《圖像存儲的秘密》教學(xué)設(shè)計-2025-2026學(xué)年冀教版(2024)小學(xué)信息技術(shù)四年級上冊一、學(xué)情分析四年級學(xué)生已具備一定的信息技術(shù)基礎(chǔ)，能熟練使用畫圖軟件繪制簡單圖像、通過設(shè)備查看圖片(如手機(jī)、電腦中的照片)，對“圖像”這一載體有豐富的生活認(rèn)知，但對“圖像如何在設(shè)備中存儲”的原理毫無概念。從認(rèn)知特點(diǎn)來看，該階段學(xué)生以具象思維為主，抽象思維能力較弱，對“像素”“二進(jìn)制”等抽象概念難以直接理解；同時，他們好奇心強(qiáng)，對“設(shè)備背后的秘密”充滿探索欲，且已在第三單元學(xué)習(xí)過“數(shù)據(jù)編碼設(shè)計”(如學(xué)號、養(yǎng)護(hù)牌信息編碼)，具備“信息可通過特定規(guī)則編碼呈現(xiàn)”的初步認(rèn)知，可作為本課“圖像存儲=圖像信息編碼”的認(rèn)知基礎(chǔ)。在學(xué)習(xí)難點(diǎn)上，學(xué)生易混淆“圖像視覺效果”與“存儲原理”(如認(rèn)為“清晰的圖像就是存儲的內(nèi)容”)，對“離散的像素組成連續(xù)圖像”“二進(jìn)制數(shù)字對應(yīng)像素顏色”的邏輯難以建立關(guān)聯(lián)。因此，教學(xué)需依托教材中的直觀素材(如像素放大圖、二進(jìn)制編碼表)，通過“具象觀察————抽象提煉————實(shí)踐驗(yàn)證”的環(huán)節(jié)，降低抽象概念理解難度，銜接已有編碼知識，逐步引導(dǎo)學(xué)生理解圖像存儲的核心原理。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)1.信息意識：能主動發(fā)現(xiàn)“設(shè)備能存儲大量圖像，但不知其存儲方式”的問題，感知“圖像存儲是圖像信息編碼的過程”，激發(fā)探索數(shù)字設(shè)備存儲原理的興趣，初步建立“圖像視覺效果與底層數(shù)據(jù)存儲相關(guān)聯(lián)”的認(rèn)知。2.計算思維：通過分析教材中的像素與二進(jìn)制編碼示例，能歸納出圖像存儲的核心邏輯(像素構(gòu)成圖像、二進(jìn)制編碼表示像素)，理解“離散單元組合成整體、抽象符號對應(yīng)具體信息”的編碼思維，初步形成“圖像——像素——二進(jìn)制”的邏輯推導(dǎo)鏈。3.數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：能借助教材中的數(shù)字化工具(如像素畫圖工具、二進(jìn)制編碼模擬器)，嘗試用像素繪制簡單圖形、用二進(jìn)制表示像素顏色，在實(shí)踐中創(chuàng)新驗(yàn)證“像素數(shù)量與圖像清晰度的關(guān)系”，初步具備“用數(shù)字化工具探究存儲原理”的創(chuàng)新能力。4.信息社會責(zé)任：理解“不同圖像格式(如JPG、PNG)的存儲差異”對圖像使用的影響(如清晰度、存儲空間)，在日常使用設(shè)備存儲圖像時，能根據(jù)需求選擇合適格式，養(yǎng)成“合理存儲、高效利用數(shù)字資源”的意識。三、教學(xué)重難點(diǎn)(一)教學(xué)重點(diǎn)1.理解圖像存儲的基本原理：圖像由大量像素組成，設(shè)備通過二進(jìn)制數(shù)字(0和1)對每個像素的顏色信息進(jìn)行編碼，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)圖像存儲。2.