Урок по информатике на тему "Измерение информации. Объемный подход" (10 класс)

Урок №3

Тема: Измерение информации. Объемный подход

Тип урока: урок ознакомления с новым материалом

Цели:

·        Освоить объемный подход к измерению информации;

·        Формирование общих представлений современной научной картины мира;

·        формирование коммуникативных качеств развивающейся личности.

Оборудование:

·        ПК;

·        Интерактивная доска;

·        MS PowerPoint

Ход урока:

I. Организационный момент (2 мин.)

Приветствие. Сообщение новой темы.

II. Актуализация знаний (3 мин.)

Проверка домашнего задания.

III. Теоретическая часть (25 мин.)

Вопрос об измерении количества информации является очень важным как для науки, так и для практики. В самом деле, информация является предметом нашей деятельности: мы ее храним, передаем, принимаем, обрабатываем. Поэтому важно договориться о способе ее измерения, позволяющем, например, ответить на вопросы: достаточно ли места на носителе, чтобы разместить нужную нам информацию, или сколько времени потребуется, чтобы передать ее по имеющемуся каналу связи. Величина, кото­рая нас в этих ситуациях интересует, называется объемом информации. В таком случае говорят об объемном подходе к измерению информации.

Объем информации не связан с ее содержанием.

Когда говорят об объеме информации, то имеют в виду размер текста в том алфавите, с помощью которого эта информация представлена.

Объем текста в печатном издании — книге, журнале, газете — обычно измеряют в страницах. В таком случае мы считаем, что, например, книга в 500 страниц содержит больше информации, чем книга в 250 страниц.

А как вы думаете, всегда ли книга в 500 страниц содержит в два раза больше информации, чем книга в 250 страниц? Конечно, нет! Ведь разные книги могут иметь разные форматы листов. Формат листа — это его стандартный размер. Существуют различные форматы печатного листа. Кроме того, разными бывают величина шрифта, длина строки, межстрочное расстояние. Очень часто детские книги печатаются крупным шрифтом с большими интервалами между строками, да еще и с большим количеством картинок. Зачастую содержание такой книги, состоящей из нескольких десятков страниц, можно перепечатать мелким шрифтом на 2-3 страницах. Но поскольку текст в обоих случаях один и тот же, то и количество информации должно быть одинаковым. Значит, измерение информации в страницах не является универсальным.

Количество страниц в печатном издании определяет расход бумаги, а не объем информации. Разумнее измерять объем информации, заключенный в тексте, количеством знаков этого текста. Знаки — это прежде всего буквы из алфавита того языка, на котором написана книга. Но в текст входят также и знаки препинания, скобки, цифры. В тексте могут использоваться буквы других алфавитов, например английского и греческого. Пробел между словами — тоже знак. Например, на странице формата А4 (21 см х 30 см) при размере шрифта (кегле), равном 12 пунктам (стандартным единицам), и одинарном интервале между строками помещается текст объемом примерно 4000 знаков.

Определением объема информации в знаках часто пользуются в издательской практике. Например, журналисту может быть дано ограничение на объем статьи в 40 000 знаков.

Объемный способ измерения информации называют еще алфавитным подходом.

Объем информации в электронном сообщении

Выше мы говорили о телеграфном коде Бодо. В нем каждая буква алфавита кодируется пятизначным двоичным кодом. В русском алфавите 32 буквы (не считая буквы ё). Из базового курса информатики вы знаете, что если с помощью i-разрядного двоичного кода можно закодировать алфавит, состоящий из N символов, то эти величины связаны между собой по формуле:

2ⁱ = N.

Поскольку 2⁵ = 32, то все русские буквы можно закодировать всевозможными пятиразрядными двоичными кодами от 00000 до 11111. Русский телеграфный аппарат содержит 32 клавиши с буквами. Буква «ё» пропускается, вместо нее имеется более нужная клавиша «пробел». Знаки препинания передаются словами: «зпт», «тчк». Таким образом, телеграфный аппарат при вводе переводит русский текст в двоичный код, количество символов в котором в 5 раз больше, чем в исходном тексте.

Весь английский алфавит, состоящий из 26 букв, также можно закодировать пятиразрядным двоичным кодом. В отличие от русского алфавита, остается еще 6 свободных кодов, которые можно использовать для пробела и пяти знаков препинания.

Из базового курса информатики вам известно, что в компьютерах используется двоичное кодирование информации. Для двоичного представления текстов в компьютере чаще всего используется равномерный восьмиразрядный код. С его помощью можно закодировать алфавит из 256 символов, поскольку 256 = 2⁸. В стандартную кодовую таблицу (например, ASCII) помещаются все необходимые символы: английские и русские прописные и строчные буквы, цифры, знаки препинания, знаки арифметических операций, всевозможные скобки и пр.

