数据与信息教学设计.docx

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数据与信息教学设计

第一章数据与信息

教学设计

一、项目简介

项目主题

体验庆祝国庆多媒体作品的数据与信息处理

项目背景

自古以来，科学技术就以一种不可逆转、不可抗拒的力量推动着人类社会向前发展。

纪录片《创新中国》集中呈现了党的十八大以来中国的最新科技成就，一项项成就，都实现了一次次历史性的飞跃，创新科技铸造的中国正成为世界瞩目的国度。

国庆节快到了，请同学们通过网络、报纸和书籍进一步了解《创新中国》中介绍的伟大成就，并对获得成就的数据和信息进行相应的处理，创作庆祝国庆的多媒体作品。

对应教材

广东教育出版社普通高中教科书信息技术必修1《数据与信息》第一章

课时安排

3课时

二、课程标准及目标分析

（一）课程标准及教材分析

1.本章对应课标的内容要求

在具体感知数据与信息的基础上，描述数据与信息的特征，知道数据编码的基本方式。

2.本章对应的学业要求

A-1：

能够描述数据与信息的基本特征。

（信息意识、数字化学习与创新）

A-2：

知道数据编码的基本方式。

（信息意识、数字化学习与创新）

A-8：

在数据分析的基础上，完成分析报告。

（信息社会责任、计算思维）

3.本章的地位和作用

本章是《数据与计算》的开篇章，以培养信息素养为目标，以知识技能为载体，以项目学习活动为途径，开展自主、协作、探究学习。

让学生分析数据与信息特征，理解数据编码的基本方式，明晰数据与信息的关系，是学习本教科书的基础。

本章通过“体验庆祝国庆多媒体作品的数据与信息处理”项目范例，让学生依据不同的任务需求，自觉主动地比较不同的信息源，确定合适的信息获取策略，明晰数据与信息的关系，从而提升学生的信息素养。

（二）学科核心素养

信息意识：

针对特定的信息问题，自觉、自动地比较不同的信息源，能描述数据与信息的关系，确定合适的信息获取策略。

计算思维：

针对给定的任务进行需求分析，明确需要解决的关键问题。

数字化学习与创新：

在学习过程中，能够评估常用的数字化工具与资源，根据需要合理选择。

信息社会责任：

在信息活动中，具有信息安全意识，尊重和保护个人及他人的隐私。

（三）目标分析

1.项目目标

本章通过“多媒体作品的数据与信息处理”项目，组织学生进行自主、协作、探究，让学生在具体感知数据与信息的基础上，能够描述与信息的特征，知道数据编码的方式，从而将知识建构、技能培养与思维发展融入运用数字化工具解决问题和完成任务的过程中，促进本章对应课标的学科核心素养的达成，完成项目学习目标。

2.学业目标

（1）具体感知数据；

（2）描述数据的基本特征；

（3）知道数据编码的基本方式；

（4）具体感知信息；

（5）描述信息的基本特征。

✧重点：

（1）数据的概念；

（2）数据的编码方式；

（3）信息的基本特征。

✧难点：

数据的编码方式

三、学情分析

在学习方法上，学生未接触过项目学习，作为高中信息技术课的开篇，教师需要向学生详细地介绍项目学习。

在学习内容上，生活在信息时代的高中生，在日常学习生活中已经接触和使用着各种形式的数据，大部分学生能熟悉利用各种数字化工具（如：

摄像和录像设备、录音设备等）进行数据采集，少数学生还能借助各种数据处理软件编辑数据，但是学生并未深入思考数据与信息的特征，也未深入思考和探究模拟信号数字化的原理，对科学性数据编码的方式也不了解，导致学生缺乏全面系统的认知影响了学生利用数字化工具处理数据的能力。

四、教学方法和策略

本章设计了“体验庆祝国庆多媒体作品的数据与信息处理”项目范例，教师围绕“情境——主题——规划——探究——实施——成果——评价”的项目范例主线开展教学活动。

学生围绕“项目选题——项目规划——探究活动——项目实施——成果交流——活动评价”的项目学习主线开展学习活动，在教材的第一章中，领悟和体验“做中学、学中创、创中乐”的项目

