2023-2024學(xué)年高中信息技術(shù)必修一滬科版（2019）第一單元項(xiàng)目二《 探究計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示-認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)編碼》教學(xué)設(shè)計(jì)

2023-2024學(xué)年高中信息技術(shù)必修一滬科版（2019）第一單元項(xiàng)目二《探究計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)編碼》教學(xué)設(shè)計(jì)授課內(nèi)容授課時(shí)數(shù)授課班級(jí)授課人數(shù)授課地點(diǎn)授課時(shí)間教學(xué)內(nèi)容本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容為《探究計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)編碼》，選自2023-2024學(xué)年高中信息技術(shù)必修一滬科版（2019）第一單元項(xiàng)目二。主要內(nèi)容包括：二進(jìn)制數(shù)的概念、表示方法；八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)的表示方法；ASCII碼、漢字編碼等。通過學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)編碼的基本知識(shí)，為后續(xù)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)工作原理和編程打下基礎(chǔ)。核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生以下核心素養(yǎng)：信息意識(shí)，通過探究數(shù)據(jù)編碼的原理，提高學(xué)生對(duì)信息本質(zhì)的認(rèn)識(shí)；計(jì)算思維，通過學(xué)習(xí)二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制等編碼方式，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和抽象思維能力；數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新，通過實(shí)踐操作，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用信息技術(shù)解決問題，提升創(chuàng)新意識(shí)；信息社會(huì)責(zé)任，引導(dǎo)學(xué)生理解數(shù)據(jù)編碼在信息技術(shù)中的重要性，樹立正確的信息倫理觀念。學(xué)情分析高中一年級(jí)學(xué)生在信息技術(shù)學(xué)科的學(xué)習(xí)中，通常已經(jīng)具備一定的計(jì)算機(jī)操作能力，但對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)部工作原理的了解相對(duì)有限。在知識(shí)層面，學(xué)生可能對(duì)二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制等概念有一定的基礎(chǔ)，但對(duì)它們?cè)谟?jì)算機(jī)數(shù)據(jù)表示中的具體應(yīng)用和重要性認(rèn)識(shí)不足。在能力方面，學(xué)生的邏輯思維和抽象思維能力正在逐步形成，但需要通過具體案例和實(shí)踐活動(dòng)來加強(qiáng)。

學(xué)生的素質(zhì)方面，部分學(xué)生可能對(duì)信息技術(shù)學(xué)科有濃厚興趣，愿意主動(dòng)探索和學(xué)習(xí)；而另一部分學(xué)生可能對(duì)抽象的編碼理論感到困惑，需要教師通過直觀、生動(dòng)的教學(xué)方式激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。在行為習(xí)慣上，學(xué)生可能存在注意力分散、學(xué)習(xí)積極性不高等問題，這要求教師在教學(xué)過程中注重互動(dòng)，提高課堂參與度。

這些學(xué)情特點(diǎn)對(duì)課程學(xué)習(xí)產(chǎn)生以下影響：首先，教師在教學(xué)中應(yīng)注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，通過實(shí)例講解和實(shí)際操作，幫助學(xué)生理解抽象的概念；其次，針對(duì)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格，教師應(yīng)采用多樣化的教學(xué)策略，如小組討論、案例分析等，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度；最后，教師需關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異，針對(duì)基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生提供額外的輔導(dǎo)，確保教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。教學(xué)資源軟硬件資源：

1.計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室，配備至少30臺(tái)計(jì)算機(jī)，確保每位學(xué)生都有操作機(jī)會(huì)。

2.數(shù)據(jù)展示設(shè)備，如投影儀或電子白板，用于展示教學(xué)內(nèi)容。

3.編程軟件，如Python、C++等，用于演示編程過程中的數(shù)據(jù)編碼。

課程平臺(tái)：

1.學(xué)校內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，用于發(fā)布教學(xué)資料和在線作業(yè)。

