張雙 山東省濟(jì)南市濟(jì)陽區(qū)第一中學(xué)

●特色與亮點(diǎn)

①精讀課標(biāo)，深挖教材。漢字編碼的教學(xué)內(nèi)容，是粵教版高中信息技術(shù)必修1第一章中數(shù)據(jù)編碼的重要內(nèi)容之一。新課標(biāo)要求學(xué)生知道數(shù)據(jù)編碼的基本方式，其中數(shù)據(jù)包含字符、文字、圖像、聲音、視頻等多項(xiàng)內(nèi)容。關(guān)于漢字編碼部分，教材只對國標(biāo)碼進(jìn)行了簡單的介紹，僅從教材呈現(xiàn)的內(nèi)容上來說，學(xué)生無法達(dá)到新課標(biāo)的要求。為了讓學(xué)生深刻理解漢字編碼的知識，本作品厘清了漢字編碼的知識結(jié)構(gòu)并進(jìn)行了詳細(xì)的知識展示。學(xué)生梳理清楚漢字編碼的原理，是深刻理解計(jì)算機(jī)信息處理原理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。

②邏輯清晰，畫面精良。漢字的編碼是數(shù)據(jù)編碼的重要組成部分，也是重難點(diǎn)。作品采用總分總的知識結(jié)構(gòu)，同時(shí)充分利用Focusky的縮放動(dòng)畫演示特點(diǎn)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，鞏固學(xué)習(xí)內(nèi)容。學(xué)生居家自學(xué)的狀態(tài)受到學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)能力等多種因素的影響，課件風(fēng)格多變，排版清新雅致，將枯燥的知識賦予形象的表達(dá)，最大可能地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

③聲畫同步，互動(dòng)跟測。漢字編碼的知識是抽象的，枯燥地講述無法讓學(xué)生具象感知漢字在計(jì)算機(jī)中的編碼原理。在課件制作時(shí)考慮的主要使用場景是學(xué)生居家學(xué)習(xí)使用，考慮到如何充分發(fā)揮課件傳授知識的作用，讓學(xué)生通過自學(xué)就盡可能地掌握相關(guān)內(nèi)容。課件主要實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)方面的功能：一是聲畫同步，實(shí)時(shí)配音講解；二是在合適的環(huán)節(jié)設(shè)置互動(dòng)測試題目，及時(shí)自我反饋。以上兩個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)，能讓學(xué)生集中注意力，邊學(xué)習(xí)邊反饋，明確自己的知識掌握程度，也可以自由地返回相應(yīng)的知識點(diǎn)進(jìn)行復(fù)習(xí)，鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

●制作背景

2020年初，受新冠疫情影響，所有師生居家工作與學(xué)習(xí)。學(xué)校信息技術(shù)學(xué)科教師響應(yīng)“停課不停學(xué)”的號召，積極準(zhǔn)備線上或居家學(xué)習(xí)資源?？紤]到高二年級六月份的學(xué)業(yè)水平考試，學(xué)生的復(fù)習(xí)進(jìn)度不能停。但由于高中學(xué)校高考升學(xué)壓力大，信息技術(shù)又只作為合格考科目，學(xué)校沒有給信息技術(shù)學(xué)科安排線上直播課。面對這樣的實(shí)際情況，筆者選擇了制作一個(gè)既能互動(dòng)學(xué)習(xí)又能實(shí)時(shí)測試反饋的課件，讓學(xué)生在家能梳理漢字編碼部分的重點(diǎn)難點(diǎn)，進(jìn)行高效的復(fù)習(xí)。

●設(shè)計(jì)思路及內(nèi)容結(jié)構(gòu)

漢字編碼知識對于學(xué)生來說是抽象的，但是其知識結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜。課件選取的是具有代表性的區(qū)位碼、國標(biāo)碼和機(jī)內(nèi)碼作為重點(diǎn)呈現(xiàn)的內(nèi)容。所以在設(shè)計(jì)該課件的時(shí)候，筆者重點(diǎn)考慮的是如何厘清三者之間的關(guān)系，該關(guān)系如何用課件總分總的結(jié)構(gòu)去呈現(xiàn)。在提倡學(xué)生自學(xué)方式的多媒體課件中，趣味性是吸引學(xué)生學(xué)習(xí)的很重要的因素。用教師走入教室場景講課的動(dòng)畫開場，如教師親臨授課，能一下子抓住學(xué)生的注意力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。課件內(nèi)容以區(qū)位碼-國標(biāo)碼-機(jī)內(nèi)碼的內(nèi)容為主線，采用“總分總”的呈現(xiàn)方式，知識呈現(xiàn)部分思維導(dǎo)圖，其總體結(jié)構(gòu)可以分為六部分，如下頁圖1所示。