学习策略。

五、资源列表

资源名称

清单及描述

形式（类型）

来源

课件

第一章数据与计算（课件）

演示文稿

教师制作

微课

本章课程介绍

本章项目范例

《模拟信号与数字信号》

《文字编码》

《图像编码》

《声音编码》

微课视频

教师制作

学习资料

视频《大飞机C919》

视频《中国北斗卫星》

文档：

分析数据应用实例

文档：

分析信息应用实例

文档、视频

教师准备

软件工具

思维导图、多媒体处理软件

软件

互联网

六、学习框架

七、学习活动设计

范例学习

项目主题

体验庆祝国庆多媒体作品的数据与信息处理

项目背景

自古以来，科学技术就以一种不可逆转、不可抗拒的力量推动着人类社会向前发展。

纪录片《创新中国》集中呈现了党的十八大以来中国的最新科技成就，一项项成就，都实现了一次次历史性的飞跃，创新科技铸造的中国正成为世界瞩目的国度。

国庆节快到了，学校百灵创意社团通过网络、报纸和书籍进一步了解《创新中国》中介绍的伟大成就，并对获得成就的数据和信息进行相应的处理，创作庆祝国庆的多媒体作品。

项目目标

通过“多媒体作品的数据与信息处理”项目，学生进行自主学习和协作探究，在具体感知数据与信息的基础上，能够描述与信息的特征，知道数据编码的方式。

工具和方法

利用思维导图工具和“头脑风暴”的方法组建团队、明确任务；

采用多媒体处理软件和模拟／数字转换编码方法，实施探究。

实施过程

（1）明确项目主题：

体验庆祝国庆多媒体作品的数据与信息处理。

（2）进行项目规划：

根据项目主题，在小组中组织讨论，利用思维导图工具，制订项目范例的学习规划。

（3）项目学习探究：

根据项目学习规划的安排，通过调查、案例分析、文献阅读和网上资料搜索，开展“体验庆祝国庆多媒体作品的数据与信息处理”项目学习探究活动。

（4）项目实施：

实施项目学习各项探究活动，进一步体验庆祝多媒体作品数据与信息的处理。

（5）形成项目成果。

（6）项目活动评价：

对项目活动学习过程和学习成果在小组或班级上进行交流，开展项目学习活动评价。

成果

体验庆祝多媒体作品的数据与信息处理报告

项目选题

教师活动

提供选题：

1.体验庆祝国庆录音作品的数据与信息处理

2.体验庆祝国庆摄影作品的数据与信息处理

3.体验庆祝国庆视频作品的数据与信息处理

4.自拟

学生活动

根据教师提供的选题，小组头脑风暴后确定项目选题，以小组为单位，填写《项目学习活动记录表》“项目选题”栏目。

项目规划

教师活动

提供项目范例中项目规划的样例。

学生活动

小组依照项目范例，结合本组选题，制订本组项目规划方案，填写《项目学习活动记录表》“项目规划”栏目。

探究活动

项目实施

活动1（认识数据）：

观看《创新中国之大飞机C919》视频，思考问题，并在记录表中回答问题。

观察：

视频中是如何介绍大飞机C919?

