第一篇：一種網(wǎng)絡(luò)編碼和信道編碼的聯(lián)合設(shè)計(jì)

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一種網(wǎng)絡(luò)編碼和信道編碼的聯(lián)合設(shè)計(jì)

作者：仇巧云 盧選民 趙明峰

來源：《現(xiàn)代電子技術(shù)》2010年第23期

摘要：網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)可以大幅度提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量和魯棒性，因此已成為近年來的研究熱點(diǎn)。在研究無線網(wǎng)絡(luò)中物理層網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了多址信道中一種聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)編碼和信道編碼的設(shè)計(jì)方案。該設(shè)計(jì)利用LDPC碼和網(wǎng)絡(luò)編碼的線性特性以及軟輸入軟輸出模塊設(shè)計(jì)，不僅減少了編譯碼的復(fù)雜度，而且在高的信噪比情況下可以獲得良好的性能。仿真結(jié)果表明，該設(shè)計(jì)方案不僅容易實(shí)現(xiàn)，而且性能接近網(wǎng)絡(luò)信道容量的上限，相比傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)至少能夠提高1.6倍的增益。

關(guān)鍵詞：無線網(wǎng)絡(luò)；物理層網(wǎng)絡(luò)編碼；信道編碼；多址信道；LDPC多用戶檢測器

第二篇：網(wǎng)絡(luò)編碼知識小結(jié)

注：本小結(jié)報(bào)告來自兩份論文

[1]上角標(biāo)1代表 論文 <網(wǎng)絡(luò)編碼的研究進(jìn)展> 楊林 鄭剛等

[2]上角標(biāo)2代表 論文 <網(wǎng)絡(luò)編碼研究綜述> 陶少國等

網(wǎng)絡(luò)編碼研究綜述

萬里 基本概念

起源：R.Alshwede的蝴蝶網(wǎng)絡(luò)模型定義：網(wǎng)絡(luò)編碼是一種融合編碼和路由的信息交換技術(shù)，在傳統(tǒng)存儲轉(zhuǎn)發(fā)的路由方法基礎(chǔ)上，通過允許對接收的多個數(shù)據(jù)包進(jìn)行編碼信息融合，增加單次傳輸?shù)男畔⒘?，提高網(wǎng)絡(luò)整體性[1]能。

[1]本質(zhì)：利用節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力提高鏈路帶寬的利用率。核心思想：具備編碼條件的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)對接收到的信息進(jìn)行編碼，然后傳輸給下一級的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，收到信息的下一級節(jié)點(diǎn)如果具備編碼條件，又對其接受的信息按照同樣的方式進(jìn)行傳輸與處理，如此反復(fù)，直到所有經(jīng)過處理后的信息匯聚到信宿節(jié)點(diǎn)為止。最后，在信宿節(jié)點(diǎn)，[2]通過譯碼，即可譯出信源發(fā)送的原始信息。主要優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)： 提升網(wǎng)絡(luò)吞吐量 2 均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載

從作者的例子[Fig.2]可以看出，雖然傳輸鏈路增加了，但是每條鏈路上傳輸?shù)男畔⒏猓鉀Q了網(wǎng)絡(luò)擁塞問題。3 提高帶寬利用率

同2，雖然傳輸鏈路增多了，但是每條鏈路上的信息減少了（均衡了），總體是減少了網(wǎng)絡(luò)帶寬，提高了網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率。缺點(diǎn)：

雖然網(wǎng)絡(luò)編碼優(yōu)點(diǎn)突出, 但運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)編碼增加了計(jì)算的復(fù)雜性, 而且網(wǎng)路節(jié)點(diǎn)需要緩存足夠的輸入信息, 因此編碼操作增加了傳輸時延和節(jié)點(diǎn)的額外的I/ O、CPU消耗。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明, 即使應(yīng)用最有效的隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼，其編碼和譯碼的時間也不容忽視。此外, 應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)編碼還存在同步問題, 這主要是由于信宿節(jié)點(diǎn)必須等待收到足夠的編碼信息, 才能開始

[2]譯碼。同步問題給在實(shí)時系統(tǒng)中應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)編碼提出了挑戰(zhàn)。

[2] 2 原理與數(shù)學(xué)模型

2.1網(wǎng)絡(luò)編碼分類

網(wǎng)絡(luò)編碼按照節(jié)點(diǎn)輸出和輸入的關(guān)系可劃分為線性網(wǎng)絡(luò)編碼和非線性網(wǎng)絡(luò)編碼 網(wǎng)絡(luò)編碼按照編碼系數(shù)生成的隨機(jī)性可劃分為隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼和確定性網(wǎng)絡(luò)編碼（通過算[1] 法算出系數(shù)）2.2線性網(wǎng)絡(luò)編碼

目前的網(wǎng)絡(luò)編碼研究均局限于有限域中的線性網(wǎng)絡(luò)編碼。2.3幾個基本概念 信息流：信源發(fā)送的信息，鏈路傳輸?shù)男畔⒁约靶潘藿邮盏降男畔?，均以向量形式?/p>