2.在線資源庫(kù)，提供相關(guān)教學(xué)視頻和案例資料。

信息化資源：

1.二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換工具在線演示。

2.計(jì)算機(jī)編碼歷史資料和文獻(xiàn)。

教學(xué)手段：

1.教學(xué)課件，包含教學(xué)內(nèi)容要點(diǎn)和互動(dòng)環(huán)節(jié)。

2.實(shí)物教具，如二進(jìn)制計(jì)數(shù)器模型。

3.多媒體教學(xué)，包括視頻、動(dòng)畫等輔助教學(xué)材料。教學(xué)流程1.導(dǎo)入新課（用時(shí)5分鐘）

-教師通過提問的方式導(dǎo)入：“同學(xué)們，你們知道我們每天使用的手機(jī)、電腦等設(shè)備是如何存儲(chǔ)和傳遞信息的嗎？”

-引導(dǎo)學(xué)生思考：“信息是如何在計(jì)算機(jī)內(nèi)部進(jìn)行表示和處理的？”

-展示一些日常生活中的信息轉(zhuǎn)換實(shí)例，如照片轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)在手機(jī)中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.新課講授（用時(shí)15分鐘）

-第一條：講解二進(jìn)制數(shù)的概念和表示方法。

-教師講解二進(jìn)制數(shù)的定義和性質(zhì)，通過簡(jiǎn)單的算術(shù)運(yùn)算演示二進(jìn)制的加減乘除。

-舉例說明二進(jìn)制在計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用，如內(nèi)存地址的表示。

-第二條：介紹八進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)的表示方法。

-通過對(duì)比二進(jìn)制，講解八進(jìn)制和十六進(jìn)制的概念，展示它們?cè)诒硎敬髷?shù)值時(shí)的優(yōu)勢(shì)。

-結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，如IP地址的表示，說明十六進(jìn)制在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的重要性。

-第三條：講解ASCII碼和漢字編碼的基本概念。

-介紹ASCII碼的編碼規(guī)則和常用字符的編碼值。

-講解漢字編碼的兩種常見方式：GB2312和UTF-8，并舉例說明。

3.實(shí)踐活動(dòng)（用時(shí)10分鐘）

-第一條：二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換練習(xí)。

-學(xué)生獨(dú)立完成二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換練習(xí)，教師巡視指導(dǎo)。

-第二條：十六進(jìn)制數(shù)與ASCII碼轉(zhuǎn)換練習(xí)。

-學(xué)生分組進(jìn)行十六進(jìn)制數(shù)與ASCII碼之間的轉(zhuǎn)換練習(xí)，教師提供幫助。

-第三條：編程演示數(shù)據(jù)編碼。

-教師使用編程軟件演示如何將文本數(shù)據(jù)編碼為二進(jìn)制形式，并展示編碼后的結(jié)果。

4.學(xué)生小組討論（用時(shí)10分鐘）

-第一方面：討論二進(jìn)制在計(jì)算機(jī)中的優(yōu)勢(shì)。

-學(xué)生舉例說明二進(jìn)制在計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)和處理信息時(shí)的效率。

-第二方面：討論不同編碼方式的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景。

-學(xué)生討論GB2312和UTF-8編碼方式的優(yōu)缺點(diǎn)，以及它們?cè)诓煌瑧?yīng)用場(chǎng)景下的適用性。

-第三方面：討論數(shù)據(jù)編碼在網(wǎng)絡(luò)安全中的作用。

-學(xué)生探討數(shù)據(jù)編碼如何幫助保護(hù)個(gè)人信息不被未授權(quán)訪問。

5.總結(jié)回顧（用時(shí)5分鐘）

-教師總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制等編碼方式在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)表示中的重要性。

-舉例說明重難點(diǎn)內(nèi)容，如二進(jìn)制與十進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換，以及ASCII碼和漢字編碼的應(yīng)用。

-提出課后思考問題，鼓勵(lì)學(xué)生在課外進(jìn)一步探索和學(xué)習(xí)。

總體用時(shí)：45分鐘教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)原理：介紹計(jì)算機(jī)硬盤、內(nèi)存等存儲(chǔ)設(shè)備的存儲(chǔ)原理，以及它們?nèi)绾问褂枚M(jìn)制進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

-計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)：探討網(wǎng)絡(luò)通信中數(shù)據(jù)編碼的重要性，以及TCP/IP協(xié)議族中使用的二進(jìn)制編碼方式。

