3.1 数据编码 教科版 信息技术 数据与计算
3.1数据编码(教学设计) 2023—2024学年教科版(2019)高中信息技术必修1
少年声强国梦【学习目标】1、了解各类数据采集的基本方法2、能够解释音频数据的编码原理3、掌握编码中各类进制概念及相互转换计算【评价标准】1、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。
2、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。
3、能够进行进制转换计算。
【重点难点】1、模拟信号和数字信号概念和区别2、数据编码原理3、各类进制概念及进制间转换【情境·导入】1、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？【研讨·拓展】1、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2、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。
【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。
3.1数据编码(教学设计)2023—2024学年教科版(2019)高中信息技术必修1
科目
授课时间节次
--年—月—日（星期——）第—节
指导教师
授课班级、授课课时
授课题目
（包括教材及章节名称）
3.1数据编码（教学设计）2023—2024学年教科版（2019）高中信息技术必修1
教材分析
“3.1数据编码”是2023—2024学年教科版（2019）高中信息技术必修1中的一个重要内容。本节课主要介绍数据的二进制编码方式，包括数字、字母和其他字符的编码规则。通过本节课的学习，学生能够理解数据编码的基本原理，掌握二进制、八进制、十六进制等编码方式，并能够运用这些知识进行简单的数据编码与解码。
5.题型五：数据编码的压缩和解压缩
-题目：请解释数据压缩和解压的原理，并给出一个具体的压缩和解压过程。
-答案：数据压缩和解压的原理是基于冗余信息的去除和恢复。压缩过程是通过去除数据中的冗余信息来减少数据的大小，而解压过程则是通过恢复这些冗余信息来恢复原始数据。例如，使用霍夫曼编码进行压缩和解压：根据数据中各个字符的频率进行编码，将频繁出现的字符用较短的编码表示，不频繁出现的字符用较长的编码表示；在解压时，根据编码表恢复出原始数据。
-题目：请简述数据编码的定义及其重要性。
-答案：数据编码是将信息的表达形式转换为另一种形式的过程，是信息传递和处理的基础。它对于保证信息的准确性和可靠性至关重要。
2.题型二：二进制编码的应用
-题目：请举例说明二进制编码在生活中的应用。
-答案：二进制编码在生活中的应用非常广泛，例如数字通信、计算机系统、电子设备等。在数字通信中，二进制编码用于将声音和图像等信息转换为电信号进行传输；在计算机系统中，二进制编码用于存储和处理数据；在电子设备中，二进制编码用于控制设备的运行和操作。
3.1数据编码教学设计高中信息技术同步备课系列(教科版2019必修1)
-板书布局合理，留有足够的空间供学生笔记和思考。
作业布置与反馈
作业布置：
1.请学生将本节课所学的二进制与十六进制之间的转换方法进行总结，并编写一个简单的转换程序。
2.让学生分析生活中常见的数据编码现象，如商品条形码、二维码等，了解其背后的编码原理和意义。
-十进制数32对应的十六进制数为20（1*16^2 + 0*16^1 + 0*16^0）
-十进制数25对应的十六进制数为19（1*16^1 + 1*16^0）
板书设计
板书设计的目的在于辅助教学，帮助学生理解和记忆数据编码的相关知识。在设计板书时，要紧扣教学内容，结构清晰，条理分明，突出重点，准确精炼，概括性强。同时，板书设计应具有艺术性和趣味性，以激发学生的学习兴趣和主动性。以下是对板书设计的具体建议：
（2）视频：教师播放与数据编码相关的视频，帮助学生形象地理解数据编码的过程。
（3）在线工具：学生使用在线工具进行二进制与十六进制的转换，提高学习效果。
（4）教材和辅导资料：教师提供相关教材和辅导资料，帮助学生巩固知识，提高学习能力。
教学过程设计
1.导入新课（5分钟）
目标：引起学生对数据编码的兴趣，激发其探索欲望。
（2）案例研究法：教师提供具体的编码案例，引导学生分析、讨论，提高学生的理解和应用能力。
（3）项目导向学习法：学生分组完成数据编码项目，培养学生的团队合作能力和解决问题的能力。
2.设计具体的教学活动
为了促进学生的参与和互动，教师将设计以下教学活动：
（1）小组讨论：学生分组讨论数据编码的原理和应用，分享彼此的想法和经验。
-二进制数1101对应的十进制数为13（1*2^3 + 1*2^2 + 0*2^1 + 1*2^0）
教科版2019信息技术必修1数据与计算第3单元认识数据3.1 数据编码
一、数值型数据(非负整数)的编码 【做】十进制整数转换为其他进制数
把十进制非负整数转换为二进制数，可使用 短除法，即“除二取余”法。例如，把十进 制整数18转换为二进制数的过程如图3.1.7 所示，结果为18（10）=10010（2）。
微课:十进制非负整数转换为二进制
一、数值型数据(非负整数)的编码 【悟】仿照图3.1.7，将十进制整数175转换为16进制
