田凌

摘要：在我國中高考新一輪改革的背景下，項目式學習作為一種創(chuàng)新的教學模式，重新被關注和應用。本文應用項目式教學理念，對上教版“認識數(shù)據(jù)編碼”單元設計了2課時的項目教學案例，讓學生在項目活動中積極主動建構知識，提高問題解決和協(xié)作交流能力。

關鍵詞：認識數(shù)據(jù)編碼;項目式教學;信息技術

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2019）18-0017-03

《探究計算機中數(shù)據(jù)表示》是上教版第一章節(jié)《數(shù)據(jù)與信息》中第二單元的內容，它是在學生了解數(shù)據(jù)與信息的相互關系后，進一步探索數(shù)據(jù)在計算機中的編碼方式，為下一節(jié)的《數(shù)據(jù)處理與運用》打下基礎。本節(jié)的學業(yè)目標是：能夠描述編碼的意義和作用，了解數(shù)值數(shù)據(jù)和文本數(shù)據(jù)的編碼方法，了解聲音和圖像數(shù)字化的基本方法。對高一學生而言，初中時雖然已經學過數(shù)值型數(shù)據(jù)的二進制編碼方式，但對如何實現(xiàn)二進制和十進制的轉換，以及原碼、補碼和反碼的知識大多沒有接觸到。有部分學生學習過聲音和圖片的簡單處理技術，但對其編碼方法沒有了解過。所以，這一章節(jié)教學的重點是讓學生了解二進制和十進制間的轉換方法，知道原碼、補碼和反碼的由來和意義;教學難點是了解聲音、圖片的數(shù)字化過程。這一章節(jié)的內容相對枯燥，有許多概念如量化、采樣相對較難理解，如果采用傳統(tǒng)的教師先講學生再做的任務式教學，很難激發(fā)學生的學習興趣。因而，本節(jié)采用項目教學方式，把知識點融入到項目活動中，通過項目任務來牽引學生的學習，讓學生在學習與研究實踐中自主地、主動地認知和學習教學內容，并運用已有的知識和掌握的新知識，完成任務，培養(yǎng)解決問題的能力。

● 項目背景

某校正籌備評選“學校之星”的活動，選出優(yōu)秀的學生榜樣。學校要求各班推薦兩名優(yōu)秀學生，為了向全校學生及時展示參選學生的風采，學校開發(fā)了一個微信小程序，需要把參選學生的相關信息存入小程序里。這些信息類型各種各樣，每個小組的任務就是將這些信息數(shù)字化后存入計算機進行處理。由于計算機采用二進制來存儲和表示數(shù)據(jù)，因此數(shù)字化的過程就是將這些數(shù)據(jù)進行二進制編碼，而且數(shù)據(jù)類型不同，編碼的方式也不同。為了完成此項目，學生應該先給每位參選學生設置一個編號，便于系統(tǒng)區(qū)分，學生能從中了解編碼的意義和作用;接著學生參與“解密”活動，直觀感受文本符號的編碼方法，進而擴展到中文字符等相關知識點;最后，學生通過錄音和照片的處理，初步了解聲音、圖片數(shù)據(jù)的編碼方式。本教學項目計劃用2課時來完成。

● 項目具體過程

第一個課時，主要通過兩個活動，讓學生了解數(shù)值型數(shù)據(jù)和文本型數(shù)據(jù)的基本編碼方法。

活動一是讓學生以小組為單位分析本校學籍號編碼規(guī)則，了解編碼的功能和意義，而后為參選“學校之星”的學生設計一套編號規(guī)則。該校有高一、高二、高三共三個年級，每個年級15個班，每個班推薦1～2名學生，保證每個參選學生擁有唯一的編號，并能體現(xiàn)所在班級和性別。在班級內的編碼規(guī)則分享環(huán)節(jié)，教師要注重從編碼的唯一性和修改編碼的規(guī)則方面引導學生分析對比規(guī)則的合理性。有了活動一中對生活中編碼的分析，學生能初步體會數(shù)據(jù)編碼的意義。

