位图图像与矢量图形

3．3．2 位图图像与矢量图形

第一部分：单元教学设计首页

一、制定教学目标的依据

1．课标要求与教材分析

课标要求：

了解常见的多种媒体信息，如声音、图形、图像、动画、视频的类型、格式及其存储、呈现和传递的基本特征与基本方法。

学会适当地选择不同类型的媒体信息来表达主题内容的方法，掌握各种媒体信息在计算机中的表示。

教材分析：

本章共两节内容，考虑到同学们在必修模块中已初步了解并加工过一些多媒体信息，对常见的多种媒体信息有了一定的认识，因此本章重点是学习第二节，而第二节是各种媒体信息在计算机中的表示，包括文本、图形、图像、音频、动画、视频在计算机中的表示，内容较多，所以将3.2中“文本信息在计算机中的表示”揉到3.1中进行教学，剩下的内容再分两课时完成。第一课时讲解图形图像的数字化表示过程，了解位图与矢量图的类型、格式及其存储、呈现和传递的基本特征，第二课时来学习音频、动画和视频的数字化表示过程，了解其类型、格式及其存储。3.2所涉及到的内容范围和深度是整个教材中较大的，但学生认识多媒体信息的类型、格式及其存储、呈现和传递的基本特征和基本方法是他们学习后续章节的必备基础，而此部分内容概念多且比较抽象，学习难度大，因此在教学中要通过类比、对比等教学策略化难为易、化繁为简，把握好深度和广度，以达到课标的要求。

2.学情分析

在必修模块《信息的加工与表达（上）》一章中，同学们已初步了解并加工过一些多媒体信息，对于常见的多媒体信息的特点已有了初步的认识，并能根据实际问题选择适当工具进行表达与交流。但对于各种媒体信息的格式及其存储、呈现和传递等的基本特征与基本方法和数据压缩技术等原理一片空白，需要进一步学习。 二、教学目标

知识与技能：

1．能根据实际情况和需要选用合适的媒体信息表达主题。 2．知道文本在计算机中的编码方式。

3. 知道位图图像和矢量图形的类型、呈现和传递信息的特征；能分辨位图与矢量图；理解图形图像的数字化；学会用公式计算位图图像文件大小。

4. 理解模拟音频数字化的过程，学会用公式计算音频文件大小。 5. 知道动画、视频是由图形图像一帧帧构成的；能根据实例区分有损压缩与无损压缩，静态压缩标准与动态压缩标准。 过程与方法：

1．在教师的启发引导下，学生通过类比、比较、合作探究、交流讨论等活动理解图形图像的数字化过程，知道位图图像文件大小的计算公式，分辨图形图像。

2．学生通过 “两只老虎”简谱的采样活动，理解模拟音频数字化的过程，知道声音文件大小的计算公式。

3．学生通过观看动画和视频，教师分解动画、视频，从原理上认识动画、视频。

情感态度价值观：

在活动中提高分析问题能力，体验交流的乐趣。

第二部分：课时教学设计首页

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一、课时教学目标

知识与技能目标：

1．知道位图图像和矢量图形的类型、呈现和传递信息的特征，能分辨位图与矢量图。 2．理解图形图像的数字化过程，学会用公式计算位图图像文件大小。 3．能区分有损压缩与无损压缩，初步了解静态图像压缩标准。

过程与方法目标：

在教师的启发引导下，学生通过类比、比较、合作探究、交流讨论等活动掌握图形图像的数字化过程，知道位图图像文件大小的计算公式，了解图形图像间的区别。

情感态度价值观：

学生在合作探究和讨论过程中，体验交流的乐趣，进一步提高分析问题和总结归纳的能力。

二、教学重点与难点

重点：

1．理解位图图像和矢量图形的数字化过程。 2．学会用公式计算位图图像文件大小 3．分辨位图图像和矢量图形

难点：

理解位图图像和矢量图形的数字化过程。 三、教学方法与手段

方法：讲授法、任务驱动法、基于问题教学法、活动探究法 教学资源：十字绣作品《牡丹图》、桃心和体育馆图片资料、画图程序

四、使用教材的构想

由于图像分辨率等概念比较枯燥，学生难以理解，因此借用学生常见的十字绣作品来帮助学生类比理解位图图像的特征，并采用桃心放大效果的不同对比教学突破重点，通过活动探究化解难点，从而使学生更好地认识图形图像的类型、存储和呈现的不同，理解图形图像数字化的过程。