交流：

观看视频后，说说你对中国航空事业发展的看法。

讨论：

结合视频中介绍C919的方法，请举出在日常生活中，人们使用符号来表达客观事物的例子。

教师活动

提供视频资源，设计问题，并引导学生思考问题，从而总结出数据的概念。

学生活动：

通过观看视频和列举生活例子，具体感知数据，从而知道数据的概念。

活动2（了解数据的记录方式）：

观看视频《创新中国之北斗卫星》，思考问题，并在记录表中回答问题。

观察：

视频中用了哪些形式呈现关于北斗卫星的信息？

讨论：

结合视频中介绍北斗卫星的方法，请讨论，如果要制作主题为“辉煌70载”的庆国庆多媒体作品，需要收集和呈现哪些数据？

教师活动

提供视频资源，设计问题，并引导学生思考问题，从而总结出数据的记录方式。

学生活动

通过观看视频和讨论问题，具体感知数据，了解各种数据的记录方式。

活动3（分析数据应用实例）：

分析两个数据应用实例，进一步理解数据的基本特征（语义性、分散性），并举例体现数据特征（多样性、感知性）的例子，并在记录表中回答问题。

分析1：

实例一通过表格、数字、文字组合的形式，呈现“1978-2018年我国国内生产总值、城镇和农村居民人均收入的比较”。

数据而体现了数据具有什么特征？

分析2：

数据二中通过四个方面的数据，向我们呈现中国如何逐步发展成为世界贸易大国。

数据二体现了数据具有什么特征？

（1）语义性，语义是将数据符号解释为客观世界的事物。

（2）分散性，数据是分散的记录，分别记录不同客观事物的运动状态。

讨论：

请以小组为单位，讨论能够体现数据的多样性与感知性的例子。

教师活动

提供数据应用实例，设计问题，并引导学生思考问题，从而总结出数据的基本特征。

学生活动

通过分析数据应用实例和讨论问题，具体感知数据，进一步理解数据的特征。

项目实施：

各小组根据项目选题及拟定的项目方案，结合本节课所学的知识，课后完成相应作品录音、录像或扫描图像等数据的采集和分析，并将实施过程中遇到的问题，填写在该项目活动的在线反馈表。

教师活动

用问卷星创建项目活动的在线反馈表，并分享链接和二维码。

探究活动

项目实施

活动5：

各小组交流在数据采集和数模转化过程中遇到的问题，如：

（1）网络上有多款录音软件，不同软件的采样频率不同，应该如何选择合适的录音软件？

（2）录音过程中，为什么采样频率越高，文件也越大？

（3）在编辑图片时，为什么图片放大时图像会变模糊?

