3.1數(shù)據(jù)編碼（教學(xué)設(shè)計）教科版高中信息技術(shù)必修1

高一信息技術(shù)研學(xué)案20220408少年聲強國夢【學(xué)習(xí)目標(biāo)】了解各類數(shù)據(jù)采集的基本方法能夠解釋音頻數(shù)據(jù)的編碼原理掌握編碼中各類進制概念及相互轉(zhuǎn)換計算【評價標(biāo)準(zhǔn)】通過描繪聲音曲線，鍛煉學(xué)生將抽象事物具體化的能力，認(rèn)識模擬信號。在將聲音模擬信號的數(shù)字化過程中，掌握聲音數(shù)據(jù)編碼的原理。能夠進行進制轉(zhuǎn)換計算?！局攸c難點】模擬信號和數(shù)字信號概念和區(qū)別數(shù)據(jù)編碼原理各類進制概念及進制間轉(zhuǎn)換【情境·導(dǎo)入】想一想：通過觀看人民日報新媒體推出的《少年（建黨百年主題曲MV）》，可以獲取哪些信息？說一說：這段MV中的信息可以通過哪些設(shè)備獲??？并完成一下表格。數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式實例采集該類數(shù)據(jù)的設(shè)備文本MV中歌詞圖像MV中出現(xiàn)的圖片聲音聽到的歌聲、說話聲【研討·拓展】研學(xué)活動一：繪制聲音聲音曲線圖，認(rèn)識模擬信號和數(shù)字信號【學(xué)生活動】利用歌詞簡譜和坐標(biāo)軸嘗試?yán)L制那段少年之聲，可以在上面添加自己的想法?？v坐標(biāo)是每個音符的數(shù)字化，橫坐標(biāo)是歌詞中每一個字，一一對應(yīng)連接，加上學(xué)生自己的創(chuàng)作。例圖：【師生總結(jié)】模擬信號特征：值隨著時間連續(xù)變化、波形光滑【思考探究】模擬信號無法被計算機識別處理，思考如何將模擬信號轉(zhuǎn)換成計算機可識別的數(shù)字信號？采樣：在時間軸上按照一定時間間隔取一系列時刻，得到每個時刻對應(yīng)的聲波信號的振幅值。量化：將信號波形的縱軸劃分為若干區(qū)間，落到某一區(qū)間的采樣點按四舍五入規(guī)則取整選值。編碼：將量化后的幅值轉(zhuǎn)變成用計算機能夠存儲和處理的二進制數(shù)值表示的過程稱為編碼?！編熒偨Y(jié)】模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號過程：采樣、量化、編碼研學(xué)活動二：觀察量化過程中的數(shù)據(jù)點，如何轉(zhuǎn)換成二進制？【學(xué)生活動】利用除2取余法，根據(jù)表格中已有的數(shù)值轉(zhuǎn)換成二進制，完成表格中剩余內(nèi)容。十進制0123456789二進制000011110【師生總結(jié)】十進制特點：有0~9十個基本數(shù)字；“逢十進一”的進位原則；每個數(shù)碼在不同的數(shù)位對應(yīng)不同的權(quán)值。152=2×10°+5×101+1×102二進制特點：有0和1兩個基本數(shù)字；“逢二進一”的進位原則；每個數(shù)碼在不同的數(shù)位對應(yīng)不同的權(quán)值。十進制轉(zhuǎn)二進制：除2取余法，十進制數(shù)除以二得余數(shù)，直到商為零，所有余數(shù)自下而上寫出即為對應(yīng)的二進制數(shù)。十進制轉(zhuǎn)R進制：除R取余法【思考練習(xí)】完成以下表格掌握八進制特點、十六進制特點、十進制轉(zhuǎn)八進制和十進制轉(zhuǎn)十六進制方法。八進制特點：有0~7八個基本數(shù)字；“逢八進一”的進位原則；每個數(shù)碼在不同的數(shù)位對應(yīng)不同的權(quán)值。十六進制特點：有0~9十個基本數(shù)字和A、B、C、D、E五個字母表示；“逢十六進一”的進位原則；每個數(shù)碼在不同的數(shù)位對應(yīng)不同的權(quán)值。十進制：123十進制：93十進制：21八進制：173十六進制：5D二進制：10101【師生總結(jié)】十進制轉(zhuǎn)八進制：十進制數(shù)除以八得余數(shù)，直到商為零，所有余數(shù)自下而上寫出即為對應(yīng)的八進制數(shù)。十進制轉(zhuǎn)十六進制：十進制數(shù)除以十六得余數(shù)，直到商為零，所有余數(shù)自下而上寫出即為對應(yīng)的十六進制數(shù)。注：因十六進制10~15用A~F表示，余數(shù)為10~15中的數(shù)時，書寫時寫對應(yīng)的字母。研學(xué)活動三：思考二進制、八進制和十六進制如何轉(zhuǎn)換成十進制？公式法（按權(quán)展開法）：在二進制的每個數(shù)碼不同的數(shù)位上，對應(yīng)不同的權(quán)值?！緦W(xué)生練習(xí)】二進制：1011八進制：56十六進制：6E【拓展延申】利用除R取余法和按權(quán)展開法計算進制間轉(zhuǎn)換運算時間較長，可以根據(jù)以下兩張表格的記憶高效計算進制間的轉(zhuǎn)換。八進制<>二進制每一個十六進制數(shù)轉(zhuǎn)成一個四位二進制數(shù)；不夠四位的前面用“0”補足四位八進制二進制00001001201030114100510161107111十六進制<>二進制十六進制二進制十六進制二進制0000081000100