全国中小学信息技术课程教学案例大赛获奖作品比特与图像教学设计参赛稿.docx

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全国中小学信息技术课程教学案例大赛获奖作品比特与图像教学设计【参赛稿】PAGE第PAGE 12页共NUMPAGES 12页《比特与图像》授课课题比特与图像课时1选用教材北京市义务教育教科书《信息技术》第4册第1章（7-9年级用）Computer Science Unplugged（不插电的计算机科学）教学内容分析在北京市义务教育教科书《信息技术》第4册第1章第1节中，教材介绍了信息的表示相关知识。书中简要说明了在计算机内部信息是以数字化形式存储和表示，但并没有进一步讲解如何实现数字、文本、图像等不同类型信息载体的数字化。考虑到学生的基础和兴趣，我在教材原有内容的基础上加入了图像编码与压缩这一内容。借鉴国外教材《Computer Science Unplugged》，并进行二次开发，通过游戏的方式向学生展示真实发生在计算机内部的图像信息的表达。通过对本课知识的学习，学生不仅能够知道像素的概念；同时学会使用比特（二进制数）表示黑白图像；并能够使用游程编码的方式对图像进行存储和表示。学习者分析本课教学面向初一年级学生，该学段学生已经了解信息、信息技术等相关概念，掌握了基本的信息技术操作技能。然而多数学生的信息技术能力主要停留在操作层面，对于信息在计算机内部的表示没有清楚地认识，需要在信息技术原理的部分加强学习。除此以外，这一年龄的学生普遍思维活跃、乐于探索；具备一定的分析、概括、归纳能力。本课之前，学生已经了解了比特的概念以及用二进制位表示数字，为接下来的学习奠定基础。抓住学生的特点，本节课设计了学生易接受并具有挑战性的实践活动，有助于他们学习相对抽象和枯燥的计算机原理知识。教学目标分析一、知识与技能知道计算机图像的基本组成单位。学会运用比特（二进制位）表示简单的黑白图像。理解游程编码的过程。认识图像在计算机的存储（编码）和表示（解码）。二、过程与方法通过学习图像编码与解码，了解计算机内部对图像存储和表示的方法。三、情感态度与价值观通过课堂活动，激发和保持对信息技术的求知欲。教学重点图像的编码教学难点运用游程编码的方式表示图像教学方法本课主要采用启发式教学法，配合教师讲授和学生自主探究的教学方法。教学环境多媒体教室教学资源多媒体课件、纸质学习资料环节教学过程学生活动设计意图问题导入计算机作为多媒体设备可以以文字、声音、影像等不同的形式存储和表达各种各样的信息。它在存储数字、字符的同时，也具备存储和显示各种各样图像的功能。例如：照相机拍摄的图像，电影的片段、网页上的图像，甚至包括计算机中的图标和字母也算是体积较小的图像。听讲。通过计算机图像实例引入，激发学生的学习兴趣。回顾复习计算机由于自身的特性只能识别和处理由0和1组成的二进制代码，计算机中的数据也无一例外都以成组的0和1的形式存储，自然也包含图像。这样的一个1或0是计算机存储的最小单元称为比特。在计算机内部图像到底是如何存储和传递？比特与图像又有什么样的联系？我们今天一起来探索比特与图像。思考并回答问题。回顾比特的基础知识，自然引出“比特与图像”的课题。明确课题比特与图像学习新知图像的基本组成放大图像并观察最终呈现出小方块像素。像素是构成图像最基本的元素。黑白图像的表示在最简单的黑白图像中，每个像素只有两种值：非黑即白。当计算机储存这样的图像时，只需用数字0、1记录图像中哪些是黑点，哪些是白点。【任务】利用1、0对图像的每一行进行编码。用数字表示图像的过程是对图像的编码。计算机内部承载的所有信息都用数字0和1表示。7个0和1的组合成为7个比特。