《數(shù)據(jù)編碼——“探秘二維碼”項(xiàng)目探究》教學(xué)案例

黃梅 江蘇省句容高級中學(xué)

●項(xiàng)目設(shè)計(jì)依據(jù)

本案例基于教育科學(xué)出版社出版的信息技術(shù)《必修1 數(shù)據(jù)與計(jì)算》第三單元第1節(jié)“數(shù)據(jù)編碼”，并且借鑒了上海科技教育出版社出版的信息技術(shù)必修1第一單元中的單元挑戰(zhàn)“認(rèn)識并制作二維碼”部分內(nèi)容。數(shù)據(jù)編碼是將現(xiàn)實(shí)世界的物理現(xiàn)象符號化、數(shù)據(jù)化，需要有一個(gè)理解、抽象、推理的過程，這個(gè)過程由計(jì)算機(jī)來完成。計(jì)算機(jī)將它們處理轉(zhuǎn)換成0和1組成的二進(jìn)制編碼，進(jìn)而采用基于二進(jìn)制的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算進(jìn)行處理。基于學(xué)生對文本編碼及聲音編碼的學(xué)習(xí)了解，設(shè)計(jì)此項(xiàng)目鞏固數(shù)據(jù)編碼的知識內(nèi)容，讓學(xué)生從身邊最習(xí)以為常的二維碼入手，通過系列學(xué)習(xí)形成數(shù)據(jù)編碼的知識體系，真正做到學(xué)以致用。

●項(xiàng)目教學(xué)目標(biāo)

①知道數(shù)據(jù)編碼的基本方式。

②通過體驗(yàn)二維碼的制作過程，進(jìn)一步理解編碼的方法，能說出二維碼的編碼原理。

鍋爐尾部煙道低溫?fù)Q熱器的腐蝕主要由硫酸蒸汽冷凝導(dǎo)致。低溫腐蝕嚴(yán)重時(shí)，可能導(dǎo)致?lián)Q熱器受損泄漏，使得煙氣熱損失增大，從而鍋爐效率降低；另一方面，低溫腐蝕使得換熱器表面易產(chǎn)生積灰，降低鍋爐出力[1]。因此，研究鍋爐受熱面常用鋼材低溫腐蝕規(guī)律和特性，進(jìn)而指導(dǎo)選擇合適鋼材種類以及合理的強(qiáng)化手段，對于減少經(jīng)濟(jì)損失、避免意外事故的發(fā)生有重要意義。

③通過二維碼安全性的討論，提升信息安全意識，能說出二維碼在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)。

●項(xiàng)目概述

綜上所述，加快明確村集體經(jīng)濟(jì)組織的法律主體地位，是保障其可以獨(dú)立自主進(jìn)行經(jīng)濟(jì)活動、順利推進(jìn)農(nóng)村改革、切實(shí)保護(hù)農(nóng)民利益的首要關(guān)鍵點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)在系統(tǒng)研究當(dāng)前理論和農(nóng)村實(shí)際問題的基礎(chǔ)上，得出相應(yīng)的對策。

在美國這片異托邦的土地上，美國人對于許安梅以及她的家人來說是外國人，她誤將信仰這一宗教術(shù)語理解成了中國人信仰的“命運(yùn)”。當(dāng)安梅第一次意識到特德作為美國人的不同時(shí)，她提醒自己的女兒“他是個(gè)美國人哦”，而自己女兒卻亮出自己美國人的身份來回?fù)裟赣H。露絲這樣直白地表明美國人的同時(shí)也在更為直白地否認(rèn)自己中國人的身份（Tan 107）。安梅并不是從一開始就拒絕融入美國生活的，在最小的兒子溺水失蹤之前安梅的信仰仍然是基督教信仰。選擇信仰基督教在一定程度上是安梅對于融入美國生活的嘗試，平的意外一方面使得許安梅意識到“妄圖用信仰去改變命運(yùn)”是十分愚蠢的，另一方面也使得許安梅放棄了融入美國生活的嘗試。