（4）使用不同的设备对同一事物拍照时，为什么图像中的颜色有所差异？

（5）将录制好的视频转化为mp4时，为什么视频质量下降？

（6）在视频网站（如：

腾讯视频）下载的视频，为什么用其他播放软件播放不了？

教师活动

归纳总结学生在数据采集过程中的问题，并提出解决问题的方法——探究“数据编码的方式”。

学生活动

明晰本节课的探究内容：

“数据的编码方式”。

活动4（比较模拟信号和数字信号）：

观看微课《模拟信号与数字信号》，分析、比较模拟信号与数字信号的特点和异同，并在记录表中回答问题。

思考1：

传统有线电话、电台广播电视，是通过什么信号传递信息？

思考2：

现代计算机网络，是通过什么信号传递信息？

交流：

10月1日国庆节，北京天安门将举行盛大的阅兵仪式，你会选择哪种方式，观看阅兵仪式呢？

为什么？

教师活动

提供微课《模拟信号与数字信号》，设计问题，并引导学生比较不同的通信技术，从而理解模拟信号与数字信号的含义及其相互关系。

学生活动

观看微课《模拟信号与数字信号》，分析、比较模拟信号的特点和异同，并在记录表中回答问题。

活动5（体验模拟信号的数字化实验活动）：

请一位同学上台控制手电筒开关，按照莫尔斯密码发送一组字母（如：

CHINA），其他同学观察手电筒发出的光信号，记录数据，并使用莫尔斯密码译出这组字母。

最后，在记录表中回答问题。

实验：

通过分析实验数据，总结灯语这种方法传递信息有何优缺点？

讨论1：

有没有比灯语更便捷、安全的信息传递方法？

讨论2：

莫尔斯码为众人所熟知，在传递过程中信息很容易被截取并破译，如何设计只有你和同伴才能看懂的“密码”，并用“密码”传递信息？

教师活动

组织实验活动，设计问题，并引导学生思考问题，从而了解数据编码数字化的作用。

学生活动

体验模拟信号的数字化实验活动，记录和分析实验数据，了解数据编码的基本方法和过程，理解数据编码数字化的必要性。

活动6（了解文字编码的方式）：

观看微课《文字编码》，探究“一维数据”（如：

字母、汉字等）的编码方式，并在记录表中回答问题。

思考1：

ASCII码采用7位二进制编码，共表示多少个字符？

思考2：

英文字母A的ASII码为01000001，转化为十进制（序号）后是多少？

思考3：

A公司设计一款数学公式编辑软件，需要将50个常用的数学符号编码成二进制，请问至少需要多少位来表示？

思考4：

如果将ASCII编码表中的128个字符改为用八进制编码，请问至少需要多少位来表示？

教师活动

提供微课《文字编码》，设计问题，引导学生探究出“一维数据”的编码方式。

学生活动

观看微课，了解文字编码的方式，并通过小组的问题讨论，进一步探究出“一维数据”的编码方式。

活动7（了解图像和声音的编码方式）：

观看微课《图像编码》和《声音编码》，探究“二维数据”（如：

图像、声音等）的编码方式，理解模拟信号数字化的三个步骤：

抽样——量化——编码，并在记录表中回答问题。

思考1：

如何减少声音信号还原时的失真，提高声音的保真度？

思考2：

有一幅24位的位图图像，像素为1024*800，试确定其数据文件的大小。

思考3：

若将上述图像另存为256色位图图像，则文件大小为多大？

思考4：

模拟信号数字化的三个步骤依次是什么？

教师活动

提供微课《图像编码》和《声音编码》，设计问题，引导学生探究出“二维数据”的编码方式。

学生活动

观看微课，了解图像和声音编码的方式，并小组的问题讨论，进一步探究出“二维数据”的编码方式。

活动8（分析信息应用实例）：

分析五个信息应用实例分别体现了信息的什么特征，并在记录表中填写，理解信息的特征。

教师活动

提供五个信息应用实例，并引导学生分析实例，理解信息的基本特征。

学生活动

具体感知信息，分析信息应用实例所体现的信息特征，理解信息的基本特征。

项目实施

各小组参照项目范例的样式，运用数字化学习工具，如腾讯文档、演示文稿等，归纳所学知识，梳理探究活动的成果，撰写相应的项目成果报告。

成果交流

各小组在小组或班级上进行展示与交流，共享创造、分享快乐。

活动评价

各小组根据项目选题、拟订的项目方案、实施情况以及所形成的项目成果，利用“作品评价量规”及教科书附录2的“项目活动评价表”，开展项目学习活动评价。

八、学习成果：

“设计购买物品的最佳方案”可视化报告

九、评价方案

（一）评价时间线

（二）评价工具

评价方法/工具

评价的过程和目标

项目范例报告

用于整个活动，主要作用是为学生项目实施和作品制作提供示范和引领。

（见附件1）

项目学习活动记录表

用于整个学习活动，主要作用是指导学生开展项目学习活动，明确项目学习内容，记录学习过程及阶段性成果。

（见附件2）

作品评价量规

使用量规项目来帮助学生创作高品质的作品，确保达到项目预期。

同时用量规为同伴的作品提供反馈。

教师使用量规来评价。

（见附件3）

项目活动评价表

对整个项目学习过程中各环节，学科核心素养达成的情况进行评价。

（见教科书附录2）

十、项目实施说明

（一）关于课时分配

建议课时分配如下：

第1课时：

范例展示、项目选题与项目规划

探究活动、项目实施——活动1、活动2、活动3

第2课时：

探究活动、项目实施——活动4、活动5、活动6、活动7、活动8

第3课时：

成果交流、活动评价

（二）关于项目范例

本章教师通过“体验庆祝国庆多媒体作品的数据与信息处理”项目范例，引导学生学习“数据与信息”。

（三）关于项目选题

围绕本章项目学习活动的大主题“体验庆祝国庆多媒体作品的数据与信息处理”，根据生活中常见的购买物品最佳方案，细化项目学习活动的主题，提供给学生开展学习。

1.体验庆祝国庆录音作品的数据与信息处理；

2.体验庆祝国庆摄影作品的数据与信息处理；

3.体验庆祝国庆视频作品的数据与信息处理；

4．自拟……。

（四）关于探究活动

“探究活动”对应项目范例的主题，串联知识点，学生在学习范例的同时自选项目主题，结合范例学习，完成自选主题的项目探究活动。

“探究活动”的设计，使得学生在做项目的过程中学习知识、建构知识。

教师提供记录表单和学习资源对学生的自主探究给予帮助和支持，以提高学生的学习效率和维持学生的学习兴趣。

十一、附件

附件1：

项目范例可视化报告

体验庆祝国庆多媒体作品的数据与信息处理报告

一、引言

信息技术涵盖了获取、表示、传输、存储和加工信息在内的各种技术。

自电子计算机问世以来，信息技术沿着以个人计算机为核心、到以互联网为核心、再到以数据为核心的发展脉络，深刻影响着社会的经济结构和生产方式，加快了全球范围内的知识更新和技术创新。

