《數據編碼》第 1 課時教學設計

3.1《數據編碼》第1課時教學設計學科核心素養:能夠根據問題需，根據不同的數據形式尋求恰當的式獲取與處理信息；能夠敏銳地感到信息的變化分析數據中所承載的信息采用計算機可以處理的方界定問題、抽象特征、合組數；握字學資與習具操技。學業要求:知道數據編碼的基本方式；2、了解數據采集、分析和可視化表達的基本方法。內容要求:在具體感知數據與信息的基礎上，知道數據編碼的基本方式；通過典型的應用實例，了解數據采集、分析和可視化表達的基本方法。教學內容分析:本節課自中息技必修數與算.數編第1課通辦身證”和“語音模擬數轉換為數字數據”兩個活動，導學生建立對數據的表形式的感性認識，以及成模數進計機必進數化集理認識。學情分析:節的學象高年學生數編這部生在一識據計算》中數有初的解而高學0后是字住生中數無不在教師只需要引學生就可以明白數據表現方式。但學沒有接觸過數據編碼，對編碼這一點是不曾涉及過的，且知識點較抽象。結合以上兩點，在學設計的過程中可以考慮學生提供多種呈現式腳架在師授讓生手究習。教學目標:知道模擬信號與數字信號；2、能夠解釋聲音的數字化過程；3、理解聲音數字化過程中影響音頻的聲音質量的因素；4、能夠計算無壓縮音頻占用的存儲空間。教學重難點:學點模數的數字化方法學點模數的字方法教學準備:機房；在線課堂教學平臺；微課；教學課件和學案。教學策略教法：任務驅動（以任務串聯課堂教學）、問題導學（以問題引領學生探究）、演示法、講授法學法：思考討論、自主探究、實踐學習教學過程:環節過程與方法（教師活動）學生活動設計意圖教學資源一）引入知識回顧：（1min）問1：數據的表現形式有什么？創設情境：（2min）問2我辦身證時需要哪些信息呢？在身份證管理系統中收集了你的哪些資？了些據外活中還有哪些數據可以采集以如采過么徑采呢？教師展示計算機處理數的格問以數如進計算機？它們在計算機內部如何儲？因為計算機只能存儲和理進數以些數需經編預規定的方法編成可以存儲在計算里數。思考并回答學生回答：姓份號、片。學生思考用實際生活中的事例吸引學生的注意力，引導學生思考數據的表現形式、采集設。讓學生初步了解據碼意義PPT二）授課一、模擬信號與數字信號（3min）問在們手或腦傳數時有個擬號為據號過么是模擬信號？什么是數字信號？展示兩幅圖教師：左邊代表的是模擬信傳器接得信號般模信聲溫等的形滑時間續化擬號值為考答教師展示圖片，學生在圖像與文字雙重呈現方式下加深對模擬、數字信號的印象，為之后模數換基礎。PPT模擬數據。聽講聽講、思考、答觀看視頻邊表是字號隨間化連、散。教師展示圖片與數字信號的值即數字數據，直聲音文件，學生接用計算機能理解的二進制在圖像與文字雙表示，數字信號可以由模擬信號轉換得來。打開一個聲音文件，放大，可重呈現下加深對模擬、數字信號以看到由一個個采樣點連接的印象而成，這就是聲音的數字信號。二、聲音的數字化（模擬數據轉為數字數據）（15min）問4：那么，聲音的模擬信號如何轉換為數字信號？1、要把模擬信號“精確地”存儲到計算機中，最容易想到的辦法就是依次記下曲線中每個點的坐標。但是，曲線中PPT的點有無窮多個，我們卻只能通過教師與學生記錄有限個點，怎么辦？答案一問一答引發學是在橫軸上按照一定的時間隔一瞬值就采右所隔長時生的思考，幫助生解知。間取一個瞬時值好呢？1秒，0.1秒？這個時間間隔的倒數1秒內對聲音信號的采樣次數，單位是赫茲（Hz）。左右兩幅圖，波形相同，但采樣次數不相同，右邊的采集點是左邊的兩倍，對比可以知道，在一定的時間內，采集的信號樣本越多、對縱軸的刻度劃分越細密、對信號波形的表示就越精確，那采樣頻率不同，會不會對音頻的聲音質量有影響呢？觀看老師錄制的視頻視頻2、量化采樣后，我們需要對每個聲音采樣點的瞬時值進行量化，將信號波形的縱軸劃分為若干完成活動1在教師帶領下結觀看視頻區間，落到某一區間的采樣點按四舍五入的規則取整選值。如圖所示。我們使用量化位數來區分量化的精確度。不同的量化位數，可記錄的聲音數據范圍不一樣，如表所示。很明顯，量化位數越大，可記錄的數值越多，音頻的聲音質量越好，但相對應所需存儲空間越大。標準CD音頻的量化位數為16位。3、編碼量化得到的整數值要進行編碼，也就是用計算機能夠存儲和處理的二進制數值表示。有些編碼可能采用壓縮算法，如保存成MP3格式的音頻文件，就是經過壓縮處理的，這種格式的音頻質量沒有wav格式的高。學生通過上面的學生參照圖3.1.5及十進制與進數應量得到的整數值所對應的二進制數學習完成表格填空，理解編碼過值填入P52表3.1.2。程。PPT4、教師引導學生總結，從模擬數據到數字數據的三過程：教師帶領學生總采樣、量化、編碼。在這個過結模數轉換的過程中，不考慮編碼的壓縮算程，加深學生對法，影響音頻的聲音質量的參這一知識點的理數有采樣頻率、量化位數。解。5、除了這兩個參數外，聲道數也會影響音頻的聲音質量，請觀看老師錄制的視頻。從視視頻頻中可以知道雙聲道比單聲道的表現力更豐富，但所需存儲空間翻了一倍。三、音頻所需占用存儲空間的計算公式（10min）自主1.教師播放視頻觀看視頻、學學生通過實踐進PPT探究“錄音和保存文件的方法”學生根據微課完成課堂活動2生完成活動2現場錄音，對一步理解聲音數化全程。視頻2.教師展示比較兩個文件大比兩個文件大小結果小差異，思考3.根據影響音頻的聲音質量影響存儲空間通過活動理解影三個參數，我們來歸納一下，大小的因素響聲音存儲數據無壓縮音頻所需占用的存儲空間的計算方法。它的計算公量的因素式為：（采樣頻率（Hz）×量收聽、思考需要注意計算機存儲數據的基本單位是字節，8比特構成1字這是除以8的由，另外采樣頻率是1秒內采樣次數的多少，所以算出來的單位是B/s。聽講、思考補充知識：1Byte=8bit1KB=1024B1MB=1024KBPPT4、布置活動3計算題學生完成活動通過計算，鞏固3計算題已講的內容四）堂結歸納總結本節課的學習內容（2min）聽講、回顧知點總結、梳理、鞏固PPT板書設計:3.1《數據編碼》