《数据编码——“探秘二维码”项目探究》教学案例

黄梅 江苏省句容高级中学

●项目设计依据

本案例基于教育科学出版社出版的信息技术《必修1 数据与计算》第三单元第1节“数据编码”，并且借鉴了上海科技教育出版社出版的信息技术必修1第一单元中的单元挑战“认识并制作二维码”部分内容。数据编码是将现实世界的物理现象符号化、数据化，需要有一个理解、抽象、推理的过程，这个过程由计算机来完成。计算机将它们处理转换成0和1组成的二进制编码，进而采用基于二进制的算术运算和逻辑运算进行处理。基于学生对文本编码及声音编码的学习了解，设计此项目巩固数据编码的知识内容，让学生从身边最习以为常的二维码入手，通过系列学习形成数据编码的知识体系，真正做到学以致用。

●项目教学目标

①知道数据编码的基本方式。

②通过体验二维码的制作过程，进一步理解编码的方法，能说出二维码的编码原理。

锅炉尾部烟道低温换热器的腐蚀主要由硫酸蒸汽冷凝导致。低温腐蚀严重时，可能导致换热器受损泄漏，使得烟气热损失增大，从而锅炉效率降低；另一方面，低温腐蚀使得换热器表面易产生积灰，降低锅炉出力[1]。因此，研究锅炉受热面常用钢材低温腐蚀规律和特性，进而指导选择合适钢材种类以及合理的强化手段，对于减少经济损失、避免意外事故的发生有重要意义。

③通过二维码安全性的讨论，提升信息安全意识，能说出二维码在实际应用中的优缺点。

●项目概述

综上所述，加快明确村集体经济组织的法律主体地位，是保障其可以独立自主进行经济活动、顺利推进农村改革、切实保护农民利益的首要关键点，应当在系统研究当前理论和农村实际问题的基础上，得出相应的对策。

在美国这片异托邦的土地上，美国人对于许安梅以及她的家人来说是外国人，她误将信仰这一宗教术语理解成了中国人信仰的“命运”。当安梅第一次意识到特德作为美国人的不同时，她提醒自己的女儿“他是个美国人哦”，而自己女儿却亮出自己美国人的身份来回击母亲。露丝这样直白地表明美国人的同时也在更为直白地否认自己中国人的身份（Tan 107）。安梅并不是从一开始就拒绝融入美国生活的，在最小的儿子溺水失踪之前安梅的信仰仍然是基督教信仰。选择信仰基督教在一定程度上是安梅对于融入美国生活的尝试，平的意外一方面使得许安梅意识到“妄图用信仰去改变命运”是十分愚蠢的，另一方面也使得许安梅放弃了融入美国生活的尝试。

活动热身：请同学们使用平板电脑或者在线解码器，完成活动引导单上的实验一（如下页图2）和实验二（如下页图3），并分组讨论项目完成的各个环节及方法。

●项目教学准备

①在Python中安装qrcode模块和imageio模块。

环节二：制作二维码

③所使用计算机需要安装摄像头。

本项目设计是在学生已经掌握文本编码和声音编码的基础上，通过对“探秘二维码”项目的实施，巩固加深数据编码部分的知识内容。学生通过“二维码的前世今生”“二维码的制作”“二维码的安全性”三个活动进一步建构数据编码的知识体系。

●项目实施策略

1.2.9 高频听力损失诊断标准纯音听阈测定结果参照 《职业性噪声聋诊断标准》(GBZ49—2007)表A.1进行年龄、性别修正。双耳3000 Hz、4000 Hz、和6000 Hz高频频段平均听阈≥25 dB(HL)者定为高频听力损失。

●教学流程（如下页图1）

图1

●项目教学过程

1.项目引入

知识技能：联系生活，结合实际，获取有效信息。

活动形式：展示各种各样的二维码，引导学生讨论与分析。

问题：生活中二维码的应用为什么这么广泛？二维码的应用对人们的生活产生了哪些影响和改变？二维码能随便扫吗？

设计意图：带领学生一起揭开二维码的神秘面纱，让学生不但会使用二维码，还会亲自制作二维码，了解二维码背后的秘密。

2.项目分析

2.1.2 自动制样系统的使用情况。为解决上述难题，长安益阳电厂首先考虑到的就是通过设备升级来降低管理难度和风险。在基本了解国内各厂家的产品与方案后，该公司采用了三德科技的SDPS1000智能制样系统。据李军超主任介绍，该产品于5月份到货，安装调试用时15天；8月份，委托国家煤炭质量监督检验中心对产品做了性能鉴定，报告显示，各项性能均达到国标要求。