信息技术与社会的交互融合引发了数据量的迅速增长，数据对社会生产和人们生活的影响日益凸显，并具有重要价值。

二、体验目的

自古以来，科学技术就以一种不可逆转、不可抗拒的力量推动着人社会向前发展。

纪录片《创新中国》集中呈现了党的十八大以来中国的发展成就，科技创新让人民生活更为便捷，让企业发展更具活力，让国家实力更加强大。

2016年8月16日，世界首颗量子科学试验卫星墨子号发射升空；2016年9月25日，500米口径球面射电望远镜——“中国天眼”正式落成启用；2017年5月5日，装配超过20个系统、数百万个零件、攻克100多项核心关键技术的国产商用大飞机C919首飞成功……每一项成就背后的故事，都是巨大的历史飞跃，创新科技铸造的中国成为世界瞩目的国度。

党的十九大让全世界都再次聚焦到中国新时代的宏伟蓝图上来。

国庆节快到了，学校百灵创意社团通过网络、报纸和书籍进一步了解《创新中国》中介绍的伟大成就，并对获得成就的数据和信息进行相应的处理，创作庆祝国庆的多媒体作品。

在具体感知数据与信息的基础上，描述数据与信息的特征，知道数据编码的基本方式。

三、体验内容和步骤

1.体验内容

对数据与信息处理的体验内容包括如下三项内容：

（1）数据采集。

（2）数据编码。

（3）信息呈现。

2.体验步骤

（1）认识数据，了解各种数据的记录方式。

（2）分析数据应用实例。

（3）比较模拟信号与数字信号。

（4）开展模拟信号的数字化实验活动。

（5）列举常见数据的编码方式。

（6）理解信息的定义，结合实际分析事例中的信息。

四、体验工具和方法

利用思维导图工具和“头脑风暴”的方法组建团队、明确任务；

采用多媒体处理软件和模拟／数字转换编码方法，实施探究。

五、体验过程

1.认识数据，了解各种数据的记录方式

数据是现实世界客观事物的符号记录，是信息的载体，是计算机加工的对象。

在计算机科学中，数据是对所有输入到计算机并被计算机识别、存储和处理的符号的总称，是联系现实世界和计算机世界的途径。

即现实世界的各种符号，包括图形、图像、视频、音频、文本（文字、数字、数值、字符）等数值性和非数值性符号，都可以被计算机转化为二进制数，进行各种逻辑运算，处理成有意义的数据；然后再将计算机运算的二进制数转换成现实世界的视、听、触等各种感觉的信息。