在活動二中，基于學生已有的二進制代碼的學習基礎，設置了一個“解密”活動。學校德育處根據(jù)評選要求，對每位參選“學校之星”的學生計算出一個分數(shù)，這個分數(shù)會和之后的網(wǎng)絡投票結果根據(jù)不同的權重折算并合在一塊，即為學生的最后得分。最后根據(jù)分數(shù)，由高到低評選出十名“學校之星”。為了評選結果的保密性，學校對評分結果進行了加密，請各小組拿到結果后解密，以便進行最后的統(tǒng)計工作。在完成項目時，教師要給學生提供豐富的學習資源包，不僅包含ASCII碼表、中文字符的處理方法，還應附上各種數(shù)據(jù)編碼方法，以方便學生探究使用。由于中文編碼較多，可只提供與課堂相關的部分編碼內容，以提高解密效率。在展示環(huán)節(jié)，除了讓學生交流完成活動時遇到的問題，還要適當引導他們發(fā)現(xiàn)新的問題，如帶小數(shù)點數(shù)字的編碼，中文漢字為何要占用兩個字節(jié)，為什么字符有這么多不同的編碼方式等，將知識點融入到學生的探究中，能激發(fā)學生自主探究的動力。

第二個課時，計劃用兩個活動讓學生體會聲音和圖片數(shù)據(jù)的基本編碼方式。

在活動三里，按照學校要求，每位參選學生要錄一段一分鐘以內的音頻作為參賽宣言。可是收集的音頻質量參差不齊，有的噪音很大，有的聲音模糊，有的文件很大不利于網(wǎng)上傳播，除去錄音設備和環(huán)境因素，請學生探究哪些參數(shù)會對音頻文件大小與音質產生影響?；顒娱_始，學生選擇一種音頻編輯軟件，如GoldWave或Cool Edit Pro軟件，新建一個WAV文件，設置采樣頻率為44.1kHz，量化位數(shù)為32位，聲道數(shù)為2（立體聲），錄制一段聲音，并將其保存為“錄音1.WAV”。保持其他參數(shù)不變，修改采樣頻率為11.025kHz，并將文件另存為“錄音2.WAV”。比較兩個文件的大小及音質，將結果填入表1中，并分析原因。模仿上述做法，分別探究量化位數(shù)和聲道數(shù)對音頻文件大小及音質的影響。

通過表1能發(fā)現(xiàn)采樣頻率、量化位數(shù)對聲音質量和大小的影響。但怎樣了解采樣頻率和量化兩個概念這個難點呢？為此，教師給每個小組一張聲音波形圖，讓學生在上面自己畫采樣點，然后根據(jù)量化位數(shù)，標出刻度線，將采樣點按近似的方式標記到幅度極數(shù)上，最后選取其中幾個點轉化為4位二進制數(shù)。經過這些步驟，學生能將采樣和量化兩個概念直觀展示出來，更易理解。這個活動后，學生可以把這些影響音頻質量的因素告知參選學生，讓他們重新錄制音質更好的參賽宣言。

活動四里，學校要求參加“學校之星”評選的學生上傳照片，可收集的照片大小和質量大有區(qū)別，排除攝影技術和環(huán)境因素，請分析哪些參數(shù)會影響圖像的大小和質量。小組成員利用收集的校園圖片，選擇Photoshop軟件，將這些圖像文件統(tǒng)一處理為相同分辨率和顏色深度的BMP文件，然后改變其圖像分辨率和顏色深度，觀察其對圖像呈現(xiàn)效果和文件大小的影響，并記錄到如上頁表2中。再對比轉化前的JPG和轉換后的BMP圖片大小，分析圖片文件格式對圖像文件大小的影響。通過記錄，學生能直觀感受到這些因素對圖像大小和質量的影響，再結合學案給出的圖像數(shù)字化過程，分辨率、顏色深度等復雜概念變得直觀、生動，更易被理解。

● 項目教學反思

學生經過這樣完整的項目設計，從活動中發(fā)現(xiàn)問題，再結合知識鏈接，主動探究解決問題的方法。在這四個活動中，還可根據(jù)學生的層次進行一些擴展任務設置?；顒佣校绻械男〗M快速完成了解密活動，就可以利用網(wǎng)上的“在線轉換工具”，了解幾種不同的編碼規(guī)則;活動三中，若有小組率先完成聲音數(shù)字化過程的繪圖步驟后，可在網(wǎng)上探究“計算機是如何把數(shù)字化后的聲音和圖像再輸出的”。用這些方式可以滿足不同層次的學生發(fā)展需要。

同時，在項目開展的過程中，教師要密切關注學生完成活動過程中的學習情況，掌握學生自主學習的進度，發(fā)現(xiàn)學生探究過程中存在的問題，了解學生協(xié)作學習情況并能及時給予指導，只有這樣，才能提高學生項目完成效率，激發(fā)學生探究的熱情。

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