范躍群

教學內(nèi)容分析

《音頻信號數(shù)字化》是浙江教育出版社出版的《多媒體技術應用》第三章第四節(jié)“聲音素材”的第1課。本節(jié)知識涉及聲音數(shù)字化的基本概念、聲音素材的獲取和使用、聲音文件的格式轉(zhuǎn)換等內(nèi)容。本課要求學生學習音頻信號數(shù)字化的基本概念，讓學生在理解采樣頻率、量化位數(shù)、聲道數(shù)等概念的基礎上，掌握WAVE格式音頻文件所占存儲容量的計算方法。

學習對象分析

本課的授課對象是浙江省長興縣金陵高級中學高二的學生。學生來自實驗班，目前已學習了“信息技術基礎”模塊的“算法與程序設計”的部分內(nèi)容，具備一定的觀察、分析和動手實踐能力。但對“多媒體技術應用”的相關知識大部分學生知之甚少，對計算機中的二進制、數(shù)字化等內(nèi)容認知度較低。因此，在本課教學時，多數(shù)學生缺少“音頻信號數(shù)字化”學習的前導知識，而如何讓學生理解數(shù)字化過程中“量化”與“量化位數(shù)”的概念，則是本課的一個挑戰(zhàn)。

教學目標

知識與技能目標：理解音頻信號數(shù)字化的基本概念；掌握WAVE音頻文件存儲容量的計算方法。

過程與方法目標：體驗聲音數(shù)字化的過程，發(fā)現(xiàn)數(shù)字音頻參數(shù)與文件存儲容量的關系，培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、總結(jié)問題的探究式學習方法。

情感態(tài)度與價值觀目標：借助認知經(jīng)驗和探究能力的體驗式任務，進行“觀察→發(fā)現(xiàn)→總結(jié)”，培養(yǎng)遞進式的探索發(fā)現(xiàn)意識；通過數(shù)字化過程的體驗和探究，激發(fā)探索信息數(shù)字化的興趣。

教學重點、難點

重點：掌握WAVE音頻文件存儲容量的計算方法。

難點：采樣頻率和量化位數(shù)的理解。

設計思路

本課的內(nèi)容貼近學生的生活，容易引起他們的學習興趣，調(diào)動其課堂參與度，但在數(shù)字化概念欠缺、前導知識不足的情況下，如何深入淺出地引導學生理解相關概念是本課實施的重心。基于以上分析，教學中我采用“以學生實驗探究為主，教師講解引導為輔，用‘倒序’的方式引導學生進行探究式學習”的思路進行教學設計。

教學過程

1.課題導入

教師讓學生觀察耳機（計算機教室中不常配備耳機），并與電腦連接；探究認識耳機上按鈕的功能。

學生嘗試操作，并交流相關按鈕的功能。

教師概括本課的學習方法：觀察、實踐、交流。（板書）

師：今天我們學習的知識將和耳機有關，這就是《多媒體技術應用》第三章第四節(jié)聲音素材中的內(nèi)容。（PPT投影章節(jié)名稱，并板書課題——音頻信號數(shù)字化）

