小学信息技术浙教版（2023）四年级上册第三单元 身边的编码优质课表格教案

这是一份小学信息技术浙教版（2023）四年级上册第三单元 身边的编码优质课表格教案，共18页。教案主要包含了单元整体构想，单元目标设计，单元评价设计，单元过程设计等内容，欢迎下载使用。

【单元整体构想】
一、单元内容简介
本单元响应课程标准“数据与编码”模块内容要求的第二条“结合真实情境，了解编码在生活中的应用，认识数据编码的目的，理解数据编码是保持信息社会组织与秩序的科学基础”和第三条“通过观察身边的真实案例，知道如何使用编码建立数据间的内在联系，以便计算机识别的管理，了解编码长度与所包含信息量之间的关系”。单元设计时考虑学生已经了解了数据，尝试了对数据的简单分析与使用，从本单元开始让学生接触数据的编码，了解编码是保持信息社会组织与秩序的科学基础，从而为后续数字世界、解码与校验等单元的学习做铺垫。
互联网、大数据的加速发展，给人们带来了日新月异的数字生活。数字技术正悄悄地改变着社会的各个领域，人们和生活、学习和工作方式也发生了巨大变化。随着数据学习的深入，学生需要知道一些“特别”的数据背后蕴含着一定的规律，这些数据都是经过编码得到的。编码是解决问题的和种方式，对生活和工作都具有极其重要的意义。学习编码有助于理解计算机科学的基本概念和原理，基于真实情境感受编码的作用是建立唯一标识。本单元引导学生在遇到问题时能根据实际情况准确选择合理的编码方式，进而提升利用信息科技解决问题的能力。本单元从生活中的编码入手，让学生了解编码的多种方式，体会编码的作用；梳理编码长度与信息量之间的关系；了解数据之间的内在联系和痕迹关联；通过真实案例，制订符合实际需要的编码规则，生成编码，验证效率，分析优化，从而更深刻地理解编码。
二、单元设计的望远镜思维
本单元重点学习的大概念是“数据存在多种形式，可以通过一定的规则进行组织和呈现”“编码和解码是数据存储和传输过程中不可或缺的步骤”。四上第三单元“身边的编码”与已经学过的四上第一单元“泛在的数据”相关联，即在学生对数据有一定了解的基础上，从数据延伸到编码，再到编码的应用与价值。本单元与此后要学习的四下第一单元“数字世界”、四下第二单元“解码与校验”相关联。这些单元中均涉及“编码”代表的是唯一标识，通过唯一标识实现对信息社会有组织、有秩序的管理。本单元的“公民身份号码”与数学学科中“编号”内容具有相关性。
三、单元设计的放大镜思维
这一单元共有6节课，包含从数据到编码、有序的世界、编码长度与信息量、数据有关联、编码的规则制订、编码的验证优化，以至于串联结构，层层递进。第10课引导学生发现有些数据并不只是数字，也不一定有数值，不能参与计算，它们的本质是编码；第11课使学生认识编码后，再了解编码的多种呈现方式，知道编码的作用在于建立唯一标识；第12课分析编码的长度与信息量之间的关系；第13课让学生体会数据之间的关联，为后续第14、15课编码的规则制订和验证优化打下基础，最终开展编码设计的项目化学习。为了更紧密地落实大概念，本单元通过以下2条单元链展开教学，即“编码在生活中有哪些应用”“学校易损物品的编码规则如何制订”，主要涉及学校、社区、家庭等场景，以帮助学生理解大概念。
单元各课内容如下表所示。
【单元目标设计】
本单元还涉及的其他相关大概念：
1．算法可以用文字、图示、代码等方式进行描述。
2．人们在信息分享与交流时需注意安全防范、隐私保护和道德规范，并养成信息安全观。
【单元评价设计】
本单元的评价可以根据学校的实际情况，选择制订相关物品的编码规则。该任务适合采用终结性评价的方式。
一、最终评价任务设计
为了更好地管理校内物品，便于设备的修护与保养，在班级物品编码的基础上，请为学校物品设计编码方案。
二、评价量规设计
【单元过程设计】
一、单元问题设计
问题一：为什么每一辆车都要有车牌号码？
设计意图：车牌编码规则涉及数字组合，通过学习车牌编码规则，学生可以提高数字分析能力。车牌编码规则与不同的地区有关，通过了解车牌编码规则，学生可以更好地了解中国不同地区的文化、地理等知识。
学生回答的引导方向：每一辆车都需要车牌是因为它能够帮助政府和执法机构追踪和识别车辆所有人和注册信息，以确保公共安全。利用车牌信息还可以帮助交通管理，例如停车和交通违规罚款。
问题二：使用一套规则表示所有的事物合理吗？