Unicode字符集，是全球可以共享的编码字符集，涵盖了世界上主要文字的字符， 其中包括简繁体汉字，共计74686个汉字。如汉字“男” 的Unicode编码为30007（十 进制），用十六进制表示为7537，用二进制表示为0111010100110111。
>>> ord('1') 49 >>> ord('A') 65 >>> ord('男') 30007 >>> chr(30007) '男'
#显示字符“1”的编码值 #显示字符“A”的编码值 #显示字符“男”的编码值 #显示编码值为30007的字符
二、文本型数据(字符)的编码 【学】ASCII码
二、文本型数据(字符)的编码
二进制
十六进制
一、数值型数据(非负整数)的编码 【练】请将8进制数2071转换为十进制
一、数值型数据(非负整数)的编码
【做】在Python中，可使用函数int(num,R)将R进 制的整数num转换为十进制，这里num要使用字符 型(常数两端加上引号)
>>> int('11011010',2) 218 >>> int('2071',8) 1081 >>> int('FF',16) 255
3.1数据编码(第2课时)说课稿高中信息技术教科版必修1
根据对学生的了解和教学内容的分析，本节课的教学重点和难点如下：
1.重点：二进制编码、字符编码和图像编码的基本原理及实践操作。
2.难点：
（1）二进制编码的原理及转换方法，尤其是与十进制的转换关系；
（2）字符编码的发展历程，ASCII码和Unicode编码的掌握；
（3）图像编码中位图和矢量图的区别，以及在实际应用中的选择。
（二）学习障碍
在学习本节课之前，学生可能具备的前置知识有：基础的计算机操作技能、简单的编程知识（如Scratch、Python等）。然而，可能存在以下学习障碍：
1.对二进制、字符编码等抽象概念的理解困难；
2.缺乏将理论知识应用到实际操作中的能力；
3.在合作学习过程中，沟通协调能力不足，导致学习效果不佳。
4.设计互动提问环节，鼓励学生提问、发表见解，及时解答学生的疑问。
（三）巩固练习
为帮助学生巩固所学知识并提升应用能力，我计划设计以下巩固练习或实践活动：
1.课堂练习：设计具有代表性的练习题，让学生独立完成，巩固二进制、字符编码等知识；
2.小组合作：分组进行编程实践，完成特定任务，如将文字信息转换为二进制编码等；
二、学情分析导
（一）学生特点
本节课面向的高中学生，年龄一般在16-18岁之间，这个年龄段的学生思维活跃，好奇心强，对新事物有较高的敏感度。他们在认知水平上已经具备了较好的逻辑思维能力，能够理解抽象概念，并运用到实际问题中。在学习兴趣方面，学生对信息技术类课程通常表现出较高的热情，尤其是编程、游戏开发等与生活紧密相关的领域。然而，学生的学习习惯参差不齐，部分学生可能缺乏自主学习能力和合作精神，需要教师在教学过程中加以引导和培养。
4.激励机制：对表现优秀的学生给予表扬和奖励，激发学生的学习积极性；
3.1 数据编码(教案)-高一信息技术同步教材配套教案+课件(教科版2019必修1)
3.1 数据编码（教案）-高一信息技术同步教材配套教案+课件（教科版2019必修1）一、教学目标1. 了解数据编码的基本概念和编码方式；2. 掌握二进制、十进制、十六进制间的转换；3. 熟悉ASCII码和Unicode编码的表示方法和编码方式。
二、教学重难点1. 数据编码的基本概念和编码方式；2. ASCII码和Unicode编码的表示方法和编码方式。
三、教学过程1. 导入（5分钟）观看视频《数据编码》后，向学生简单介绍数据编码的概念和重要性，引出本课的教学目标。
2. 理论授课（30分钟）（1）二进制数与十进制数通过数码管实例以及实际生活中的数字应用进行讲解，让学生掌握二进制数与十进制数的转换方法，并能够利用计算器进行二进制数与十进制数的转换。
（2）二进制数与十六进制数通过计算机中的权限管理、颜色等实例，让学生掌握二进制数和十六进制数的转换方法，并练习利用计算器进行二进制数和十六进制数的转换。
（3）ASCII码及其编码方式介绍ASCII码的概念和编码方式，以及实际应用，如：字符的输入及显示、文件的存储等。
（4）Unicode编码及其编码方式介绍Unicode编码的概念和编码方式，并通过实例让学生感受Unicode编码的表现形式与ASCII码的区别。
（5）小结对本节课的知识点进行小结，让学生回答一些问题，以检查学生对所学知识的掌握程度。
3. 实际操作（35分钟）通过学生手中的计算器或者电脑，让学生实际体验计算机上的编码转换和输入输出字符，让学生了解计算机中的二进制数和十六进制数，ASCII码和Unicode编码是如何在计算机中存储和表示。
4. 课堂讨论（10分钟）邀请学生主动进行讨论，就数据编码在实际生活和计算机应用中的意义进行深入探讨，让学生充分发挥创造性思维。
五、教学反思本节课的教学目标相对来说比较简单，但难度也在学生是否能够进行有效掌握上。
因此，我在教学过程中结合许多生活中的例子，并以学生生活中的实际应用为出发点，帮助学生更好地理解数据编码的重要性和优越性。
3.1数据编码教学设计教科版高中信息技术必修1
4.演示实验：通过演示一个简单的编码转换实验（如二进制转十进制），让学生直观地感受数据编码的魅力。
（二）讲授新知，500字
在讲授新知阶段，教师应结合课本内容，详细讲解以下知识点：
1.数据编码的概念、原理和分类（数字编码、字符编码、图像编码等）。