数据记录的形式是多样的、可看的、可听的、可感知的，如图形、图像、视频、音频、文本等。

2.分析数据应用实例

在日常生活中，人们常使用符号来表达客观事物。

例如，180cm、70kg、36.5℃可以分别表示人体的身高、体重、体温情况，200m2、600m3、120km/h可以分别表示物体的面积、体积、速度情况等。

世界任何客观事物在人脑中的反映（意识）离不开符号的表达和基于符号的逻辑推理。

3.比较模拟信号与数字信号

模拟信号是指用连续变化的物理量所表达的信息。

其信号的幅度、频率或相位随时间作连续变化，如声音信号、图形信号等。

模拟信号的波形可以是简单的，也可以是复杂的。

例如，由单一钢琴定音器产生的声波，就是简单波形，仅仅包括一个单一频率；人类或管风琴的声音产生的声波，就是复杂波形，包含了许多不同频率的组合。

数字信号是离散时间信号的数字化表示。

其信号的自变量、因变量都是离散的。

例如，开关电路中输出电压和电流脉冲就是离散的信号。

在计算机中，数字信号的大小常用有限位的二进制数表示。

例如，字长为2位的二进制数可表示00、01、10和11共四种数字信号。

4.开展模拟信号的数字化实验活动

庆祝国庆多媒体作品中讲述了海军灯语系统的发展故事。

灯语是一种通信手段，用灯光一明一暗的间歇做出长短不同的信号来传递信息。

在古代，灯语对人们之间的交流起到很大的帮助。

随着科技的发展，灯语已经通过计算机网络实现了灯光信号的自动发送、获取和识别。

实验名称：

用手电筒传递信息。

实验目的：

了解灯语的使用场景，理解数据编码的必要性。

实验步骤：

a.两人一组，一人控制手电筒开关，按照莫尔斯码发送一组字母，另一人观察手电筒发出的光信号，记录数据，并使用莫尔斯码译出这组字母。

b.双方核对信息，多次重复实验。

c.通过分析实验数据，总结该方法传递信息的利弊，提出改进方法。

d.设计一套自己的灯语，用“密码”传送信息。

5.列举常见数据的编码方式

在现代技术的信号处理中，数据基本上是通过编码将模拟信号转换为数字信号进行存储和传输，文字、图像、声音等类型的数据都可经过编码进行存储和传输。

常见的数据编码方式包括文字编码（ASCII码和国标码GBK等）、图像编码、声音编码和视频编码等。

6.理解信息的定义，结合实际分析事例中的信息

信息是经过加工处理的、具有意义的数据。

信息是对客观世界中各种事物的运动状态和变化的反映，是客观事物之间相互联系和相互作用的表征。

人们通过获得、识别自然界和社会的不同信息来区别不同事物，得以认识和改造世界。

对物品的定价是一种信息，其表达形式为数字；照片中的人物数量和年代特色也是一种信息；声音中传达的内容也是一种信息等。

六、体验成果

1.数据无处不在，是人们认识和理解现实世界客观事物的重要资源

互联网、大数据时代，人们可以通过计算机和移动终端，随时随地获取信息、了解社会。

例如，《创新中国》系列纪录片对收集的大量数据（包括图形、图像、视频、音频、文本）进行存储、分析和挖掘后，以多媒体记录新闻事件，满足人们对信息直观化、可视化的需求。

数据不仅是信息的载体，也是人们提取信息，做出决策的重要依据，成为人们认识和理解现实世界客观事物的重要资源。

2.数据是通过编码将模拟信号转换为数字信号进行存储和传输

将现实世界的事物现象符号化、数据化，需要有一个理解、抽象、推理的过程，这个过程由计算机来完成。

计算机将它们处理转换成0和1组成的二进制编码，进而采用基于二进制的算术运算和逻辑运算进行数字计算。

数据基本上是通过编码将模拟信号转换为数字信号进行存储和传输，文字、图像、声音等类型的数据都可经过编码进行存储和传输。

程序设计，简称编程，也属于编码，是运用程序设计语言，实现人机交互，提高计算机应用效率，为实现操作程序化要求所进行的编码。

有关程序设计的内容将在后续章节中学习。

总之，编码是数据存储及其表现的基础，也是人们认识世界的基础。

3.信息是经过加工处理的、具有意义的数据，在人类社会活动中发挥着重要的作用

在互联网时代，数据正以越来越快的速度不断增长。

移动电话、社交媒体和用于医疗诊断的影像技术等新业务，每天都会产生大量的新数据。

从这些数据中分析并提炼出有用的信息，将为人们的日常生活带来便利，并对推进科技、生产和社会的发展有重大意义。

信息是经过加工处理的、具有意义的数据。

信息是对客观世界中各种事物的运动状态和变化的反映，是客观事物之间相互联系和相互作用的表征。

人们通过获得、识别自然界和社会的不同信息来区别不同事物，得以认识和改造世界。

七、结语

本章通过“多媒体作品的数据与信息处理”项目，进行自主、协作、探究学习，让同学们在具体感知数据与信息的基础上，描述数据与信息的特征，知道数据编码的基本方式，从而将知识建构、技能培养与思维发展融入运用数字化工具解决问题和完成任务的过程中，促进信息技术学科核心素养达成，完成项目学习目标。

附件2：

项目学习活动记录表

第一章项目学习活动记录表

班级小组编号

项目选题

项目主题

项目目的

小组成员及分工

组