设计意图：本题的设计意图是引导学生观察身边存在的各种编码，从而了解不同领域、不同范围内出于效率的考虑使用各种编码的必要性。编码规则的制订，需要考虑信息量的大小、编码长度，以及两者间的关系。世界上的事物多种多样，数量无法估计，如果使用一套编码规则表示所有事物，编码的长度会相当长，对编码、解码的效率等都会产生不利影响，所以使用一套编码规则表示所有事物是不合理的。了解编码规则可以培养学生的逻辑思维和问题解决能力。
学生回答的引导方向：不合理。不同的事物编码规则并不相同。从技术层面看，随着计算机技术的不断发展，新的编码规则不断出现，以适应新的需求和应用场景；从政治和文化层面看，某些国家或地区可能会推出自己的编码规则，以表达其独特的文化和语言特性。
二、单元学习策略
本单元的各个课时需要关注学生相关知识的掌握情况，教学策略建议采用任务驱动法与项目化学习相结合的方式开展。通过思考驱动性问题，学生寻找生活中的编码，感受不同的编码方式。为了让学生探究编码长度与信息量直接的关系，教师在教学中应准备好与编码相关的知识链接和生活中多种多样的编码方式。公民身份号码在本单元中多次出现和使用，教师在课前应做好相关资料准备。最后两课“编码的规则制订”“编码的验证优化”可以采用项目化学习的方式。
课序
课题
简介
第10课
从数据到编码
有规律的数据、编码的呈现方式
第11课
有序的世界
感知唯一标识、编码的作用
第12课
编码长度与信息量
信息量、编码长度
第13课
数据有关联
身边的数据关联、数据之间的内在联系、数据痕迹关联的实现
第14课
编码的规则制订
准备编码的数据、制订编码的规则、数据编码方式多
第15课
编码的验证优化
编码实践、编码有有效性、分析优化
素养目标
本单元落实核心素养中的“知道数据编码的作用与意义，理解数据编码是保持信息社会组织与秩序的科学基础”“在网络应用中，合理使用数字身份，知道数字身份对个人日常学习与生活的作用和意义，规范地进行网络信息交流”“在简单问题的解决过程中，有意识地把问题划分为多个可解决的小问题，通过解决各个小问题，实现整体问题的解决”。
逻辑主线
单元涉及的核心大概念
单元目标
数据
1．数据存在多种形式，可以通过一定的规则进行组织和呈现。
2．编码和解码是数据存储和传输过程中不可或缺的步骤。
1．通过观察讨论身边的真实案例，知道编码在生活中的应用。
2．通过分析生活中的具体应用，理解编码的目的。
3．结合真实情境，通过小组合作实践，建构简单的编码规则。
评价维度
标准1
标准2
标准3
我的星星
☆☆☆
☆☆
☆
物品种类的多样性
制订编码规则的物品种类数量超过2个
制订编码规则的物品种类数量为2个
制订编码规则的物品种类数量为1个
编码规则的有效性
被编码物品全部符合编码规则
不符合编码规则的被编码物品少于2个
不符合编码规则的被编码物品超过2个
编码长度的合理性
编码长度与信息量匹配
编码长度存在冗余
编码长度无法满足信息量
数据传递的实效性
能快速、准确地找到该物品
不能快速、准确地找到该物品
参与到数据传递的过程中
课题
第10课
教学目标
1．通过探究身边的实例，了解数据与编码的关系。
2．通过对比分析不同实例，了解编码的多种呈现方式。
教学重点
了解编码是数据按照约定规则进行的规范性描述。
教学难点
通过生活中具体的编码，尝试找出其中的编码。
环境与素材
1．普通教室、计算机教室。
2．教学演示文稿、关于编码的视频、牛的耳牌等图片素材。
3．身份证、班牌、门牌、有条形码的物品等实物或教具。
教学过程
一、探索
这是一张学生学号登记表。观察学号数据，你发现了什么？并补齐表格。
学生学号登记表
姓名
性别
班级
入学年份
出生日期排序
学号
黄科
女
3班
2019
39
20190339
程正
男
3班
2019
40
20190340
徐一飞
男
4班
2019
01
20190401
周雨欣
女
4班
2019
02
二、建构
随着信息社会的持续深入，编码被越来越广泛地使用，数据编码已成为保持信息社会组织与秩序的科学基础。
1．有规律的数据
人们身边存在许多有规律的数据，这些数据可以用来表达特定的信息。如同一幢住宅楼不同住宅的门牌号码：5幢3单元201室、5幢3单元202室；同一所学校不同班级的班牌：三年级（3）班、三年级（4）班；同一个牧场不同牛的耳牌：052201、062201。