-編碼技術(shù)的應(yīng)用：介紹數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，如Huffman編碼，以及其在多媒體傳輸中的應(yīng)用。

-計(jì)算機(jī)安全與加密：講解對(duì)稱加密和非對(duì)稱加密的基本原理，以及它們?cè)跀?shù)據(jù)編碼中的應(yīng)用。

2.拓展建議：

-閱讀相關(guān)書籍：《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》由AndrewS.Tanenbaum和DavidJ.Wetherall編著，適合高中生閱讀，可以加深對(duì)網(wǎng)絡(luò)編碼的理解。

-在線課程：推薦學(xué)生觀看Coursera或edX等平臺(tái)上的計(jì)算機(jī)科學(xué)入門課程，學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本原理。

-實(shí)踐操作：鼓勵(lì)學(xué)生嘗試使用編程語(yǔ)言（如Python）編寫簡(jiǎn)單的編碼程序，加深對(duì)數(shù)據(jù)編碼實(shí)際應(yīng)用的理解。

-訪問科技博物館：如果有機(jī)會(huì)，帶領(lǐng)學(xué)生參觀科技博物館，特別是那些展示計(jì)算機(jī)歷史和技術(shù)的展覽。

-參與科技競(jìng)賽：鼓勵(lì)學(xué)生參加如全國(guó)青少年信息學(xué)奧林匹克競(jìng)賽等科技競(jìng)賽，通過競(jìng)賽提升解決問題的能力。

-小組研究項(xiàng)目：組織學(xué)生進(jìn)行小組研究項(xiàng)目，如研究一種新的數(shù)據(jù)壓縮算法或加密技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作和創(chuàng)新能力。

-校園講座：邀請(qǐng)計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的專家來校園進(jìn)行講座，為學(xué)生提供與行業(yè)專家直接交流的機(jī)會(huì)。

-課外閱讀：推薦閱讀《編碼：隱匿在計(jì)算機(jī)軟硬件背后的語(yǔ)言》等書籍，了解數(shù)據(jù)編碼的歷史和發(fā)展。教學(xué)反思與改進(jìn)教學(xué)反思是每一位教師專業(yè)成長(zhǎng)的重要環(huán)節(jié)，通過反思我們可以更好地了解自己的教學(xué)效果，發(fā)現(xiàn)問題并加以改進(jìn)。以下是我對(duì)《探究計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示——認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)編碼》這一節(jié)課的反思與改進(jìn)措施。

首先，我想談?wù)剬?dǎo)入環(huán)節(jié)。在導(dǎo)入新課的時(shí)候，我嘗試通過提問和展示實(shí)例來激發(fā)學(xué)生的興趣。我發(fā)現(xiàn)，對(duì)于一些基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生來說，直接從概念出發(fā)可能會(huì)感到困惑。因此，我計(jì)劃在未來的教學(xué)中，增加一些生活化的案例，比如手機(jī)中的圖片是如何存儲(chǔ)的，這樣可以幫助學(xué)生更好地理解抽象的概念。

接著，關(guān)于新課講授部分，我發(fā)現(xiàn)有些學(xué)生對(duì)于二進(jìn)制和十六進(jìn)制的轉(zhuǎn)換掌握得不夠熟練。在教學(xué)過程中，我使用了大量的例子和圖表，但可能還是有些學(xué)生難以跟上。為了解決這個(gè)問題，我打算在未來的教學(xué)中，增加一些互動(dòng)環(huán)節(jié)，比如讓學(xué)生自己動(dòng)手進(jìn)行轉(zhuǎn)換練習(xí)，或者通過小組競(jìng)賽的形式來提高他們的學(xué)習(xí)積極性。

在實(shí)踐活動(dòng)環(huán)節(jié)，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)于編程演示的興趣較高，但在實(shí)際操作中，部分學(xué)生遇到了困難。這可能是因?yàn)樗麄儗?duì)編程語(yǔ)言不夠熟悉。為了解決這個(gè)問題，我計(jì)劃在課前提供一些編程基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)資料，或者安排專門的編程輔導(dǎo)課，幫助學(xué)生克服編程障礙。