[2]之于有限域。稱其為信息流。本地編碼向量:將節(jié)點(diǎn)上的信息流作為節(jié)點(diǎn)輸入鏈路上傳輸信息的線性組合。[鏈路的消息流與輸入鏈路的消息流的映射關(guān)系] 3 全局編碼向量:將信源發(fā)送信息表示成信息流向量，將鏈路上傳輸?shù)男畔⒘鳟?dāng)做信源向量的信息流向量各元素的線性組合，該線性組合系數(shù)構(gòu)成的向量就是該鏈路的全局編碼向量。[鏈路的消息流與信源的信息流的映射關(guān)系] 備注：如果忘記 可以參考論文2中的Fig.3 2.4數(shù)學(xué)模型

[2] 3網(wǎng)絡(luò)編碼的構(gòu)造方法

網(wǎng)絡(luò)編碼的KEY：求得每條鏈路對應(yīng)的編碼向量 3.1集中式編碼方法 3.1.1 指數(shù)時間算法

設(shè)N1,N2,...,Nn表示所有編碼鏈路對應(yīng)的編碼向量, 則必定存在函數(shù)關(guān)系: p = f(N1,N2,..,Nn),并稱使p=0的點(diǎn)(N1,N2 , ?,Nn)的集合稱為被“函數(shù)p 分割出來的代數(shù)簇”,[2]因而算法的目標(biāo)就是求得一個不位于“函數(shù)p分割出來的代數(shù)簇”上的點(diǎn)(p?0)。3.1.2 多項(xiàng)式時間算法

3.1.3其他算法 1引入通用LCM（貪婪算法與啟發(fā)式算法）可實(shí)現(xiàn)多速率的網(wǎng)絡(luò)編碼

但是由于計(jì)算量大，實(shí)現(xiàn)過程復(fù)雜，不實(shí)用（作為多速率網(wǎng)絡(luò)編碼的探索，具有很重要的意義）

2線性多播、線性廣播和線性擴(kuò)散：線性擴(kuò)散是線性廣播的特例, 線性廣播是線性多播的特例, 反之不成立.線性廣播說明了通過增加信源發(fā)送的信息流向量的維數(shù), 可以提升傳輸

[2]速率;線性擴(kuò)散能保證信源節(jié)點(diǎn)以互補(bǔ)的形式發(fā)送信息流。

[1]3沖突圖法、矩陣滿秩法、圖染色法等幾種構(gòu)造方法。3.2分布式編碼方法 3.2.1確定系數(shù)構(gòu)造法

其核心思想是將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞纸獬啥鄠€子樹，并保證每個子樹的編碼矢量屬于其父樹編碼

[1]矢量的擴(kuò)張空間，且任意兩個子樹的共有信宿的編碼矢量均線性無關(guān)。3.2.2隨機(jī)系數(shù)網(wǎng)絡(luò)編碼

隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼(簡稱RNC),該方法基于一種隨機(jī)選擇編碼向量的策略:對于除了信宿節(jié)點(diǎn)外的所有中間節(jié)點(diǎn),只要在一個足夠大的有限域上隨機(jī)選擇它們輸入鏈路到輸出鏈路的映射,而且各節(jié)點(diǎn)映射關(guān)系的選取是相互獨(dú)立的,就能以較高概率使各個信宿節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的系統(tǒng)轉(zhuǎn)移矩陣滿秩,即各信宿節(jié)點(diǎn)能以較高的概率成功譯碼。與時間多項(xiàng)式算法總能保證成功譯碼不同, 在RNC 中,雖然不能確保最終形成的系統(tǒng)轉(zhuǎn)移矩陣M滿秩, 但由于是隨機(jī)選擇編碼向量, 其復(fù)雜性與確定性算法相比要低得多, 更易于實(shí)現(xiàn), 而且99%以上的譯碼成功率在一般情況也足以滿足需求.因此,隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼具有重要的理論價值和應(yīng)用價值，得到了廣泛的關(guān)注和

[2]應(yīng)用, 如微軟提出的P2P文件共享系統(tǒng)Avalanche便是基于RNC的典型應(yīng)用。3.3集中式與分布式的比較

集中式：需要了解全局拓?fù)湟苑峙渚幋a系數(shù)，可擴(kuò)展性差。

確定分布式：掌握局部拓?fù)浼纯蓪θ刖幮畔⑦M(jìn)行編碼，但需要通信開銷。

[1]隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼：實(shí)用性強(qiáng)，需要較大的字母表，存在解碼失敗概率。

4性能參考以及優(yōu)化

網(wǎng)絡(luò)編碼的主要性能指標(biāo)包括字母表、編解碼速度和編碼增益等．其中，字母表是最重要的性能指標(biāo)，決定了網(wǎng)絡(luò)編碼解的存在性、編解碼復(fù)雜度、延時以及存儲開銷．編解碼速度反映了編解碼操作的計(jì)算復(fù)雜度．編碼增益則表征網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用效率．網(wǎng)絡(luò)編碼設(shè)計(jì)的一個重要目標(biāo)就是盡可能使用小的字母表和低復(fù)雜度的編解碼操作來提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量或減[1]小延時．