設計意圖：開門見山，引出本課時的學習方式，提出課題。

2.實驗探究

任務1：記錄（老師給大家發(fā)了4個音頻文件，如圖1，同學們可以對它們進行試聽和觀察，并將結(jié)果記錄在任務單中）。

學生試聽音頻文件的音質(zhì)，觀察音頻文件的容量，記錄數(shù)據(jù)。

教師巡查，觀察學生的記錄情況，根據(jù)任務的完成度，用問題引導課堂。

問題1：4個文件的容量怎樣？（大小不一）

問題2：4個文件中音質(zhì)最好的是哪個？最差的是哪個？（有1個明顯差，音質(zhì)好的較難分辨）

問題3：猜想一下，這幾個音質(zhì)究竟是怎樣的關系？（根據(jù)容量來作出判斷）

學生根據(jù)記錄結(jié)果，回答問題。

師：造成這種區(qū)別的原因是什么呢？下面我們通過一款音頻編輯軟件Audition，來對它們進行觀察和對比，找找原因在哪。

教師演示Audition軟件，并讓學生觀察音頻的狀態(tài)參數(shù)。

設計意圖：觀察已有結(jié)果，引導學生發(fā)現(xiàn)問題。其中，問題2中關于哪個音質(zhì)最好的不同回答將為下一任務的展開埋下伏筆，從而引導學生選擇1個音頻文件作為參照，用比較的方式來辨別。

任務2：比較（學生記錄、比較數(shù)據(jù)，觀察，分析，得出初步結(jié)論）。

教師在學生每次比較時巡查引導，及時掌握其完成度，設置探究問題，引導學生歸納探究結(jié)果。

①比較文件1和文件2。

初步得出結(jié)論：采樣頻率影響了文件容量。

探究1：采樣頻率是什么？

教師演示Audition，讓學生觀察單位時間內(nèi)的采樣點。

學生對比文件1和文件2單位時間內(nèi)采樣點的數(shù)量，并歸納：單位時間內(nèi)采樣點的數(shù)量越多，波形越光滑（音質(zhì)越好），需要存儲的點越多（容量越大）。

師生共同得出結(jié)論1：采樣頻率越高，容量越大、音質(zhì)越好。（板書）

②比較文件1和文件3。

初步得出結(jié)論：量化位數(shù)影響了文件容量。

探究2：量化位數(shù)是什么？

教師演示Audition中量化等級的變化，學生觀察、交流后對量化等級進行歸納：量化區(qū)間等級劃分越細，采樣點描述得越精確，音質(zhì)越好，容量越大。

師：量化等級和量化位數(shù)兩者有什么關系？

教師講解n位和2n的對應關系，初步建立數(shù)字化存儲的印象，師生共同得出結(jié)論2：量化位數(shù)越大，容量越大、音質(zhì)越好。（板書）

③比較文件1和文件4。

學生自主比較，觀察聲道數(shù)，歸納聲道數(shù)對音質(zhì)和容量的影響，得出結(jié)論3：聲道數(shù)越多，容量越大、音質(zhì)越好。（板書）

設計意圖：對發(fā)現(xiàn)的問題尋因，激發(fā)學生進一步探究的興趣，并在對比和交流中突破難點，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題的能力。

3.階段發(fā)現(xiàn)

任務3：結(jié)果（結(jié)合任務單和板書，匯總、分析實驗探究的結(jié)論，觀察影響聲音音質(zhì)和大小的參數(shù)，并得出它們的關系——正比例關系）。

教師在板書上用“×”連接三者，并提出問題。

問題4：對于聲音容量而言，除這三個參數(shù)外，還有哪個參數(shù)會影響其大小呢？

學生回答問題。（時間）

教師板書聲音容量大小的計算公式，學生學習音頻文件存儲容量的計算方法。

設計意圖：整理、歸納分析結(jié)論，探究其本質(zhì)原因，突出重點。

4.應用體驗

任務4：應用（按要求錄制一段聲音，PPT展示要求，如圖2）。

教師演示麥克風的檢查方法和錄音的基本操作。

學生錄制一段音頻，試聽錄制效果，體驗音頻數(shù)字化的過程。

教師巡查并解決錄音過程中出現(xiàn)的問題，掌握任務完成度，提醒學生觀察、記錄錄音參數(shù)，并根據(jù)參數(shù)計算音頻文件容量。同時，根據(jù)學生錄音過程中發(fā)現(xiàn)新問題的情況和課堂剩余時間，設置探究問題，延伸知識。

探究3：錄音音量大小對音頻文件容量有影響嗎？

探究4：計算得到的理論大小和存儲時的實際大小為什么會有區(qū)別？

設計意圖：通過錄音體驗，對音頻數(shù)字化過程進行溯源，驗證實驗探究所得知識，建立理論與實踐的對接。

5.分析總結(jié)

