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校内公开课——夏花花《1.2数据编码》

夏花花 2022/1/11 14:14:22 点击47次

3.1 数据编码
教材和内容分析
1、本节课主要内容包括:了解各类数据采集的基本方法、编码、模拟信号与数字信号、音频编码、数据编码、文本编码
2、教学重点:编码的含义、模拟信号与数字信号的区别及相互转换的过程、文本数据的编码的两种方案
3、教学难点:二进制与十进制之间的相互转换
教学目标
知识和技能目标:
1.了解各类数据采集的基本方法
2.学生能够说出编码的含义
3.能够复述模拟信号与数字信号的特点,并且能区分,理解二者之间的转换过程
4.能够计算二进制与十进制之间的转换,
5.能够说出ASCII码和Unicode码的含义及表示方法
过程和方法目标:
1.以办理市民卡的过程为例,学习各类数据采集的基本方法
2.以水银体温计和数字体温计为例,类比学习模拟信号与数字信号
3.通过微课学习、加以教师讲解学习声音数字化的过程
4. 以“读心术”游戏为切入点,吸引学生注意力,加以教师讲解、学生课堂练习学习二进制与十进制的相互转换
5. 教师简单讲解学习字符编码的两个方案——ASCII码和Unicode码
情感态度和价值观:感受数据编码的价值和意义,更加了解计算机
学生特征
1、高一学生的感知力和观察能力明显提高,在先前的学习中,对编程的概念也有了一定的了解,但是对编码的相关概念比较陌生,二进制的概念也相对模糊。
2、本节课通过程序的演示,让学生领悟编码及进制的作用。两种信号的教学有利于培养学生的逻辑思维能力,有利于学生在遇到问题时,可以将知识运用到生活中,为学生未来的学习特别是信息技术方面的学习提供支持。
教学环节
(一)创设 情境导入新课 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。市民在办理市民卡时,一般要到指定地点办理录入信息、拍摄照片等手续。
想一想,在办理市民卡的流程中,管理系统都收集了哪些数据?生活中还有哪些数据可以采集以及如何采集?请同学们相互讨论完成表格。
这些数据计算机能直接处理吗?——不能,计算机只能处理二进制的数据,所以我们要将图文声像等数据进行转换,这个过程叫做编码
? 编码:信息从一种形式或格式转换成另一种形式或格式的过程。指用预先规定的方法将文字、数字或其他对象编成可以存储在计算机里的数值。
? 模拟信号:一般用传感器直接获得,如声音、温度、压强等。模拟信号的值随时间而连续变化,波形光滑。
? 数字信号:一般随时间而产生非连续的变化。数字信号可以由模拟信号转化而来,数字信号的值即数字数据,可直接用计算机所能理解的二进制表示,方便计算机对其处理。
用水银体温计和数字体温计类比模拟信号和数字信号,帮助学习理解和区分二者
思考问题、回答问题,讨论学习,完成表格;
理解编码、模拟信号和数字信号 以办理市民卡为例,学习各类数据的采集方法,并用表格进行整理汇总。
用水银体温计和数字体温计类比模拟信号和数字信号,有助于学生理解知识。
(二)新知探究 观看视频,了解音频编码
? 声音数字化:将模拟声音数据转换为数字数据的这一个过程,称为声音的数字化。
三个过程:
? 采样:对模拟声音信号按给定的时间间隔进行采样
? 量化:对采样数据进行量化
? 编码:将量化后的数据用二进制数值表示
详细讲解声音数字化的详细过程
? 采样:以相等的时间间隔测得声音模拟信号的值。
采样点越多还是越少质量更好?
采样频率越高声音还原度越好;
但记录数据越多,存储容量越高。
? 量化:将采样点的值分级量化,变换到最接近的数字。用有限个数近似表示原来连续变化的值。
分级越多还是越少质量会更好?——越多质量约好。
? 编码:确立编码规则,优化数据排列。
观看视频,了解音频编码的过程。通过教师讲解,学习声音数字化的具体过程。 详细学习声音数字化的过程。音频压缩方式是拓展知识,可简单讲解,了解即可。
“读心术”游戏:
展示以上七张图片,请一位同学从1—100中随意选择一个数,记在心里,对教师保密,可展示给其他同学。教师依次展示七张图片,学生回答,该数字在不在图片中,教师根据回答情况计算得出该数字。
教师引导出,这个游戏与二进制和十进制有关,通过学习就能揭秘“读心术” 配合教师完成“读心术”游戏 “读心术”游戏的课堂效果很好,教师在游戏前需要营造气氛,注意引导学生这与二进制十进制相关。
二进制转换为十进制(着重强调从右往左进行运算)
? 十进制转换为二进制(着重强调从下往上读取)
在讲解完之后,教师展示练习题
请几位同学上黑板上来演示一下,其余的同学自己进行运算,运算完之后教师进行评价指导。
? 尝试用Python语言查看数据编码,了解文本数据所对应的编码。
讲解”ord”,”bin”,”chr”以及”0b”的意义和用法,并结合课件上的截图,进行演示讲解,并预留学生自主操作的时间。
? ord:将字符转换为对应存储编码的函数
? chr:将编码值转换为对应字符的函数
? bin:将十进制转换为二进制
? 0b:表示一个二进制数
解释“读心术”游戏
例如:22
第一位:不在 0
第二位:  在   1
第三位:  在   1
第四位:不在 0
第五位:  在   1
第六位:不在 0
第七位:不在 0
可以写出二进制数0010110
转化为十进制:21+22+24=22 学习二进制与十进制的相互转换方法,完成练习巩固。
利用Python语言查看数据编码,了解文本数据所对应的编码。 二进制与十进制的相互转换是本节课的重难点,教师讲解是需要放慢速度,详细讲解。
文本数据包括字母、数字、标点符号、汉字等,文本数据的编码通过对其中每一个字符进行编码实现,ASCII码和Unicode码是最经典的两种编码方案
? ASCII码:美国信息交换标准代码,规定了大小写字母、数字、常用符号等128个字符
? Unicode码为了解决传统字符编码方案的局限性而产生,是全球可以共享的编码字符集,涵盖了世界上主要的文字符号,其中包括简繁体汉字,共74686汉字。
Unicode码就是在ASCII码的前面加上8个0,例如X的ASCII码是88,转换为二进制就是1011000,所以Unicode码就是000000001011000。
? GB2312-1980:《信息交换用汉字编码字符集——基本集》,收录6763个汉字,一级汉字3755个,二级汉字3008个,包括拉丁字母、希腊字母等在内的682个字符,兼容ASCII编码;1个字节表示ASCII规定的英文字符,采用2个字节表示1个汉字以及其他字符。
? GBK:兼容CB23312—1980标准,收入汉字21003个汉字,883个符号,共21886个字符
? GB18030-2000:包含GBK字符集和CJK统一汉字扩充A的汉字,共计27533个汉字
? GB18030-2005:在GB18030—2000的基础上,增加了CJK统一汉字扩充B的汉字及其他汉字,共计70244个汉字。 了解ASCII码和Unicode码两种经典的编码方案,了解我国先后制定的几个汉字编码方案。 学习文字编码
学习总结:
本节课学习了数据编码,讲解了编码的概念,概念是……讲解了模拟信号和数字信号,模拟信号的特点是……数字信号的特点是……还学习了音频编码,叫做声音数字化,有哪几个过程……讲解了二进制与十进制的相互转换方法,最后学习了文本编码的两个方案……
这节课学习了音频、数值、文本编码,在计算机中我们还需要图像,图像是如何完成编码的?同学们可以课后利用搜索引擎自主学习。
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