圖1

第一部分：通過ASCII字符編碼導(dǎo)入，引出漢字字符集的確定。中國漢字博大精深，數(shù)量龐大，但是由于受當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)處理信息水平的限制，無法做到對所有漢字編碼，所以采用的是對部分漢字編碼。選取的編碼對象為常用一級漢字3755個(gè)、二級漢字3008個(gè)、特殊符號682個(gè)（共7445個(gè)），這也就是1982年發(fā)布的GB2312字符集。在GB2312字符集確定后，再結(jié)合當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)處理能力，規(guī)定了用兩個(gè)字節(jié)來存儲漢字就足夠用了。在字符集和存儲空間確定后，計(jì)算機(jī)對其采用的是區(qū)、位的管理方式。

第二部分：區(qū)位劃分，一一對應(yīng)。相對于ASCII字符集來說，GB2312字符集的數(shù)量較多，所以采用了區(qū)位管理、區(qū)位編碼的方式。在計(jì)算機(jī)中劃分出94個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)94個(gè)位，每一個(gè)位上都可以存儲一個(gè)漢字或者字符，也可以暫時(shí)不編碼作為自定義編碼的區(qū)域。在課件呈現(xiàn)過程中，學(xué)生是通過親自點(diǎn)擊部分字符查看其區(qū)位碼，并且查看過程既可以打開也可以關(guān)閉（如圖2），這種交互的方式能調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也符合知識的傳授過程，猶如教師親授。學(xué)完后直接給出互動(dòng)測試，寫出對應(yīng)字符或漢字的區(qū)位碼。

圖2

第三部分：沿用控制字符，制訂國標(biāo)編碼方案。該部分重點(diǎn)是理解國標(biāo)碼的編碼規(guī)范，即國標(biāo)碼和區(qū)位碼的關(guān)系。計(jì)算機(jī)在存儲漢字或字符的時(shí)候并不是直接采用的區(qū)位碼，這是因?yàn)閲鴺?biāo)碼存儲方式在的制訂時(shí)，沿用了ASCII字符中的前32個(gè)控制字符，在GB2312中的1-9區(qū)對字母和一些特殊符號進(jìn)行了重新編碼。所以，GB2312的存儲是整體向后偏移20H，即區(qū)位碼+20H=國標(biāo)碼，這也就是GB2312的編碼規(guī)范。

第四部分：編碼沖突，機(jī)內(nèi)碼解決。早期在中國，計(jì)算機(jī)在打開一些文章時(shí)，會出現(xiàn)亂碼問題，這是什么原因?qū)е碌?？先分析編碼方案：國標(biāo)碼編碼方案中對字母和符號進(jìn)行了編碼，但是在ASCII編碼中也對字母和符號進(jìn)行了編碼，即對計(jì)算機(jī)的字母和一些字符來說，既有ASCII的編碼又有GB2312的編碼。所以，計(jì)算機(jī)在打開一篇帶有字母和符號的英文文章時(shí)，計(jì)算機(jī)不知該選用哪套編碼方案來解讀英文文章和相關(guān)字符，會產(chǎn)生編碼沖突，最終呈現(xiàn)出來的文章是亂碼。這個(gè)亂碼問題的根源是GB2312沒有完全兼容ASCII編碼，當(dāng)系統(tǒng)中同時(shí)存在ASCII和GB2312編碼時(shí)，將會產(chǎn)生二義性。

這個(gè)編碼沖突問題該怎么解決，也就是如何讓計(jì)算機(jī)擁有一套唯一的編碼系統(tǒng)？這個(gè)問題的解決方案是國標(biāo)碼應(yīng)該要兼容早期的ASCII碼，而不是覆蓋它，漢字處理系統(tǒng)也要保證中西文的兼容。微軟提出的解決方案是：在GB2312中區(qū)號字節(jié)的最高位是0，人們認(rèn)為規(guī)定將該位0變?yōu)?，這樣相當(dāng)于區(qū)號增加了80H。而在ASCII編碼時(shí)用的是一個(gè)字節(jié)中的后7位進(jìn)行，所以字節(jié)最高位是固定的0。這樣通過最高位的0或1就能準(zhǔn)確區(qū)分ASCII和GB2312編碼了。微軟采用的這個(gè)方案本質(zhì)上是修改了GB2312的編碼規(guī)范，這個(gè)方案最后產(chǎn)生的編碼被稱為機(jī)內(nèi)碼。由此得出這樣的編碼關(guān)系：機(jī)內(nèi)碼=國標(biāo)碼+8080H。

