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第一单元数据与信息项目二探究计算机中的数据表示———认识数据编码第二课时了解声音和图像的数字化■教材分析本项目旨在落实课标中“知道数据编码的基本方式”这一内容要求，让学生在体验数值、文本、声音、图像的基本编码方法的过程中，了解在数字化工具中存储数据的一般原理与方法。
这部分内容理论性强，且对于高中生有一定难度。
教材继续延用“鸟类研究”这一项目情境，从“将鸟类研究过程中采集的数据数字化后存入计算机”这一需求出发，以生活中的编码为切入点，按照各类数据编码的原理及特点设计了三个活动———从树牌号认识编码、了解数值数据和文本数据的编码、了解声音和图像的数字化，引导学生探究各类数据在计算机中的表示方法，学习数值、文本、声音、图像等类型数据的基本编码方法，增强信息意识、发展计算思维、提升数字化学习能力。
■教学目标（1）经历声音数据数字化的过程，掌握声音数据数字化的基本方法，了解声音数字化的基本原理，知道采样频率、量化位数和声道数对数字化音频文件大小及效果的影响。
（2）经历图像数字化的过程，掌握图像数字化的基本方法，了解图像数字化的基本原理，知道分辨率和量化位数对位图的影响。
（3）亲历方案设计、对比分析、探究实验等学习活动，体会运用信息技术开展学习、解决问题的思想与方法。
（4）在数字化学习过程中掌握数字化学习的策略和方法，能够根据需要选用恰当的方法及合适的数字化工具和资源开展有效学习。
■教学准备（１）软硬件环境：机房，音频编辑软件，图像处理软件。
（２）教学素材：各类数据编码实例和编码表，用于体验活动的声音文件和图像文件。
■教学重点数字化过程的三个步骤：采样、量化、编码。
■教学难点声音和图像的数字化■教学过程一、导入播放鸟鸣声的音频，引入：自然界的鸟鸣声被录音设备录制下来并存入计算机中，经历了怎样的转换过程？学生倾听，思考。
布置任务：（１）借助教材，自主学习声音数字化的过程。
（２）任选一段声音信号，模拟声音信号的采样和量化。
计算声音文件大小[日期：2010-04-09] 来源：作者：鲁克营[字体：大中小]1.小明用电脑录制了自己演唱的一首歌，这首歌播放时间5分钟，采样频率为44.1kHZ，量化位数为16位，那么小明演唱的这首歌的数据量大约为多少？如果是双声道立体声则根据公式：数据量=（采样频率×采样位数×声道数×时间）/8得，数据量=[44.1×1000×16×2×（5×60）] /（8×1024×1024）=50.5MB如果是单声道则是50.5/2=25.25Mb计算声音文件大小的方法声卡对声音的处理质量可以用三个基本参数来衡量，即采样频率、采样位数和声道数。
采样频率是指单位时间内的采样次数。
采样频率越大，采样点之间的间隔就越小，数字化后得到的声音就越逼真，但相应的数据量就越大。
声卡一般提供11.025kHz、22.05kHz和44.1kHz等不同的采样频率。
采样位数是记录每次采样值数值大小的位数。
采样位数通常有8bits或16bits两种，采样位数越大，所能记录声音的变化度就越细腻，相应的数据量就越大。
采样的声道数是指处理的声音是单声道还是立体声。
单声道在声音处理过程中只有单数据流，而立体声则需要左、右声道的两个数据流。
显然，立体声的效果要好，但相应的数据量要比单声道的数据量加倍。
不经过压缩声音数据量的计算公式为：数据量（字节/秒）= 采样频率（Hz）⨯采样位数（bit）⨯声道数8其中，单声道的声道数为1，立体声的声道数为2。
应用举例【例1】请计算对于5分钟双声道、16位采样位数、44.1kHz采样频率声音的不压缩数据量是多少？解：根据公式：数据量=（采样频率×采样位数×声道数×时间）/8得，数据量=[44.1×1000×16×2×（5×60）] /（8×1024×1024）=50.47MB因此，声音的不压缩数据量约为50.47MB。
⾳频中采样位数，采样率，⽐特率的名词解释（转）采样位数（采样⼤⼩）：采样位数可以理解为采集卡处理声⾳的解析度。
这个数值越⼤，解析度就越⾼，录制和回放的声⾳就越真实。