活動熱身：請同學(xué)們使用平板電腦或者在線解碼器，完成活動引導(dǎo)單上的實(shí)驗(yàn)一（如下頁圖2）和實(shí)驗(yàn)二（如下頁圖3），并分組討論項(xiàng)目完成的各個(gè)環(huán)節(jié)及方法。

●項(xiàng)目教學(xué)準(zhǔn)備

①在Python中安裝qrcode模塊和imageio模塊。

環(huán)節(jié)二：制作二維碼

③所使用計(jì)算機(jī)需要安裝攝像頭。

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)是在學(xué)生已經(jīng)掌握文本編碼和聲音編碼的基礎(chǔ)上，通過對“探秘二維碼”項(xiàng)目的實(shí)施，鞏固加深數(shù)據(jù)編碼部分的知識內(nèi)容。學(xué)生通過“二維碼的前世今生”“二維碼的制作”“二維碼的安全性”三個(gè)活動進(jìn)一步建構(gòu)數(shù)據(jù)編碼的知識體系。

●項(xiàng)目實(shí)施策略

1.2.9 高頻聽力損失診斷標(biāo)準(zhǔn)純音聽閾測定結(jié)果參照 《職業(yè)性噪聲聾診斷標(biāo)準(zhǔn)》(GBZ49—2007)表A.1進(jìn)行年齡、性別修正。雙耳3000 Hz、4000 Hz、和6000 Hz高頻頻段平均聽閾≥25 dB(HL)者定為高頻聽力損失。

●教學(xué)流程（如下頁圖1）

圖1

●項(xiàng)目教學(xué)過程

1.項(xiàng)目引入

知識技能：聯(lián)系生活，結(jié)合實(shí)際，獲取有效信息。

活動形式：展示各種各樣的二維碼，引導(dǎo)學(xué)生討論與分析。

問題：生活中二維碼的應(yīng)用為什么這么廣泛？二維碼的應(yīng)用對人們的生活產(chǎn)生了哪些影響和改變？二維碼能隨便掃嗎？

設(shè)計(jì)意圖：帶領(lǐng)學(xué)生一起揭開二維碼的神秘面紗，讓學(xué)生不但會使用二維碼，還會親自制作二維碼，了解二維碼背后的秘密。

2.項(xiàng)目分析

2.1.2 自動制樣系統(tǒng)的使用情況。為解決上述難題，長安益陽電廠首先考慮到的就是通過設(shè)備升級來降低管理難度和風(fēng)險(xiǎn)。在基本了解國內(nèi)各廠家的產(chǎn)品與方案后，該公司采用了三德科技的SDPS1000智能制樣系統(tǒng)。據(jù)李軍超主任介紹，該產(chǎn)品于5月份到貨，安裝調(diào)試用時(shí)15天；8月份，委托國家煤炭質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心對產(chǎn)品做了性能鑒定，報(bào)告顯示，各項(xiàng)性能均達(dá)到國標(biāo)要求。

圖2

圖3

設(shè)計(jì)意圖：從生活中遇到的問題出發(fā)，通過實(shí)驗(yàn)探究，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。

3.項(xiàng)目實(shí)施

環(huán)節(jié)一：二維碼的前世今生

知識技能：了解二維碼的編碼原理及應(yīng)用。

問題：二維碼是什么？二維碼已經(jīng)成為生活中不可或缺的一部分，請同學(xué)們根據(jù)活動熱身中的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，通過自主學(xué)習(xí)和討論逐項(xiàng)探秘二維碼。

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.