第三部分：教学流程

一、提出问题、导入新课（1分钟）

教师行为：课件投影图片——桃心

教师提出问题：你们认为该图片是图形还是图像？

学生可能有的答案：图形

教师语言：恰恰相反，这张图片是图像。区分图形图像不能单从表面上去判断，如何来分辨图形图像呢，它们各有什么特点呢？今天让我们一起走进——3.2.2位图图像与矢量图形。

【本环节设计意图】从学生的认知冲突入手启发他们对图形图像的思考。 二、对比观察，认识位图图像和矢量图形（12分钟）

教师语言：被计算机接受的数字图像分为：位图图像和矢量图形，刚才同学们所说的图形和图像只是一种简称，有时人们也称位图图像叫位图，称矢量图形叫矢量图。

第一步：任务驱动、发现问题

教师行为：布置任务

任务要求：在桌面学案资料中有两张图像“桃心.jpg”和“桃心.wmf”，请同学们用图片传真器打开两张图像并放大，观察两张图像被放大后有什么不同？ 学生行为：上机操作，完成任务，发现“桃心.jpg”被放大后出现模糊现象，而“桃心.wmf”没有变形。

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教师点拨总结：“桃心.jpg”被放大后出现模糊现象，仔细观察，会发现在边缘部分出现马赛克似的小方块现象，而“桃心.wmf”没有变形。

【设计意图】让学生在任务中发现问题：看似相同的图像被放大后出现不同的效果，设置悬念，为后面分辨位图图像与矢量图形做铺垫。

第二步：十字绣类比，认识位图图像 教师行为:拿出一幅十字绣，要求前排学生和最后一排学生观看，并描述你们看到的结果。

前排学生描述：看到由一些不同颜色的方块组成了一幅牡丹图。 后排学生描述：看到一幅风景秀丽的牡丹图。

教师点拨：前排学生相对于后排学生来说，相当于放大了我的十字绣，放大后就看到牡丹图是由不同颜色的方块组成，这就类似于“桃心.jpg”被放大后，在边缘出现马赛克似的小方块现象。

学生行为：对比分析“桃心.jpg”和十字绣，“桃心.jpg”和十字绣有相似之处，都是有很多个小方块组成的。

教师总结：十字绣是有若干个点来构成，位图图像也是如此，我们把“桃心.jpg”中的方块点称为像素点，由像素点构成的图像就叫位图图像，把图像水平方向与垂直方向的像素个数称为位图图像的分辨率，它也就决定了图像的长和宽。 【设计意图】位图的特点和十字绣特别相似，借用学生常见的十字绣来类比既调动了学生的学习兴趣，也启发了学生对位图图像的构成及其分辨率的理解。

第三步：探究原因，认识矢量图形

教师提出问题：为什么“桃心.wmf”放大后没有变形呢？

学生同桌讨论: “桃心.wmf”是图形，是一个几何形状。 教师语言：同学们说的很对，“桃心.wmf”是一个矢量图形，那为什么矢量图形缩放变形后不会失真呢？

教师投影图片：

教师引导：从上图中可以看出，矢量图是通过数学方法计算对象的轮廓线和填充属性来描述图形的，跟分辨率无关。换句话说，矢量图形用一组指令集合来描述的，这些指令用来描述构成一幅图的所有直线、圆、矩形、曲线等的位置、形状、维数和颜色等各种属性和参数。显示时，需要相应的软件读取、解释这些指令，并将其转换为屏幕上所显示的形状和颜色。

矢量图是用数学方法描述的一系列点、线、弧和其他几何形状。比如桃心的数学表达方式为：x~2+y~2+ax=a(x~2+y~2)~1/2（~后面的数均为指数），成比例的缩小和放大都不会变形。

【设计意图】举例三角形在坐标系中的表示和桃心的数学表达方式，让学生能够进一步

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理解矢量图是用数学方法描述，与分辨率无关。

第四步：拓展知识，分辨位图图像和矢量图形

教师语言：分辨位图图像和矢量图形的另一个方法是看图像文件的扩展名。 学生行为：自学学案资料——《图形图像文件格式》

【设计意图】从另一个角度让学生学会分辨位图图像和矢量图形。

第五步：师生互动，了解位图图像和矢量图形的应用

教师提问：结合刚才所讲的图形图像的特点，思考在生活中什么场合用到位图图像，什么适合用矢量图形？

学生行为：四人一组，讨论交流

学生代表发言：矢量图形放大后不变形，可用在商标、广告上，而图像常用在照片上。 教师总结：图像的颜色非常逼真，常用在记录自然影像方面，而矢量图是利用数学方法描述的图形，不管放到多大，图片都是清晰的，因此常用在商标设计、插画、广告等行业。 【设计意图】让学生学以致用，了解位图图像和矢量图形在生活中的应用。 三、活动探究，突破难点——图形图像数字化（19分）