四、教学内容与过程
（一）导入新课，500字
在导入新课阶段，教师可以通过以下方式激发学生的学习兴趣和探究欲望：
1.提问方式：向学生提问：“你们知道电脑是如何处理和存储我们输入的文字、图片等信息的吗？”引发学生对数据编码的好奇心。
2.生活实例：举例说明生活中常见的条形码、二维码等数据编码应用，让学生认识到数据编码在现实生活中的重要性。
（三）情感态度与价值观
1.培养学生对数据编码的兴趣，激发学生探究信息技术的热情。
2.培养学生的信息意识，使他们在面对海量数据时，能正确看待数据编码的重要性，认识到数据编码在信息传输、处理和分析中的关键作用。
3.引导学生树立正确的价值观，认识到信息技术的发展对人类社会的影响，关注数据安全、隐私保护等问题。
4.了解图像编码的基本原理，掌握常见的图像编码格式，如BMP、JPEG、PNG等，并能运用图像编码技术对图像进行处理。
5.通过实际操作，学会使用编程工具（如Python等）进行数据编码和解码，提高解决实际问题的能力。
（二）过程与方法
1.采用问题驱动法，引导学生自主探究数据编码的原理和方法，培养学生的独立思考能力。
3.1数据编码教学设计教科版高中信息技术必修1
一、教学目标
（一）知识与技能
1.理解数据编码的概念，掌握数据编码的基本方法，包括数字编码、字符编码和图像编码等。
3.1 数据编码 第二课时 教案 高中信息技术教科版(2019)
数据编码一、基本说明1.面向学生：高一年级2.课课名称：《数据编码》（高中信息技术教科版必修一数据与计算第三章第一节）3.教学时间：45分钟4.课时：1二、教学目标1.认识二进制，了解文本的编码。
2.学会二进制与其他进制之间的转换。
三、教学重难点（一）教学重点理解计算机中数据的二进制存储方式。
（二）教学难点掌握各个进制之间转换的方法四、教学过程【课前预习】（3min）提前预习课本内容并设置前置性题目，让学生了解本节课的教学内容。
1.计算机中数据的存储形式为（）A、十进制B、八进制C、二进制D、十六进制2.二进制有哪几个数码（）A、0,1,2, ......9 B、0,1,2, (7)C、0,1,2, ……9，A,B,……FD、0,1【课题引入】（2min）通过手指表示二进制的游戏引入二进制的表示。
【新知讲授】（10min）1.二进制二进制数只有0和1两个数字符号，其计数特点是逢二进一，即1+1=10。
✧数制：也称计数制，是用一组固定的符号和统一的规则来表示数制的方法。
常用的数制有十进制、二进制、八进制和十六进制。
✧数码：是一个数制中表示计本数制大小的不同数字符号。
例如，二进制有0和1；八进制有0,1,2,3,4,5,6,7共八个数码。
✧基数：是一个数值所使用的数码的个数。
例如二进制的基数是2，八进制的基数为8。
✧位权：数码在不同位置上的权重（倍率值），用基数R的i次幂即R i表示。
2.二进制与十进制的转换（1）二进制转十进制（2）十进制转二进制方法：十进制非负数转换为二进制，用短除法，即“除二倒取余”【活动一设计】（5min）100(10) = ( )(2)10110100(2)= ( )(10)【新知讲授】（5min）3.十进制与R进制的转换通过视频了解十进制与二进制、八进制、十六进制之间的转换方法。
【活动二设计】（7min）2071（8）= （）（10）10110100(2) = ( )(8)3D(16) = ( )(10)255(10) = ( )(16)【新知讲授】（5min）4.文本数据编码（1）ASCII码标准ASCII码（用7位二进制数表示一个字符）：集中定义了大小写英文字母、标点符号、数字等字符和符号，共128个。
3.1数据编码教学设计2023—2024学年教科版(2019)高中信息技术必修1
知识讲解：
清晰、准确地讲解数据编码知识点，结合实例帮助学生理解。
突出数据编码重点，强调数据编码难点，通过对比、归纳等方法帮助学生加深记忆。
互动探究：
设计小组讨论环节，让学生围绕数据编码问题展开讨论，培养学生的合作精神和沟通能力。
鼓励学生提出自己的观点和疑问，引导学生深入思考，拓展思维。
3.学生可能遇到的困难和挑战：
-学生可能对数据编码的抽象概念和原理难以理解，需要通过具体的实例和实践活动来加深理解。
-学生可能对复杂的编码算法和技巧感到困惑，需要教师的引导和解释。
-学生可能对新技术的应用和实际意义不够了解，需要通过实际案例和问题解决来加深理解。
-学生在小组合作中可能遇到沟通不畅和分工不均的问题，需要教师的指导和协调。
教学反思
其次，我认为本节课的教学方法也取得了很好的效果。通过讲授法、讨论法和实验法，学生能够全面地理解和掌握数据编码的知识。特别是在实验环节，学生通过亲自动手实践，更好地体验了数据编码的应用，提高了实践能力。同时，我也注意到了一些需要改进的地方。例如，在讲授数据编码的原理和方法时，我发现有些学生对抽象的概念难以理解。因此，我需要在今后的教学中更加注重实例的引入和解释，帮助学生更好地理解抽象的概念。
2.2教学软件：教师运用教学软件辅助教学，如在线教学平台、编程软件等。这些软件可以帮助教师监测学生的学习进度，提供实时反馈，便于教师调整教学策略。
2.3现代化教学工具：教师使用现代化教学工具，如电子白板、投影仪等，将教学内容清晰地展示给学生，提高教学效果。同时，教师可以利用这些工具进行互动式教学，激发学生的学习兴趣。
