蘇梅 楊洋

信息技術作為一門技術學科，經(jīng)歷了計算機—網(wǎng)絡—數(shù)據(jù)的發(fā)展歷程，當下的課程核心——數(shù)據(jù)，則成為整個教學的核心，關于數(shù)據(jù)的獲取、表示、傳輸、存儲、加工等則需要以實驗為基礎進行教學?，F(xiàn)在信息技術教學處于新課改的風口浪尖，我們需要探索培養(yǎng)的新途徑、新方法，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和學科思想，激發(fā)學生對學科的探究興趣。

本節(jié)課為信息技術創(chuàng)新實驗室的建設的一個實驗案例。信息技術創(chuàng)新實驗室，不僅需要傳統(tǒng)的計算機等相關設備，還需要類似“燈語發(fā)生器”等具有創(chuàng)新意義的實驗及儀器。學生的信息技術創(chuàng)新發(fā)明也能夠為信息技術創(chuàng)新實驗室添磚加瓦。如此，以提高學生信息技術核心素養(yǎng)為目的，新建具有創(chuàng)新意義的信息技術實驗室，才能滿足學生選擇性學習和個性化發(fā)展的需求。

實驗案例

實驗名稱：燈語的計算機表達與理解。

實驗目的：在參與用“燈語發(fā)生器”及“燈語接收器”通過計算機實現(xiàn)編碼與發(fā)送、接收與識別，與人工操作電筒對燈語進行編碼與發(fā)送、接收與識別的對比實驗過程中，體驗用計算機編程處理數(shù)據(jù)的優(yōu)勢。

實驗器材：手電筒、燈語發(fā)生器、燈語接收器、計算機、網(wǎng)絡連接線等若干套。

實驗內(nèi)容：①使用電筒發(fā)送燈語，人工識別燈語，體驗燈語的人工編碼、發(fā)送與識別過程；②使用“燈語發(fā)生器”發(fā)送燈語，使用“燈語接收器”接收燈語，并通過計算機實現(xiàn)自動翻譯；③嘗試改變程序，使用“自定義密碼”重復實驗，體驗燈語發(fā)送及翻譯機理。

實驗過程

實驗一：人工燈語的發(fā)送與識別

實驗步驟：

（1）了解摩爾斯編碼。

學生：①觀看《聽風者》視頻片段，引入莫爾斯編碼；②查看標準摩爾斯碼表，了解摩爾斯編碼規(guī)則。

（2）文本→摩爾斯編碼（一）。

學生：兩人為一組，其中A同學在草稿紙上編寫文本信息——Welcome to SCUFZ，并將此段文本信息轉(zhuǎn)換成摩爾斯碼。

（3）發(fā)送并接收摩爾斯編碼（一）。

學生：A同學用電筒發(fā)送編碼。B同學觀察電筒發(fā)送的信號，并做記錄。

設計意圖：小組合作，完成編碼的發(fā)送與接收。

（4）摩爾斯編碼→文本（一）。

學生：B同學對照標準摩爾斯碼表將記錄的電筒燈語翻譯成文本，與原始文本進行對比。

（5）文本→摩爾斯編碼（二）。

學生：B同學在草稿紙上編寫文本信息——Thank You，并將此段文本信息轉(zhuǎn)換成摩爾斯碼。

（6）發(fā)送并接收摩爾斯編碼（二）。

學生：B同學用電筒發(fā)送編碼。A同學觀察電筒發(fā)送的信號，并做記錄。

（7）摩爾斯編碼→文本（二）。

學生：A同學對照標準摩爾斯碼表將記錄的電筒燈語翻譯成文本，與原始文本進行對比。

（8）畫出人工編碼解碼的流程圖。

學生：體驗整個過程后畫出人工識別燈語的流程圖。

（9）反思人工編碼解碼缺點。

學生：小組討論，總結(jié)人工編碼的缺點——速度慢，錯誤率高，效率低。

（10）思考為什么要人工編碼。

人工編碼的目的：提高傳輸?shù)挠行?，加密?/p>

實驗二：計算機燈語的發(fā)送與識別

實驗步驟：

（1）準備和認識實驗設備。

學生：①分為兩人一小組，每組準備計算機兩臺，燈語發(fā)生器一臺，燈語接收器一臺，聯(lián)接線若干；②計算機上安裝“圖形化數(shù)字編碼實驗演示程序”，并學習該程序的使用方法；③學習燈語發(fā)生器和燈語接收器的使用方法。

（2）連接實驗設備。

學生：小組合作，將設備進行連接。

（3）發(fā)送和接收標準摩爾斯碼。

學生：①A同學負責發(fā)送端，B同學負責接收端，分別打開發(fā)送端和接收端的圖形化數(shù)字編碼實驗演示程序，A同學在發(fā)送端輸入文本——Welcome to SCUFZ，B同學在接收端點擊接收；②比對發(fā)送端和接收端信息，將內(nèi)容填寫到實驗記錄冊上；③A同學負責接收端，B同學負責發(fā)送端，重復步驟①、②。

（4）發(fā)送和接收自定義編碼。

學生：①A同學負責發(fā)送端，B同學負責接收端，分別打開發(fā)送端和接收端的圖形化數(shù)字編碼實驗演示程序，A同學在發(fā)送端輸入文本——Thank You?。。?，B同學在接收端點擊接收；②比對發(fā)送端和接收端信息，將內(nèi)容填寫到實驗記錄冊上；③A同學負責接收端，B同學負責發(fā)送端，重復步驟①、②。

（5）畫出實驗設備編碼解碼的流程圖。

學生：體驗整個過程后畫出人工識別燈語的流程圖。

（6）反思計算機編碼解碼優(yōu)點。

學生：小組討論，總結(jié)計算機編碼的優(yōu)點——速度快，效率高。

（7）思考為什么要計算機編碼解碼。

計算機編碼的目的：加密，便于傳輸。解碼的目的：還原成我們能識別的信息。

課后反思

此項目涉及的課標中的模塊有：必修課程模塊1——1.1在具體感知數(shù)據(jù)與信息的基礎上，描述數(shù)據(jù)與信息的特征，知道數(shù)據(jù)編碼的基本方式。1.7掌握一種程序設計語言的基本知識，使用程序設計語言實現(xiàn)簡單算法。通過解決實際問題，體驗程序設計的基本流程，感受算法的效率，掌握程序調(diào)試與運行的方法。必修課程模塊2——2.3 通過分析物聯(lián)網(wǎng)應用實例，知道信息系統(tǒng)與外部世界的連接方式，了解常見的傳感與控制機制。

根據(jù)整節(jié)課的教學過程，學生先感知數(shù)據(jù)和信息，并可以描述數(shù)據(jù)和信息特征，在這個基礎上，讓學生實際感受計算機解決數(shù)據(jù)編碼解碼的過程，并探索學習用一種程序設計語言，設計算法，編寫程序，去呈現(xiàn)計算機編碼解碼的全過程，感受計算機解決問題的效率。

要完成這樣的課程內(nèi)容，我們需要依托相應的載體，而在這節(jié)課中，“燈語發(fā)生器”就起到了這樣的載體作用，既能深化對數(shù)據(jù)傳輸過程的理解，又能引導學生對“燈語發(fā)生器”的底層語言進行探索，進而促進學生學習并掌握一種程序設計語言。整個過程都需要依托“燈語發(fā)生器”，該設備反過來又為學生的項目學習搭建橋梁，從知識建構(gòu)、技能培養(yǎng)到思維發(fā)展層層推進，幫助學生成為有效的技術使用者、創(chuàng)新的技術設計者和理想的技術反思者。