張雙 山東省濟南市濟陽區第一中學

●特色與亮點

①精讀課標，深挖教材。漢字編碼的教學內容，是粵教版高中信息技術必修1第一章中數據編碼的重要內容之一。新課標要求學生知道數據編碼的基本方式，其中數據包含字符、文字、圖像、聲音、視頻等多項內容。關于漢字編碼部分，教材只對國標碼進行了簡單的介紹，僅從教材呈現的內容上來說，學生無法達到新課標的要求。為了讓學生深刻理解漢字編碼的知識，本作品厘清了漢字編碼的知識結構并進行了詳細的知識展示。學生梳理清楚漢字編碼的原理，是深刻理解計算機信息處理原理的關鍵環節之一。

②邏輯清晰，畫面精良。漢字的編碼是數據編碼的重要組成部分，也是重難點。作品采用總分總的知識結構，同時充分利用Focusky的縮放動畫演示特點，讓學生在學習過程中，鞏固學習內容。學生居家自學的狀態受到學習興趣、學習能力等多種因素的影響，課件風格多變，排版清新雅致，將枯燥的知識賦予形象的表達，最大可能地調動學生的學習積極性。

③聲畫同步，互動跟測。漢字編碼的知識是抽象的，枯燥地講述無法讓學生具象感知漢字在計算機中的編碼原理。在課件制作時考慮的主要使用場景是學生居家學習使用，考慮到如何充分發揮課件傳授知識的作用，讓學生通過自學就盡可能地掌握相關內容。課件主要實現了兩個方面的功能：一是聲畫同步，實時配音講解；二是在合適的環節設置互動測試題目，及時自我反饋。以上兩個功能的實現，能讓學生集中注意力，邊學習邊反饋，明確自己的知識掌握程度，也可以自由地返回相應的知識點進行復習，鍛煉學生的自主學習能力。

●制作背景

2020年初，受新冠疫情影響，所有師生居家工作與學習。學校信息技術學科教師響應“停課不停學”的號召，積極準備線上或居家學習資源。考慮到高二年級六月份的學業水平考試，學生的復習進度不能停。但由于高中學校高考升學壓力大，信息技術又只作為合格考科目，學校沒有給信息技術學科安排線上直播課。面對這樣的實際情況，筆者選擇了制作一個既能互動學習又能實時測試反饋的課件，讓學生在家能梳理漢字編碼部分的重點難點，進行高效的復習。

●設計思路及內容結構

漢字編碼知識對于學生來說是抽象的，但是其知識結構并不復雜。課件選取的是具有代表性的區位碼、國標碼和機內碼作為重點呈現的內容。所以在設計該課件的時候，筆者重點考慮的是如何厘清三者之間的關系，該關系如何用課件總分總的結構去呈現。在提倡學生自學方式的多媒體課件中，趣味性是吸引學生學習的很重要的因素。用教師走入教室場景講課的動畫開場，如教師親臨授課，能一下子抓住學生的注意力，提高學生的學習興趣。課件內容以區位碼-國標碼-機內碼的內容為主線，采用“總分總”的呈現方式，知識呈現部分思維導圖，其總體結構可以分為六部分，如下頁圖1所示。

圖1

第一部分：通過ASCII字符編碼導入，引出漢字字符集的確定。中國漢字博大精深，數量龐大，但是由于受當時計算機處理信息水平的限制，無法做到對所有漢字編碼，所以采用的是對部分漢字編碼。選取的編碼對象為常用一級漢字3755個、二級漢字3008個、特殊符號682個（共7445個），這也就是1982年發布的GB2312字符集。在GB2312字符集確定后，再結合當時的計算機處理能力，規定了用兩個字節來存儲漢字就足夠用了。在字符集和存儲空間確定后，計算機對其采用的是區、位的管理方式。

第二部分：區位劃分，一一對應。相對于ASCII字符集來說，GB2312字符集的數量較多，所以采用了區位管理、區位編碼的方式。在計算機中劃分出94個區，每個區94個位，每一個位上都可以存儲一個漢字或者字符，也可以暫時不編碼作為自定義編碼的區域。在課件呈現過程中，學生是通過親自點擊部分字符查看其區位碼，并且查看過程既可以打開也可以關閉（如圖2），這種交互的方式能調動學生的學習興趣，也符合知識的傳授過程，猶如教師親授。學完后直接給出互動測試，寫出對應字符或漢字的區位碼。