②重点突出：板书应突出数据编码的重点概念、原理和方法，以便学生抓住关键信息。
3.1数据编码-【新教材】教科版(2019)高中信息技术必修一教案
教科版2019信息技术必修1数据与计算第3单元认识数据3.1数据编码教学设计【教材分析】本项目包含任务一“认识智能公交系统中的数据”和任务二“查看存储在计算机中的数据”两个任务。
任务包含活动1“办理市民卡”和活动2“将语音模拟数据转换为数字数据”两个活动。
任务二包含活动1“卡片组合游戏”和活动2“查看数据的编码”任务-是让学生通过活动1, 亲身体验数据的表现形式，如文本、数值、声音、图像、视频等，善于总结各种不同形式数据的采集的基本工具和方法;通过活动2，以声音为例，认识到将模拟数据转换为数字数据的基本思维和实现方法。
两个活动相互关联，前者主要是对数据的表现形式建立感性认识，后者是形成对模拟数据进人计算机时必须进行数字化采集的理性认识。
建议任务-安排1课时。
任务二有两个重要内容:一是通过活动 1的游戏，认识二进制，进而由二进制和十进制扩展到十六进制乃至任意进制，归纳总结任意进制系统的共有特征，并能对任意两种进制数据进行相互转换;二是通过活动2,使用Python语言工具，查看字符的ASCII码和Unicode 码，引导学生了解字符的编码，加深体验和认识。
建议任务二安排1课时。
通过两个任务的学习，学生能了解各类数据采集的基本方法，解释文本、音频等数据的编码原理，理解数据编码的意义和作用。
【教学建议】计算机是处理数据的工具，尽管所有数据在计算机中都是以二进制的形式表示的，但不同类型的数据所表达的意义不一一样，编码方式不一样，因此处理方式也不一样。
我们常见的数据的表现形式有数值型、文本型、图像、声音、视频等，本节重点讲解声音的数字化与文本编码，介绍二进制及进制、十进制、十六进制之间的转换。
数据编码是数据后续处理的基础。
教学中可以让学生借助某些软件工具，充分了解不同的编码方式，如声音有WAV格式、MP3格式等，图像有BMP格式、JPG (JPEG)格式、GIF格式等。
编码( 含压缩)方式不同，则文件大小不同，表达效果也不一样。
3.1数据编码第1课时教科版(2019)高中信息技术必修一教学设计
3.实验器材：如果涉及实验，确保实验器材的完整性和安全性。例如，计算机、网络设备、编码解码器等。实验内容可以包括数据编码和解码的实际操作，让学生在实践中掌握相关技能。
2.计算思维：本节课将引导学生运用计算思维方法，理解数据编码的原理，掌握数据编码与解码的基本技巧，培养学生运用计算思维解决实际问题的能力。
3.数字化学习与创新：通过学习数据编码的相关知识，使学生能够自主获取和处理信息，提高学生在数字化环境下的学习能力和创新能力。
4.信息社会责任：在学习数据编码的过程中，使学生了解数据编码在信息技术发展中的作用，认识到信息技术对个人和社会的责任，培养学生的信息社会责任意识。
本节课的核心素养目标符合新教程的要求，紧密围绕数据编码这一主题，旨在培养学生在信息社会中的基本素养，提高学生在实际问题中运用信息技术的能力，有助于学生全面发展。
重点难点及解决办法
重点：
1.数据编码的基本概念。
2.常用数据编码技术的原理、转换方法及其应用。
3.数据编码的实际应用。
难点：
1.常用数据编码技术的转换方法。
-解答疑问：针对学生在学习中产生的疑问，进行及时解答和指导。
学生活动：
-听讲并思考：认真听讲，积极思考老师提出的问题。
-参与课堂活动：积极参与小组讨论、实验等活动，体验数据编码和解码的实际操作。
-提问与讨论：针对不懂的问题或新的想法，勇敢提问并通过详细讲解，帮助学生理解数据编码的基本原理和方法。
课堂
-提问：教师可以通过提问的方式了解学生对数据编码基本概念、常用数据编码技术及其应用的理解程度。例如，教师可以提问学生：“你能解释什么是数据编码吗？”，“你能举例说明二进制、八进制、十六进制之间的转换方法吗？”。
3.1数据编码教学设计2023~2024学年高中信息技术教科版(2019)必修1
4. 针对数据编码的数学原理和计算方法，可以安排课后练习题，巩固学生的知识掌握。
5. 加强课堂提问和解答环节，鼓励学生提出问题，及时解决学生的疑问。
学具准备
多媒体
课型
新授课
教法学法
讲授法
课时
3.1数据编码教学设计2023~2024学年高中信息技术教科版（2019）必修1
主备人
备课成员
教学内容分析
本节课的主要教学内容是数据编码，这部分内容涉及到数据的二进制表示、编码规则以及常见的数据编码方式，如ASCII码、UTF-8编码等。教学内容与学生已有知识的联系主要体现在计算机基础知识的掌握上，学生需要了解计算机是如何处理和存储数据的，以及数据在计算机中的表示方式。
4. 小组合作：组织学生进行小组合作，共同完成数据编码的项目，培养学生的团队合作能力和沟通表达能力。
5. 互动问答：利用教学软件，进行实时互动问答，及时解答学生的问题，提高学生的思维能力和问题解决能力。
教学流程
（一）课前准备（预计用时：5分钟）
学生预习：
发放预习材料，引导学生提前了解数据编码的学习内容，标记出有疑问或不的地方。
具体的教学内容如下：
1. 数据与信息：介绍数据和信息的区别，以及数据在计算机中的重要性。
2. 二进制与十六进制：讲解二进制和十六进制的概念，以及它们在计算机中的应用。
3. ASCII码：介绍ASCII码的定义、编码规则，以及如何将英文字符转换为ASCII码。