本節(jié)課的學(xué)科知識基礎(chǔ)為了解各類數(shù)據(jù)采集的基本方法，能夠解釋文本、音頻等數(shù)據(jù)的編碼原理，理解數(shù)據(jù)編碼的意義和作用。所以，本節(jié)課從解決實(shí)際問題出發(fā)，利用“探秘二維碼”項(xiàng)目開展教學(xué)，通過了解“二維碼的前世今生”“二維碼的制作”“二維碼的安全性”幾個(gè)環(huán)節(jié)，揭開二維碼的神秘面紗。

在第一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，在掃描四個(gè)二維碼后分別顯示的是“文字、字母、數(shù)字和網(wǎng)址鏈接”，將二維碼背后顯示的內(nèi)容記錄下來，分析顯示內(nèi)容的特點(diǎn)從而引出二維碼“高速讀取、高密度編碼、信息容量大、編碼范圍廣”的特點(diǎn)。第二個(gè)實(shí)驗(yàn)“試一試”分別掃描四個(gè)有不同程度破損的二維碼，讓學(xué)生通過“在線解碼器”進(jìn)行掃描，記錄哪些可以掃描出結(jié)果，哪些無法識別，通過實(shí)驗(yàn)由學(xué)生總結(jié)出“容錯(cuò)能力強(qiáng)、具有糾錯(cuò)功能、譯碼可靠性高、結(jié)構(gòu)化”的特點(diǎn)，并通過小組合作完成項(xiàng)目活動引導(dǎo)單（如右表）。

項(xiàng)目活動引導(dǎo)單序號問題答案通過什么途徑（方法）獲取的答案1二維碼的組成結(jié)構(gòu)2二維碼的編碼原理3二維碼的功能及分類4二維碼的特點(diǎn)及應(yīng)用

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生通過自主探究加深對二維碼的理解，復(fù)習(xí)前面所學(xué)的數(shù)據(jù)編碼知識。培養(yǎng)學(xué)生對信息技術(shù)發(fā)展的敏感度和適應(yīng)性，搭設(shè)數(shù)據(jù)化學(xué)習(xí)環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新活動，幫助學(xué)生學(xué)會有效利用數(shù)字化工具，提升多途徑化解問題的思維能力。

②下載二維碼生成軟件。

知識技能：二維碼的制作工具和方法。

問題：二維碼如何制作？二維碼的類型及可以承載的內(nèi)容？二維碼的制作工具和方法？

如《指數(shù)函數(shù)》的教學(xué)時(shí)，對于學(xué)生剛了解和把握“指數(shù)函數(shù)”的定義后，教師可以給出判斷函數(shù)是不是指數(shù)函數(shù)的問題，讓學(xué)生判斷，如判斷下面的函數(shù)，是指數(shù)函數(shù)的在( )打“√”，不是指數(shù)函數(shù)的在( )內(nèi)打“×”：

活動1：體驗(yàn)線上自動生成二維碼。

第二個(gè)環(huán)節(jié)的切入點(diǎn)，被筆者隱藏在了實(shí)驗(yàn)二中。在實(shí)驗(yàn)二中有一個(gè)二維碼能夠被識別，內(nèi)容是筆者的自我介紹，其中包含了姓名、愛好、照片和自己錄制的一首歌。這個(gè)設(shè)計(jì)既向?qū)W生展示了二維碼的特點(diǎn)，也引發(fā)了學(xué)生的好奇。所以，第二個(gè)環(huán)節(jié)——二維碼的制作，就順理成章地引入了。學(xué)生通過體驗(yàn)、嘗試和挑戰(zhàn)三個(gè)進(jìn)階活動感受制作二維碼的過程，了解不同制作工具的特點(diǎn)，三個(gè)活動的設(shè)計(jì)環(huán)環(huán)相扣。

學(xué)生活動：自主學(xué)習(xí)各種線上生成二維碼的方式。方法1：運(yùn)用瀏覽器生成二維碼。方法2：草料二維碼生成器。

活動2：嘗試?yán)密浖谱鞫S碼。

學(xué)生活動：①如圖4所示，以WPS Excel為例，新版本自帶二維碼制作功能，新建一個(gè)Excel文件，依次點(diǎn)擊菜單欄的“插入”—“圖庫（更多）”—“二維碼”即可。②根據(jù)彈出的二維碼制作窗口，直接輸入文本內(nèi)容，就可以實(shí)時(shí)生成二維碼，同時(shí)可以根據(jù)需求設(shè)置其屬性，如圖5所示。

