《圖像存儲(chǔ)的秘密》教學(xué)設(shè)計(jì)-2025-2026學(xué)年冀教版（2024）小學(xué)信息技術(shù)四年級(jí)上冊(cè)學(xué)情分析四年級(jí)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(duì)“圖像”這一載體有豐富的生活認(rèn)知，但對(duì)“圖像如何在設(shè)備中存儲(chǔ)”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(duì)“像素”“二進(jìn)制”等抽象概念難以直接理解；同時(shí)，他們好奇心強(qiáng)，對(duì)“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(jì)”（如學(xué)號(hào)、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(chǔ)=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(chǔ)原理”（如認(rèn)為“清晰的圖像就是存儲(chǔ)的內(nèi)容”），對(duì)“離散的像素組成連續(xù)圖像”“二進(jìn)制數(shù)字對(duì)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(shí)，逐步引導(dǎo)學(xué)生理解圖像存儲(chǔ)的核心原理。核心素養(yǎng)目標(biāo)信息意識(shí)：能主動(dòng)發(fā)現(xiàn)“設(shè)備能存儲(chǔ)大量圖像，但不知其存儲(chǔ)方式”的問題，感知“圖像存儲(chǔ)是圖像信息編碼的過程”，激發(fā)探索數(shù)字設(shè)備存儲(chǔ)原理的興趣，初步建立“圖像視覺效果與底層數(shù)據(jù)存儲(chǔ)相關(guān)聯(lián)”的認(rèn)知。計(jì)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(chǔ)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(hào)對(duì)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。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?cái)?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(chǔ)原理”的創(chuàng)新能力。信息社會(huì)責(zé)任：理解“不同圖像格式（如JPG、PNG）的存儲(chǔ)差異”對(duì)圖像使用的影響（如清晰度、存儲(chǔ)空間），在日常使用設(shè)備存儲(chǔ)圖像時(shí)，能根據(jù)需求選擇合適格式，養(yǎng)成“合理存儲(chǔ)、高效利用數(shù)字資源”的意識(shí)。教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)理解圖像存儲(chǔ)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(duì)每個(gè)像素的顏色信息進(jìn)行編碼，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)圖像存儲(chǔ)。認(rèn)識(shí)像素的特點(diǎn)：像素是構(gòu)成數(shù)字圖像的最小單位，像素?cái)?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。教學(xué)難點(diǎn)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(duì)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。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(chǔ)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(chǎng)景。教學(xué)過程情景導(dǎo)入：看圖像，提疑問師生互動(dòng)：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(chǔ)空間2GB”）。提問：“同學(xué)們，小明的問題你們能解答嗎？我們平時(shí)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(chǔ)，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(chǔ)的秘密。”設(shè)計(jì)意圖：通過教材中的生活情景，激活學(xué)生對(duì)“圖像存儲(chǔ)”的生活疑問，快速聚焦本課核心問題。“小思考”的引入直接打破學(xué)生“設(shè)備存儲(chǔ)圖像畫面”的固有認(rèn)知，激發(fā)探索“底層代碼存儲(chǔ)”的好奇心，為后續(xù)抽象原理的講解鋪墊認(rèn)知沖突。課文解讀：觀素材，識(shí)像素教材素材分析：教師出示教材中的核心素材——“像素觀察對(duì)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(shí)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(gè)像素拼接在一起，就形成了我們看到的圖像。”師生互動(dòng)：教師提問：“仔細(xì)觀察教材中的對(duì)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(duì)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(gè)小方塊就是一個(gè)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。”教師進(jìn)一步引導(dǎo)：“教材中說‘像素?cái)?shù)量越多，圖像越清晰’，我們?cè)趺打?yàn)證這個(gè)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?cái)?shù)量，實(shí)時(shí)查看效果）：①將“小貓圖像”的像素?cái)?shù)量調(diào)為100×100，觀察清晰度；②調(diào)為500×500，對(duì)比清晰度差異。小組分享發(fā)現(xiàn)：“像素多的時(shí)候，圖像清楚，看不到小方塊；像素少的時(shí)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?！痹O(shè)計(jì)意圖：依托教材的“像素對(duì)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(jí)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?cái)?shù)量與清晰度的關(guān)系”，落實(shí)“認(rèn)識(shí)像素特點(diǎn)”的教學(xué)重點(diǎn)，為后續(xù)理解“像素編碼存儲(chǔ)”奠定基礎(chǔ)。探究原理：析編碼，懂存儲(chǔ)像素顏色與二進(jìn)制編碼師生互動(dòng)：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(duì)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(gè)像素的顏色呢？教材中的表格告訴我們一個(gè)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(duì)照表格回答后，教師追問：“如果一個(gè)像素是紅色，設(shè)備存儲(chǔ)的是‘紅色’這兩個(gè)字嗎？”引導(dǎo)學(xué)生理解“設(shè)備存儲(chǔ)的是‘01’這個(gè)二進(jìn)制編碼，讀取時(shí)再將‘01’翻譯成紅色”。