4.1網(wǎng)絡(luò)編碼復(fù)雜性的影響因素分析 4.1.1編碼構(gòu)造方法

網(wǎng)絡(luò)編碼的核心，目標(biāo)是尋找復(fù)雜性低的算法（分布式與集中式的共同目標(biāo)）。4.1.2編碼操作數(shù)

可從三個角度分析：信息分組、編碼鏈路和編碼節(jié)點(diǎn), 其中從信息分組的角度減少其操作數(shù)目是降低編碼操作復(fù)雜性最理想的方式, 但是分析的難度較大, 一般均從減少編碼鏈

[2]路或者節(jié)點(diǎn)的數(shù)目來考慮。4.1.3有限域的大小

保證足夠的譯碼成功率的前提下（有限域過小，譯碼成功率降低）, 應(yīng)盡量減少有限域的大小。

4.2基于簡單網(wǎng)絡(luò)的解決方案

將普通網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化為某種易于表達(dá), 且各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)具有共同特征的“簡單網(wǎng)絡(luò)”將普通網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化為簡單網(wǎng)絡(luò), 其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兊檬趾唵?但一個不容忽視的問題就是: 簡單網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模(節(jié)點(diǎn)數(shù))比原普通網(wǎng)絡(luò)卻膨脹了許多, 也就是說網(wǎng)絡(luò)編碼的代價被放大了,“簡單網(wǎng)絡(luò)”的最小代價并不等于原網(wǎng)絡(luò)的最小代價.但是, 將網(wǎng)絡(luò)“簡化”處理的思想在方法論上具有

[2]重要的借鑒意義,為最小代價的網(wǎng)絡(luò)編碼提供了研究方向。4.3基于信息流

信息流分解的基本原理是按照網(wǎng)絡(luò)中信息流的特征和共性, 將原網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)劃分為一系列的子樹圖, 這些子樹圖中的節(jié)點(diǎn)擁有相同的編碼向量, 子樹里面的節(jié)點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不影

[2]響整個系統(tǒng)的多播傳輸, 因此每個子樹可以當(dāng)作一個節(jié)點(diǎn)來處理。4.4基于最小代價函數(shù)的解決方案

借鑒路由多播的最小代價樹，將網(wǎng)絡(luò)編碼轉(zhuǎn)化為線性規(guī)劃問題。

5應(yīng)用與研究趨勢

5.1應(yīng)用領(lǐng)域

[1]Ad Hoe網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、P2P內(nèi)容分發(fā)、分布式文件存儲和網(wǎng)絡(luò)安全等領(lǐng)域。

[2]無線網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用層多播和P2P文件共享、傳輸?shù)牟铄e控制。5.2研究趨勢

5.2.1多源網(wǎng)絡(luò)編碼

對于信源數(shù)目大于2的網(wǎng)絡(luò)編碼多播，研究不夠充分，但多源多播廣泛存在。5.2.2非組播網(wǎng)絡(luò)

對于非組播網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)編碼理論研究。5.2.3非線性網(wǎng)絡(luò)編碼

非線性研究尚未起步，性能還不可知，比線性網(wǎng)絡(luò)編碼要求與難度更高。5.2.4具體實(shí)現(xiàn)

網(wǎng)絡(luò)編碼的具體實(shí)現(xiàn)需要考慮諸多因素，也是有意義的研究方向。5.2.5與其他領(lǐng)域的融合

與信源編碼的聯(lián)合設(shè)計(jì)與優(yōu)化、與信道編碼和調(diào)制技術(shù)的結(jié)合、與多描述分層編碼的結(jié)合。

5.2.6降低網(wǎng)絡(luò)編碼復(fù)雜度

降低網(wǎng)絡(luò)編碼復(fù)雜度，實(shí)現(xiàn)最小代價網(wǎng)絡(luò)編碼。5.2.7安全方面

無線網(wǎng)絡(luò)編碼在安全方面的研究。

第三篇：《編碼》教學(xué)設(shè)計(jì)

《編碼》教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)內(nèi)容：北師大版四年級數(shù)學(xué)上冊“數(shù)學(xué)好玩”第91－92頁內(nèi)容。教學(xué)目標(biāo)：

1、了解生活中用到的數(shù)字編碼，體會編碼編排的特點(diǎn)。

2、培養(yǎng)學(xué)生搜集信息的能力和觀察比較的能力，幫助學(xué)生感受到數(shù)學(xué)與生活的密切聯(lián)系。

3、培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和實(shí)踐能力。

4、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)的興趣和意識。幫助學(xué)生感受數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的樂趣，在數(shù)學(xué)活動中養(yǎng)成與人合作的良好習(xí)慣，經(jīng)歷在表達(dá)和交流中解決問題的過程。教學(xué)重、難點(diǎn)：