在學(xué)生小組討論環(huán)節(jié)，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生能夠積極地參與到討論中，但討論的內(nèi)容深度和廣度還有待提高。為了激發(fā)學(xué)生的思考，我打算在未來的教學(xué)中，提供一些更具挑戰(zhàn)性的討論話題，比如探討不同編碼方式在歷史發(fā)展中的演變，以及它們對(duì)未來技術(shù)發(fā)展的影響。

最后，我想說的是，教學(xué)反思是一個(gè)持續(xù)的過程。在未來的教學(xué)中，我將繼續(xù)關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，并根據(jù)學(xué)生的反饋和表現(xiàn)來調(diào)整我的教學(xué)方法。以下是我的一些具體改進(jìn)措施：

-設(shè)計(jì)更豐富的教學(xué)活動(dòng)，如角色扮演、模擬實(shí)驗(yàn)等，以增加學(xué)生的參與度和互動(dòng)性。

-使用多元化的教學(xué)資源，如視頻、動(dòng)畫、實(shí)物教具等，以幫助學(xué)生更好地理解和記憶知識(shí)。

-定期進(jìn)行教學(xué)效果評(píng)估，通過測(cè)試、作業(yè)、學(xué)生反饋等方式來了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略。

-加強(qiáng)與學(xué)生的溝通，了解他們的學(xué)習(xí)需求和困難，提供個(gè)性化的輔導(dǎo)和支持。

-參加教師培訓(xùn)和學(xué)習(xí)交流活動(dòng)，不斷提升自己的教學(xué)水平和專業(yè)素養(yǎng)。

我相信，通過不斷的反思和改進(jìn)，我的教學(xué)效果將會(huì)得到提升，學(xué)生也能夠在信息技術(shù)這門課程中取得更好的學(xué)習(xí)成果。典型例題講解1.例題：將十進(jìn)制數(shù)123轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。

解答：123÷2=61余1，61÷2=30余1，30÷2=15余0，15÷2=7余1，7÷2=3余1，3÷2=1余1，1÷2=0余1。

將余數(shù)從下往上排列，得到二進(jìn)制數(shù)：1111011。

2.例題：將二進(jìn)制數(shù)1101101轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。

解答：1×2^6+1×2^5+0×2^4+1×2^3+1×2^2+0×2^1+1×2^0=64+32+0+8+4+0+1=109。

3.例題：將八進(jìn)制數(shù)123轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。

解答：1×8^2+2×8^1+3×8^0=64+16+3=83。

4.例題：將十進(jìn)制數(shù)83轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)。

解答：83÷8=10余3，10÷8=1余2，1÷8=0余1。

將余數(shù)從下往上排列，得到八進(jìn)制數(shù)：123。

5.例題：將十六進(jìn)制數(shù)1A3轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。

解答：1×16^2+10×16^1+3×16^0=256+160+3=419。

6.例題：將十六進(jìn)制數(shù)419轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。

解答：4×16^0=64，1×16^1=16，3×16^0=3。

將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)：1000000+00010000+00000011=100100011。

7.例題：將二進(jìn)制數(shù)100100011轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)。

解答：將二進(jìn)制數(shù)分為每四位一組：100100011。

將每組二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)：911。

得到十六進(jìn)制數(shù)：911。板書設(shè)計(jì)①數(shù)據(jù)表示的基本概念

-數(shù)據(jù)：信息的載體，用于存儲(chǔ)和處理信息。

-表示：用特定的符號(hào)或規(guī)則來描述信息。

②計(jì)算機(jī)中常用的數(shù)制

-二進(jìn)制：基數(shù)為2，只有0和1兩個(gè)符號(hào)。

-八進(jìn)制：基數(shù)為8，使用0-7這八個(gè)數(shù)字。

-十六進(jìn)制：基數(shù)為16，使用0-9和A-F這十六個(gè)符號(hào)。

③數(shù)制轉(zhuǎn)換

-二進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制：將二進(jìn)制數(shù)按位展開，乘以2的冪次，求和得到十進(jìn)制數(shù)。

-十進(jìn)制轉(zhuǎn)二進(jìn)制：不斷除以2，取余數(shù)，將余數(shù)倒序排列得到二進(jìn)制數(shù)。

-八