第五部分：綜合跟測，實(shí)時(shí)反饋。學(xué)完漢字的編碼后，提供綜合互動(dòng)測試，學(xué)生根據(jù)給出的漢字能寫出對應(yīng)的區(qū)位碼、國標(biāo)碼和機(jī)內(nèi)碼，能及時(shí)反饋學(xué)習(xí)效果。另外，在該部分還提供了一個(gè)上機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)，讓學(xué)生在自己的電腦上利用簡單的Python代碼親自查看字符或漢字的編碼，這個(gè)小環(huán)節(jié)的設(shè)置，是理論聯(lián)系實(shí)際的表現(xiàn)，讓學(xué)生不再覺得編碼是抽象的，而是可以在計(jì)算機(jī)上通過某種方式具體呈現(xiàn)在眼前的。

第六部分：知識拓展和小結(jié)。課件開始介紹到，1980年制定的漢字編碼字符集GB2312的選定和當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)處理水平有很大的關(guān)系，但是隨著計(jì)算機(jī)處理技術(shù)的逐漸成熟，漢字在計(jì)算機(jī)中處理的編碼方案也在逐漸完善。從GB2312到GBK再到GB18030方案，無論是從支持的文字簡體到繁體還是日韓語種，甚至對少數(shù)民族的字符，都進(jìn)行了擴(kuò)充，而且編碼字節(jié)也從原來的2字節(jié)擴(kuò)展到現(xiàn)在的可變的1、2、4個(gè)字節(jié)不等，編碼的空間也從原來的65536個(gè)字符擴(kuò)展到最大161萬個(gè)字符，這其中是幾代字符編碼人的艱辛付出。

●關(guān)鍵技術(shù)處理

在課件制作之前，筆者比較了幾款常用的課件制作工具：希沃白板5、PPT、Focusky。以上三款軟件在制作課件方面都有各自的優(yōu)勢和缺點(diǎn)。考慮到想實(shí)現(xiàn)的主要效果之一是實(shí)時(shí)互動(dòng)測試效果，這個(gè)功能在希沃白板5和Focusky中都是相對容易實(shí)現(xiàn)的，但是利用希沃白板5制作的課件必須依賴該軟件才能運(yùn)行，而Focusky是可以直接生成EXE的可執(zhí)行程序，可以兼容學(xué)生端不同的電腦性能，所以最終確定了用Focusky軟件制作。Focusky還有一個(gè)縮放動(dòng)畫演示的優(yōu)勢，非常適合本課件內(nèi)容層層遞進(jìn)展示，其風(fēng)格也是可愛多變、清新雅致，特別在制作互動(dòng)效果時(shí)也是毫不遜色。課件的關(guān)鍵技術(shù)處理有以下幾點(diǎn)：

①本課件的總體結(jié)構(gòu)是總分總，在畫面內(nèi)容布局上需要層層遞進(jìn)。筆者充分利用了畫面內(nèi)容位置特點(diǎn)，選取合適的場景放置畫面，巧妙利用文字位置和結(jié)構(gòu)進(jìn)行畫面構(gòu)圖（如下頁圖3），展示了比較好的伸縮遞進(jìn)效果。例如，在區(qū)位碼的呈現(xiàn)環(huán)節(jié)，根據(jù)計(jì)算機(jī)中漢字編碼劃分的區(qū)和位，將漢字或符號用圖片的方式展示出來，這樣將抽象的漢字編碼位與字符漢字就具象地展示在了學(xué)生眼前。

圖3

②聲畫同步，引導(dǎo)展示。該課件的主要使用場景是學(xué)生居家自學(xué)，自學(xué)狀態(tài)下如何盡可能提高學(xué)生學(xué)習(xí)的注意力呢？因此，筆者主要設(shè)計(jì)了以聲畫同步的講授為主，線框、手勢等引導(dǎo)性標(biāo)志為輔的方式。這樣學(xué)生能跟隨課件呈現(xiàn)的內(nèi)容，不會遺漏知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)。在處理聲畫同步問題時(shí)，采用的方法是一點(diǎn)一點(diǎn)地調(diào)試，盡可能做到聲畫完美同步。