В двоичном коде один двоичный разряд несет одну единицу информации, которая называется 1 бит.

При двоичном кодировании объем информации, выраженный в битах, равен длине двоичного кода, в котором информация представлена.

Более крупной единицей измерения информации является байт: 1 байт = 8 битов.

Информационный объем текста в памяти компьютера измеряется в байтах. Он равен количеству знаков в записи текста.

Одна страница текста на листе формата А4 кегля 12 с одинарным интервалом между строками (см. пример выше) в компьютерном представлении будет иметь объем примерно 4000 байтов, так как на ней помещается примерно 4000 знаков.

Помимо бита и байта, для измерения информации используются и более крупные единицы:

1 Кб (килобайт) = 2¹⁰ байт = 1024 байта;

1 Мб (мегабайт) = 2¹⁰ Кб = 1024 Кб;

1Гб (гигабайт) = 2¹⁰Мб = 1024 Мб.

Объем той же страницы текста будет равным приблизительно 3,9 Кб. А книга из 500 таких страниц займет в памяти компьютера примерно 1,9 Мб.

IV. Закрепление знаний (10 мин.)

1.     Сколько бит информации содержится в сообщении, состоящем из 5 символов, при использовании алфавита, состоящего из 64 символов. (Находим значение информационной емкости одного символа. N = 64, подставляя значение в формулу, получаем 2ⁱ = 64, значит, i = 6 бит. Находим  информационный объем сообщения 5*6=30 бит)

2.     Основные арифметические действия представлены четырьмя символами. Сколько бит информации содержит выражение, состоящее из последовательности «+» и «-». (Мощность предложенного алфавита равна 4 символам. 2ⁱ = 4, тогда информационный объем одного символа  i = 2 бит. Находим информационный объем  выражения 2*2=4 бита)

3.     Известно, что сообщение учителя о том, что к доске пойдет Саша Орлов, содержит 5 битов информации. Сколько учеников в классе? (32)

V. Итог урока (2 мин.)

1.     Наиболее объективным методом измерения информации является алфавитный подход

2.     Информативность сообщения зависит от мощности используемого алфавита

3.     При измерении информации рассматриваются объекты окружающего мира, описанные языковыми средствами

VI. Домашнее задание (3 мин.)

§3, вопросы и задания в конце параграфа

• 1 слайд

  Проверка домашнего задания:
  Чем отличаются естественные языки от формальных?
  Приведите примеры естественных и формальных языков
  С каким формальным языком программирования вы знакомы? Для чего он предназначен?
  Что такое кодирование и декодирование?
  От чего может зависеть способ кодирования?
  В чем преимущество кода Бодо по сравнению с кодом Морзе?
  В чем преимущество кода Морзе по сравнению с кодом Бодо?
  1
  

• 2 слайд

  Измерение информации. Объемный подход
  Д/З:
  §3, вопросы и задания
  2
  

• 3 слайд

  Объем информации не связан с ее содержанием
  
  
  Когда говорят об объеме информации, то имеют в виду размер текста в том алфавите, с помощью которого эта информация представлена
  3
  

• 4 слайд

  Знаки -
  это буквы из алфавита того языка, на котором написана книга, а также – знаки препинания, пробелы, скобки, цифры и т.д.
  4
  

• 5 слайд

  Объем информации в электронном сообщении
  2i = N
  5
  

• 6 слайд

  Т.к. 25 = 32 следовательно
  
  все русские буквы можно закодировать всевозможными пятиразрядными двоичными кодами от 00000 до 11111
  6
  

• 7 слайд

  В двоичном коде один двоичный разряд несет одну единицу информации, которая называется
  1 бит
  7
  

• 8 слайд

  При двоичном кодировании объем информации, выраженный в битах, равен длине двоичного кода, в котором информация представлена
  8
  

• 9 слайд

  Информационный объем текста в памяти компьютера измеряется в байтах. Он равен количеству знаков в записи текста
  9
  

• 10 слайд

  Одна страница текста на листе формата А4 кегля 12 с одинарным интервалом между строками (см. пример выше) в компьютерном представлении будет иметь объем примерно 4000 байтов, так как на ней помещается примерно 4000 знаков
  10
  

• 11 слайд

  1 Кб (килобайт) = 210 байт = 1024 байта;
  1 Мб (мегабайт) = 210 Кб = 1024 Кб;
  1Гб (гигабайт) = 210Мб = 1024 Мб
  11
  

• 12 слайд

  Вопросы:
  Сколько бит информации содержится в сообщении, состоящем из 5 символов, при использовании алфавита, состоящего из 64 символов?
  Основные арифметические действия представлены четырьмя символами. Сколько бит информации содержит выражение, состоящее из последовательности «+» и «-»?
  Известно, что сообщение учителя о том, что к доске пойдет Саша Орлов, содержит 5 битов информации. Сколько учеников в классе?
  12