圖4

圖5

活動3：挑戰(zhàn)編程制作二維碼。

學(xué)生活動：利用海龜編輯器，編程制作二維碼，調(diào)試并運(yùn)行（提供半成品代碼）。

設(shè)計(jì)意圖：根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平不同，設(shè)計(jì)三個(gè)不同層次的二維碼制作方法，由學(xué)生自行選擇制作方法并體會不同的感受。

1.2.1 干預(yù)方法 實(shí)驗(yàn)組由護(hù)士向患者講解測量平衡指數(shù)的目的，征得患者同意，并填寫防跌倒患者基本信息調(diào)查表，包括年齡、性別、疾病和1年內(nèi)有無跌倒史。由護(hù)士開具平衡指數(shù)測定醫(yī)囑及申請單，通知康復(fù)醫(yī)學(xué)科醫(yī)師預(yù)約，測得數(shù)值及數(shù)據(jù)語言，開具平衡功能診斷報(bào)告單，1式2份，1份貼在病史檢查報(bào)告中，另1份貼在防跌倒基本信息調(diào)查表中。由責(zé)任護(hù)士將平衡指數(shù)值測定結(jié)果反饋給患者，并落實(shí)防跌監(jiān)控，30～50為中度風(fēng)險(xiǎn)，50～100為高度風(fēng)險(xiǎn)，用直觀的數(shù)據(jù)引起患者及家屬的重視。根據(jù)康復(fù)醫(yī)學(xué)科醫(yī)師的建議，指導(dǎo)患者掌握預(yù)防跌倒的相關(guān)知識。對照組為2012年的內(nèi)科系統(tǒng)實(shí)施院內(nèi)監(jiān)控的防跌倒的患者，采用常規(guī)干預(yù)。

環(huán)節(jié)三：討論二維碼的安全性

“我想……”我囁嚅著。話還沒說完，她馬上接茬：“你什么都不要想，死心吧。你自己一個(gè)人壞就罷了，不要再帶壞其他同學(xué)。”我一聽，怒火叢生，憤然地說：“你就這么看輕我？難道我不會長大嗎？難道我就不能懂事嗎？你怎么這么記仇。”

當(dāng)源語是比較陌生的內(nèi)容時(shí)，采取直譯卻無法清楚地表達(dá)意思，那么就可以用直譯加注的辦法。原文的特色仍然保留，還有利于讀者了解背后的文化。如，四害可以翻譯為fourpests，擔(dān)心讀者不明白其中的意思，可以加注(rats，bedbugs，fliesandmosquitoes)；班門弄斧Toshowoffone’sskillwiththeaxebeforeLuBanthemastercarpenter加注todisplayone’sslightskillsbeforeanexpert。

知識：二維碼的安全性。

問題：二維碼安全嗎？二維碼的優(yōu)缺點(diǎn)？

學(xué)生對兩個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了探究，又體驗(yàn)了二維碼制作的過程，在制作中自然引發(fā)對二維碼優(yōu)缺點(diǎn)的思考，同時(shí)會更關(guān)注在使用二維碼時(shí)會不會存在安全隱患。所以，第三個(gè)環(huán)節(jié)讓學(xué)生去搜索和討論二維碼的安全隱患及應(yīng)對措施，以提高學(xué)生的信息安全意識。

設(shè)計(jì)意圖：此部分內(nèi)容結(jié)合學(xué)生已有的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和將要經(jīng)歷的社會生活，在設(shè)計(jì)中嵌入與信息技術(shù)相關(guān)的社會現(xiàn)實(shí)問題和情境，增強(qiáng)他們的信息社會責(zé)任。

4.項(xiàng)目總結(jié)

問題：小組協(xié)作，利用思維導(dǎo)圖整理總結(jié)本節(jié)課內(nèi)容（如上頁圖6）。

圖6

設(shè)計(jì)意圖：以思維導(dǎo)圖的形式，形成本節(jié)課的項(xiàng)目總結(jié)，讓學(xué)生對本節(jié)課的知識形成系統(tǒng)性的思考。

