資源簡介

《編碼長度與信息量》教學設計
一、學習內容分析
本課是四年級上第三單元《身邊的編碼》的第3課，通過前面2節課的學習，學生已認識了解編碼在生活中的應用，認識數據編碼的目的，理解數據編碼是保持社會信息社會組織與秩序的科學基礎。
為幫助學生更好地理解編碼的特性，本課響應了課程標準中“通過觀察身邊的真實案例，知道如何使用編碼建立數據間的內在聯系，以便計算機識別與管理，了解編碼長度與所包含信息量之間的關系”的內容要求。通過猜想不同長度的公交車號所表示的信息，讓學生感受編碼長度的不同所代表的信息量之間的差異。借助電話號碼、身份證號長度的區別，體會通常情況下編碼越長所包含的信息量越大的特點。
二、學情分析
本課的學習對象是學校四年級學生，學生在之前已經了解編碼具有唯一性且具有多種形式，理解編碼是通過建立唯一標識來是保持信息社會組織與秩序的科學，但多數學生在對編碼是如
何制訂的，編碼長度差異所代表的信息量不同還較為模糊，因此需要借助本課的學習來進一步提升學生對編碼長度與信息量的理解，并培養學生利用編碼解決問題的能力。
三、學習目標
教學目標 核心素養
1.通過分析真實情境下的數據編碼實例，發現編碼所包含的信息量存在差異。 2.通過觀察身邊的真實案例，理解編碼長度與所包含信息量之間的關系。 【信息意識】知道數據編碼的意義，進一步認識編碼長度與信息量的關系。 【計算思維】初步體驗信息在傳輸過程中所必須的編碼步驟。
四、教學重難點
重點：知道編碼長度與信息量的關系。
難點：分析不同信息量所需的編碼長度。
通過小組合作、實踐探究、分析歸納、遷移應用輔以教師知道等多種方式逐一突破。
五、課前準備
學習環境：計算機教室
學習資源：公交車、門牌圖片，第一代身份證等相關圖片和視頻。
六、設計思路
本課遵循《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》提出的“倡導真實性學習”的課程理念，基于四年級學生的認知規律，沿著“情境分析-原理探究-遷移思考”的學習邏輯，逐步探秘編碼長度與信息量的關系。情境分析指向學什么？即編碼長度與信息量。原理探究指向怎么學？通過門牌號、編碼計算機等實踐，進一步梳理編碼長度與信息量的關系。遷移思考指向學得怎么樣？通過編碼案例讓學生認識到編碼長度是由要表達得信息量決定的，合適的編碼長度能更好地維持社會秩序。
七、學習過程
（一）情境引入 激發興趣
學習內容與活動 設計意圖
1. 情境引入，提示課題 以公交車情境引入，讓學生觀察分析。 （1）圖中有哪些編碼->回顧舊知 （2）K7與7這兩個編碼的區別->引出課題 2. 分享案例，激發興趣 （1）小組討論分享：生活中還有哪些編碼？ 這些編碼長度是怎樣的？表達了什么信息？ （2）總結歸納：編碼中蘊藏著信息，不同的編碼長度蘊含的信息存在差異。 以學生熟悉的“乘坐公交車”為情境驅動，引出本課學習主題，喚起學生原有認知。通過對生活中的編碼案例進行梳理，初步感受編碼長度、編碼信息量的概念。
（二）體驗探究 了解原理
學習內容與活動 設計意圖
1. 討論交流，探究差異 以房門號901和0901為情境，讓學生分析： （1）兩者所表達的信息量有什么不同？ （2）兩者分別適用于什么環境？ 結合公交車情境，總結歸納：通常情況下編碼長度越長，包含的信息量越大。 2. 小組合作，編碼計算機 （1）小組合作探究，給自己計算機進行編碼，要求讓同學能準確定位。 編碼長度你的計算機編碼思考：是否需要不斷增加編碼長度，來增加信息量？
（2）上傳照片，交流分享，與同學們找一找。 （3）思考問題：編碼長度一定是越長越好？例如403班，是否可以減少編碼長度？ 通過門牌號案例分析，讓學生了解編碼長度和信息量之間的關系。 通過自主探究,引出新的思考，進一步理解編碼長度與冗余（無效編碼）的關系，突破教學重點。