我们⾸先要知道：电脑中的声⾳⽂件是⽤数字0和1来表⽰的。
所以在电脑上录⾳的本质就是把模拟声⾳信号转换成数字信号。
反之，在播放时则是把数字信号还原成模拟声⾳信号输出。
采集卡的位是指采集卡在采集和播放声⾳⽂件时所使⽤数字声⾳信号的⼆进制位数。
采集卡的位客观地反映了数字声⾳信号对输⼊声⾳信号描述的准确程度。
8位代表2的8次⽅--256，16位则代表2的16次⽅--64K。
⽐较⼀下，⼀段相同的⾳乐信息，16位声卡能把它分为64K个精度单位进⾏处理，⽽8位声卡只能处理256个精度单位，造成了较⼤的信号损失，最终的采样效果⾃然是⽆法相提并论的。
通常市⾯上是这样说，16bit/24bit/32bit。
数值越⾼声⾳越好。
采样率：采样率（也称为采样速度或者采样频率）定义了每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数，它⽤赫兹（Hz）来表⽰。
采样频率的倒数叫作采样周期或采样时间，它是采样之间的时间间隔。
采样定理指采样频率必须⼤于被采样信号带宽的两倍，另外⼀种等同的说法是奈奎斯特频率必须⼤于被采样信号的带宽。
如果信号的带宽是100Hz，那么为了避免混叠现象采样频率必须⼤于200Hz。
换句话说就是采样频率必须⾄少是信号中最⼤频率分量频率的两倍，否则就不能从信号采样中恢复原始信号。
过采样指采样频率超出信号带宽的两倍这样就可以⽤数字滤波器替换性能不好的模拟抗混叠滤波器。
⽐特率：⽐特率是指将数字声⾳由模拟格式转化成数字格式的采样率，采样率越⾼，还原后的⾳质就越好。
作为⼀种数字⾳乐压缩效率的参考性指标，⽐特率表⽰单位时间（1秒）内传送的⽐特数bps（bit per second，位/秒）的速度。
通常使⽤kbps（通俗地讲就是每秒钟1000⽐特）作为单位。
CD中的数字⾳乐⽐特率为1411.2kbps（也就是记录1秒钟的CD⾳乐，需要1411.2×1024⽐特的数据），⾳乐⽂件的BIT RATE⾼是意味着在单位时间（1秒）内需要处理的数据量（BIT）多，也就是⾳乐⽂件的⾳质好的意思。
评委1评语：该案例对信息技术专业概念的突破很到位，学生通过操作能获得直接的感性认识，深化理解。
整节课都是以学生活动为主线，很好地落实了教学目标。
评委2评语：教师设计了很多比较形式的任务，以及任务冲突，帮助学生更好理解原本枯燥的理论知识。
但整体感觉教师预设很多，教师需要创造契机，让学生在学习中自我生成问题，从而激发学习的动机和解决问题的动力。
音频的数字化与处理一、指导思想与理论依据把抽象的概念具体化和形象化，是每一门学科都适合的一种概念教学的方法。
对于信息技术课程而言，具体化和形象化的体现则是把概念教学与软件操作和应用有机结合在一起。
也就是说在课程中，教师向学生抛出新概念、新理论的同时。
要给予必要的引导作用，营造探究的课堂气氛，激发学生的探究兴趣，鼓励学生积极地、主动地去开展分析、综合、比较等思维活动。
而这些思维活动需要建立在学生的实际操作与数据对比过程中，需要充分发挥学生的自我主体性参与学习，亲身体验概念知识的意义建构。
二、教学背景分析1、教材分析本节内容选自浙江教育出版社《信息技术基础》必修模块第一章第2节信息编码中多媒体信息编码的音频数字化部分和第三章第3节中多媒体信息处理的声音处理部分。
考虑到这两小节在内容上有共同主题----数字化音频，因此合并在一个课时内。
根据课程标准，本节课要求学生了解音频数字化的简单原理，掌握计算数字化音频文件的存储空间。
重点让学生理解音频的采样频率与量化位数等属性与音频文件之间的联系。
2、学情分析初中已普及信息技术课程，学生对于计算机中常见音频已经比较熟悉，但还不具备一定的音频编辑软件操作基础；且大部分学生并不了解与音频相关的一些基本概念，物理学上也没接触到声波的相关概念；因此对于采样频率与量化位数对音频文件存储容量的影响一概不知。
这些概念必须在课程内得到体现。
3、教学环境网络教室、投影屏幕、CoolEdit、提供音频素材、耳机三、教学内容分析1、教学目标：知识与技能1）掌握基本的音频编辑方法2）学会根据具体实例，分析音频的基本属性（采样频率、量化位数）的方法。
