《数据与计算》教学反思

技术组 施丹萍

“双减”是减轻学生过重的学业负担和减掉校外培训负担，其本质是要回归教育初心与使命：立德树人。本案例从聚焦优质课堂，重视教研提升课堂教学质量出发，推进有深度的备课活动，更加注重教材剖析。主要解决合理利用教材，创设真实问题情境的问题，促进学生的课堂参与和思维提升。

以教育科学出版社必修1《数据与计算》3.1数据编码“文本数据的编码”为例，教材写到用于文字数据字符编码的方案最为经典的是ASCII码、Unicode码。在Unicode码中提到汉字编码方案。

一、挖掘教材梳理逻辑

计算机由美国人发明，他们针对自己国家的字符（英文字母、数字、标点符号、控制字符）如何存储在计算机里面的问题，设计0~127码位，就产生ASCII字符集，下一步就是如何将字符集里的字符存储到计算机里，美国人直接将每个字符的码位转化成二进制，像这样的二进制的信息，就叫做ASCII码。

随着一些欧洲国家（如法国、德国）也开始使用计算机，他们发现自己国家里面的一些字符不在ASCII码128个字符里面，他们就在原有的ASCII码基础上，从128个字符扩展到255个字符，共新增了128个字符，新增的128个字符就叫扩展ASCII字符集，对应的编码就叫扩展ASCII码。通过对ASCII码的扩展，解决了一些欧洲国家的字符编码问题。

当中国人使用计算机的时候，中国常用汉字上千个，扩展ASCII码也不够用。

1．8位二进制数最多表示256个字符，转换思路，可以用16位二进制数来表示一个字符。使用分区管理，共计94个区，每个区含94个位，共8836个码位，其中16-89区收录6763个汉字，这就是GB2312字符集。汉字的码位前两位和后两位分开，转换成十六进制，分别加A0，再把结果合并，就是GB2312码。

2．GB2312码没用到的码位（88-94区）全部用上，并且不再规定低位大于127，这样扩充近2万个汉字和符号，成为GBK字符集。对应的编码就是GBK码。

3．后来很多少数民族也使用计算机，在GBK字符集的基础上新增几千少数民族字符，对应的字符集就称作GB18030字符集。对应的编码就是GB18030码。

很多国家像中国一样设计出属于自己国家的编码，诞生巴基斯坦码、吉尔吉斯坦码、乌兹别克斯坦码、哈萨克斯坦码、塔吉克斯坦码、巴勒斯坦码、土库曼斯坦码等。不同国家在进行信息交流的时候，就会存在乱码的问题。ISO来规范并提出Unicode标准（包含字符集和对应的编码规则）。

1．UCS-2字符集，类似ASCII字符集方案，可以表示65536（2¹⁶）个字符，无法包括世界所有字符。

2．UCS-4字符集，32位二进制数表示一个字符，可以表示43亿（2³²）个字符，所需要的存储空间比较大，无法被接受。

3．UTF-8字符集，每次传送8位数据，并且是一种可变长的编码格式。将UCS-4字符集的码位划分成4个区间。

二、重整教材顺应科学

按ASCII字符集→ASCII码→扩展ASCII字符集→扩展ASCII码→GB2312字符集→GB2312码→GBK字符集→GBK码→GB18030字符集→GB18030码→Unicode字符集→Unicode码的顺序合理安排教学内容，更顺应编码的自然发展规律，学生能科学地认识编码的产生与发展，提升学生思维能力。

三、丰富教材过渡自然

1．教材中“ASCII码用7位（标准ASCII码）或8位（扩展ASCII码）二进制数表示一个字符”。可以补充标准ASCII码、扩展ASCII码由来。

2．教材中“计算机要处理汉字，必须对汉字进行编码，显然每个汉字至少需要两个字节”。可以补充解释为什么至少要两个字节。

3．教材中“我国先后制定了多个汉字编码方案：……”。可以补充每个方案的产生与发展。

4．教材中“Unicode是为了解决传统字符编码方案的局限性而产生的”。可以补充具体的局限原因。

5．教材中“它可以用两个字节来表示一个符号，这样就有2¹⁶种不同的二进制编码，能表示很多国家的常用字”。可以补充这种编码是UCS-2字符集，可以表示65536（2¹⁶）个字符，所以说表示很多国家，而不是全世界所有。

6．教材中“Unicode字符集，是全球可以共享的编码字符集，涵盖了世界上主要文字的字符，其中包括简繁体字，共计74686个汉字”。可以补充为什么涵盖世界上的字符。

7．教材中“目前，Unicode还可以用更多字节来对字符进行编码”。可以补充UCS-4字符集、UTF-8字符集。

四、突破教材创设情境

在挖掘教材、重整教材、丰富教材的过程中，产生了一个有趣的问题：为何常见“锟斤拷”现象。这个现象的原理是不同的编码，比如UTF-8码与GBK码通信，就会乱码。Unicode字符集有一个特殊的替换符号，专门用于表示无法识别或展示的字符。两个替换符号连在一起转换成GBK，编码就变成了“EFBFBDEFBFBD”，显示出来就是“锟斤拷”。这个有趣的问题就可以作为“文本数据的编码”教学的问题情境。

通过挖掘教材、重整教材、丰富教材一系列的剖析教材，最后突破教材顺势创设了“为何常见锟斤拷现象”的真实问题情境，可以很好地激发学生的学习兴趣，促进学生的课堂参与。