第一步：矢量图形的数字化过程

敦煌图案矢量图

教师行为：投影《敦煌图案》矢量图，思考在计算机中是如何来存储矢量图形的呢？ 学生行为：结合所学数学知识，小组讨论交流，矢量图形是采用数学方法存储图形的。 教师点拨：前面我们了解到矢量图是通过数学方法计算对象的轮廓线和填充属性来描述。《敦煌图案》矢量图可以分解为叶、花瓣、花茎等图形，叶、花瓣、花茎又可分解为一系列最简单的无法再分解的由点、线、面等组成的子图，矢量图通过记录这些子图的轮廓形状、线条粗细、色彩及它们的组合方式来描述花的形状。矢量图形存储的数据主要是绘制图形的数学描述，由于矢量图形可通过数学公式计算获得，因此，生成的文件存储容量很小。 【设计意图】前面知识已有铺垫，学生通过讨论交流能自己总结并理解矢量图形数字化的过程。

第二步：位图图像的数字化过程

教师提出问题：位图图像是由像素构成，每个点有它的位置和颜色，它在计算机中又是如何存储的呢？

学生思考后回答：存储每个像素点的位置和颜色。

教师小结：多媒体信息在计算机中都是以二进制形式来存储，图像也不例外，我们将记录像素点颜色的二进制位数称为图像量化位数。

教师要求思考：如果用16位二进制来存储一幅图像的颜色，颜色值有多少？

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学生行为：在教师引导下同桌讨论并计算：

得出结论 颜色值： 2

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16位（每位取值：0或1） =65536

教师小结：记录像素点颜色的二进制位数越多，可表示的颜色数就越多，图像色彩就越逼真。

【设计意图】 引导学生利用已学过的排列组合等数学知识进行计算，促进学生知识的迁移，并使其充分认识到数学知识的应用价值，进而积极主动学习数学课程。

第三步：活动探究，学会应用位图图像文件大小的计算公式

学生以小组形式通过两个活动来探究位图图像的大小与什么因素有关。

活动一：

活动内容：用“画图”程序打开24位位图“体育馆.bmp”，选择“图像\\属性”，将图像大小由原来的480*360像素更改为800*600像素，并保存修改后的图片。

活动要求：观察前后两张图片的大小，讨论图片的大小与什么因素有关。 活动二：

活动内容：用“画图”程序打开24位位图“体育馆.bmp”，选择“文件\\另存为”，文件类型选择 “16色位图”。 活动要求：观察前后两张图片的大小和图像的呈现效果，讨论图片的大小与什么因素有关。

学生行为：上机操作，通过活动探究比较和讨论交流，得出结论：图像分辨率越大，图像文件的存储容量就越大；图像量化位数越大，图像文件就越大，图像的品质也越好。 【设计意图】通过活动探究让学生进一步了解图像分辨率的概念，知道图像文件的大小与图像分辨率和图像量化位数有关。

教师行为：投影展示位图图像文件大小计算公式

文件的大小（字节数）=图像分辨率*图像量化位数/8

教师提出问题：为什么公式中要除以8呢？

教师点拨：1个字节是计算机中最小的存储单元，而1B（字节）=8位(bit)，图像量化位数/8后，公式计算出的文件大小的单位就是字节。

学生计算：1TB=2GB=2MB=2KB=2B

[练一练]：计算“体育馆.bmp”文件的大小，它的分辨率是480*360，图像量化位数为24，该图像占多大存储空间？对比文件的实际大小，看是否相符？ 学生计算：480*360*24/8=518400B=506Kb

“体育馆.bmp”文件的实际大小和公式计算的大小相等

【设计意图】通过教师的点拨，解决了学生对于惯见的存储容量的混淆，使学生准确把握位图图像文件大小的计算公式，并通过练习掌握位图图像文件大小的计算公式。 四、设置悬念，引出静态图像压缩标准JPEG（6分）

第一步：设置悬念，引出下文 教师行为：出示“体育馆.jpg”，通过图片的属性查看图像分辨率也是480*360，图像量化位数也是24位，现要求学生计算该图片的大小，并对比文件的实际大小，看是否相符。