教師展示教材中的“簡單像素圖編碼示例”（一個(gè)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(duì)應(yīng)的二進(jìn)制編碼矩陣：000000001100000000），提問：“這個(gè)像素圖的二進(jìn)制編碼矩陣和像素顏色有什么對(duì)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(tái)修改編碼（將中間的“11”改為“01”），教師結(jié)合教材提示點(diǎn)評(píng)：“每個(gè)像素的顏色都對(duì)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(chǔ)代碼’?！痹O(shè)計(jì)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(duì)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(shí)銜接第三單元“數(shù)據(jù)編碼”的已有知識(shí)，形成認(rèn)知閉環(huán)。圖像存儲(chǔ)的完整過程師生互動(dòng)：教師播放教材中的“圖像存儲(chǔ)過程動(dòng)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(gè)像素的顏色分配二進(jìn)制編碼；③將所有編碼按順序存儲(chǔ)在設(shè)備中，標(biāo)注“存儲(chǔ)的是二進(jìn)制編碼，不是畫面”），提問：“結(jié)合動(dòng)畫和之前學(xué)的知識(shí)，誰能把圖像存儲(chǔ)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(chǔ)過程示意圖”，用通俗語言總結(jié)：“圖像存儲(chǔ)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(gè)碎片（像素）貼一個(gè)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)’?！苯處熃M織“模擬存儲(chǔ)小活動(dòng)”：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(gè)方格的位置）和“顏色—二進(jìn)制對(duì)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(gè)方格（像素）的顏色填寫對(duì)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?chǔ)代碼表”中?；顒?dòng)結(jié)束后，各小組展示“像素圖”和“存儲(chǔ)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？”設(shè)計(jì)意圖：通過“動(dòng)畫演示—語言轉(zhuǎn)化—模擬活動(dòng)”的環(huán)節(jié)，將圖像存儲(chǔ)的抽象過程具象化為“拆拼圖—貼標(biāo)簽—存標(biāo)簽”的生活場(chǎng)景，幫助學(xué)生理解核心原理?！澳M存儲(chǔ)活動(dòng)”讓學(xué)生親身參與“拆分像素—編碼—存儲(chǔ)”的全過程，在實(shí)踐中深化對(duì)“圖像存儲(chǔ)=二進(jìn)制編碼”的認(rèn)知，落實(shí)教學(xué)重點(diǎn)。實(shí)踐應(yīng)用：辨格式，會(huì)選擇認(rèn)識(shí)圖像格式及其差異師生互動(dòng)：教師出示教材中的“不同格式圖像對(duì)比表”（如下表，教材原表含格式、存儲(chǔ)空間、清晰度、適用場(chǎng)景的信息），提問：“我們存儲(chǔ)圖像時(shí)，會(huì)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(chǔ)空間??？哪種格式清晰度高？”圖像格式存儲(chǔ)空間清晰度適用場(chǎng)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(jì)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(duì)照表格回答后，教師結(jié)合教材“知識(shí)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(huì)簡化部分像素的編碼（輕微壓縮），所以存儲(chǔ)??；PNG不簡化編碼，所以存儲(chǔ)大但清晰度高?！苯處煵贾谩案袷竭x擇小任務(wù)”：展示教材中的3個(gè)場(chǎng)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?；眨虎蹟z影師編輯需要高清保留細(xì)節(jié)的風(fēng)景照），提問：“每個(gè)場(chǎng)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?chǔ)小，發(fā)送快”）進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，強(qiáng)化“根據(jù)需求選格式”的認(rèn)知。設(shè)計(jì)意圖：依托教材的“對(duì)比表”與“知識(shí)拓展”，讓學(xué)生從“存儲(chǔ)大小、清晰度、適用場(chǎng)景”三個(gè)維度認(rèn)識(shí)格式差異，避免陷入“技術(shù)細(xì)節(jié)”的講解?！案袷竭x擇任務(wù)”將知識(shí)與生活場(chǎng)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(huì)責(zé)任”中“合理存儲(chǔ)圖像”的目標(biāo)，同時(shí)突破“理解格式差異本質(zhì)”的難點(diǎn)。數(shù)字化實(shí)踐：查看與對(duì)比圖像屬性師生互動(dòng)：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(chǔ)空間’，填寫教材中的‘圖像屬性記錄表’，并對(duì)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)更大；JPG因壓縮簡化編碼，存儲(chǔ)更小，這和我們之前學(xué)的格式差異原理一致?！痹O(shè)計(jì)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(chǔ)信息，驗(yàn)證教材中的理論知識(shí)，實(shí)現(xiàn)“理論—實(shí)踐—驗(yàn)證”的閉環(huán)。同時(shí)，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。拓展延伸：聯(lián)生活，拓認(rèn)知師生互動(dòng)：教師出示教材“拓展閱讀”中的“生活中的圖像存儲(chǔ)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(huì)壓縮像素減少存儲(chǔ)），提問：“這些案例中，哪些用到了我們今天學(xué)的知識(shí)？”學(xué)生分享（如“微信發(fā)圖壓縮對(duì)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(huì)模糊，這是為什么？”引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合像素知識(shí)回答“像素?cái)?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(chǔ)的，這就是數(shù)字設(shè)備存儲(chǔ)所有信息的核心邏輯——用0和1的組合承載一切信息。”設(shè)計(jì)意圖：通過教材的生活案例，將圖像存儲(chǔ)知識(shí)與日常設(shè)備使用緊密結(jié)合，讓學(xué)生感知“知識(shí)的實(shí)用性”。視頻、音樂存儲(chǔ)的補(bǔ)充，幫助學(xué)生建立“數(shù)字信息存儲(chǔ)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(shí)拓寬認(rèn)知視野。課堂反饋：查漏洞，固新知師生互動(dòng)：教師出示教材“練習(xí)谷”中的綜合測(cè)試題：（1）填空：構(gòu)成數(shù)字圖像的最小單位是（）；設(shè)備存儲(chǔ)圖像時(shí)，用（）數(shù)字對(duì)像素顏色進(jìn)行編碼；相同像素尺寸下，（）格式的圖像存儲(chǔ)空間通常更小。（2）判斷：①圖像在設(shè)備中存儲(chǔ)的是我們看到的畫面（）；②像素?cái)?shù)量越多，圖像越清晰（）；③PNG格式的圖像比