）]/（8×1024×1024）=10.094MB图像编码（1）位图图像：也称点阵图像或栅格图像，是由称作像素（图片元素）的单个点组成的，可以有效地表现阴影和颜色的细节层次。（2）矢量图：也称面向对象的图像或绘图图像，在数学上定义为一系列由线连接的点，以几何图形居多，它的特点是调大后图像不会失真，和分辨率无关。每个像素所占的位数。每个像素的位数，大体有如下几类。1位，（单色）；4位：（16色）；8位（256色）；16位（64K色，高彩色）；24位（16M色，真彩色）；32位（4096M色，增强型真彩色）。在计算机中的最小的存储容量单位为Bit。即为位。图像文件存储量的计算公式：存储量=水平像素×垂直像素×每个像素所需位数\8（字节）例：一张分辨率为６４０×４８０，３２位色彩的图像，其文件大小约为（C）。Ａ、３０ＭＢＢ、１２２ＭＢＣ、1.2ＭＢＤ、２ＭＢ文件大小=６４０×４８０×32/8/1024/1024≈1.2MB.视频编码视频编码是指通过特定的压缩技术，将原始视频格式的文件转换成另一种视频格式文件的方式。其目的是为了减少视频数据的存储空间和传输带宽，同时保持视频质量的可接受程度。在视频编码过程中，通常会采用各种算法和技术来去除视频中的冗余信息，例如空间冗余、时间冗余和统计冗余等。常见的视频编码标准包括H.264、H.265、MPEG-2、MPEG-4等。这些标准定义了视频编码的语法、语义和压缩算法，以确保不同的视频编码实现之间的兼容性和互操作性。不同的视频编码标准和算法具有不同的特点和应用场景，选择合适的视频编码方式取决于具体的需求，如视频质量要求、带宽限制、设备性能等。同时，视频编码技术也在不断发展和演进，以适应不断提高的视频质量和传输需求。课堂练习1.模拟信号转数字信号的一般流程为（）A.采样、量化、编码B.量化、采样、编码C.编码、量化、采样D.采样、编码、量化正确答案：A答案解析：模拟信号数字化的一般流程为采样、量化、编码，故本题正确答案是A。2.一幅未经压缩800×600像素的２５６色的风景图片的大小约为（）ＫＢ。Ａ、１２２８Ｂ、４８０Ｃ、２４００Ｄ、３０７２００正确答案：B答案解析：根据图片存储容量计算公式得：大小为=水平像素×垂直像素×位深/8（B）.因为256色=2^8,故位深为8，本题图片大小=800×600×8/8/1024≈480KB,故本题正确答案为B.3.一段时长为10秒钟、采样频率为44.1kHz、量化位数为16位、双声道的Wave格式音频，其存储容量约为多少（）A.200KBB.300KBC.215KBD.400KB正确答案：C答案解析：根据音频文件存储容量计算公式==采样频率×量化位数×声道数×时间（s）÷8（B）.故本题文件大小=44.1×1000×16×2×10/8/1024≈215KB,故本题正确答案为C.课堂小结学生思考并总结分享本节课收获，各同学之间互相补充。教师出示本节课思维导图，并总结提升，帮助学生了解数据采集得常用方法和不同类型得数据其采集方式和编码方式得不同。能够学会估算不同类型得数据所占存储容量的大小，引导学生学会正确的看待数据采集。虽然数据采集能为各领域的发展提供基础，能够提升效率和优化决策，改善服务和用户体提升用户满意度，促进资源合理配置，但是所有的数据采集都必须严格遵守法律法规，保护个人隐私和敏感信息不被非法滥用。重视数据的安全性，防止数据泄露、被篡改或被恶意利用。本节课思维导图如下：作业设计1.完成分层作业。2.在生活中我们对数据的采集与利用一直都在，作为一名中学生你认为在数据采集方面我们应该如何去