重點(diǎn)；探索身份證號碼的編排方法，體會編碼編排的合理性、科學(xué)性。難點(diǎn)：探索編碼的編排方法，體會編碼編排的合理性、科學(xué)性，初步學(xué)會科學(xué)合理地進(jìn)行編碼，培養(yǎng)編碼思想。教學(xué)準(zhǔn)備：多媒體課件 教學(xué)過程：

一、聊數(shù)字，知信息

1、由數(shù)字導(dǎo)入新課，引出并板書課題《編碼》。

2、由特殊的電話號碼和運(yùn)動員編碼，初步嘗試從數(shù)字中獲取信息。

二、聊編碼，知規(guī)則

1、初識身份證號碼。

出示老師的身份證，了解出生日期碼。出示另外兩個身份證號碼，觀察比較后小組內(nèi)交流自己的發(fā)現(xiàn)和猜測。

2、探究身份證號碼的編碼規(guī)律。

根據(jù)學(xué)生的匯報(bào)交流及老師的介紹，得出身份證號碼的編碼規(guī)律，老師板書相關(guān)內(nèi)容。

在師生交流中體會數(shù)字編碼的科學(xué)性和簡潔性。

3、了解居民身份證的用途。

4、小小偵探。

利用教材中的情境圖，再次鞏固身份證號碼的編碼規(guī)律并認(rèn)識銀行卡號的編碼規(guī)則。

三、聊方法，學(xué)編碼

小小編碼師：給自己編一個學(xué)號。

要求：你編的這個號碼可以適用于整個小學(xué)階段。

四、聊收獲，拓思維

1、分享收獲，總結(jié)全課。

2、你知道嗎？

了解生活中常見的編碼現(xiàn)象。

課外拓展：給老師的銀行卡設(shè)計(jì)一個有個性而且安全系數(shù)較高的密碼。

第四篇：《編碼》教學(xué)設(shè)計(jì)

《編碼》教學(xué)設(shè)計(jì)

一、創(chuàng)設(shè)情境：

（課件——柯南）看，他是誰？柯南頭腦冷靜，觀察力敏銳，推理能力也極強(qiáng)，是一個有名的少年偵探。今天我也想請大家當(dāng)一回小小偵探家，隨柯南一起破案去！愿意嗎？在一個月黑風(fēng)高的晚上，某小區(qū)發(fā)生了一起入室盜竊案。通過幾天的偵察，警察已經(jīng)鎖定了5個犯罪嫌疑人。（出示信息，生介紹）經(jīng)過仔細(xì)勘查警察在現(xiàn)場還發(fā)現(xiàn)了犯罪嫌疑人逃跑時留下 的線索——一張不完整的身份證復(fù)印件和一個銀行卡號。你能根據(jù)這些線索抓到小偷嗎？

（猜測是科學(xué)發(fā)現(xiàn)的前奏，你們已經(jīng)邁出了精彩的一步）

看來想要破案，就應(yīng)該了解身份證號和銀行卡號編碼中所隱藏的秘密。（課題：編碼）

二、了解身份證,掌握號碼含義

（一）探索身份證編碼組成。

1.談話:昨天,老師請同學(xué)們回家調(diào)查了解你家人的身份證號碼，都帶來了嗎？

2.詳細(xì)了解號碼中的信息：（1）身份證號碼一共有幾位？

（2）出生日期：請同學(xué)們觀察你本人的身份證號，你的生日是哪年哪月哪日？能在你的身份證號碼中找到你的生日嗎？在什么位置？（板書：第7-14位 出生日期）（3）地址碼：

接下來，我們來研究身份證的前6位，指名一組學(xué)生說。為什么這2個同學(xué)的前6位是相同的？你們的身份地址是什么？先比一比你收集的號碼，再和小組同學(xué)比一比，看一看：身份證號碼的前6位，相同嗎？為什么？有什么不同嗎？（小組交流，匯報(bào)）（板書：第1-6位 地址碼）

（4）：第15-17位表示的是順序碼，它代表同一個地址碼范圍內(nèi)同年同月同日出生的人的順序。你的順序碼是多少？

再認(rèn)真觀察第17位也就是倒數(shù)第2位的數(shù)字上的數(shù)字是多少？

性別：（請問男同學(xué)）說說你身份證號中第17位也就是倒數(shù)第2位的數(shù)字是多少？（1.3.5.7.9是單數(shù)，也叫奇數(shù)表示男）

——真的是這樣嗎？（驗(yàn)證）（請問女同學(xué)）說說你身份證號中第17位也就是倒數(shù)第2位的數(shù)字是多少？（0.2.4.6.8是雙數(shù)，也叫偶數(shù)表示女）

從這個第17位編碼，你知道了什么？（板書）

（5）判斷（板書）***521主人的出生日期和性別

老師也收集到了一個身份證號，你從這個身份證號碼中能獲得什么信息？（他的出生日期是什么時候？他是男的還是女的？你是怎樣判斷的？）這個身份證號的主人現(xiàn)在就站在你們面前）

