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学而优教有方

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第2课如何使信息数字化

一、教材分析

本课承接上节课“计算机采用二进制来表示数”的知识点，因此必须将字符、图像等转化为二进制数字，才能存储在计算机中，这一过程便是数字化。本课中包含的字符数字化、图像数字化、声音数字化、视频数字化基本涵盖了各种多媒体信息，以数字化过程作为线索贯穿，能帮助学生理解各种多媒体信息的具体情况。

二、学情分析

学生初学二进制，能明白运用二进制表示数据的便捷之处，且初中生对周边的事物充满好奇，愿意通过学习解开谜团。

三、教学目标

1.能说出为什么要将信息数字化，了解ASCII码及字符编码方法。

2.了解汉字编码方案及图像编码方法，知道图像像素及图像压缩。

3.了解声音和视频的数字化方法。

四、重难点

本课的重点是字符的数字化及ASCII编码，难点是理解汉字和图像的编码方式。

五、教学过程

课堂导入

教师提问：当代很多物理学家现在都在思考一个问题：整个宇宙会是一个计算机程序吗？我们可能只是一张宇宙CD光盘上的二进制数位吗？你们认同吗？

学生发表自己的猜想与假设。

教师展示《黑客帝国》的海报及简介，海报人物的背后是由二进制构成的代码雨。

教师：关于我们是不是生活在计算机程序中这个问题，被一部名为《黑客帝国》的科幻电影绝妙地搬上了银幕。电影中的外星人把一切物理现实都降解为一套计算机程序，亿万人类都以为自己在过着正常的生活，绝对没有想到这一切只不过是由计算机创造出来的幻觉，而人类的真身则在舱室中熟睡，被外星人当做能源来利用。在这部影片中，外星人只需要运行较小一点的计算机程序，就可以产生出微型的人工现实。如果谁想要成为功夫大师或者战斗机飞行员，只需要在计算机中插入一张CD光盘，程序就被输入了人类的大脑，一瞬间人就学会了那些复杂的技能。

讲授新知

1、多媒体数字化

教师提问：计算机只能处理二进制数字信息，我们该如何将这些文字、图像、声音、视频信息转换成数字形态的信息呢？

学生猜测这些信息已经被转换成二进制的形式存储在电脑中。

教师：多媒体数字化的过程：采样、量化、编码。用0和1还可以产生虚拟的房子，因此用数字媒体可以代表各种媒体，可以描述千差万别的现实世界，或许《黑客帝国》给了我们很好的启发。这节课我们将学习字符、图像、声音、视频的数字化过程。

2、字符的编码表示

教师提问：用8位的二进制数进行字符编码，最多能容纳几个字符？

学生：28=256。

教师：为了更好解决编码容量的问题，我们采用ASCII码作为西文字符编码格式，汉字可以采样国标码。

教师：5分钟时间，请对照表格，找出以下字符的ASCII码，并转换成二进制数形式，体会ASCII码编码的过程：

请五位同学在黑板上演示，其余同学自己完成计算。

教师：你们答对了吗？老师屏幕上出示的英文单词“China”，其中第一个字母是大写的，在ASCII码中区分大小写，同时有这样的大小规则“0~9＜A~Z＜a~z”。

图像的数字化

教师：这是一幅桂林的山水图，将它放大后，你有什么发现？

学生：图片变得很模糊，甚至看不出原图是什么。

教师：没错，这幅图片放大以后呈像素点状，像素点是组成数字图像的最小单位。

教师：图片可以是黑白色，也可以具有绚烂的色彩。最简单的黑白图像中，每个像素只有“黑”或“白”两色。如果用0表示白，1表示黑，请试着解码下列图像。

学生按照规则涂色，发现是数字“2”。

教师：刚才大家就深入到了图像数字化的过程中，我们可以用黑白两色画出不同具有实际意义的图片。

教师：当然图片的大小也是可以计算的。未经压缩的图像数据量=图像分辨率×颜色深度/8[单位：字节（B）]，有一个很重要的前提是未经压缩，同学们在计算前需在题干中找到这个关键词。下面我们来看一道例题，未经压缩的一张颜色深度为8位的彩色图像，以尺寸为600×800像素进行存储，那么需要存储的图像数据量是多少？

学生根据公式，逐个代入数据求得总量。

教师：计算前，找到关键词“未经压缩的图片”，（600×800×8）/8=480000B，注意写上单位字节，留心与提问要求的单位是否一致。

声音的数字化

教师：①采样：以很小的时间间隔，不断测得模拟信号瞬间的幅度值；数学方法建立坐标轴，横坐标为时间，纵坐标为电压。

②量化：读取到的十进制物理量数值用二进制表示。

③编码：将样本值用计算机能够存储和处理的二进制数表示。

音频数据量=采样频率×量化位数×声道数×时长/8 [单位：字节（B）]

其中采样频率：每秒钟声音被采样的次数，以赫兹（Hz）为单位。

量化位数：采样的样本精度，是每个采样点上可用数据表示的最大整数值。若量化位数是8位，则采样点上可表示的最大数值为28=256。

学生根据公式计算以下例题：如果使用44.1kHz的