③互動(dòng)測試，及時(shí)反饋。在知識講授部分，有互動(dòng)學(xué)習(xí)；在合適的環(huán)節(jié)，有互動(dòng)測試。無論是互動(dòng)學(xué)習(xí)還是互動(dòng)測試，都及時(shí)反饋給學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果，讓學(xué)生互動(dòng)后，能及時(shí)知道自己的學(xué)習(xí)效果。Focusky軟件在制作互動(dòng)效果方面是非常有優(yōu)勢的，可鼠標(biāo)經(jīng)過，可觸發(fā)，根據(jù)不同的學(xué)習(xí)內(nèi)容設(shè)定合適的互動(dòng)效果。在這個(gè)部分的制作過程中，教師首先要明確想法，想通過什么樣的操作實(shí)現(xiàn)什么樣的效果，只有這樣才能避免一些無效操作，達(dá)到事半功倍的效果。

④細(xì)節(jié)處理，剪映輔助。因?yàn)楦咧姓n堂知識容量較大，課件部分內(nèi)容所用到的文字會較多，這樣在進(jìn)行聲畫同步處理時(shí)，有的部分可以考慮加速式朗讀呈現(xiàn)。筆者采用的剪映軟件的聲音自動(dòng)朗讀和變速處理，最終呈現(xiàn)的聲畫效果干凈利落，不拖沓，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)也不會出現(xiàn)聲音疲勞現(xiàn)象。

●幕前幕后

關(guān)于選題：漢字編碼部分的知識對于學(xué)生理解計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)是及其重要的。學(xué)生若是能充分理解字符、漢字、圖像、聲音、視頻在計(jì)算機(jī)中的編碼原理，將為后面的數(shù)字化學(xué)習(xí)、計(jì)算思維等方面能力的提升打下知識基礎(chǔ)。在高中信息技術(shù)新課標(biāo)和新教材啟用后，筆者分析了多個(gè)版本的教材關(guān)于漢字編碼部分的內(nèi)容，只有浙教版的漢字編碼部分講解略深。筆者認(rèn)為，雖然信息技術(shù)非高考省份對學(xué)生的知識掌握程度要求不高，但是抽象思維活躍的高中學(xué)生對該部分知識是有能力理解并掌握的，學(xué)生對該部分的知識也保持著很高的好奇心。筆者一直留意相關(guān)素材的積累，恰逢新冠疫情線上教學(xué)這個(gè)契機(jī)，所以充分利用已積累的資料，構(gòu)思加制作歷時(shí)2～3周，最終完成作品的制作。

關(guān)于參賽：在進(jìn)行EOC教育信息化發(fā)明創(chuàng)新獎(jiǎng)答辯的時(shí)候，評委老師問筆者關(guān)于作品字幕的問題，當(dāng)時(shí)回答欠佳，現(xiàn)補(bǔ)充回答一下：添加字幕的問題有考慮過，但是后來最終沒有添加。軟件本身也具有添加字幕的功能，所以添加字幕的技術(shù)難度不大，但是因?yàn)楸菊n件的內(nèi)容是適合高中學(xué)生上課的內(nèi)容，在內(nèi)容呈現(xiàn)上主要采用的是聲畫同步、引導(dǎo)性展示，課件文字內(nèi)容呈現(xiàn)和聲音都是相匹配的，若是再增加字幕，會導(dǎo)致畫面內(nèi)容與字幕重復(fù)，故最終沒有添加字幕效果。

關(guān)于課件應(yīng)用：課件是適合學(xué)生自學(xué)的學(xué)習(xí)資源，總分總的課件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，能夠加深學(xué)生對知識的印象。課件的互動(dòng)測試、實(shí)時(shí)反饋功能在一定程度上能督促學(xué)生學(xué)習(xí)，但是這個(gè)互動(dòng)測試是單機(jī)的，對于一些自學(xué)能力較弱的學(xué)生，教師若是能做到實(shí)時(shí)跟蹤，及時(shí)掌握學(xué)生的互動(dòng)及測試效果就更好了。在實(shí)際應(yīng)用過程中通過學(xué)生反饋，綜合測試的部分對于學(xué)生來說還是難度比較大的。一方面，反映出學(xué)生自學(xué)過程中學(xué)習(xí)不扎實(shí)，看會了和真正理解了還是有一定差距；另一方面，該部分知識涉及的進(jìn)制轉(zhuǎn)換問題對于部分學(xué)生來說還是難點(diǎn)，進(jìn)制轉(zhuǎn)換問題是編碼學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，只有打好基礎(chǔ)才能在編碼學(xué)習(xí)時(shí)游刃有余。