任務5：小結(jié)（師生回顧音頻數(shù)字化錄音的過程，分析音頻數(shù)字化過程，小結(jié)本課學習內(nèi)容，教師布置課后鞏固練習，如圖3）。

設計意圖：回顧、總結(jié)、梳理知識要點；實現(xiàn)知識的鞏固和提升。

教學反思

本節(jié)課的亮點主要有三個：第一，教學主線的設計脈絡清晰，以發(fā)現(xiàn)、尋因、究底、溯源和鞏固為主線有效地串聯(lián)課堂各環(huán)節(jié)，充分體現(xiàn)出生本、生態(tài)的特點。課堂具有較強的遷移性，內(nèi)容安排便于后續(xù)課時的教學。第二，課堂任務的設計有意義、有梯度，既符合學生的認知規(guī)律，又體現(xiàn)了知識的內(nèi)在規(guī)律。第三，課堂任務完成度極高，圓滿完成了教學任務。本節(jié)課的不足之處主要是在教學互動時略有欠缺。在課前，我未考慮特定環(huán)境對師生的影響，造成課前時間的過多消耗，進而影響了課堂上的學習氛圍；課堂上個別知識點（如采樣頻率）的講解稍顯繁瑣，不敢放手，錯失了發(fā)掘?qū)W生自主學習的機會。

比賽課源于自身教學的日積月累，精雕細琢，但在教學內(nèi)容之外，我又不得不重提兩個詞，那就是預設和心態(tài)。好的課堂有充足的預設，也伴隨著生成，但由于學科特性，又往往會有意外產(chǎn)生，如課堂中教學軟件的安裝故障等。面對這些意外以及比賽的壓力，我們是否有足夠強大的內(nèi)心來容納和解決呢？

附錄：《音頻信號數(shù)字化》學習任務單

1.記錄

試聽、觀察以下的4個音頻文件，并完成下表。

2.比較

通過音頻編輯軟件Audition打開音頻文件，觀察狀態(tài)欄參數(shù)，完成以下表格。

（1）文件1和文件2的比較。

結(jié)論1：_________________________。

（2）文件1和文件3的比較。

結(jié)論2：______________________________。

（3）文件1和文件4的比較。

結(jié)論3：_________________________。

3.結(jié)果

WAVE格式音頻文件的存儲容量=______________________________。

4.應用

按要求錄制一段音頻，根據(jù)參數(shù)計算該音頻文件的存儲容量，并通過音頻編輯軟件觀察該音頻文件的存儲容量，完成下表。

5.小結(jié)

聲音錄制過程分析。

點 評

本課由“猜測”和“驗證”貫穿始終，用別具一格的探究學習，充分發(fā)揮了學生的主體性?！安聹y”體現(xiàn)在讓學生通過試聽、觀察的方法，進行三個音頻文件音質(zhì)和容量的比較，并大膽“猜測”影響聲音數(shù)字化容量的參數(shù)、關系及計算公式，其中教師借助Audition軟件的形象化，引導學生觀察單位時間內(nèi)采樣點和量化等級，很好地突破了對“采樣頻率”和“量化位數(shù)”這兩個抽象概念的理解；“驗證”體現(xiàn)在學生通過“自我錄音”“計算容量”“比對容量大小”這一過程，來驗證公式的準確性。因此，無論哪個環(huán)節(jié)，學生都是在教師引導下，動手實踐，在實踐中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題，并通過獨立思考、討論交流等方式解決問題，獲得知識，體驗整個學習過程。

由于是借班上課，教師對教學環(huán)境和學生不是特別熟悉，上課時沒有快速找到音頻編輯軟件的快捷方式，這一點以及教師在引導學生觀察“采樣點”和“量化等級”時，都浪費了一些寶貴的時間。