認(rèn)識像素的特點(diǎn)：像素是構(gòu)成數(shù)字圖像的最小單位，像素數(shù)量越多，圖像越清晰；能通過教材中的像素放大圖，直觀感知像素的存在。(二)教學(xué)難點(diǎn)1.建立“像素顏色與二進(jìn)制編碼”的關(guān)聯(lián)：理解不同二進(jìn)制組合對應(yīng)不同像素顏色(如教材中“00代表黑色、11代表白色”)，初步感知“抽象數(shù)字承載具體視覺信息”的邏輯。2.理解“圖像格式差異”的本質(zhì)：知道JPG、PNG等格式因“像素編碼壓縮方式不同”，導(dǎo)致存儲空間與圖像質(zhì)量存在差異，能結(jié)合教材示例區(qū)分不同格式的適用場景。四、教學(xué)過程(一)情景導(dǎo)入：看圖像，提疑問1.師生互動：教師播放教材開篇的“生活情景圖”(圖中呈現(xiàn)：學(xué)生小明用手機(jī)拍校園風(fēng)景照，疑惑地問“這張照片存在手機(jī)里，手機(jī)是怎么裝下它的呀?”；旁邊的電腦屏幕顯示多張照片，下方標(biāo)注“占用存儲空間2GB”)。提問：“同學(xué)們，小明的問題你們能解答嗎?我們平時拍的照片、畫的圖畫，為什么能存在手機(jī)、電腦里?這些設(shè)備到底‘裝’的是什么?”學(xué)生自由發(fā)言(如“裝的是照片本身”“裝的是數(shù)字”)，教師不急于判斷，而是出示教材中的“小思考”：“圖像在設(shè)備中不是以‘看得見的畫面’形式存儲，而是以一種特殊的‘代碼’形式存在，這節(jié)課我們就一起揭開圖像存儲的秘密?！?.設(shè)計意圖：通過教材中的生活情景，激活學(xué)生對“圖像存儲”的生活疑問，快速聚焦本課核心問題?！靶∷伎肌钡囊胫苯哟蚱茖W(xué)生“設(shè)備存儲圖像畫面”的固有認(rèn)知，激發(fā)探索“底層代碼存儲”的好奇心，為后續(xù)抽象原理的講解鋪墊認(rèn)知沖突。(二)課文解讀：觀素材，識像素1.教材素材分析：教師出示教材中的核心素材————“像素觀察對比圖”(左側(cè)為正常的“校園櫻花圖”，右側(cè)為將櫻花圖局部放大10倍、100倍的像素圖，放大圖中清晰顯示由彩色小方塊組成，標(biāo)注“這些彩色小方塊就是像素”)，同時展示教材中的“像素定義”：“像素是構(gòu)成數(shù)字圖像的最小單位，就像拼圖中的小碎片，無數(shù)個像素拼接在一起，就形成了我們看到的圖像?！?.師生互動：(1)教師提問：“仔細(xì)觀察教材中的對比圖，放大后的圖像和原圖有什么不同?那些彩色小方塊有什么特點(diǎn)?”學(xué)生觀察后回答(如“放大后圖像變模糊，出現(xiàn)小方塊”“小方塊顏色和原圖對應(yīng)位置顏色一樣”)。教師結(jié)合學(xué)生回答，在黑板上畫出“像素拼接示意圖”(用不同顏色的小正方形拼出簡單的太陽圖案)，強(qiáng)調(diào)：“每個小方塊就是一個像素，它有自己固定的顏色，所有像素按順序排列，就組成了完整圖像?！?2)教師進(jìn)一步引導(dǎo)：“教材中說‘像素數(shù)量越多，圖像越清晰’，我們怎么驗(yàn)證這個說法?”組織學(xué)生分組操作教材中的“像素實(shí)驗(yàn)工具”(數(shù)字化工具，可調(diào)節(jié)圖像的像素數(shù)量，實(shí)時查看效果)：①將“小貓圖像”的像素數(shù)量調(diào)為100×100，觀察清晰度；②調(diào)為500×500，對比清晰度差異。小組分享發(fā)現(xiàn)：“像素多的時候，圖像清楚，看不到小方塊；像素少的時候，圖像模糊，能看到小方塊?！苯處熜〗Y(jié)：“這就是像素的核心特點(diǎn)————像素是圖像的‘最小拼圖塊’，數(shù)量決定圖像清晰度?！?.