我的出生日期是1980年9月13日，那為什么編碼時不直接寫成（1980 913）？（0占位，為了保證同一類編碼位數(shù)相同）

假如我有一個雙胞胎妹妹，她的身份證號碼會是怎樣的？地址碼一樣，出生日期一樣，順序碼又會是多少呢？（253是我的雙胞胎弟弟）

（6）校驗(yàn)碼：第18位，它是把前17位數(shù)字帶入統(tǒng)一的公式計(jì)算出來的，計(jì)算的結(jié)果是0-10。但是編碼時卻用羅馬數(shù)字X代換10，這是為什么？（都是為了保證同一類編碼的位數(shù)相同，體現(xiàn)了編碼的科學(xué)性和規(guī)范性。）（7）信息唯

一、持久

看一看，用編碼記錄信息和用文字描述相比，有什么優(yōu)越之處？（簡潔）既然要簡潔，那我編一個簡潔點(diǎn)（198009132）只包含出生日期和性別，我就用它作我的身份證號碼可以嗎？這個身份證號碼是我獨(dú)有的嗎？（生：不行，太簡單，會重復(fù)）(沒有指明地址，同年同月同日生的女性可不只我一個)

第二個（198009***7537）：那如果把身高、體重、褲長、鞋碼也包含在內(nèi)，合適嗎？（生：不行，會變）。那么在編碼時應(yīng)該選擇有什么樣特性的信息呢？

（板書：信息唯

一、持久）（3）

（4）身份證的安全：

現(xiàn)在我們已經(jīng)知道了身份證的秘密，那在生活中什么地方要用到身份證？（生）

老師要提醒大家一點(diǎn),身份證是我國目前唯一的法定個人身份證件, 每個人的身份證號碼是唯一的、不重復(fù)的。大家要注意妥善保管好自己的身份證,不要隨意借給他人使用。

2.現(xiàn)在我們已經(jīng)知道了身份證的秘密，你能判斷誰是犯罪嫌疑人嗎？你是怎樣判斷的？

（根據(jù)身份證號碼中的出生年份，鎖定3個1972年出生的嫌疑人，排除另外2人，縮小調(diào)查范圍。）

（二）了解銀行卡號的編碼方式： 1.但是僅憑一個不完整的身份證號碼無法判斷最終的犯罪嫌疑人，接下來我們一起了解下第二條線索銀行卡號的編碼方式。3.（出示）教師介紹

這個銀行卡號中的前6位數(shù)字表示（），中間的數(shù)字表示（），最后一個數(shù)字也是校驗(yàn)碼。這個銀行卡號來自哪個銀行？

4.現(xiàn)在你能根據(jù)身份證號和銀行卡號幫柯南破案嗎？（生）

出生于1972年持有甲銀行卡的5號犯罪嫌疑人終于落入法網(wǎng)。你們個個也是優(yōu)秀的小偵探！

（三）生活中的編碼：

看來學(xué)好編碼很重要，編碼在生活中的應(yīng)用也很廣泛，你見過嗎？

(抽生回答)……

2.老師收集了一些編碼，一起來看看:（1）旅館房間號（你知道了什么？）、電話號碼（你獲得哪些信息？當(dāng)我們撥打這個電話號碼時會有幾部電話響起？）

（2）郵政編碼、商品的條碼中可能蘊(yùn)含著哪些信息？（國家代碼、生產(chǎn)廠商代碼、廠內(nèi)商品代碼）

（3）車牌號碼，飛機(jī)票，軍事情報(bào)密碼……

（四）為學(xué)校的每一個學(xué)生編一個號碼。1.生活中的編碼這么多，想不想自己也來編一個。

聽說新學(xué)期開始，我們4年級重新編班了，是吧？為了各科老師能盡快熟悉班里的學(xué)生，班主任給班級里的每一個同學(xué)編了一個號碼。老師了解一下，你在這個班級的學(xué)號是多少？（為了保證所有學(xué)號數(shù)位相同，學(xué)號應(yīng)全部是兩位數(shù)。01、02、03……）

最近，學(xué)校要給每個學(xué)生建立成長記錄冊，校長委托我們?yōu)槊總€學(xué)生編一個學(xué)號。先思考一下：在這個編碼中應(yīng)該體現(xiàn)哪些信息呢？（課件：年級、班級、座號、性別）——每個信息你準(zhǔn)備怎樣編？ 師：為什么不能用年級編碼？ 生：年級每年會發(fā)生變化。

師：怎樣才能使學(xué)號從一年級到六年級一直不變？（生）

師：不同用途的編碼有不同的編碼規(guī)則，編碼規(guī)則要使編碼在一定范圍內(nèi)不會重復(fù)，在一定時間內(nèi)保持不變。

學(xué)生試編，全班交流，教師根據(jù)學(xué)生的交流情況，（淘氣也編了一個201203321 表示“2012年入學(xué)的⑶班學(xué)號為32的同學(xué)，該同學(xué)是男生”。你能看懂他的編碼規(guī)則嗎？）引導(dǎo)學(xué)生將不同的設(shè)計(jì)方式進(jìn)行比較，讓學(xué)生說一說那種編碼最為合理——如果你是校長，你會選擇哪種編碼？