图2

图3

设计意图：从生活中遇到的问题出发，通过实验探究，激发学生的学习兴趣和探究欲望。

3.项目实施

环节一：二维码的前世今生

知识技能：了解二维码的编码原理及应用。

问题：二维码是什么？二维码已经成为生活中不可或缺的一部分，请同学们根据活动热身中的两个实验现象，通过自主学习和讨论逐项探秘二维码。

It is high time for us to think about how to adjust our diplomatic working model and improve tactics that are of benefit to China.

本节课的学科知识基础为了解各类数据采集的基本方法，能够解释文本、音频等数据的编码原理，理解数据编码的意义和作用。所以，本节课从解决实际问题出发，利用“探秘二维码”项目开展教学，通过了解“二维码的前世今生”“二维码的制作”“二维码的安全性”几个环节，揭开二维码的神秘面纱。

在第一个实验中，在扫描四个二维码后分别显示的是“文字、字母、数字和网址链接”，将二维码背后显示的内容记录下来，分析显示内容的特点从而引出二维码“高速读取、高密度编码、信息容量大、编码范围广”的特点。第二个实验“试一试”分别扫描四个有不同程度破损的二维码，让学生通过“在线解码器”进行扫描，记录哪些可以扫描出结果，哪些无法识别，通过实验由学生总结出“容错能力强、具有纠错功能、译码可靠性高、结构化”的特点，并通过小组合作完成项目活动引导单（如右表）。

项目活动引导单序号问题答案通过什么途径（方法）获取的答案1二维码的组成结构2二维码的编码原理3二维码的功能及分类4二维码的特点及应用

设计意图：让学生通过自主探究加深对二维码的理解，复习前面所学的数据编码知识。培养学生对信息技术发展的敏感度和适应性，搭设数据化学习环境，引导学生体验数字化学习与创新活动，帮助学生学会有效利用数字化工具，提升多途径化解问题的思维能力。

②下载二维码生成软件。

知识技能：二维码的制作工具和方法。

问题：二维码如何制作？二维码的类型及可以承载的内容？二维码的制作工具和方法？

如《指数函数》的教学时，对于学生刚了解和把握“指数函数”的定义后，教师可以给出判断函数是不是指数函数的问题，让学生判断，如判断下面的函数，是指数函数的在( )打“√”，不是指数函数的在( )内打“×”：

活动1：体验线上自动生成二维码。

第二个环节的切入点，被笔者隐藏在了实验二中。在实验二中有一个二维码能够被识别，内容是笔者的自我介绍，其中包含了姓名、爱好、照片和自己录制的一首歌。这个设计既向学生展示了二维码的特点，也引发了学生的好奇。所以，第二个环节——二维码的制作，就顺理成章地引入了。学生通过体验、尝试和挑战三个进阶活动感受制作二维码的过程，了解不同制作工具的特点，三个活动的设计环环相扣。

学生活动：自主学习各种线上生成二维码的方式。方法1：运用浏览器生成二维码。方法2：草料二维码生成器。

活动2：尝试利用软件制作二维码。

学生活动：①如图4所示，以WPS Excel为例，新版本自带二维码制作功能，新建一个Excel文件，依次点击菜单栏的“插入”—“图库（更多）”—“二维码”即可。②根据弹出的二维码制作窗口，直接输入文本内容，就可以实时生成二维码，同时可以根据需求设置其属性，如图5所示。

图4

图5

活动3：挑战编程制作二维码。

学生活动：利用海龟编辑器，编程制作二维码，调试并运行（提供半成品代码）。

设计意图：根据学生的认知水平不同，设计三个不同层次的二维码制作方法，由学生自行选择制作方法并体会不同的感受。

1.2.1 干预方法 实验组由护士向患者讲解测量平衡指数的目的，征得患者同意，并填写防跌倒患者基本信息调查表，包括年龄、性别、疾病和1年内有无跌倒史。由护士开具平衡指数测定医嘱及申请单，通知康复医学科医师预约，测得数值及数据语言，开具平衡功能诊断报告单，1式2份，1份贴在病史检查报告中，另1份贴在防跌倒基本信息调查表中。由责任护士将平衡指数值测定结果反馈给患者，并落实防跌监控，30～50为中度风险，50～100为高度风险，用直观的数据引起患者及家属的重视。根据康复医学科医师的建议，指导患者掌握预防跌倒的相关知识。对照组为2012年的内科系统实施院内监控的防跌倒的患者，采用常规干预。

