資源簡(jiǎn)介

中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺(tái)
《二值的黑白圖像》教學(xué)設(shè)計(jì)
科目：信息科技 年級(jí)：四年級(jí) 單元：第三單元 課時(shí)名稱(chēng)：二值的黑白圖像
教學(xué)理念 本課基于《義務(wù)教育信息科技課程教學(xué)指南》的總體要求，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)和體驗(yàn)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力和信息社會(huì)責(zé)任意識(shí)。教學(xué)中，注重將抽象的數(shù)據(jù)和編碼概念與學(xué)生的生活實(shí)際相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高他們的實(shí)踐操作能力和問(wèn)題解決能力。同時(shí)，倡導(dǎo)跨學(xué)科融合，將信息科技知識(shí)與其他學(xué)科內(nèi)容有機(jī)結(jié)合，拓展學(xué)生的學(xué)科視野，并幫助他們理解信息技術(shù)在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用。
教材分析 本節(jié)課是“數(shù)據(jù)與編碼”模塊中的一部分，該模塊旨在讓學(xué)生認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)，理解編碼在信息社會(huì)中的重要作用，并初步掌握利用數(shù)字化工具進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用的基本技能。本節(jié)課《二值的黑白圖像》是第三單元“有趣的編碼應(yīng)用”中的一課，具體內(nèi)容涉及0、1編碼與黑白圖之間的轉(zhuǎn)化，以及設(shè)計(jì)并編碼自己的黑白方塊圖。
課時(shí)目標(biāo) 信息意識(shí)：1.能夠認(rèn)識(shí)到信息是可以用不同的形式表示的，特別是通過(guò)二值（0和1）編碼來(lái)表示圖像信息。2.能夠理解編碼長(zhǎng)度與所包含信息量之間的關(guān)系，意識(shí)到信息編碼的重要性及其在日常生活中的應(yīng)用。
課時(shí)目標(biāo) 計(jì)算思維：1.能夠通過(guò)觀察和分析，理解0、1編碼與黑白圖像之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并能夠運(yùn)用這種對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行簡(jiǎn)單的編碼和解碼操作。2.通過(guò)設(shè)計(jì)屬于自己的黑白方塊圖并轉(zhuǎn)化為0、1編碼，學(xué)生能夠鍛煉抽象思維和邏輯推理能力。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：1.能夠利用信息技術(shù)工具進(jìn)行黑白圖像的編碼和解碼實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)數(shù)字化學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。2.能夠通過(guò)創(chuàng)新設(shè)計(jì)屬于自己的黑白方塊圖，并轉(zhuǎn)化為0、1編碼，展示自己的創(chuàng)意和個(gè)性。信息社會(huì)責(zé)任：1.能夠理解信息編碼在信息安全和隱私保護(hù)方面的重要性，意識(shí)到在使用信息技術(shù)時(shí)應(yīng)遵守道德規(guī)范和法律法規(guī)。
課時(shí)重難點(diǎn) 重點(diǎn)：1.理解0、1編碼與黑白圖之間的轉(zhuǎn)化；2.掌握設(shè)計(jì)并編碼自己的黑白方塊圖。難點(diǎn)：1.理解并掌握0、1編碼的排列方式與黑白圖行列數(shù)的匹配；2.理解編碼長(zhǎng)度與圖片復(fù)雜度之間的關(guān)系。
教學(xué)過(guò)程 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng)
課堂導(dǎo)入 1.通過(guò)大屏幕或投影設(shè)備，清晰地展示一張簡(jiǎn)單的二值圖像——黑白棋盤(pán)。引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察這張圖像，注意其色彩、圖案以及整體視覺(jué)效果。2.提出問(wèn)題：這張圖像有什么特點(diǎn)？你們能描述一下它的色彩和圖案嗎？（引導(dǎo)學(xué)生注意到圖像只包含黑白兩種顏色，且圖案規(guī)則、清晰）3.進(jìn)一步提問(wèn)：你們能想象這張圖像在計(jì)算機(jī)中是如何存儲(chǔ)的嗎？它與我們平時(shí)看到的彩色圖片有什么不同？4.簡(jiǎn)述二值圖像在數(shù)字表示中的廣泛應(yīng)用：二值圖像，僅由黑色與白色構(gòu)成，形似鉛筆勾勒的簡(jiǎn)潔線(xiàn)條畫(huà)。這類(lèi)圖像在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域扮演著重要角色。例如，它們能夠輔助電腦精確地識(shí)別圖像中的輪廓，仿佛沿著物體的邊緣繪制線(xiàn)條。這使得電腦能夠更清晰地辨識(shí)圖像內(nèi)容。此外，在網(wǎng)絡(luò)傳輸圖片時(shí)，將圖片轉(zhuǎn)換為二值圖像可以顯著減小文件大小，從而加快發(fā)送速度。還有，對(duì)于自動(dòng)掃描文件的設(shè)備和車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)等機(jī)器而言，二值圖像因其能輕松提取所需信息，如文字或車(chē)牌號(hào)碼，而備受青睞。因此，盡管二值圖像外觀簡(jiǎn)單，它在數(shù)字世界中卻是一個(gè)極其有價(jià)值的工具。 1.觀察圖像，思考并嘗試回答教師的問(wèn)題。2.傾聽(tīng)教師的引入，對(duì)即將學(xué)習(xí)的內(nèi)容產(chǎn)生期待。