（三）再度體驗 加深理解
學習內容與活動 設計意圖
1. 討論交流，探究差異 以貓和狗為情境，讓學生分析： （1）圖中有哪些特征？ （2）這些特征可以如何編碼？ 2. 交流討論，修改編碼 （1）根據特征要求，交流1101編碼所代表的動物->發現不滿足唯一性。 （2）小組討論，該如何修改編碼？ 3. 案例延伸，遷移思考 （1）借助第一代身份證和第二代身份證，杭州第一代座機電話和第二代座機電話，探究編碼長度改變的原因。 通過探究、修改動物編碼，理解不同信息量所需的編碼長度是不一樣的，化解教學難點。 通過對編碼長度與信息量關系的再次梳理，加深對本課核心內容的理解。
（四）歸納規律，總結課堂
學習內容與活動 設計意圖
課堂小結：編碼長度的增加可以增加信息量，更好地維護秩序，但也需要避免冗余。因此，要根據要表達的信息量，設計合適的編碼。 總結編碼長度與信息量的關系，引導學生有效使用編碼。《編碼長度與信息量》作業
一個班級學生通常不到50人，使用2位數字就可以編碼全班學生，那么如何為一個年級的學生編碼？又如何為全校學生編碼？請結合所在學校實際情況，給出你的編碼方案。
杭州市丹楓實驗小學一年級有8個班級，二年級7個班級，三年級6個班級，四年級5個班級，五年級6個班級，六年級8個班級，平均每個班級45位同學。
一、為年級同學編碼
1. 簡述你的編碼規則
2. 根據規則給出范例
姓名 編碼
你自己
你的好朋友
二、為全校同學編碼
1. 簡述你的編碼規則
2. 根據規則給出范例
姓名 編碼
你自己
你的好朋友(共15張PPT)
公交車是一種常見的交通工具。322路公交車和K322路公交車起點和終點一樣，為什么編碼不同？
K指空調車【空的偕音】，Y指游覽線車【游的諧音】，J指假日線路車【假的諧音】。杭州還有B字頭的線路，如：B1、B2、B支1、B支2、B支3，是指快速公交線路。
編碼中蘊藏著信息，不同的編碼長度蘊含的信息存在差異。
第三單元《身邊的編碼》
第12課 編碼長度與信息量
信息量
家庭住址在5幢3單元901室可以通過編碼5-3-901表示。
901
0901
編碼中的901用代表了9層，是否可以用0901來表示呢？這兩種編碼方式有什么不同？
信息量
思考：為什么身份證號中表示性別的編碼只用1位，而表示出生月份的編碼是2位？
思考：表示出生月份的編碼可以是1位或者3位嗎，為什么？
通常編碼越長，信息量越大。在編碼時也要盡可能避免無效編碼。
按特征分類
你會用幾位編碼來表示，用什么編碼來表示
種類
0-貓
1-狗
顏色
白
灰
眼睛
小
大
種類
0-貓
1-狗
……
9-大象
10-馬
11-兔
顏色
0-白
1-灰
……
9-紅
10-黑
11-綠
……
……
……
1 1 01
眼睛
1-小
2-大
你認為1101的編碼代表了什么？
種類
00-貓
01-狗
……
09-大象
10-馬
11-兔
顏色
00-白
01-灰
……
09-紅
10-黑
11-綠
……
……
……
眼睛
01-小
02-大
第一代身份證是15位的，年份通常用兩位表示
最初杭州家用電話號碼是7位的，2001年起升至8位
你認為為什么長度會變化？
編碼長度通常意味著編碼的位數，它的增加通常意味著信息量的擴增。
某電影院原有座位7排，每排14個座位，座位的編碼如7-01、7-14。目前，電影院擴建為15排、每排20個座位的規模。擴建后，座位比那嗎的長度設置為幾位比較合適？
練習
作業
一個班級學生通常不到50人，使用2位數字就可以編碼全班學生，那么如何為一個年級的學生編碼？又如何為全校學生編碼？請結合所在學校實際情況，給出你的編碼方案。

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