小結(jié)板書：學(xué)號編碼：入學(xué)時間碼+班級碼+順序碼+性別碼

7.小結(jié)：不論是身份證編碼或是銀行卡號、學(xué)生編號，要使編碼合理，就要保證每一個編碼都與眾不同，并盡可能簡潔，不要引起歧義，在一定時間內(nèi)保持不變。

五、回顧總結(jié)：

1.回顧：這節(jié)課你學(xué)到了什么？（生）

我們用這些數(shù)字編碼有什么好處嗎?(有序，傳遞信息，便于統(tǒng)計(jì)，也便于查找，保密信息等。)2.總結(jié)全課：

編碼與我們生活息息相關(guān),未來的社會是一個信息數(shù)字化的社會，還有許多編碼的秘密在等待大家去發(fā)現(xiàn)。最后老師送給你們2句話：02090114 1301 26080514 1709 13090115，190821 242105 1205 2321 1709151407。（編碼真奇妙，數(shù)學(xué)樂無窮）希望同學(xué)們能學(xué)好數(shù)學(xué)，用好數(shù)學(xué)。板書設(shè)計(jì)：

編 碼

位數(shù)相同

信息唯

一、持久

05 21 1980 09 13

252 1－6位

7－14位

15－17位

18位 地址碼

出生日期

順序碼 校驗(yàn)碼

學(xué)號編碼：入學(xué)時間碼+班級碼+順序碼+性別碼

第五篇：《編碼》教學(xué)設(shè)計(jì)

《編碼》教學(xué)設(shè)計(jì)

未央?yún)^(qū)方新小學(xué)

惠翠云

教材內(nèi)容：北師大版四年級上冊91--92頁 教材簡析：

《編碼》是一節(jié)綜合實(shí)踐活動課，旨在通過學(xué)生的課前調(diào)查、收集信息、課中的匯報(bào)交流、自主編碼，使學(xué)生了解數(shù)字在編碼中的應(yīng)用，感受規(guī)則和要傳達(dá)的信息有關(guān)，認(rèn)識身份證號、了解身份證號的結(jié)構(gòu)及含義。教材從幫助探長破案這個故事情境入手，引起學(xué)生的探究興趣。通過比較5個犯罪嫌疑人的身份證號碼、銀行卡號等相關(guān)信息，協(xié)助破案，與要傳達(dá)的信息有關(guān)。最后，聯(lián)系生活設(shè)計(jì)，尋找并發(fā)現(xiàn)生活中的編碼，體會數(shù)字的用處與價值。學(xué)情分析：

四年級的孩子，對于破案這一情境是非常喜歡的，而且學(xué)生對于身份證的了解也略知一二。這節(jié)課在上之前，要求孩子先收集家庭成員的身份證號碼，并且通過網(wǎng)絡(luò)對身份證的含義進(jìn)行預(yù)習(xí)，對生活中的其他編碼也提前收集。教學(xué)目標(biāo)：

1、結(jié)合具體的問題情境，了解編碼的廣泛作用，進(jìn)一步體會“數(shù)”在日常生活中的作用，感受數(shù)學(xué)的文化價值。

2、結(jié)合具體的問題情境，通過觀察、比較、猜測來探索數(shù)字在編碼中所表示的具體含義，逐步建立數(shù)感。

3、再利用編碼解決問題的過程中，激發(fā)學(xué)生的數(shù)學(xué)探究愿望，發(fā)展學(xué)生的推理能力。教學(xué)重點(diǎn)：

理解數(shù)字編碼的準(zhǔn)確性和簡潔性，感受數(shù)字在交流和傳遞信息中的作用。教學(xué)難點(diǎn)：

探究編碼的特點(diǎn)，學(xué)會編碼的基本方法。

教學(xué)準(zhǔn)備：課件、學(xué)習(xí)單（收集家庭成員的身份證號）教學(xué)過程：

一、課前談話、導(dǎo)入新課。

1、師：今天上課老師想和你們聊聊天，樂意嗎？

你們一天上幾節(jié)課？這節(jié)課是你們今天上的第幾節(jié)課？

兩個數(shù)字表示的意義一樣嗎？

（設(shè)計(jì)意圖：通過談話，回憶數(shù)字以前學(xué)的兩種情況學(xué)，既可以

表示基數(shù)、也可以表示序數(shù)）

2、（課件出示：一個背對大家的孩子，號碼布上寫著3406）

師：當(dāng)平日里見到的這些數(shù)字，出現(xiàn)在運(yùn)動員所帶的號碼布上 時，他還表示的是順序和數(shù)量嗎？猜猜看：從這個號碼布上你能猜到什么？