新知講授 1.定義講解：詳細(xì)解釋二值圖像的定義，即圖像中只包含黑白兩種顏色，每種顏色可用一個(gè)比特（bit）表示，白色為0，黑色為1。2.原理說(shuō)明：通過(guò)PPT展示，解釋二值圖像在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)原理，包括像素矩陣和位圖表示法。像素矩陣(1)引導(dǎo)學(xué)生理解“像素”這個(gè)概念，解釋像素是圖像的基本單位，就像拼圖的一塊塊小碎片。在二值圖像中，每個(gè)像素要么是黑色，要么是白色。(2)展示黑白棋盤(pán)格的像素矩陣表示。在這個(gè)矩陣中，每一行和每一列都代表圖像中的一行或一列像素，而矩陣中的每個(gè)數(shù)字（或顏色塊，為便于學(xué)生理解，可用黑白顏色塊替代數(shù)字）則代表對(duì)應(yīng)位置的像素顏色——黑色用0表示，白色用1表示。(3)通過(guò)動(dòng)畫(huà)演示的方式，讓學(xué)生直觀地看到如何從圖像轉(zhuǎn)換為像素矩陣，以及如何從像素矩陣還原為圖像。位圖表示法(1)位圖，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是把圖像中的每個(gè)像素都按照一定的順序排列起來(lái)，形成一個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的數(shù)字序列（或二進(jìn)制序列）。(2)例子：假設(shè)我們有一個(gè)2x2的二值圖像，左上角是黑色，右上角是白色，左下角是白色，右下角是黑色。那么，它的像素矩陣就是：0 11 0對(duì)應(yīng)的位圖表示法就是：0110（從左到右，從上到下讀取）。3.示例演示：以簡(jiǎn)單的黑白圖案為例，逐步演示如何將其轉(zhuǎn)化為0和1的編碼序列。 1.認(rèn)真聽(tīng)講，理解二值圖像的定義和存儲(chǔ)原理。2.觀察示例演示，跟隨教師的思路思考編碼過(guò)程。
實(shí)踐操作 1.任務(wù)布置：分發(fā)練習(xí)紙或提供數(shù)字化平臺(tái)，要求學(xué)生選擇一個(gè)簡(jiǎn)單的二值圖像進(jìn)行編碼練習(xí)。2.步驟指導(dǎo)：詳細(xì)講解編碼步驟，包括確定圖像尺寸、逐像素編碼等。確定圖像尺寸(1)解釋圖像尺寸的概念，即圖像的寬度和高度（以像素為單位）；(2)引導(dǎo)觀察所選的二值圖像，并測(cè)量其寬度和高度。(3)在練習(xí)紙上，為學(xué)生提供一個(gè)空白的像素矩陣模板，其大小應(yīng)與所選圖像的尺寸相匹配。逐像素編碼(1)講解逐像素編碼的方法：從左到右、從上到下依次遍歷圖像的每個(gè)像素，并根據(jù)像素的顏色（黑色或白色）在像素矩陣中記錄相應(yīng)的數(shù)字（0或1）。(2)學(xué)生嘗試自己編碼所選的二值圖像。位圖表示法轉(zhuǎn)換(1)解釋位圖表示法的概念，即按照像素矩陣中像素的順序，將每個(gè)像素的顏色（0或1）依次排列成一個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的數(shù)字序列（或二進(jìn)制序列）。(2)鼓勵(lì)學(xué)生嘗試自己將像素矩陣轉(zhuǎn)換為位圖表示法，并在練習(xí)紙上記錄下來(lái)。 1.選擇一個(gè)二值圖像，按照教師的指導(dǎo)進(jìn)行編碼練習(xí)。2.遇到問(wèn)題及時(shí)舉手提問(wèn)，與同伴交流討論。
編碼解碼對(duì)比 1.解碼演示：選取一位學(xué)生的編碼作品，在大屏幕上展示并演示解碼過(guò)程，即將0和1序列還原為原始的二值圖像。2.對(duì)比分析：引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比原始圖像和解碼后的圖像，討論編碼和解碼過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題及解決方法：(1)在解碼完成后，將原始的二值圖像展示在大屏幕上，以便學(xué)生進(jìn)行對(duì)比。(2)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比原始圖像和解碼后的圖像，觀察兩者是否完全一致。(3)討論問(wèn)題：如果解碼后的圖像與原始圖像存在差異，這是由什么引起的呢？(4)邀請(qǐng)?jiān)诰幋a和解碼過(guò)程中遇到問(wèn)題的學(xué)生分享他們的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)；(5)總結(jié)方法：在對(duì)比分析和討論的基礎(chǔ)上，總結(jié)編碼和解碼的正確方法，并強(qiáng)調(diào)在編碼和解碼過(guò)程中需要保持細(xì)心和耐心的重要性。 1.觀察解碼過(guò)程，思考編碼和解碼之間的聯(lián)系。2.參與討論，分享自己的見(jiàn)解和經(jīng)驗(yàn)。
拓展討論 1.提出問(wèn)題：引導(dǎo)學(xué)生思考二值圖像編碼在實(shí)際應(yīng)用中的意義和價(jià)值，例如，在圖像處理領(lǐng)域，二值圖像編碼可以用于圖像壓縮、圖像識(shí)別等；在數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，二值圖像編碼可以用于減少數(shù)據(jù)傳輸量、提高傳輸速度等。2.啟發(fā)思考：如何優(yōu)化二值圖像的編碼方法以提高存儲(chǔ)效率？二值圖像編碼在哪些領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用？ 1.思考并嘗試回答教師的問(wèn)題。2.與同伴討論，分享自己的觀點(diǎn)和想法。
課堂小結(jié) 課堂總結(jié)：簡(jiǎn)要回顧本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)二值圖像編碼的重要性和應(yīng)用價(jià)值。 認(rèn)真聽(tīng)講，鞏固本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容。
21世紀(jì)教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁(yè) （共 2 頁(yè)）
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