設(shè)計意圖：依托教材的“像素對比圖”與定義，通過“觀察—畫圖示意—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”的環(huán)節(jié)，將抽象的“像素”概念轉(zhuǎn)化為具象的“彩色小方塊”與“拼圖碎片”，符合四年級學(xué)生的具象思維特點(diǎn)。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)工具的操作，讓學(xué)生直觀感知“像素數(shù)量與清晰度的關(guān)系”，落實(shí)“認(rèn)識像素特點(diǎn)”的教學(xué)重點(diǎn)，為后續(xù)理解“像素編碼存儲”奠定基礎(chǔ)。(三)探究原理：析編碼，懂存儲●像素顏色與二進(jìn)制編碼1.師生互動：(1)教師出示教材中的“二進(jìn)制編碼表”(如下表，教材原表含像素顏色與二進(jìn)制的對應(yīng)關(guān)系)，提問：“我們知道圖像由像素組成，那設(shè)備怎么記錄每個像素的顏色呢?教材中的表格告訴我們一個秘密———用二進(jìn)制數(shù)字(只有0和1)來表示。觀察表格，黑色和白色分別用什么二進(jìn)制數(shù)字表示?”像素顏色二進(jìn)制編碼(2位)黑色00白色11紅色01藍(lán)色10學(xué)生對照表格回答后，教師追問：“如果一個像素是紅色，設(shè)備存儲的是‘紅色’這兩個字嗎?”引導(dǎo)學(xué)生理解“設(shè)備存儲的是‘01’這個二進(jìn)制編碼，讀取時再將‘01’翻譯成紅色”。(2)教師展示教材中的“簡單像素圖編碼示例”(一個3×3的黑白像素圖，中間像素為白色，其余為黑色，下方標(biāo)注對應(yīng)的二進(jìn)制編碼矩陣：000000001100000000)，提問：“這個像素圖的二進(jìn)制編碼矩陣和像素顏色有什么對應(yīng)關(guān)系?如果我們把中間的白色像素改成紅色，編碼應(yīng)該怎么變?”學(xué)生分組討論后，派代表上臺修改編碼(將中間的“11”改為“01”)，教師結(jié)合教材提示點(diǎn)評：“每個像素的顏色都對應(yīng)唯一的二進(jìn)制編碼，所有像素的編碼按順序排列，就形成了圖像的‘存儲代碼’?！?.設(shè)計意圖：通過教材的“二進(jìn)制編碼表”與“編碼示例”，將“像素顏色”與“二進(jìn)制”建立直接關(guān)聯(lián)。從“看表格找對應(yīng)”到“改編碼練應(yīng)用”，層層遞進(jìn)地降低抽象邏輯的理解難度，突破“像素顏色與二進(jìn)制編碼關(guān)聯(lián)”的教學(xué)難點(diǎn)，同時銜接第三單元“數(shù)據(jù)編碼”的已有知識，形成認(rèn)知閉環(huán)。)圖像存儲的完整過程1.師生互動：(1)教師播放教材中的“圖像存儲過程動畫”(分三步：①拍攝圖像→設(shè)備將圖像拆分為無數(shù)像素；②為每個像素的顏色分配二進(jìn)制編碼；③將所有編碼按順序存儲在設(shè)備中，標(biāo)注“存儲的是二進(jìn)制編碼，不是畫面”)，提問：“結(jié)合動畫和之前學(xué)的知識，誰能把圖像存儲的過程像講故事一樣說出來?”學(xué)生嘗試復(fù)述后，教師結(jié)合教材中的“存儲過程示意圖”，用通俗語言總結(jié)：“圖像存儲就像‘拆拼圖—給碎片貼標(biāo)簽—存標(biāo)簽’：先把圖像拆成最小的像素碎片，給每個碎片(像素)貼一個二進(jìn)制標(biāo)簽(編碼)，最后把所有標(biāo)簽按順序存起來，這就是圖像在設(shè)備中的‘秘密形態(tài)’。”