浙教版四年级下册信息科技第二单元解码与校验大单元教学设计

第二单元 解码与校验【单元整体构想】一、单元内容简介本单元响应课程标准模块四“数据与编码”内容要求的第四条“通过分析生活中的具体应用，了解数字化表示信息的优势，体验信息存储和传输过程中所必需的编码和解码步骤，初步理解数据校验的目的和意义”和第五条“通过真实案例了解威胁数据安全的因素，认识自主可控技术对数据安全的影响，在学习和生活中有意识地保护数据，并遵守相关的法律法规”。本单元是对四年级上册第三单元“身边的编码”和四年级下册第一单元“数字世界”相关内容的加强，让学生深入探究数据编码，理解编码和解码是信息存储和传输的必需步骤，关注编码中的数据安全，为后续学习打好基础。数据作为信息社会中的新型生产要素，在信息社会的发展中发挥着重要作用。数据编码是一个复杂而精细的过程，解码和数据校验是其中不可或缺的部分，在涉及信息传输、存储和处理的各个领域发挥着关键作用。本单元安排了“数据解码”“数据校验”“数据需要保护”“人机编码有差异”等相关内容，帮助学生更好地理解和应用数据编码相关的知识和技能，学会处理和保护数据并培养计算思维，从而更好地适应数字化时代的需求和挑战。数据在为人们带来价值的同时，也产生了大量的安全风险与挑战。保护数据安全需要国家与个人的共同努力。本单元设置多个相关真实问题情境，让学生了解必要的数据安全保护措施，筑牢数据安全意识，认识自主可控技术及其对保障数据安全的重要意义。本单元的学习有助于培养学生关于数据安全问题的解决能力，从而更好地适应和应对不断变化的数据安全挑战。二、单元设计的望远镜思维本单元重点学习的大概念是“编码和解码是数据存储和传输过程中不可或缺的步骤”“人们在信息分享与交流时需注意安全防范、隐私保护和道德规范，并养成信息安全观”。学生已经在四年级上册第三单元“身边的编码”学习了生活中的编码、编码长度与信息量之间的关系以及制订合理编码规则等相关内容。在四年级下册第一单元“数字世界”，学生已经围绕“初探数字化”“图像编码”“字符编码”“声音编码”和“视频编码”等内容展开学习。本单元延续以上两个单元内容，设置多个实践探究活动，让学生对编码技术的发展和应用深入思考，更深刻地认识到个人在数字化时代中的角色和责任。本单元涉及的“数据安全的保护措施”与义务教育道德与法治课程标准（2022版）第二学段（34年级）内容要求中“学习基本的网络道德规范，做到文明上网”具有相关性。这些单元中涉及的信息社会中对数据编码的理解或实践运用，将为学生在数字时代处理和保护数据提供基础，并培养他们的创新思维和问题解决能力。三、单元设计的放大镜思维本单元共有4节课，内容主要围绕信息处理和信息安全这两条逻辑主线展开，聚焦从数据安全性角度对数据校验、数据保护措施、编码中的自主可控进行深入阐述，强化信息安全防护的意识，让学生掌握实际的数据保护技能。本单元的课程属于非线性结构，不按照时间顺序或层次结构来组织教学内容，而是要根据主题、概念或问题进行组织。第6课介绍了编码和解码密不可分的关系，让学生认识到解码对于数据理解和使用的重要性。深入理解数据编码和解码的概念有助于加强培养学生在数字化时代的数据处理能力，也为后续学习数据校验提供基础。第7课介绍了数据校验可以确保数据的正确性和完整性，让学生感知数据校验是数据传输过程中的重要验证操作。在前两节课的基础上，第8课通过典型案例的分析和相关情境的创设，让学生学会常见的防护措施，有意识地保护数据。第9课帮助学生理解人和计算机使用的编码的差异，引发学生对编码技术“自主可控”的思考，提高对自主可控的认识。本单元通过以下4条单元链来开展教学，即“如何进行数据解码”“如何进行数据校验”“保护数据需要注意哪些事项”和“人机编码方式有哪些差异”，主要在学校、社区等生活场景中帮助学生理解大概念。