环节三：讨论二维码的安全性

“我想……”我嗫嚅着。话还没说完，她马上接茬：“你什么都不要想，死心吧。你自己一个人坏就罢了，不要再带坏其他同学。”我一听，怒火丛生，愤然地说：“你就这么看轻我？难道我不会长大吗？难道我就不能懂事吗？你怎么这么记仇。”

当源语是比较陌生的内容时，采取直译却无法清楚地表达意思，那么就可以用直译加注的办法。原文的特色仍然保留，还有利于读者了解背后的文化。如，四害可以翻译为fourpests，担心读者不明白其中的意思，可以加注(rats，bedbugs，fliesandmosquitoes)；班门弄斧Toshowoffone’sskillwiththeaxebeforeLuBanthemastercarpenter加注todisplayone’sslightskillsbeforeanexpert。

知识：二维码的安全性。

问题：二维码安全吗？二维码的优缺点？

学生对两个实验进行了探究，又体验了二维码制作的过程，在制作中自然引发对二维码优缺点的思考，同时会更关注在使用二维码时会不会存在安全隐患。所以，第三个环节让学生去搜索和讨论二维码的安全隐患及应对措施，以提高学生的信息安全意识。

设计意图：此部分内容结合学生已有的学习经验和将要经历的社会生活，在设计中嵌入与信息技术相关的社会现实问题和情境，增强他们的信息社会责任。

4.项目总结

问题：小组协作，利用思维导图整理总结本节课内容（如上页图6）。

图6

设计意图：以思维导图的形式，形成本节课的项目总结，让学生对本节课的知识形成系统性的思考。

●教学反思

在引入环节，笔者设计了两个版本，一是让学生先体验扫描二维码，二是先说清楚项目主题再开始体验，采用哪个版本需要根据不同学情进行相应处理。在课堂设计上要注重教育情境的创设，每节课的教学引导，要关注学生的体验，师生之间只有“face to face”才能产生交流和共鸣，从而生发出回响。如果教师只是呈现或者传递信息，没有在实践情境中应用并加以萃取，那么学生接受到的信息就是没有被组织的无意义的信息。教师在教学中会设计很多活动，这些活动考量的通常只是让学生做出反应，但仅仅让学生做出反应是不够的，还应促进学生的认知。

点 评

数据编码相较于数据获取、处理等是比较独立的“隐性”的内容，黄教师以“二维码”的制作为抓手，让“隐性”的理论“显性”化、可操作化，为类似内容的教学提供了很好的方法。

老鳜鱼手里握着刀子，在村长面前比划了一下。我会怕这两只鸡吗？杀鸡可是我的绝活哩。找个碗吧，准备接鸡血，鸡血可也是个好东西。

（1）从生活出发。本部分的学习是在掌握数据编码的基础上对编码在生活中的应用的剖析与探究。选择了“二维码”而不是“一维码”或者其他，是从生活出发，二维码的应用在生活中无处不在，用学生熟悉的情境更能激发学生的探究兴趣，“揭秘”的成就感还能推动学生主动关注与剖析生活中更多其他应用，实现“学以致用”。

（2）面向未来。在案例中，黄老师从情境激趣入手，让学生顺着“二维码是什么?”“二维码是如何制作的?”等问题链层层深入，揭开二维码的神秘面纱。但黄老师并没有止步于此，而是引导学生继续思考“二维码为什么会火？”“如何正确使用二维码？”，引导学生在解决问题的过程中从多个维度辩证思考，发展学生的批判思维。可见，案例的最终目标不只是认识数据编码，而是提升学生分析问题、解决问题的能力，提升学生适应未来社会的胜任力，所以是面向未来的。

（3）关注学科实践。案例关注学科实践，从激趣开始每个环节都关注让学生动起来。例如，让学生扫码来体验，体验扫描二维码能发现什么、扫描破损程度不同的二维码结果会怎么样，动手操作更能激发学生的学习兴趣，更直接地促进学生提出问题，为后续的揭秘埋下伏笔。二维码的制作也给出多种方法让学生去尝试，让他们在实践的过程中获得经验，再通过梳理让知识自然生长出来。

（点评人：江苏省南京市东山高级中学信息技术正高级教师 巫雪琴）