(2)教師組織“模擬存儲小活動”：給每組發(fā)放教材中的“4×4像素方格紙”(預(yù)先畫好方格，標(biāo)注每個方格的位置)和“顏色——二進(jìn)制對照表”，要求小組合作：①在方格紙中用彩筆繪制簡單圖形(如小房子)；②為每個方格(像素)的顏色填寫對應(yīng)的二進(jìn)制編碼；③將編碼按“從左到右、從上到下”的順序?qū)懺凇按鎯Υa表”中?；顒咏Y(jié)束后，各小組展示“像素圖”和“存儲代碼表”，教師引導(dǎo)全班驗(yàn)證：“根據(jù)他們的代碼表，能還原出小房子圖案嗎?”2.設(shè)計意圖：通過“動畫演示——語言轉(zhuǎn)化——模擬活動”的環(huán)節(jié)，將圖像存儲的抽象過程具象化為“拆拼圖——貼標(biāo)簽——存標(biāo)簽”的生活場景，幫助學(xué)生理解核心原理?！澳M存儲活動”讓學(xué)生親身參與“拆分像素—編碼——存儲”的全過程，在實(shí)踐中深化對“圖像存儲=二進(jìn)制編碼”的認(rèn)知，落實(shí)教學(xué)重點(diǎn)。(四)實(shí)踐應(yīng)用：辨格式，會選擇●認(rèn)識圖像格式及其差異1.師生互動：(1)教師出示教材中的“不同格式圖像對比表”(如下表，教材原表含格式、存儲空間、清晰度、適用場景的信息)，提問：“我們存儲圖像時，會看到JPG、PNG這些格式，它們有什么不一樣?觀察表格，哪種格式的存儲空間小?哪種格式清晰度高?”圖像格式存儲空間清晰度適用場景(教材示例)JPG較小較高(有輕微壓縮)手機(jī)拍照、日常分享PNG較大高(無壓縮)設(shè)計圖紙、透明背景圖BMP最大高(無壓縮)專業(yè)圖像編輯學(xué)生對照表格回答后，教師結(jié)合教材“知識拓展”講解：“格式差異的本質(zhì)是‘二進(jìn)制編碼的壓縮方式’不同————JPG會簡化部分像素的編碼(輕微壓縮)，所以存儲??；PNG不簡化編碼，所以存儲大但清晰度高?！?2)教師布置“格式選擇小任務(wù)”：展示教材中的3個場景(①小明想給遠(yuǎn)方的朋友發(fā)校園照片，希望快速發(fā)送；②美術(shù)老師制作透明背景的?；?；③攝影師編輯需要高清保留細(xì)節(jié)的風(fēng)景照)，提問：“每個場景應(yīng)該選哪種格式?為什么?”學(xué)生獨(dú)立完成后，同桌互相講解理由，教師選取典型回答(如“發(fā)照片選JPG，因?yàn)榇鎯π?，發(fā)送快”)進(jìn)行點(diǎn)評，強(qiáng)化“根據(jù)需求選格式”的認(rèn)知。2.設(shè)計意圖：依托教材的“對比表”與“知識拓展”，讓學(xué)生從“存儲大小、清晰度、適用場景”三個維度認(rèn)識格式差異，避免陷入“技術(shù)細(xì)節(jié)”的講解。“格式選擇任務(wù)”將知識與生活場景結(jié)合，讓學(xué)生理解格式差異的實(shí)際意義，落實(shí)“信息社會責(zé)任”中“合理存儲圖像”的目標(biāo)，同時突破“理解格式差異本質(zhì)”的難點(diǎn)?！駭?shù)字化實(shí)踐：查看與對比圖像屬性1.師生互動：教師指導(dǎo)學(xué)生完成教材“實(shí)踐園”中的任務(wù)————“在電腦中找到兩張不同格式的圖像(如一張JPG照片、一張PNG插畫)，通過‘右鍵——屬性’查看它們的‘像素尺寸’和‘存儲空間’，填寫教材中的‘圖像屬性記錄表’，并對比差異”。具體要求：(1)記錄信息：在表格中填寫圖像名稱、格式、像素尺寸(如1920×1080)、存儲空間(如2MB、5MB);(2)分析差異：思考“為什么相同像素尺寸的圖像，PNG格式比JPG格式存儲空間大?”