4. UTF-8编码：讲解UTF-8编码的原理，以及它与ASCII码的关系。
答案：将二进制数转换为十六进制数的方法是将二进制数从右到左进行分组，每四位一组，然后将每组二进制数转换为相应的十六进制数字。例如，二进制数10101101可以分为两组，1010和1101，分别转换为十六进制数字A和D，因此二进制数10101101转换为十六进制数为AD。
《3.1数据编码》优秀教学案例高中信息技术教科版必修1
4.引导学生进行自主学习、合作学习、探究学习，培养他们的学习兴趣，提高他们的信息素养。
（三）情感态度与价值观
1.培养学生对信息技术学科的兴趣，使他们认识到信息技术在现代社会中的重要性，提高他们的信息素养。
2.引导学生认识到数据编码在信息处理和传递中的重要性，使他们意识到保护数据安全、维护网络秩序的必要性。
2.通过展示数据编码在现实生活中的应用实例，让学生感受到数据编码的重要性，提高他们的学习动力。
3.利用多媒体手段，如图片、视频等，为学生提供丰富的学习资源，丰富他们的感官体验，增强学习效果。
4.创设问题情境，引导学生主动思考，激发他们的学习兴趣，培养他们的问题解决能力。
（二）问题导向
1.设计富有挑战性的问题，引导学生深入思考，激发他们的学习兴趣，提高他们的分析问题、解决问题的能力。
2.教师引导学生从问题中发现线索，运用所学知识进行分析，帮助他们建立知识与问题之间的联系。
3.组织学生进行讨论，鼓励他们发表自己的观点，培养他们的合作意识和团队精神。
4.教师给予学生必要的指导，帮助他们找到解决问题的方法，提高他们的学习能力。
（三）小组合作
1.组织学生进行小组讨论，鼓励他们相互交流、分享学习心得，提高他们的合作能力。
4.结合学生的作业表现，教师进行教学反思，调整教学策略，为下一节课的教学做好准备。
五、案例亮点
1.情景创设贴近生活：本案例通过商品条形码和二维码等生活实例，引导学生了解数据编码在现实生活中的应用，使学生感受到数据编码的重要性，增强了学生学习的兴趣和动力。
2.问题导向激发思考：本案例设计了富有挑战性的问题，引导学生深入思考，激发他们的学习兴趣，培养他们的问题解决能力。通过问题驱动的方式，让学生在解决问题的过程中，自然而然地掌握了数据编码的知识。
3.1数据编码教学设计教学设计2023—2024学年教科版(2019)高中信息技术必修1
-监控预习进度：通过教学平台的数据分析功能，监控学生的预习进度，及时给予指导。
学生活动：
-自主阅读预习资料：按照预习要求，阅读电子教材，观看教学视频，初步理解数据编码的概念和重要性。
-学生在道德和法律意识方面逐渐成熟，但在信息安全和隐私保护方面可能缺乏足够的重视。
-学生具备一定的自主学习能力，但学习习惯和方法有待改进，尤其是在信息技术这类实践性较强的学科。
对课程学习的影响：
1.学生对信息技术的基础知识和操作技能掌握程度不一，教学中需要分层教学，满足不同学生的学习需求。
2.学生在理解数据编码的抽象概念时可能存在困难，需要教师通过直观的案例和实际操作来帮助学生理解和掌握。
2.能力层面：
-学生具有较强的逻辑思维能力，但计算思维和问题解决能力还需进一步培养。
-学生在小组合作中表现出一定的团队协作能力，但在信息技术领域的专业协作能力有待提升。
-学生在信息检索、资料整合方面有一定能力，但在信息筛选和评估方面的能力尚需加强。
3.素质层面：
-学生对信息技术感兴趣，但对课程内容的深度和广度认识不足，可能导致学习动力不足。
-特点：适用于文本信息处理，兼容性强，可表示多种文字和符号。
（3）音频编码和视频编码：对音频和视频信号进行数字化处理，如MP3、MP4等。
-特点：压缩率高，节省存储空间和带宽，同时保持较好的音视频质量。
3.请描述数据编码的基本原理。
答案：
数据编码的基本原理包括以下步骤：
-数字化：将原始数据（如文字、图像、声音等）转换为数字形式。
-思考预习问题：对预习问题进行深入思考，记录自己的理解和新产生的疑问。
数据编码+课件—2023学年教科版(2019)高中信息技术必修1
拓展2：频率
频率是单位时间内完成周期性变化的次数，是描述周期运 动频繁程度的量，常用符号f或ν表示，单位为秒分之一，符号 为s-1。为了纪念德国物理学家赫兹的贡献，人们把频率的单位 命名为赫兹，简称“赫”，符号为Hz。每个物体都有由它本身 性质决定的与振幅无关的频率，叫做固有频率。
频率概念不仅在力学、声学中应用，在电磁学、光学与无 线电技术中也常使用。
用传感器获得信号一般称为模拟信号，类似的还有温度、压强、电压等。
1 模拟信号与数字信号
教科书中的图3.1.2是语音信号数字化后的图像，可见时间及幅值不是连续变化的，而 是离散变化的，这种信号称为数字信号。数字信号可以有模拟信号转换得来。
数字信号的值即数字数据，直接用计算机所能理解的二进制表示。
2 声音的数字化过程
2 声音的数字化过程
第三步 编码。
将样本值用二进制表示的过程称为编码。
时刻
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
十进制
1
2
3
4
3
2
2
2
3
3
二进制数值 001 010 011 100 011 010 010 010 011 011
量化位数：每个幅值用16个二进制位记录，CD音质的量化位数为16位， 即用16个二进制位记录一个数值，因此可记录216=65536种不同的数值。 16位，比如第一个采样点的值是001，那么用16位来存储001,变成了前面16个0，后面一个1， 这样的存储方式了。