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学生行为：通过公式计算该图片大小应为480*360*24/8=518400B=506Kb，而“体育馆.jpg”的实际大小比用公式计算的结果小很多。

教师提问：为什么会出现这样的结果呢？

学生可能给出的答案：体育馆.jpg可能经过了压缩。 教师讲解：“体育馆.jpg”是经过压缩后的图像，压缩标准就是著名的静态图像压缩标准JPEG。

【设计意图】本环节借助学生的疑问自然引入了静态图像压缩标准。

第二步：教师引导，学生自学

学生行为：自学学案资料——静态图像压缩标准JPEG

教师提出问题：结合十字绣的特点，用自己的语言描述静态图像压缩原理

学生回答：十字绣中相邻的像素点颜色相同，在存储时就不必一一存储了，可记录他们的位置和共同的颜色值，图像占用的存储空间自然减少。

教师提出问题：静态图像压缩方法有几种？

学生回答：分为无损压缩和有损压缩，无损压缩是采用某种算法表示重复的数据信息，有损压缩是去除图像中重复或不重要的资料丢失。

教师总结：JPEG是Joint Photographic Experts Group（联合图像专家组）的缩写，JPEG 的最新标准是JPEG 2000，既支持无损压缩，也支持有损压缩。

【设计意图】图像压缩标准枯燥晦涩，借助十字绣的特点帮助学生理解压缩原理和冗余信息，通过十字绣的启发学生能较快吸收消化图像压缩原理和方法。 五、归纳总结，加深理解（2分钟）

教师行为：打开学案资料——位图图像与矢量图形的区别，填写表格

学生行为：完成表格 教师补充，示例如下：

位图图像与矢量图形的区别 文件大小 颜色 放大 用途 格式 位图（image）图像 大 丰富逼真 放大后出现锯齿状 记录色彩逼真的自然影像 *.Bmp、*.jpg、*.gif、*.tif等 矢量(picture)图形 小 不够丰富 放大后不变 商标，广告 *.Cdr、*.wmf等 课堂检测（5分） 1．如果一幅图像放大时会模糊不清，我们判断这幅图像可能是：___________________

2．在Powerpoint或Word软件中就有矢量图像，我们可以在什么菜单中找到？

___________________________________________________________________________ 3．一张容量为640M的光盘，可以贮存（ ）张分辨率为1024*768的真彩（24位）相片。

A．568 B．284 C．1137 D．以上都不是 4. 若一幅图像的分辨率是512*384，计算机屏幕分辨率是1024*768，则该图像按100%显示，占据屏幕的几分之几？若一幅图像的分辨率是2272*1704，计算机屏幕分辨率是1024*768，要全屏幕显示整幅图像，则该图像显示比例是百分之几？（有兴趣有能力的同学完成）

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第四部分：课时教学设计尾页

一、板书设计

文件大小 颜色 放大 用途 格式 3．2.2位图图像与矢量图形 位图图像与矢量图形的区别 位图（image）图像 矢量(picture)图形 大 丰富逼真 放大后出现锯齿状 记录色彩逼真的自然影像 *.Bmp、*.jpg、*.gif、*.tif等 小 不够丰富 放大后不变 商标，广告 *.Cdr、*.wmf等

二、教学反思

本节课在教师启发引导下，通过将图像和十字绣类比讲解，学生比较容易理解图像数字化的过程，同时采用活动探究法，学生能积极主动参与到课堂活动中，将理性认识通过实践得到印证，加深了对图像数字化原理的理解。另外通过桃心放大效果的不同对比教学，激发了学生学习的兴趣，使学生对位图图像和矢量图形有了深入的认识。不足之处是图像压缩标准过于枯燥晦涩，加上课堂时间有限，学生在教师引导下仅通过自学学案不能深入理解，还需学生课后再去搜索查阅资料，深入探究。 教师简介

孙淑彦，中教二级，太原市第五十六中学校一名普通教师，现担任学校初二、高一和高二三个年级所有的信息技术课。在教学中注重结合学校和学生的实际情况，制定符合学生认知规律的教学方法及教学形式，通过案例分析、故事引导、分组探究、操作体验等方式极大调动了学生学习的积极性和主动性。另外还经常组织学生小组活动搞制作，培养学生的创新和实践动手能力，曾在第七界宋庆龄少年儿童发明活动荣获“优秀科技辅导教师奖”的荣誉称号。

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