《图像的数字化》教学设计

顾秋辉

创新整合点

1.基于课程标准的教学设计

本课通过三个活动将教学知识串起来，三个活动层层相扣并递进。活动一通过画图程序观察点阵理解采样过程。活动二通过填写图片色彩对应二进制数理解量化过程。活动三通过将桌面截屏，并保存成“保存类型”不同的文件后，查看文件的大小并记录，验证图像数据量的计算公式。

2.基于信息化平台的教学

基于信息化平台重新构建教学内容，采用了“微视频”和“学习单”两种学习资源，并利用平台提供的测试功能及时反馈学生的学习情况。

教材分析

本课选自地图出版社出版的信息科技教科书《中学信息科技》第一章第二节《信息的数字化》。信息的加工方式从人脑直接处理转变为计算机处理，大大提高了效率，而这种方式转变的基础是信息的数字化原理，根据这个原理模拟信号转化为数字信号存储到计算机中，方便进一步加工。因此，信息的数字化是计算机进行信息处理的前提和基础。本节内容主要包含了字符、汉字、图像、声音的数字化原理，是本学科及本教材中的重点。

在字符、文字、图像、声音这几类信息的数字化应用中，由于图像是二维的，图像的数字化相对字符和文字更复杂一些。图像的数字化应用比较典型，也和实际应用比较贴近。通过这部分的学习，学生能够将比较复杂的问题进行简化处理。同时，掌握好这部分知识对提高学生的信息素养有很大帮助。本节课是信息技术课程理论部分的教学重点，对后续的教学有重要的奠基作用。

学情分析

本课教授对象为高一学生。高一阶段的学生思维活跃，喜欢动手，经过初中阶段的学习，他们已经有了一定的探究问题的经验和能力，能够在问题的引导下自主或者合作探究。从技术层面来看，他们已经了解了什么是二进制，什么是十进制，理解了字符和文字的数字化。从生活实践经验来看，他们已经了解了数字图像的点阵形式。

然而，学生对数字化还不十分了解，这就需要他们先理解图像信息的数字化基本原理。高一学生已具备一定的抽象思维能力，思维的逻辑性开始缜密，因此我设计了验证数字化文件计算公式的活动。

教学目标

知识与技能目标：理解图像数字化的原理，理解量化位数与图像颜色数之间的关系，能计算图像的数据量。

过程与方法目标：在体验和理解前人创新之路的同时，拓展自身的创新思维。在课堂实践活动中，通过观察、思考、质疑等学习活动，逐步归纳图像数据量的一般计算公式。

情感态度与价值观目标：在课堂交流中大胆地、尽可能准确地表达自己的观点，同时有效倾听，提升交流合作能力。在课堂实践活动中，体验“设疑—推算—得出结论—验证”的自主探究模式。用课堂中学习的知识解读生活中的现象，提升学习的实用价值和学习兴趣。