2．编码的呈现方式
编码按照约定规则进行的规范性描述，可以用数字、字母或文字等表示。如手机号码使用数字编码，将11位数字有序排列，方便人们一对一精准通话；超市中的商品使用图形编码，扫描条形码，可以快速找出该商品的相关信息；地理坐标使用经纬度编码，可以精确地表示地球上的位置。
三、拓展
为了方便定期检查，地铁的车门都有编码。某城市的地铁车门编码共有五位，由四位数字和一位字母组成。如图中地铁3号线的5212B，52表示第52列车，1表示1号车厢，2表示车门位置，B表示右门扇。
四、练习
超市中，通常使用商品条形码对商品进行销售统计和库存管理。收银员收银时，使用条形码扫描器扫描条形码，快速识别商品。
请观察同一品牌不同商品的条形码，以小组为单位记录并完成表格，然后分享交流。
序号
商品
商品种类
生产厂商
1
2
3
4
5
我们的发现：
参考答案：
序号
商品
商品种类
生产厂商
1
维达抽取式纸面巾
生活用品
维达护理用品（中国）有限公司
6901236346815
2
新华字典
书籍
商务印书馆
9787100171205
3
光明牛奶
全脂肪灭菌纯牛乳
光明乳业股份有限公司
6901209302220
4
花园牛奶
全脂肪灭菌纯牛乳
新疆石河子花园乳业有限公司
6912765080026
我们的发现：
除图书条形码外，商品条形码具有以下规则：
1-3位：共3位，是中国的国家代码之一。（690-695都是中国大陆的代码，国际物品编码协会分配）
4-8位：共5位，代表着生产厂商代码，由厂商申请，国家分配。
9-12位：共4位，代表着厂内商品代码，由厂商自行确定。
13位：共1位，是校验码，依据一定的算法，由前面12位数字计算而得。

课后反思/评价标准
课题
第11课 有序的世界
教学目标
1．通过观察和分析具体实例，理解编码的目的。
2．通过了解编码使事物变得有序的特点，理解编码的意义。
教学重点
理解编码的目的是建立唯一标识。
教学难点
理解编码是保持信息社会组织与秩序的科学基础。
环境与素材
1．普通教室、计算机教室。
2．教学演示文稿，关于编码的视频、图片、声音素材。
3．身份证、具有序列号的产品包装、具有追溯码的药盒等实物或教具。
教学过程
一、探索
有位班主任老师很苦恼，因为班里有多个学生的名字相同或读音相似，点名时往往“一咱数应”。你有什么好方法能帮助他解决这个问题吗？
学生名册
姓名
性别
出生年月
李子涵
女
2015年3月
李子涵
女
2015年6月
李梓涵
男
2015年6月
李紫晗
女
2015年5月
王子轩
男
2015年8月
王梓轩
男
2015年2月
二、建构
编码的目的是建立唯一标识。编码时需要按照约定的规则，表示现实世界与数字世界中所有的人和物，从而实现精准管理。
1．感知唯一标识
在人们身边，有许多独一无二的标识，如在学校里，所有的学生都有学号，所有的教师都有工号；扩大到全国范围，每个公民都有公民身份号码。
【试一试】
找一找生活中还有哪些唯一标识。
2．编码的作用
通过数据编码建立唯一标识，才能实现精确管理。如手机、平板电脑等数字设备的序列号是唯一标识，可以检验商品是不是新品、正品；药品的追溯可以帮助消费者了解药品的生产信息与追溯码的扫描次数。
人们利用编码识别记录，方便地进行信息管理。如以前小区的快递存放十分混乱，不容易从中找到自己的快递，而使用快递柜后，只要根据取件码，便可在快递柜上快速地找到自己的快递，大大提高了取件速度。
三、练习
中华人民共和国居民身份证是国家法定的证明公民个人身份的有效证件。每个具有中华人民共和国国籍的公民，自出生起都会拥有自己的公民身份证号码。该号码是我国公民唯一的、不变的法定号码。查看长辈的身份号码，记录他们的出生日期。
参考答案：
对象
公民身份号码
出生日期
我
330105201307287208
2013年7月28日
父亲
330105198610093911
1986年10月9日
母亲
330105198804155009
1988年4月15日
发现公民身份号码的第7位至14位是出生日期。
拓展：
药品追溯码是实现药品“一物一码、物码同追”的必要前提和重要基础。药品追溯码的规范标识是确保药品追溯信息正确传递的重要因素。
课后反思/评价标准
课题
第12课 编码长度与信息量