。學(xué)生完成后，小組內(nèi)交流發(fā)現(xiàn)，教師選取學(xué)生的記錄表投影展示，結(jié)合教材提示總結(jié)：“相同像素尺寸下，PNG因無壓縮保留完整編碼，存儲更大；JPG因壓縮簡化編碼，存儲更小，這和我們之前學(xué)的格式差異原理一致?！?.設(shè)計意圖：通過“查看屬性—記錄—分析”的數(shù)字化實(shí)踐，讓學(xué)生親手獲取圖像的像素與存儲信息，驗(yàn)證教材中的理論知識，實(shí)現(xiàn)“理論—實(shí)踐—驗(yàn)證”的閉環(huán)。同時，操作過程提升學(xué)生的數(shù)字化工具應(yīng)用能力，符合“數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新”的核心素養(yǎng)要求。(五)拓展延伸：聯(lián)生活，拓認(rèn)知1.師生互動：教師出示教材“拓展閱讀”中的“生活中的圖像存儲案例”(如手機(jī)拍照默認(rèn)JPG格式、打印機(jī)打印圖像需讀取像素編碼、微信發(fā)圖會壓縮像素減少存儲)，提問：“這些案例中，哪些用到了我們今天學(xué)的知識?”學(xué)生分享(如“微信發(fā)圖壓縮對應(yīng)JPG的壓縮原理”)后，教師追問：“我們拍的照片如果像素太低，放大后會模糊，這是為什么?”引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合像素知識回答“像素數(shù)量少，放大后小方塊明顯，所以模糊”。教師補(bǔ)充：“除了圖像，我們看的視頻、聽的音樂，在設(shè)備中也是以類似的‘?dāng)?shù)字編碼’形式存儲的，這就是數(shù)字設(shè)備存儲所有信息的核心邏輯————用0和1的組合承載一切信息。”2.設(shè)計意圖：通過教材的生活案例，將圖像存儲知識與日常設(shè)備使用緊密結(jié)合，讓學(xué)生感知“知識的實(shí)用性”。視頻、音樂存儲的補(bǔ)充，幫助學(xué)生建立“數(shù)字信息存儲的通用性”認(rèn)知，為后續(xù)學(xué)習(xí)“數(shù)據(jù)的傳輸”埋下伏筆，同時拓寬認(rèn)知視野。(六)課堂反饋：查漏洞，固新知1.師生互動：教師出示教材“練習(xí)谷”中的綜合測試題：(1)填空：構(gòu)成數(shù)字圖像的最小單位是()；設(shè)備存儲圖像時，用()數(shù)字對像素顏色進(jìn)行編碼；相同像素尺寸下，()格式的圖像存儲空間通常更小。(2)判斷：①圖像在設(shè)備中存儲的是我們看到的畫面()；②像素數(shù)量越多，圖像越清晰()；③PNG格式的圖像比JPG格式清晰度高，所以所有場景都該用PNG()。(3)選擇：小明想存儲一張需要保留透明背景的卡通圖，最合適的格式是()A.JPGB.PNGC.BMP。學(xué)生獨(dú)立完成后，教師公布答案并逐題講解，針對錯誤率較高的第(2)題③，結(jié)合教材中的適用場景再次強(qiáng)調(diào)“根據(jù)需求選格式，而非盲目選高清”，確保學(xué)生理解核心知識點(diǎn)。2.設(shè)計意圖：通過教材的綜合測試題，從“概念記憶—原理應(yīng)用—實(shí)際選擇”三個層次檢測學(xué)習(xí)效果，及時發(fā)現(xiàn)“格式選擇誤區(qū)”“存儲原理混淆”等問題，針對性鞏固，確保教學(xué)目標(biāo)全面落實(shí)。五、課堂小結(jié)教師引導(dǎo)學(xué)生共同梳理“圖像存儲的秘密之旅”：“今天我們從教材中的‘照片存儲疑問’出發(fā)，