師：從哪里看出是三年級四班？為什么不說是三十四年級或者是四十班呢？（不符合生活實(shí)際）

師：孩子們你們猜對了，她就是我們學(xué)校三年級四班的孩子王欣宇。

師：所以數(shù)字在這里給我們傳遞了一定的信息。比較“三年級四班王欣宇”和“3406”在運(yùn)動會這種場合哪個更簡潔、方便？

板書：方便、簡潔

（課件出示：另外一個背對大家的孩子，號碼不上寫著1206）

師：猜猜看這個孩子的年級和班級？兩個號碼布有什么相同的地方？

（預(yù)設(shè)）生：第一個數(shù)字表示的是年級，第二個數(shù)字表示的是班級，后兩個數(shù)字是表示這個運(yùn)動員在本班的順序。

師：看來是有規(guī)則的。板書：規(guī)則。

小結(jié)：我們把一些數(shù)字，按照一定的規(guī)則、方法編排，并能傳遞一定的信息這個過程叫編碼。板書：編碼。

（設(shè)計(jì)意圖：利用生活中孩子常見的“號碼布”編碼，初步體會，數(shù)字可以傳遞信息，體會編碼是有規(guī)則的，而且方便簡潔。）

二、小組合作、自主探究

1、了解身份證號碼中的出生年份

師：生活中警察也利用編碼的知識進(jìn)行破案。（課件出示書中的情境圖）

通過看圖你都知道了什么？ 你又能做出怎么樣的的初步判斷？

（預(yù)設(shè)）：生：要把省份證號碼和銀行卡卡號結(jié)合起來查，生：我覺得應(yīng)該排除生于1970年和1983年的兩個人。

師：你的理由是-----（預(yù)設(shè))：生：罪犯是1972年的。

師：從哪里知道的？

(預(yù)設(shè))：生：身份證號碼里有個1972......師：是他說的這樣嗎？身份證號碼里的1972代表的就是出生于1972年嗎？有沒有什么辦法驗(yàn)證一下? 生：用我們自己的身份證號碼驗(yàn)證。

學(xué)生對照自己的的身份證號碼發(fā)現(xiàn)：身份證號碼的第7位---11位確實(shí)表示的出生年份。

（設(shè)計(jì)意圖：孩子對省份證號碼有一點(diǎn)簡單的認(rèn)識，但是大部分孩子都是從身份證號碼中是首先發(fā)現(xiàn)自己的出生年月日的。符合孩子的認(rèn)知規(guī)律）

2、了解身份證號碼中其他數(shù)字的含義

師：你還知道身份證號碼里其他數(shù)字的含義嗎？請和你4人小組里的成員說一說。(以下了解身份證號碼中其他各數(shù)字的含義，可以根據(jù)孩子課堂上的匯報(bào)情況的先后順序分別解讀）

4人小組合作交流。全班匯報(bào)。

(預(yù)設(shè))：生1：我知道了第第12位---15位表示的是出生月份和日期。

驗(yàn)證：同桌之間說一說自己的生日？身份證號碼中又如何顯示？

引導(dǎo)：6月2日，為什么不用62表示，要用0602表示？62不不是更簡潔嗎？ 生2：因?yàn)檫€有10月份、11月份、12月分出生的，也有21日等一些兩位數(shù)的情況。

師：所以用兩位數(shù)還是科學(xué)。板書：科學(xué)。今年是哪一年？你還從生日碼離知道什么？（預(yù)設(shè)：年齡）

活動：用筆勾出家庭里其他成員身份證號碼中的表示出生年月日的數(shù)字。

生3：我知道倒數(shù)第二位是性別碼。單數(shù)表示男性，雙數(shù)表示女性。驗(yàn)證：看自己的身份證號碼第17位，也就是倒數(shù)第二位的數(shù)字，單數(shù)的起立，坐下。雙數(shù)的起立、坐下。你們的發(fā)現(xiàn)對嗎？

活動：用筆勾出家庭里其他成員身份證號碼中的性別碼，再次對照驗(yàn)證。

生4：我還知道身份證號碼共有18位。驗(yàn)證：數(shù)一數(shù)。

生5：我知道最后一位是校驗(yàn)碼。而且他是把前面17位經(jīng)過一系列的計(jì)算得來的，如果是10就用X占位?；顒樱河袥]有身份證號碼含有X的？

生6：我還知道15---17位是順序碼

生7：老師我們一家的身份證號碼前6位都是610112.引導(dǎo)：請你大聲讀出你們一家的戶口所在地。

你們發(fā)現(xiàn)了什么？

（預(yù)設(shè)）：都是陜西省西安市未央?yún)^(qū)的。

驗(yàn)證：請戶口所在地在陜西省西安市未央?yún)^(qū)的同學(xué)舉手，并大聲讀出（選取家庭成員其中的一個人）他的身份證號碼前6位。

引導(dǎo)：關(guān)于610112的含義你知道什么？

生8：61代表陜西，01代表西安，12代表未央。

引導(dǎo)：前6位不是610112的有沒有？請讀出你的戶口所在地，你發(fā)現(xiàn)了什么？

（預(yù)設(shè)）：身份證號碼前6位表示出生的省份、市、區(qū)。第1、2位表示省，3、4位表示市，5、6位表示區(qū)。因?yàn)閼艨谒诘夭煌?，所以?位數(shù)字也不同。