教学环境与准备

毕博教学管理平台、电子白板、多媒体教学系统、录课宝系统（学生课前登录录课宝系统自学图像数字化思想的微视频）。

教学过程

1.前课回顾，切入新课

教师提问，并引出信息科技发展的历史轨迹，体验图像数字化难题的破解历程。

2.观看微视频，并推演图像数字化的基本思想

师：想象一下，如果是你，你对解决这一难题有什么思路？此前字符的编码方案对我们有没有借鉴之处？（学生思考、交流）

教师进一步讲解“采样”“量化”两个概念。

3.采样研究

活动一：体验图像采样方法。

活动内容：放大图片8倍实验。

活动目的：掌握图像的数字化过程采样方法。

活动步骤：

（1）登录毕博平台“第三课：图像的数字化”。

（2）下载“smile.bmp”图片。

（3）启动开始程序附件中的“画图”程序。

（4）打开smile.bmp图片文件。

（5）观看图像的点阵：①单击“查看”/“缩放”/“自定义”，选择放大图片800%。②再次进入“查看”/“缩放”/“显示网格”。③观察现象。

4.量化研究

活动二：完善图像量化的方法。

活动内容：填写色彩表示。

活动目的：体验图像的量化方法，掌握图像色彩数与每个像素所占二进制位数之间的关系。

活动步骤：

（1）黑白图像的数字化如何采样，如何量化？

（2）彩色图像的数字化如何采样，如何量化？

（3）学生在“导学学习单”（如表1）上填写图像色彩数与每个像素所占二进制位数之间的关系。（出示小资料如图1）

5.图像数据量公式研究

活动三：图像数据量计算公式分析。

活动内容：将桌面截屏，保存成不同类型的文件后，查看文件的大小，并记录下来。

活动目的：图像数据量的计算公式。

活动步骤：

（1）截屏：按下键盘第一排右上角倒数第三个键“PrtSrc”键，将屏幕（屏幕默认1024×768个像素）复制下来。

（2）启动“画图”程序。

（3）执行“粘贴”，将刚才复制的屏幕粘贴到了画图程序。

（4）执行“另存为”，在“保存类型”中选择相应的文件格式保存到桌面上。

（5）将鼠标放在相应文件上右击，选择属性，查看文件大小，并填写表格（如下页表2）。

6.小测验

学生在平台上完成测验，教师分析学生学习情况。

7.小结

教师总结本节课重点。一个名词：像素。两个动词：采样、量化。一个公式：图像数据量的计算公式，即“图像文件大小=像素总数×每个像素所占二进制位数/8”。

教学反思

本节课内容理论性较强，教师设计与实际生活很贴近的问题情境，激发了学生的学习兴趣;对图像数字化相关的基本概念的讲解和基本技能的培养，采取融入到层层递进的小活动的方式，学生在完成课堂活动任务的过程中，主动建构知识，内化对概念内涵的理解，掌握基本操作技能。对教学难点的图像数字化思想，则有微视频自学材料、课件的辅助，以小组交流讨论的形式，辅以教师适当讲解，有利于难点的突破。

总之，信息技术课堂教学应是一个平台，二种资源。平台可以是毕博、Moodle，自己开发的也可以，关键要适合内容重建和资源积累。一种资源是微视频。理论方面的知识可以是用录课宝录制知识点，操作方面的知识可以用SnagIt9.02、Flash_Cam+格式工厂。另一种资源是学习单。运用学习单梳理教学过程，便于学生实践活动的开展。

小资料

量化位数是图像中每个像素所占二进制位数，用来说明图像最多能表示出多少种颜色。举个例子，如果一张图片有256种颜色，那么就需要256个不同的值来表示不同的颜色，也就是从0到255。用二进制表示就是从00000000到11111111，总共需要8位二进制数。所以量化位数是8。

点  评

教育信息化的关键在于真正实现技术和教育的深度融合，好比医生离开信息化就没有办法给出药方，警察离开信息化就没有办法破案，这才叫融合。如果教师运用一个PPT可以讲一节课，而拿一根粉笔也照样可以讲这节课，那么技术和教育的融合还是远远不够的。

《图像的数字化》这节课知识容量大，涉及到多个抽象概念的讲解，要上好这节课，有一定的难度。而顾老师在整堂课中融合了多种信息化教学手段，环环相扣，步步深入，内容充实，很好地实现了教学目标，有着较高的教学效率。

第一，顾老师巧妙地借助“微视频”，帮助学生很好地理解了“采样”“量化”两个概念，有效突破了本节课的重难点，为后续的拓展提升做了有效的铺垫。

第二，教学平台集成了丰富的教学资源，供学生选择使用，增加了课堂教学的容量。教师可以根据平台即时反馈的测验数据，进行有针对性地讲解纠错，提高了教学效率。

第三，本节教学中，“学习单”是引导学生自主学习、合作探究的支架和载体，它充分发挥了导读、导思、导疑、导练的功能，并引导学生展开目标明确、有序可循的个性化学习。

当然这节课可以继续优化。

第一，图像数据量的计算要用到二进制位、字节、千字节、兆字节的转换，如果提前与学生回顾该知识点，则更有利于目标的达成。

第二，活动三中，让学生将截屏保存为不同的文件类型，教师已经在引导学生将理论同实践相结合了，该环节是本节课的亮点，但火候尚欠，如果让学生将图像保存为“单色位图”，那对比效果会更强烈，学生的印象会更深刻。

小资料

量化位数是图像中每个像素所占二进制位数，用来说明图像最多能表示出多少种颜色。举个例子，如果一张图片有256种颜色，那么就需要256个不同的值来表示不同的颜色，也就是从0到255。用二进制表示就是从00000000到11111111，总共需要8位二进制数。所以量化位数是8。