圖2

第三部分：沿用控制字符，制訂國標編碼方案。該部分重點是理解國標碼的編碼規范，即國標碼和區位碼的關系。計算機在存儲漢字或字符的時候并不是直接采用的區位碼，這是因為國標碼存儲方式在的制訂時，沿用了ASCII字符中的前32個控制字符，在GB2312中的1-9區對字母和一些特殊符號進行了重新編碼。所以，GB2312的存儲是整體向后偏移20H，即區位碼+20H=國標碼，這也就是GB2312的編碼規范。

第四部分：編碼沖突，機內碼解決。早期在中國，計算機在打開一些文章時，會出現亂碼問題，這是什么原因導致的？先分析編碼方案：國標碼編碼方案中對字母和符號進行了編碼，但是在ASCII編碼中也對字母和符號進行了編碼，即對計算機的字母和一些字符來說，既有ASCII的編碼又有GB2312的編碼。所以，計算機在打開一篇帶有字母和符號的英文文章時，計算機不知該選用哪套編碼方案來解讀英文文章和相關字符，會產生編碼沖突，最終呈現出來的文章是亂碼。這個亂碼問題的根源是GB2312沒有完全兼容ASCII編碼，當系統中同時存在ASCII和GB2312編碼時，將會產生二義性。

這個編碼沖突問題該怎么解決，也就是如何讓計算機擁有一套唯一的編碼系統？這個問題的解決方案是國標碼應該要兼容早期的ASCII碼，而不是覆蓋它，漢字處理系統也要保證中西文的兼容。微軟提出的解決方案是：在GB2312中區號字節的最高位是0，人們認為規定將該位0變為1，這樣相當于區號增加了80H。而在ASCII編碼時用的是一個字節中的后7位進行，所以字節最高位是固定的0。這樣通過最高位的0或1就能準確區分ASCII和GB2312編碼了。微軟采用的這個方案本質上是修改了GB2312的編碼規范，這個方案最后產生的編碼被稱為機內碼。由此得出這樣的編碼關系：機內碼=國標碼+8080H。

第五部分：綜合跟測，實時反饋。學完漢字的編碼后，提供綜合互動測試，學生根據給出的漢字能寫出對應的區位碼、國標碼和機內碼，能及時反饋學習效果。另外，在該部分還提供了一個上機實踐環節，讓學生在自己的電腦上利用簡單的Python代碼親自查看字符或漢字的編碼，這個小環節的設置，是理論聯系實際的表現，讓學生不再覺得編碼是抽象的，而是可以在計算機上通過某種方式具體呈現在眼前的。

第六部分：知識拓展和小結。課件開始介紹到，1980年制定的漢字編碼字符集GB2312的選定和當時的計算機處理水平有很大的關系，但是隨著計算機處理技術的逐漸成熟，漢字在計算機中處理的編碼方案也在逐漸完善。從GB2312到GBK再到GB18030方案，無論是從支持的文字簡體到繁體還是日韓語種，甚至對少數民族的字符，都進行了擴充，而且編碼字節也從原來的2字節擴展到現在的可變的1、2、4個字節不等，編碼的空間也從原來的65536個字符擴展到最大161萬個字符，這其中是幾代字符編碼人的艱辛付出。

●關鍵技術處理

在課件制作之前，筆者比較了幾款常用的課件制作工具：希沃白板5、PPT、Focusky。以上三款軟件在制作課件方面都有各自的優勢和缺點。考慮到想實現的主要效果之一是實時互動測試效果，這個功能在希沃白板5和Focusky中都是相對容易實現的，但是利用希沃白板5制作的課件必須依賴該軟件才能運行，而Focusky是可以直接生成EXE的可執行程序，可以兼容學生端不同的電腦性能，所以最終確定了用Focusky軟件制作。Focusky還有一個縮放動畫演示的優勢，非常適合本課件內容層層遞進展示，其風格也是可愛多變、清新雅致，特別在制作互動效果時也是毫不遜色。課件的關鍵技術處理有以下幾點：