5 查看数据的编码
>>> ord(‘男’) #显示字符”男”的编码值 30007 >>>ord (‘1’) #字符“1”的编码值为49 49 >>>ord(‘A’) # 字符”A”的编码值为65 65 >>>bin(65) #将十进制数65转换为二进制数 0b1000001
3.1 数据编码 教科版 信息技术必修一 数据与计算
用7位或8位表示一个字符，大小写英文字母、标点 符号和数字等共128个
中国： GB 2312——1980 GBK GB 18030——2000 GB 18030——2005 共计70244个汉字
2. Unicode码
Unicode（统一码、万国码、单一码）是计算机科学领域里的一项业界标准，包括字符集、编码方 案等。 它为每种语言中的每个字符设定了统一并且唯一的二进制编码，以满足跨语言、跨平台进行 文本转换、处理的要求。
数字信号随时间的变化是非连续的，如图3.1.2所示。 数字信号可以由模拟信号转换得来，数字信号的值即数字数 据，直接用计算机所能理解的二进制表示，以方便计算机对 其进行处理。
活动二 将语音模拟数据转换为数字数据
声波的振 幅是反映 波形从波 峰到波谷 压力变化 的物理量。 音量与振 幅成正比。
任务二 查看存储在计算机中的数据
※活动1卡片组合游戏
无论是数字、文字，还是声音、视频等，编码后都以二进制的形式存储在 计算机中。我们可以通过下面这个有趣的游戏了解二进制。
如图3.1.6(a)所示，桌面上摆放了5张卡片，将卡片正面的点数用十进制效 表示，从右到左分别为1、2、4、8、16。现在翻动3张卡片，使其反面朝上， 如图3.1.6(b)所示，这时卡片正面的点数和为1+8=9。 若我们将所有卡片的正 面读为1，将卡片的反面读为0，则得出十进制数9对应的二进制数就是01001。
把十进制非负整数转换为二进制数，可使用短除法， 即“除二取余”法。例如，把十进制整数18转换为二进制 数的过程如图3.1.7所示，结果为18(10) =10010 (2)。
由于二进制数位数较多，书写不便，故常改用十六进
制数表示。我国古代曾经在重量单位上便用过十六进制， 如规定16两为1斤。十六进制需要使用16个不同的基本数 字，除了阿拉伯数字0到9外，一般用字母A到F (或a~f)依 次表示后续数字(相当于+进制数中的10~15)。十六进制的 基本计数规则是“逢十六进1”，即F+1=10。
3.1 数据编码 教科版 信息技术必修一 数据与计算
任务二 查看存储在计算机中的数据
※活动1卡片组合游戏
无论是数字、文字，还是声音、视频等，编码后都以二进制的形式存储在 计算机中。我们可以通过下面这个有趣的游戏了解二进制。
如图3.1.6(a)所示，桌面上摆放了5张卡片，将卡片正面的点数用十进制效 表示，从右到左分别为1、2、4、8、16。现在翻动3张卡片，使其反面朝上， 如图3.1.6(b)所示，这时卡片正面的点数和为1+8=9。 若我们将所有卡片的正 面读为1，将卡片的反面读为0，则得出十进制数9对应的二进制数就是01001。
通常先对模拟声音信号按给定的时间间隔进行采样然后对采样数据进行量化最后将量化后的数据用计算机能够存储和处理的二进制数值表示即编任务二查看存储在计算机中的数据活动1卡片组合游戏无论是数字文字还是声音视频等编码后都以二进制的形式存储在计算机中
3.1 数据编码
第三单元 认识数据
博山实验中学电教中心制
通过前两个单元的学习，我们已经对数据及计算有
数字信号随时间的变化是非连续的，如图3.1.2所示。 数字信号可以由模拟信号转换得来，数字信号的值即数字数 据，直接用计算机所能理解的二进制表示，以方便计算机对 其进行处理。
活动二 将语音模拟数据转换为数字数据
教科版 高一信息技术 必修1 第三单元 3.1 数据编码 教案设计
3.1 数据编码本节内容按2课时设计。
第一课时【教学重点】模拟数据的数字化方法。
【教学难点】模拟数据的数字化方法。
【教学过程】一、引入1.学生预习，阅读第49页“任务一认识智能公交系统中的数据”之“活动1 办理市民卡”，填写第50页的表3.1.1（不受活动1限制）。
2.教师检查，并评讲填写情况，引出数据的表现形式。
表3.1.1 计算机处理的数据注：考虑到处理各种类型的数据，不仅需要硬件支持，也离不开各种相关软件的支持，所以这里在教材原表3.1.1的基础上增加了一列。
本表内容不是标准答案，只是抛砖引玉，启发师生进一步思考。
二、模拟信号与数字信号师：上图是语音信号（振幅或声压）随时间变化的图像。
可见，它是随时间连续变化的，波形光滑，这种信号称为模拟信号，模拟信号的值称为模拟数据。
用传感器直接获得的信号一般为模拟信号，类似的还有温度、压强、电压等。
上图是语音信号数字化后的图像。
可见，时间及幅值不是连续变化的，而是离散变化的，波形如台阶，这种信号称为数字信号。
数字信号可以由模拟信号转换得来，数字信号的值即数字数据，直接用计算机所能理解的二进制来表示，这样方便计算机对其进行处理。
综上所述，按照取值特征可以将信号分为模拟信号和数字信号。
如何将图3.1.3中的模拟声音信号用计算机“忠实地”记录下来？换种说法：如何把某条曲线“精确地”存储到计算机中？最容易想到的办法，就是依次记下曲线中每个点的坐标。
但是，曲线中的点有无穷多个，我们却只能记录下有限的个点。