教学目标
1．通过分析编码实例，发现不同编码规则所包含的信息量存在差异。
2．通过观察身边的案例，理解编码长度与信息量之间的关系。
教学重点
理解编码长度与信息量之间的关系。
教学难点
通过分析具体编码实例中的信息量，选择合适的编码长度。
环境与素材
1．普通教室、计算机教室。
2．教学演示文稿，公交站牌、门牌、第一代身份证等相关图片或视频。
3．第二代身份证、电影票等实物或教具。
教学过程
一、讨论
公交车是一种较为常见的交通工具。322路公交车和K322路公交车起始点和终点一样，为什么编码不同？
二、建构
编码中蕴含着信息，不同的编码长度蕴含的信息量存在差异。通常编码越长，所包含的信息量越大。
1．信息量
信息量可以理解为信息的规模，编码时需要考虑信息的规模。如家庭住址5幢3单元9楼1室可以通过编码表示为5-3-901，也可以表示为5-3-0901。编码中的“901”用一位数字表示楼层，最多可以表示到9层；编码中的“0901”用两位数字表示楼层，最多可以表示到99层。
2．编码长度
编码长度通常是指编码的位数。编码长度的增加通常意味着信息量的扩增。如某城市的15路公交车，为了区分是否有空调，可以增加一位编码，如15路与K15路；第一代公民身份证号码的编码长度是15位，第二代是18位，编码长度增加，避免了公民身份的混淆。
三、拓展
某电影院原有座位7排，每排14个座位，座位的编码如7-01、7-14等。目前，电影院扩建为15排、每排20个座位的规模。扩建后，座位编码的长度设置为几位较合适。
四、练习
一个班级的学生通常不到50人，使用两位数字就可以编码全班学生，那么如何为一个年级的学生编码？又如何为全校学生编码？请结合学校的实际情况，给出学生学号编码的长度及理由。
参考答案：
用4位代表入学年份，班级不超过99个，用2位代表班级，每个班级不到50人，故需要2位用于表示班内序号，最后1位代表性别，入学年份（××××）+（班级××）+班内序号（××）+性别男1女2（×）。
课后反思/评价标准
课题
第13课 数据有关联
教学目标
1．通过体验并分析身边的编码实例，感受数据之间的内在联系。
2．通过探索学习平台中的各项数据，体验数据痕迹的关联。
教学重点
感受数据之间的内在联系。
教学难点
形成数据痕迹关联的意识。
环境与素材
1．普通教室、计算机教室、图书馆等。
2．教学演示文稿，毕业证、社保卡、机动车驾驶证等相关图片。
3．学生信息表、社团安排表、任务单等实物或教具。
教学过程
一、探索
图书馆内的图书使用特定的编码方式，图书的编码关联着图书类别等信息。
观察图书书脊上的编码，说一说它的含义。
二、建构
信息社会的发展，需要使用海量和数据。编码可以建立数据间的内在联系，多个数据可以通过同一编码产生关联。
1．身边的数据关联
人们身边的数据往往是相互联系的。如学校内学生的学号是唯一的身边标识，根据学号，可以找到该学生参与的社团、在社团中的座位号和上课时间等。
学生信息表
学号
姓名
性别
班级
20180201
李华
男
2班
20180202
王明
男
2班
20180203
朱红
女
2班
……
……
……
……
社团安排表
学号
座位号
社团名称
上课时间
20180105
1
科技社
每周四
……
……
……
……
20180203
29
科技社
每周四
……
……
……
……
20180201
34
绘画社
第周五
20180234
1
围棋社
第周五
……
……
……
……
2．数据之间的内在联系
借助编码的唯一标识功能，可以建立不同系统中数据间的内在联系。如使用有唯一标识功能的公民身份号码，可查询该公民在多个系统中的信息，从而描绘出其完整的形象。
3．数据痕迹关联的实现
数字世界的数据也是相互关联的。人们在数字世界中拥有的数字身份是编码的体现，具有唯一性。使用数字身份，可以建立多个系统的数据关联。如不同平台的身份认证、用户浏览平台产生的记录是数据，学习平台的空间访客记录是数据，好友之间的相互点赞和评论也是数据，这些数据痕迹都可以通过数字身份关联到现实世界的具体某个人。
三、练习
通过“社团安排表”和以下内容帮王林找到上课的时间和地点。
社团上课地点
社团名称
上课地点
科技社
综合楼2楼
绘画社
综合楼3楼
围棋社
教学楼5楼
……
……
参考答案：
每周五，教学楼5楼，座位号1。
