义务教育版（2024）信息技术四年级上册 第12课 二值的黑白图像 教案.docxVIP

第12课二值的黑白图像

一、教学目标

1.了解编码长度与所包含信息量之间的关系。

2.知道计算机中图片、文字等信息是用0和1的不同排列组合来表示的。

二、教学重点与难点

教学重点

1.理解0和1表示信息的方式。

2.掌握编码长度与信息量的关系。

教学难点

1.体会编码长度变化对信息量的影响。

2.理解计算机如何用二进制表示复杂信息。

三、教学准备

1.准备一些黑白图片示例。

2.制作多媒体课件，展示二进制表示信息的过程。

3.准备一些简单的二进制编码练习材料。

四、教学过程

（一）导入新课

师：同学们，在我们的生活中，有各种各样的图像，有彩色的，也有黑白的。大家有没有想过，这些图像在计算机里是怎么存储和表示的呢？今天，我们就一起来探索“二值的黑白图像”，了解计算机中图像的奥秘。

（二）新课讲解

1.计算机中的二进制

（1）二进制的概念

师：同学们，我们先来了解一下什么是二进制。二进制是一种计数方式，它只有两个数字，0和1。在计算机中，所有的信息都是用二进制来表示的。为什么计算机要用二进制呢？这是因为计算机是由电子元件组成的，这些电子元件只有两种状态，开和关，正好可以用0和1来表示。

（2）二进制的运算

师：了解了二进制的概念，我们再来看看二进制的运算。二进制的运算和我们平时用的十进制运算有些不同。二进制的加法规则是：0+0=0，0+1=1，1+0=1，1+1=10（这里的10是二进制的表示，相当于十进制的2）。二进制的乘法规则是：0×0=0，0×1=0，1×0=0，1×1=1。

例如，我们计算二进制的101+110。首先，从右往左依次相加，1+0=1，0+1=1，1+1=10，把0写在结果的对应位上，向前进一位。然后，1+1+1（进位的1）=11，把1写在结果的对应位上，向前进一位。最后，结果是1011。

2.0和1表示信息

（1）文字的表示

师：同学们，我们已经知道了计算机中所有的信息都是用二进制来表示的，那么文字是怎么用0和1来表示的呢？在计算机中，每个文字都有一个对应的编码，这个编码是由0和1组成的。比如，在ASCII编码中，字母“A”的编码当我们在计算机中输入一个字母“A”时，计算机就会把这个字母转换成对应的二进制编行存储和处理。

（2）图片的表示

师：文字可以用0和1来表示，那么图片呢？在计算机中，图片也是用0和1来表示的。对于黑白图片来说，每个像素点只有两种状态，黑和白。我们可以用0表示黑，用1表示白。这样，一个黑白图片就可以用一系列的0和1来表示。

例如，我们有一个简单的4×4的黑白图片，其中黑色的像素点用0表示，白色的像素点用1表示。那么这个图片可以用以下的二进制编码来表示：

0101

1010

0101

1010

（3）声音的表示

师：除了文字和图片，声音也可以用0和1来表示。在计算机中，声音是通过采样和量化的方式转换成数字信号的。采样就是在一定的时间间隔内对声音进行测量，量化就是把测量得到的声音幅度值用数字表示。最后，这些数字就可以用二进制来表示。

例如，我们对一段声音进行采样和量化，得到了一系列的数字。假设这些数字是128、255、0、64等等。我们可以把这些数字转换成二进制，比如128的二进制255的二进制0的二进制64的二进制这样，这段声音就可以用一系列的二进制编码来表示。

3.编码长度与所包含信息量之间的关系

（1）编码长度的概念

师：同学们，我们已经知道了计算机中的信息是用0和1的不同排列组合来表示的。那么，编码长度是什么呢？编码长度就是表示一个信息所需要的0和1的个数。比如，字母“A”的编码这个编码的长度是8。编码长度越长，所需要的存储空间就越大，传输和处理的时间也就越长。

（2）信息量的概念

师：什么是信息量呢？信息量是指一个信息所包含的内容的多少。信息量的大小取决于信息的不确定性。如果一个信息的不确定性越大，那么它所包含的信息量就越大；如果一个信息的不确定性越小，那么它所包含的信息量就越小。

例如，我们要猜一个数字，这个数字在1到10之间。如果我们没有任何线索，那么这个数字的不确定性就很大，我们要猜很多次才能猜对。这个时候，这个数字所包含的信息量就很大。如果我们知道这个数字是奇数，那么这个数字的不确定性就减小了，我们只需要在1、3、5、7、9这五个数字中猜，猜对的概率就提高了。这个时候，这个数字所包含的信息量就减小了。

（3）编码长度与信息量的关系

师：编码长度和信息量之间有什么关系呢？一般来说，编码长度越长，所包含的信息量就越大；编码长度越短，所包含的信息量就越小。但是，这并不是绝对的。有时候，编码长度很长，但所包含的信息量却很小；有时候，编码长度很