①本課件的總體結構是總分總，在畫面內容布局上需要層層遞進。筆者充分利用了畫面內容位置特點，選取合適的場景放置畫面，巧妙利用文字位置和結構進行畫面構圖（如下頁圖3），展示了比較好的伸縮遞進效果。例如，在區位碼的呈現環節，根據計算機中漢字編碼劃分的區和位，將漢字或符號用圖片的方式展示出來，這樣將抽象的漢字編碼位與字符漢字就具象地展示在了學生眼前。

圖3

②聲畫同步，引導展示。該課件的主要使用場景是學生居家自學，自學狀態下如何盡可能提高學生學習的注意力呢？因此，筆者主要設計了以聲畫同步的講授為主，線框、手勢等引導性標志為輔的方式。這樣學生能跟隨課件呈現的內容，不會遺漏知識點的學習。在處理聲畫同步問題時，采用的方法是一點一點地調試，盡可能做到聲畫完美同步。

③互動測試，及時反饋。在知識講授部分，有互動學習；在合適的環節，有互動測試。無論是互動學習還是互動測試，都及時反饋給學生學習結果，讓學生互動后，能及時知道自己的學習效果。Focusky軟件在制作互動效果方面是非常有優勢的，可鼠標經過，可觸發，根據不同的學習內容設定合適的互動效果。在這個部分的制作過程中，教師首先要明確想法，想通過什么樣的操作實現什么樣的效果，只有這樣才能避免一些無效操作，達到事半功倍的效果。

④細節處理，剪映輔助。因為高中課堂知識容量較大，課件部分內容所用到的文字會較多，這樣在進行聲畫同步處理時，有的部分可以考慮加速式朗讀呈現。筆者采用的剪映軟件的聲音自動朗讀和變速處理，最終呈現的聲畫效果干凈利落，不拖沓，學生在學習時也不會出現聲音疲勞現象。

●幕前幕后

關于選題：漢字編碼部分的知識對于學生理解計算機處理數據是及其重要的。學生若是能充分理解字符、漢字、圖像、聲音、視頻在計算機中的編碼原理，將為后面的數字化學習、計算思維等方面能力的提升打下知識基礎。在高中信息技術新課標和新教材啟用后，筆者分析了多個版本的教材關于漢字編碼部分的內容，只有浙教版的漢字編碼部分講解略深。筆者認為，雖然信息技術非高考省份對學生的知識掌握程度要求不高，但是抽象思維活躍的高中學生對該部分知識是有能力理解并掌握的，學生對該部分的知識也保持著很高的好奇心。筆者一直留意相關素材的積累，恰逢新冠疫情線上教學這個契機，所以充分利用已積累的資料，構思加制作歷時2～3周，最終完成作品的制作。

關于參賽：在進行EOC教育信息化發明創新獎答辯的時候，評委老師問筆者關于作品字幕的問題，當時回答欠佳，現補充回答一下：添加字幕的問題有考慮過，但是后來最終沒有添加。軟件本身也具有添加字幕的功能，所以添加字幕的技術難度不大，但是因為本課件的內容是適合高中學生上課的內容，在內容呈現上主要采用的是聲畫同步、引導性展示，課件文字內容呈現和聲音都是相匹配的，若是再增加字幕，會導致畫面內容與字幕重復，故最終沒有添加字幕效果。

關于課件應用：課件是適合學生自學的學習資源，總分總的課件設計結構，能夠加深學生對知識的印象。課件的互動測試、實時反饋功能在一定程度上能督促學生學習，但是這個互動測試是單機的，對于一些自學能力較弱的學生，教師若是能做到實時跟蹤，及時掌握學生的互動及測試效果就更好了。在實際應用過程中通過學生反饋，綜合測試的部分對于學生來說還是難度比較大的。一方面，反映出學生自學過程中學習不扎實，看會了和真正理解了還是有一定差距；另一方面，該部分知識涉及的進制轉換問題對于部分學生來說還是難點，進制轉換問題是編碼學習的基礎，只有打好基礎才能在編碼學習時游刃有余。