“校園一卡通”數(shù)據(jù)采集探秘

李平

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》引入“計算思維”，把項目整合到課堂教學(xué)中，讓學(xué)生在真實情境中解決問題養(yǎng)成計算思維。而基于項目的學(xué)習(xí)是指學(xué)生在教師引導(dǎo)下發(fā)現(xiàn)問題，以解決問題為導(dǎo)向開展方案設(shè)計、新知學(xué)習(xí)、實踐探索，具有創(chuàng)新特質(zhì)的學(xué)習(xí)活動。本案例內(nèi)容選自教科版《信息技術(shù)必修1：數(shù)據(jù)與計算》的“3.1數(shù)據(jù)編碼”，為設(shè)計一個完整的項目，需對教材內(nèi)容進行整合，探究數(shù)據(jù)采集和文本數(shù)據(jù)編碼，要求學(xué)生掌握二進制數(shù)與其他進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換，知道文本數(shù)據(jù)編碼的基本方式。

項目教學(xué)目標(biāo)

本案例的課程標(biāo)準(zhǔn)要求為：從生活出發(fā)，了解數(shù)據(jù)采集的意義;理解二進制數(shù)和其他進制數(shù)的轉(zhuǎn)換方法和意義;了解數(shù)據(jù)采集和編碼的一般方法，理解其基本原理，為應(yīng)用數(shù)據(jù)解決問題打基礎(chǔ)。學(xué)業(yè)要求為能掌握二進制數(shù)與其他進制數(shù)（十、十六進制數(shù)）之間的轉(zhuǎn)換，知道文本數(shù)據(jù)編碼的基本方式。

高一學(xué)生對二進制數(shù)有初步認識，邏輯思維能力逐漸成熟，具有一定的演繹歸納能力，自我表現(xiàn)欲、求知欲強，易接受新思維、新方法。

基于課程標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)業(yè)的要求、學(xué)情的分析，本項目的教學(xué)目標(biāo)設(shè)定為：通過活動讓學(xué)生親身體驗數(shù)據(jù)采集的過程;認識二進制，熟練掌握十進制數(shù)與其他進制數(shù)（二、十六進制數(shù)）之間轉(zhuǎn)換方法;使用ASCII碼表和函數(shù)（ord、chr），查看字符的ASCII碼和Unicode碼，引導(dǎo)學(xué)生了解文本數(shù)據(jù)編碼，加深體驗和認識。其中，教學(xué)重點是認識數(shù)據(jù)的二進制化、掌握二進制數(shù)與其他進制數(shù)的轉(zhuǎn)換、了解文本數(shù)據(jù)編碼基本方式;教學(xué)難點是掌握二進制數(shù)與其他進制數(shù)的轉(zhuǎn)換、了解文本數(shù)據(jù)編碼基本方式。

項目概述

本案例圍繞“‘校園一卡通數(shù)據(jù)采集”項目開展實施，以“分析數(shù)據(jù)采集的需求——設(shè)計數(shù)據(jù)采集的方案——掌握二進制數(shù)及其轉(zhuǎn)換——數(shù)據(jù)編碼探秘”為主線實施教學(xué)。學(xué)生通過小組合作、自主學(xué)習(xí)等完成本項目，教師起著引導(dǎo)和輔助的作用。

項目教學(xué)過程

1.項目引入

“校園一卡通”是“數(shù)字化校園”中的重要組成部分，以“智能卡——校園卡”為信息載體，實現(xiàn)生活消費、學(xué)籍管理、身份認證、網(wǎng)上交費等多種功能。為實現(xiàn)智能化管理，高一新生入校都需辦理一張校園卡，學(xué)校需采集學(xué)生的各種數(shù)據(jù)錄入計算機，要采集哪些數(shù)據(jù)呢？

設(shè)計意圖：從學(xué)生天天使用的校園卡出發(fā)，讓學(xué)生感受數(shù)據(jù)無處不在，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過問題引出本項目進入課堂。

2.項目分析

活動1：“校園一卡通”數(shù)據(jù)采集需求分析

知識技能：問題的界定與描述。活動要求：探討“校園一卡通”有哪些功能;探討“校園一卡通”中各種功能需要收集哪些數(shù)據(jù);根據(jù)功能列出需收集的數(shù)據(jù)清單。

設(shè)計意圖：本環(huán)節(jié)讓學(xué)生明白解決問題的需求，并分析已有的信息，引導(dǎo)學(xué)生分析問題、發(fā)現(xiàn)問題的基本特征和要素，明確問題解決的方法。

3.項目設(shè)計

活動2：“校園一卡通”數(shù)據(jù)采集方案設(shè)計

知識技能：了解數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式及采集方法。活動要求：根據(jù)需采集的數(shù)據(jù)，探討數(shù)據(jù)的不同形式及采集方法，完成表1。思考：收集來的各種形式的數(shù)據(jù)，在計算機中如何存儲？

設(shè)計意圖：整理“數(shù)據(jù)清單”去除重復(fù)收集項，設(shè)計“校園一卡通”數(shù)據(jù)采集方案，了解不同數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式及采集方法，體驗數(shù)據(jù)采集的過程。通過問題思考，引出二進制和編碼。

活動3：二進制數(shù)及其轉(zhuǎn)換

知識技能：領(lǐng)會二進制數(shù)的基本知識，掌握二進制數(shù)與其他進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換。

活動要求：討論二進制數(shù)組成及計算機為什么采用二進制數(shù)存儲;自主學(xué)習(xí)“泰微課”《二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)》，掌握“權(quán)值相加法”，能把二進制數(shù)11111轉(zhuǎn)換成十進制數(shù);自主學(xué)習(xí)“泰微課”《十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)》，掌握“短除法”，能把十進制數(shù)32轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)，再用“權(quán)值相加法”驗證。知識遷移：利用“權(quán)值相加法”和“短除法”，實現(xiàn)二進制數(shù)和十六進制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換。

設(shè)計意圖：通過討論加深對二進制數(shù)意義的理解，學(xué)生自主學(xué)習(xí)“泰微課”掌握二進制數(shù)與十進制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換，進而遷移掌握二進制數(shù)與十六進制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換，最后歸納出十進制數(shù)與R進制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換。

4.項目實現(xiàn)

活動4：數(shù)據(jù)編碼探秘

知識技能：查看文本數(shù)據(jù)的編碼，掌握ord（） 函數(shù)和chr（）函數(shù)，了解ASCII碼表。活動要求：對照ASCII碼表，找到自己校園卡中消費余額對應(yīng)的編碼;在Python軟件中，查看自己學(xué)籍號的編碼;在Python軟件中，查看自己姓名的編碼。

設(shè)計意圖：通過實踐，讓學(xué)生能靈活查看數(shù)字、符號、漢字等文本數(shù)據(jù)在計算機中的編碼，理解文本數(shù)據(jù)編碼的意義和作用。

總結(jié)回顧

師生共同對本節(jié)課知識進行梳理，突出重點、突破難點。通過本節(jié)課我們查看了文本數(shù)據(jù)編碼，課后探究圖像數(shù)據(jù)編碼方式。

作者單位：江蘇泰州市第二中學(xué)