单元各课内容如下表所示：课序课题主要内容第6课数据解码解码原理的认识、解码的应用第7课数据校验校验的作用、校验原理的认识、计算机中的数据校验第8课数据需要保护数据防范的意识、数据备份的常见方法、密码保护的常见措施、依法保护数据的安全第9课人机编码有差异人使用的编码方式、计算机使用的编码方式、编码中的自主可控【单元目标设计】素养目标本单元落实核心素养中的“知道数据编码的作用与意义，理解数据编码是保持信息社会组织与秩序的科学基础”“能基于对事物的理解，按照一定的规则表达与交流信息。体验信息存储和传输过程中所必需的编码及解码步骤”“认识到数字身份的唯一性与信息价值，增强保护个人隐私的意识，提升自我管理能力，形成在线社会生存的安全观”“了解威胁数据安全的因素，能在学习、生活中采用常见的防护措施保护数据”。逻辑主线单元涉及的核心大概念单元目标描述信息处理信息安全1编码规则可以用文字、图示、代码等方式进行描述。2人们可以对各种类型的信息进行分类、编辑、保存、提取和管理。3人工智能的发展与应用会对人类社会产生深刻影响，也会给人类社会带来伦理与安全挑战。1树立编码与解码密不可分的思想，理解数据校验的目的和意义。2认识到自主可控技术对数据安全的重要意义，形成信息安全观。本单元涉及的其他相关大概念：1物理世界中的事物可表达为数据。2人们在信息分享与交流时需注意安全防范、隐私保护和道德规范，并养成信息安全观。3自主可控技术对保障国家安全（特别是数据安全和网络安全）具有重要意义。【单元评价设计】本单元的评价任务可以根据实际教学内容分别设计和展开。学生应当能根据任务要求运用所学的解码技术，解码出隐藏在数据中的信息，而后针对活动中与校验有关的实践需要对其校验准确性和报告规范性做出评价。要求学生能够针对具体问题采取对应的防治措施，保护数据安全，从活动体验中不断增强自主可控的意识。一、最终评价任务设计设计自己的数据编码规则，将需要传递的信息进行编码。然后请同学解码，验证编码和解码过程是否准确。理解数据需要进行编码，以便存储与传输，编码后的数据需要解码才能重新被理解。二、评价量规设计评价维度标准1标准2标准3我的星星数据的解码快速、正确解码数据能够解码部分数据无法解码数据数据的校验能够及时发现并纠正数据中的错误，具有较强的数据验证和纠错能力能够在一定时间内发现并纠正数据中的错误，具有一定的数据验证和纠错能力发现不了数据中的错误或无法修正错误，数据验证和纠错能力较弱数据防护措施能列举3种及3种以上常用数据防护措施能列举2种常用数据防抖措施能列举1种常用数据防护措施编码中的自主可控技术理解编码中的自主可控技术，能判断自主可控技术的价值逐步理解数据编码中的自主可控技术较难理解编码中的自主可控技术，需要教师或同伴的指导帮助【单元过程设计】一、单元问题设计问题一：二维码为什么在生活中得到广泛应用？设计意图：本题的设计意图是促进学生了解不同领域有着不同的数据编码原则和方法，体会在信息量庞大的情况下，采用计算机编码更为科学、高效。二维码是用某种特定的几何图形按一定规律在平面上分布的黑白相间的图形记录数据符号信息。由于基承载信息量大、读取迅速、便于传播等特点，在生活中得到了广泛的应用。学生回答的引导方向：二维码之所以能在生活中得到广泛应用，有以下几个原因。第一，二维码是一种可读取信息的图形标记，只需要一部智能手机就可以轻松扫描并获取其中的信息，这为信息的传播提供了便利。第二，二维码可以存储大量信息，可以同时承载文本、网址、电话号码、电子名片等各种形式的信息。第三，二维码的识别速度非常快，再也不用像过去那样慢慢扫描条形码了，只需要轻轻一扫就能获得所需信息。因此，二维码的应用场景非常多，例如支付门票、公共交通等。