怎么办呢？每间隔一段时间取一个点间隔多少时间取一个点为好呢？1秒？0.1，0.01秒？通常，我们把这种从连续的时间中每间隔一个时间段抽取一个时刻点的操作称为“采样”。
这个时间间隔的倒数称为采样频率，单位是赫兹，即秒-1。
显然采样频率越高（时间间隔越短），声音还原的效果自然就越真实，但采样点也就越多，需要保存的数据也越多，所占存储空间也越大，计算机的工作量也越大。
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认识二进制
计算机只识别0、1两个代码,两种状态容易实现
二进制与数制转换
计算机外部的各种形式的数据经过编码后,都以二进制数的形式存储 在计算机中。二进制数中只有0和1两个数字符号，其计数特点是“逢二 进一”。即1+1=10。计算机中存储数据的最小单位是二进制位，用比特 (bit)表示，1比特能表示两种(2‘ )状态(即0或1)，2比特可以表示:00、01、 10、11四种(4)状态，3比特可表示八种(8 )状态…...。计算机存储数据的 基本单位是字节( Byte，简写为B)，8比特构成1字节，1字节二进制数可 表示2**8 (256 )种状态。
用7位或8位表示一个字符，大小写英文字母、标点 符号和数字等共128个
中国： GB 2312——1980 GBK GB 18030——2000 GB 18030——2005 共计70244个汉字
2. Unicode码
Unicode（统一码、万国码、单一码）是计算机科学领域里的一项业界标准，包括字符集、编码方 案等。 它为每种语言中的每个字符设定了统一并且唯一的二进制编码，以满足跨语言、跨平台进行 文本转换、处理的要求。
Unicode字符集，是全球可以共享的编码字符集，涵盖了世界上主要文字的字符，其中包括 简繁体汉字，共计74686个汉字。如汉字“男”的Unicode编码为30007 (十进制)，用十六进制 表示为7537，用二进制表示为0111010100110111。
Unicode 到目前为止所定义的十七个平面中，第0平面(BMP)最为重要，其编码分布如下： 注：中文范围 4E00-9FA5：CJK 统一表意符号 (CJK Unified Ideographs) 0000-007F：C0控制符及基本拉丁文 (C0 Control and Basic Latin) 0080-00FF：C1控制符及拉丁文补充-1 (C1 Control and Latin 1 Supplement) 0100-017F：拉丁文扩展-A (Latin Extended-A) 0180-024F：拉丁文扩展-B (Latin Extended-B) 0250-02AF：国际音标扩展 (IPA Extensions) 02B0-02FF：空白修饰字母 (Spacing Modifiers) 0300-036F：结合用读音符号 (Combining Diacritics Marks) 0370-03FF：希腊文及科普特文 (Greek and Coptic) Microsoft Word 0400-04FF：西里尔字母(Cyrillic) 0500-052F：西里尔字母补充 (Cyrillic Supplement) 0530-058F：亚美尼亚语 (Armenian) 0590-05FF：希伯来文 (Hebrew) 0600-06FF：阿拉伯文 (Arabic) 0700-074F：叙利亚文 (Syriac)
一般地，十进制非负整数转换成R进制数(R≥2)采用 “除R取余法”，把R进制非负整数转换成十进制数采用 “按权展开求和法”。
活动2 查看数据的编码
Python语言中的“ord”是将字符转换为对应存储编码的函数，编码值
以十进制教形式显示; “chr”是将端码值转换为对应字符的函数；
“bin”是将一个十进制教转换为对应二选制数的函数。
第二步，量化。将第一步所得的振幅瞬时值往最接近的整数取整， 每个样本所对应的整数值即为纵坐标，在图中标出这些整教值， 如图3.1.5所示。
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 接四合五入的规 则取整选值，这 个过程称为量化
第三步，编码。请参照边栏中的“十进制与二进制数对应表” 将上一步标出的整教值用二进制数值表示，即可得到一串二进 制教，将结果填入表3.1.2。我们可以将这些二进制数值理解为 该声音信号的数字数据。
Unicode是为了解决传统字符编码方案的局限性而产生的。例如，它可以用两个字节来表示一一个 符号，这样就有2**l6 ( 65536)种不同的二进制编码，能表示很多国家的常用字。目前，Unicode还 可以用更多字节来对字符进行编码。为了简化ASCII与Unicode之间的转换，Unicode的设计者还使 其兼容ASCII码。原来用ASCII码能表示的字符，其对应的Unicode码只是在原来的ASCII码前加上8 个0。比如，“a” 的ASCII码是01 100001，而它的Unicode码是000000001 100001。
第一步，采样。在时间轴上按照一-定的时间间隔取一 系列时刻，得到每个时刻对应的声波信号的瞬时振幅值。 如图3.1.4所示，在横轴上取n个时刻采集样本，纵坐标x即 为每个样本所对应的卢波振幅的离散值，当前n=10。