课后反思/评价标准
课题
第14课 编码的规则制订
教学目标
1．通过整理待编码的事物，估算信息量，选择编码长度。
2．通过分析具体实例，制订合适的编码规则。
教学重点
制订合适的编码规则。
教学难点
估算信息量，选择合适的编码长度。
环境与素材
1．普通教室、体育馆、图书馆、食堂。
2．教学演示文稿，关于手语编码、摩尔斯码的图片或视频。
3．待编码物品信息表、“项目通行证”等实物或教具。
教学过程
一、探索
生活中有很多有趣的编码方式，试着用其中的一种编码表示一个单词。
二、建构
生活中不仅数据无处不在，编码也是如此。根据实际的需要，设计不同的编码规则。设计时需要考虑编码的应用环境、编码方式、管理需要等多种因素。
1．准备编码的数据。
编码前，需要先将待编码的物品进行分类和统计。如教室里有课桌、椅子、灯、门、黑板等很多物品，可根据编码需要，统计物品的名称、位置、数量等数据。
【试一试】
教室里，有哪些物品需要被编码管理？
序号
物品名称
位置
数量
1
课桌
8幢3楼东1教室
40
2
3
4
5
2．制订编码的规则
制订编码规则时，应考虑通过编码实现物品的便捷管理。数据被编码后应简单明了，便于传递、交流。如为课桌编码时，要先确定教室的方位顺序，物品的类别、数量等，课桌的类别设置为1，则8幢3楼东1教室的第一张课桌可编码为083E1101。
【试一试】
教室里的物品种类繁多，数量不一。组内同学尝试为其他物品制订编码规则，思考并讨论哪一种最合适。
（ ）的编码规则
编码长度共________位。
第________位表示___________________________。
3．数据编码方式多
编码的方式多种多样，有文字、符号、手势、灯光、图片等，也可以多种方式相结合。如某学校8幢3楼东1教室第一张课桌的编码可为纯数字方式（08311101），字母与数字结合方式（083E1101），字母、汉字、数字结合方式（083东1D01）等。
三、练习
制订自己的编码规则，解释编码长度设计的理由。
参考答案：
序号
物品名称
数量
编码长度
编码规则
1
课桌
36
8位字母与数字的组合
第1-2位表示楼号
第3位表示楼层
第4-5位表示教室方位
第6位表示物品种类
第7-8位表示课桌序号
课后反思/评价标准
课题
第15课 编码的验证优化
教学目标
1．通过生成班级物品的编码，检验并修改编码规则。
2．通过检测编码的传递效率，优化编码规则。
教学重点
根据编码实践，检验并修改编码规则。
教学难点
感受不同编码的传递效率，优化编码规则。
环境与素材
1．普通教室、计算机教室、体育馆、图书馆、食堂。
2．教学演示文稿，关于旗语编码、颜色编码的图片或视频。
教学过程
一、探索
用手势编码、摩尔斯码、旗语编码、颜色编码等方式表示一个单词，展示给组内伙伴，思考不同编码的传递效率。
二、建构
在生活中，编码后的数据要简单明了，便于理解、传递、交流。通过检测实际的传递效果，可以验证编码的效率。
1．编码实践
制订编码规则后，可按规则产生每个事物的编码。如8幢3楼东2教室的第一张课桌为083E2101，第二张课桌为083E2102。在编码实践过程中，可根据情况优化编码规则。若发现物品种类很多，就可以根据需要修改编码规则，增加编码长度。
【想一想】
不同小组对同一个物品使用不同的编码规则，哪一种编码更简单、合理？
物品
编码规则
编码长度
编码
2．编码的有效性
数据经过编码、传递、解码等一系列操作后，能否被接收方准确接收，是检验数据编码效率的重要标准。当维修人员看到维修单上的数据“083E1101”后，快速、准确地找到8幢3楼东1教室的第一张课桌，就验证了编码的有效性。
【试一试】
展示不同小组对同一事物的编码，通过传递交流，感受不同编码的差异。
3．分析优化
不同编码规则下产生的编码，传递效率往往存在差异。深入分析不同编码规则的优劣，有利于人们优化编码规则，提高编码效率。
三、练习
为了更好地管理校内物品，以便物品的维护与保养，在班级物品编码的基础上，为学校物品设计编码方案。
参考答案：
让学生根据学校的实际情况，制订合适的编码规则。在实际的编码生成过程中，如果物品较多，可以根据实际情况，挑选一些的物品进行编码练习。在传递过程中，尽量确保环境一致，减少人为国素对传递效率的影响。
课后反思/评价标准