●教學(xué)反思

在引入環(huán)節(jié)，筆者設(shè)計(jì)了兩個(gè)版本，一是讓學(xué)生先體驗(yàn)掃描二維碼，二是先說清楚項(xiàng)目主題再開始體驗(yàn)，采用哪個(gè)版本需要根據(jù)不同學(xué)情進(jìn)行相應(yīng)處理。在課堂設(shè)計(jì)上要注重教育情境的創(chuàng)設(shè)，每節(jié)課的教學(xué)引導(dǎo)，要關(guān)注學(xué)生的體驗(yàn)，師生之間只有“face to face”才能產(chǎn)生交流和共鳴，從而生發(fā)出回響。如果教師只是呈現(xiàn)或者傳遞信息，沒有在實(shí)踐情境中應(yīng)用并加以萃取，那么學(xué)生接受到的信息就是沒有被組織的無意義的信息。教師在教學(xué)中會設(shè)計(jì)很多活動，這些活動考量的通常只是讓學(xué)生做出反應(yīng)，但僅僅讓學(xué)生做出反應(yīng)是不夠的，還應(yīng)促進(jìn)學(xué)生的認(rèn)知。

點(diǎn) 評

數(shù)據(jù)編碼相較于數(shù)據(jù)獲取、處理等是比較獨(dú)立的“隱性”的內(nèi)容，黃教師以“二維碼”的制作為抓手，讓“隱性”的理論“顯性”化、可操作化，為類似內(nèi)容的教學(xué)提供了很好的方法。

老鱖魚手里握著刀子，在村長面前比劃了一下。我會怕這兩只雞嗎？殺雞可是我的絕活哩。找個(gè)碗吧，準(zhǔn)備接雞血，雞血可也是個(gè)好東西。

（1）從生活出發(fā)。本部分的學(xué)習(xí)是在掌握數(shù)據(jù)編碼的基礎(chǔ)上對編碼在生活中的應(yīng)用的剖析與探究。選擇了“二維碼”而不是“一維碼”或者其他，是從生活出發(fā)，二維碼的應(yīng)用在生活中無處不在，用學(xué)生熟悉的情境更能激發(fā)學(xué)生的探究興趣，“揭秘”的成就感還能推動學(xué)生主動關(guān)注與剖析生活中更多其他應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)“學(xué)以致用”。

（2）面向未來。在案例中，黃老師從情境激趣入手，讓學(xué)生順著“二維碼是什么?”“二維碼是如何制作的?”等問題鏈層層深入，揭開二維碼的神秘面紗。但黃老師并沒有止步于此，而是引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)思考“二維碼為什么會火？”“如何正確使用二維碼？”，引導(dǎo)學(xué)生在解決問題的過程中從多個(gè)維度辯證思考，發(fā)展學(xué)生的批判思維。可見，案例的最終目標(biāo)不只是認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼，而是提升學(xué)生分析問題、解決問題的能力，提升學(xué)生適應(yīng)未來社會的勝任力，所以是面向未來的。

（3）關(guān)注學(xué)科實(shí)踐。案例關(guān)注學(xué)科實(shí)踐，從激趣開始每個(gè)環(huán)節(jié)都關(guān)注讓學(xué)生動起來。例如，讓學(xué)生掃碼來體驗(yàn)，體驗(yàn)掃描二維碼能發(fā)現(xiàn)什么、掃描破損程度不同的二維碼結(jié)果會怎么樣，動手操作更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更直接地促進(jìn)學(xué)生提出問題，為后續(xù)的揭秘埋下伏筆。二維碼的制作也給出多種方法讓學(xué)生去嘗試，讓他們在實(shí)踐的過程中獲得經(jīng)驗(yàn)，再通過梳理讓知識自然生長出來。

（點(diǎn)評人：江蘇省南京市東山高級中學(xué)信息技術(shù)正高級教師 巫雪琴）