图像的体积大小与它占据的比特数量相关。游程编码与解码利用图像编码的方式存储像素较高的图像时，将会占用过多的比特，导致占据较多空间以及传输速率较慢的问题。因此，人们发明了许多不同的方法来减少储存或发送图像需要占用的体积。【观看视频】图像压缩利用图像中大块连续的白色像素以及连续的黑色像素的特点，记录下每个白色或黑色像素连续区块的长度并进行编码的方式称作游程编码。编码规则：1.以白色像素开始计数。2.记录相同颜色像素的数量。【任务】利用游程编码的方式对图像进行编码。思考并听讲。思考并回答。观看视频。思考并回答。让学生直观形象的理解像素是图像的基本元素。将0、1与黑白像素联系，引入用比特表示图像的方法，让学生建立二进制与计算机图像的联系。利用视频生动形象的引入相对较难的“游程编码”概念，让学生易于理解。同时，教学媒体的转换，吸引了学生的注意力，激发学生的兴趣。巩固新知【练习】利用纸质材料进行图像编码、解码练习。编码与解码。应用现有的知识进行练习。知识提升游程编码的优势由于游程的长度在计算机中也是二进制数表示的，因此对于具有连续多个相同颜色像素的图像来说，使用游程编码的方式可以压缩文件的体积。例如：9个连续白色像素可以用二进制数1001表示，那么相比1像素对应1比特的编码方式，游程编码就节约了5个比特。除此以外，还有很多编码方式，如：LZW编码、哈夫曼编码、算术编码、变换编码等，等待着同学们去探索。思考与理解。对课堂活动做总结提升，引发学生对图像编码的深入思考。拓宽学生关于编码的知识，激发进一步探索图像编码的兴趣归纳总结1.知道图像的基本组成单位是像素。2.认识图像在计算机的存储与表示。A．运用比特表示黑白图像。B．理解游程编码的过程。总结回顾。回顾本节课的重点知识。并将知识迁移到日常生活中。拓展思考如何编码彩色图像呢？板书设计比特与图像一、像素pixel=picture+element二、图像的编码1标准编码（像素-比特）2游程编码3其他编码学生学案教学反思本节课的创新之处在于：第一，在上课伊始采用各类图像实例来吸引学生的注意力，引导学生思考图像在计算机内部的存储于表示，在激发学生的学习兴趣的同时，回顾比特与二进制的相关知识。第二，本节课就同一实例“心形图像”展开分析和讨论，从比特与像素一一对应的编码方式到游程编码再到彩色图像编码，由简单到复杂，难度循序渐进，引导学生深入思考，符合学生的认知规律，让学生逐步理解用数字表示图像，即图像的编码的过程。学生在体验从编码图像和解码恢复图像时，不仅综合运用本节课的新知识，也了解了计算机内部对图像的存储和表示，逐渐地实现了教学目标。通过观看视频、教师提问引发思考、引导实践、纠错分析、独立自主练习等方式，不断强化教学重点。通过引导学生对实践活动进行总结，对出现的问题及时反思，逐步突破教学难点。第三个创新之处在于运用不插电的方式学习计算机原理知识：借鉴了国外Computer Science Unplugged（不插电计算机科学）教材，整节课以由像素组成“心形图像”贯穿始终，将抽象枯燥的“编码”知识趣味化、直观化。教学最后一个环节回归到本课的课题“比特与图像”这个问题，引导学生分析游程编码中的长度在计算机内部也是以比特的形式表示，深化对比特与图像的理解。本节课学生的参与度高，教学效果好。在一个个问题的启发下，学生积极思考，动手实践，自主解决问题。通过本次的教学实践，我领悟到在教学过程中，教师的提问和任务的设计要有梯度、有目的性。提问不在多，而在精，能够引发学生在已有的知识上进行思考并能将新旧知识建立联系为好。这就建立在对学生学情的充分了解和对教学内容的深入挖掘。后续的教学内容和活动设计如何与本课建立紧密的联系依旧是个值得思考的问题。