在横轴上接一定 的时间间隔从信 号中取一个解时 值，这个过程称 为采样。录骨设 备在1秒内对声音 信号的采样次敏 称为采样频率， 常用的CD音质的 采样频率44.1KHz 在一定的时间内， 采集的信号祥本越划分越细密、 对信号波形的表 示就越精确。
把十进制非负整数转换为二进制数，可使用短除法， 即“除二取余”法。例如，把十进制整数18转换为二进制 数的过程如图3.1.7所示，结果为18(10) =10010 (2)。
由于二进制数位数较多，书写不便，故常改用十六进
制数表示。我国古代曾经在重量单位上便用过十六进制， 如规定16两为1斤。十六进制需要使用16个不同的基本数 字，除了阿拉伯数字0到9外，一般用字母A到F (或a~f)依 次表示后续数字(相当于+进制数中的10~15)。十六进制的 基本计数规则是“逢十六进1”，即F+1=10。
3.1 数据编码
第三单元 认识数据
博山实验中学电教中心制
通过前两个单元的学习，我们已经对数据及计算有
了初步的了解，知道了简单的编程计算的方法。在此基 础上，我们还需要进一步理解:数据是无处不在的，我们 可以通过数据来把握对象、描述问题并以此为基础解决 问题。
本单元我们将进一步认识数据， 了解数据编码的知 识， 学会分析数据间的关系;形成数据安全的意识，掌 握设置密码保护数据的方法;根据解决问题的 需要， 选择合理的结构组织数据，让数据在系统中体现其价值。
在二进制数中，每一个数字在不同的位置上具有不同的权值，各位 上的权值是基数2的若干次幂。比如二进制数10010，5个位置上的权值 从右往左可以表示为: 2**0、2**1、2**2、2**3、2**4。将二进制数转换 为十进制数时，只要将该二进制数的每个位置上的数字与其对应位置的 权值相乘，然后求和即可。比如，10010(2)=1 x2**4+0 x 2**3+0x2**2+1 x2**1+0x2**0=18
小组合作完成下列表格
声音的数字化
●我们不能把连续的音频信号存放在计算机中，必须将模拟声音数据转换为 数字数据。将模拟声音数据转换为数字数据的这一过程，称为声音的数字化。 通常先对模拟声音信号按给定的时间间隔进行采样，然后对采样数据进行量 化，最后将量化后的数据用计算机能够存储和处理的二进制数值表示，即编 码。
任务二 查看存储在计算机中的数据
※活动1卡片组合游戏
无论是数字、文字，还是声音、视频等，编码后都以二进制的形式存储在 计算机中。我们可以通过下面这个有趣的游戏了解二进制。
如图3.1.6(a)所示，桌面上摆放了5张卡片，将卡片正面的点数用十进制效 表示，从右到左分别为1、2、4、8、16。现在翻动3张卡片，使其反面朝上， 如图3.1.6(b)所示，这时卡片正面的点数和为1+8=9。 若我们将所有卡片的正 面读为1，将卡片的反面读为0，则得出十进制数9对应的二进制数就是01001。
小结作业
1.图所示为一个条形码示例。 请你利用网络搜索条形码数据编 码的原理，并跟同学们分享你的 收获。
2.在实际生活中，是否还有 其他“编码”的例子？请尝试列 举生活中有关编码的例子。
蟹蟹
文本数据的编码
文本数据是用来表示-定意思的一-系列字符，包括字母、数字、 标点符号、汉字等。
文本数据的编码通过对其中每- -个字符进行编码实现。用于文 本数据字符编码的方案有多种类型，其中ASCI码和IUnicode是最 为典型的两种编码方案。
1. ASCII码
ASCII码( American Standard Code for Information Interchange,美国信息交换标准码)用7位(标准ASCII码)或8位(扩展 ASCII码)二进制数表示一个字符。标准ASCII码字符集中定义了大小 写英文字母、标点符号和数字等字符和符号，共128个。计算机内 部用一个字节来存放一个ASCI码字符，最高位用0表示。例如， “A” 的ASCII码为1000001,即65。常用的ASCII码如表3.1.3所示。
理解这些问题是将来进一步学习数据加工与处理的重要基础。 本节我们将在解决问题的活动中，学习数据编码的基本知识，熟悉 数据编码的思想和方法，认识数据编码的重要性。
智能公交系统是智慧城市的重要组成部分，它的应用提高了城 市公交的运营效率，方便了人们的出行。在本节中，我们将围绕 “智能公交系统中的数据采集”项目展开学习。通过该项目，我们 可以进一步认识生活中存在不同类型的数据，了解数据采集和编码 的一般方法，理解其基本原理，为应用数据解决问题打基础。 本项目主要包含“认识智能公交系统中的数据”和“查看存储在计 算机中的数据”两个任务。
Frame1
计算机要处理汉字，必须对汉字进行编码，显然每个汉字至少需要两个字节。我国先后制定 了多个汉字编码方案: (1 ) GB 2312- -1980字符集共收录6763个汉字，其中- -级汉字3755个，二 级汉字3008个;同时收录了包括拉丁字母、希腊字母等在内的682个字符; (2) GBK字符集，兼容 GB 2312- - . 1980标准，收入21003个汉字，883个符号，共计21886个字符; (3) GB 18030- 2000字符集，包含GBK字符集和CJK统- -汉字扩充A的汉字，共计27533个汉字; (4) GB 18030- 2005字符集，在GB 18030- -2000的基础 上，增加了CJK统- -汉字扩 充B的汉字及其他汉字，共 计70244个汉字。