此外，它也常用于营销活动、会议签到等。综上所述，二维码的应用方便、快捷、安全，能够满足人们的需求，成为信息传播和商业推广的有力工具，因此在生活中得到了广泛应用。问题二：采取哪些措施可以保护个人信息安全？设计意图：本题的设计意图是增强学生数据安全防护的意识，尝试帮助学生形成在线社会生存的安全观。数字化生活环境给人们的生活带来便利的同时，也潜藏着许多数据安全隐患。因此在数据的使用过程中，了解保护数据安全的防范措施，遵守相关的法律法规，提升自我管理能力十分必要。学生回答的引导方向：以下四种常见的防范措施能保护数据安全。第一，个人要建立数据安全防护意识；第二，通过数据备份的方法进行数据保护，常见的数据备份方法有云备份和本地备份两种；第三，通过加强密码的复杂度以提高密码的安全性，如增加密码的长度，采用混合特殊字符、数字以及大小写字母的密码；第四，国家利用法律等手段保护公民的数据权益。二、单元学习策略本单元的各个课时需要关注相关知识的掌握，建议采用任务驱动法。通过驱动型问题，让学生在“数字与编码”“数据与数据安全”的学习中，了解如何对数据进行解码和校验；了解在信息分享与交流时关于安全防范、隐私保护和道德规范的注意事项，从而形成在线社会生存安全观，践行信息社会责任。本单元中每课所使用的学习策略视教学内容而定。“数据解码”中出示带有唯一性的各类图标及其蕴含的信息，并提供编码后的各种图案，帮助学生初步理解数据解码的基本原理。“数据校验”提供微工具等条形码生成器、UU在线工具等身份证合法性校验工具、各类平台涉及校验操作的身份登录界面等学习支架，通过典型的应用实例帮助学生了解数据校验的目的和意义，尝试数据校验的简单应用。“数据需要保护”中提供数据安全案例图片、视频及与数据相关的法律法规，提高学生数据安全保护和防范能力。在“人机编码有差异”这一课中，出示琮有编码的图片、条形码、二维码，帮助学生理解不同编码方式的特点及差异所在，并提供一些与自主可控相关的视频，帮助学生初步形成编码技术安全观。课题第6课 数据解码教学目标1通过案例分析，了解解码及其作用。2通过实践探究，理解解码的过程。教学重点能基于约定规则将编码内容解码。教学难点理解解码是信息存储和传输过程中的必需步骤。环境与素材1普通教室、计算机教室。2教学演示文稿。3常见的电子版生活图标，标有楼幢、单元的电子版小区地图，标有楼层、房号的电子版小区示意图，电子版或实物版解码素材。教学过程一、讨论观察下面两组“图标”，这些“图标”有什么含义？二、建构人们将数据进行编码，以便存储与传输。编码后的数据需要解码才能被人们重新理解。1认识解码在生活中，人们根据命名的规则，能够找到编码后数据对应的信息。如邮政编码利于邮件的分拣和投递，我国邮政编码的前两位表示省（自治区、直辖市），第三位表示邮区，第四位表示县（市），第五、六位表示投递邮局所在的投递区，对照邮政编码表，就能找到邮政编码代表的区域。根据编码的规则，将数据从已编码的形式恢复到编码前的形式，就地过程就是解码。解码是编码的逆过程。【试一试】系统自带的视频播放器能播放所有格式的视频码？为什么？2解码实践在计算机中，文字、图像、音频、视频能被编码成一组由二进制“0”和“1”组成的数据，通过解码，它们就能恢复成原始数据。如将一组二进制数据进行解码，“0”代表白色，“1”代表黑色，即可得到原始的笑脸图像。【小知识】解码有公开解码和专用解码之分。公开解码是人人都可以获得和运用的通用解码，而专用解码需要通过身份识别才能运用。三、练习将下面左侧编码的数据解码后表示在右侧网格中。编码规则为“00”代表白色，“01”代表红色，“10”代表黄色，“11”代表黑色。【参考答案】课后反思/评价标准课题第7课 数据校验教学目标1通过实例探究，认识校验及其作用。2通过实践