引導(dǎo)：但是同省份、同市但又不同區(qū)，數(shù)字有變化嗎？ 同桌交流匯報(bào)：有，5、6位有變化，1、2、3、4位不變。

3、揭示身份證號碼的編碼規(guī)則。

活動：4人小組交流身份證號碼的編碼規(guī)則。

小結(jié)：第1、2位表示?。?/p>

3、4位表示市；

5、6位表示區(qū)、縣；7---14位表示出生年月日；15--17是順序碼，其中17位還是性別碼，最后一位是校驗(yàn)碼。

（設(shè)計(jì)意圖：孩子對身份證號碼的含義和結(jié)構(gòu)不是一點(diǎn)不知道，而是課前有預(yù)習(xí)、有查資料，所以這節(jié)課在這部分設(shè)計(jì)思路主要是孩子匯報(bào)，但是為了檢驗(yàn)孩子匯報(bào)內(nèi)容是否準(zhǔn)確，所以課堂上多次安排驗(yàn)證活動。這樣既活躍課堂氣氛，又鞏固了對這部分內(nèi)容的認(rèn)識。）

4、利用所給信息編身份證號碼。

課件出示：一些個人信息。

活動：學(xué)生編身份證號碼

猜猜：這個號碼的主人是誰？(預(yù)設(shè)：老師或者其他人）

引導(dǎo)：為什么不是他？（預(yù)設(shè)：因?yàn)樗悄械?，性別碼顯示是女的）

為什么不是她？(專門指著一個女孩子)（預(yù)設(shè)：年齡不對，這個人應(yīng)該30多歲）

揭示答案：出示某某的身份證。

引導(dǎo)：從身份證上你還知道某某的那些信息？（預(yù)設(shè)：姓名）

師：如果看到“某某”兩個字就一定是“某某”嗎？（預(yù)設(shè)：不一定，重名重姓的人太多了。）

驗(yàn)證：課件顯示百度網(wǎng)、人人網(wǎng)的搜索結(jié)果。

引導(dǎo)：那么名字能代表某某人嗎？（不能）能代表某某人身份的是什么？（預(yù)設(shè)：身份證）

講授：身份證是我國公民唯一合法的有效證件。在一定時期內(nèi)是不變的。

引導(dǎo)：昨天晚上在收集身份證號碼時，家長有沒有叮囑什么？（預(yù)設(shè)：不要給別人看、抄個假的......）為什么？

（設(shè)計(jì)意圖：通過編身份證號碼，感受身份證號碼的編碼規(guī)則。反饋一下孩子對身份證號碼結(jié)構(gòu)和含義的掌握情況。教育學(xué)生要保護(hù)好身份證）

5、“升級”現(xiàn)有的二代身份證。

師：如果讓你給身份證號碼中加入一些你的其他信息，你還想加什么？（預(yù)設(shè)）：生9：血型 生10：指紋 生11：身高......討論：哪些是可以加的，哪些是不可以加的？為什么？

6、了解國外一些國家在升級身份證方面先進(jìn)的理念。課件出示：英國在這方面的先進(jìn)理念。讀一讀。

（設(shè)計(jì)意圖：在升級身份證中，再次讓孩子感受身份證在一段時間號碼是不會變的，號碼中含有的信息也是一輩子不變的。也想培養(yǎng)一下孩子的創(chuàng)造能力。）

7、自學(xué)銀行卡編碼內(nèi)容。

師：僅用身份證號碼，你覺得能破此案嗎？ 生：還得結(jié)合銀行卡卡號。活動：自學(xué)書上92頁上面的內(nèi)容。引導(dǎo)：你能破案了嗎？ 生12：最后一個人？

師：為什么？（學(xué)生敘述原因）

三、應(yīng)用、練習(xí)：

師：你還知道或者了解生活中哪些編碼？ 匯報(bào)：學(xué)生自由說。

引導(dǎo)：如車牌號。你知道陜A是什么意思嗎？

（設(shè)計(jì)意圖：編碼中也可以含有漢字）固定電話號碼的區(qū)號：029的含義？......（設(shè)計(jì)意圖：發(fā)現(xiàn)生活中的編碼，感受數(shù)學(xué)就在我們身邊，數(shù)學(xué)與生活的密切聯(lián)系。之所以還要說陜A、029是因?yàn)橄胱尯⒆又牢覀兩磉呑畛Ｒ姷木幋a。可是因?yàn)橐苿泳W(wǎng)絡(luò)的增加，座機(jī)已經(jīng)不多見了，但是作為西安人，我覺得還是得讓孩子知道了解）