Урок по информатике в 10 классе "Алфавитный подход к измерению информации"

Урок 5 «Алфавитный подход к измерению информации» 

Вид урока: изучение нового материала.

Форма: эвристическая беседа с использованием демонстрационных материалов, практическая работа.

Цели урока:

1.    Внести вклад в развитие личностных результатов: развитие способности и готовности к самостоятельной познавательной деятельности, целеустремленности и ответственности, умение анализировать, обобщать.

2.    Внести вклад в развитие метапредметных результатов: развитие самостоятельности в целеполагании, планировании и осуществлении учебной деятельности. Отработка понятия «измерение».

3.    Внести вклад в развитие предметных результатов:

-                              обобщение и систематизация знаний учащихся об измерении информации, едини- цах измерения информации;

-                              знакомство с алфавитным подходом к измерению информации;

-                              получение и закрепление навыков решения расчетных задач.

Этапы урока:

№ п/п	Наименование этапа	Деятельность учителя	Примерная продолжительн ость (мин.)
1	Организацион ный момент	Приветствует, проверяет готовность к учебному занятию, организует   внимание  учащихся,  создаёт   позитивный настрой	2
2	Актуализация знаний учащихся	Напоминает о роли информации в построении современ- ной научной картины мира, о разных подходах к опреде- лению информации. Подводит к пониманию необходимо- сти измерения информации	3
3	Постановка цели урока	Помогает обучающимся сформулировать тему урока и задачи урока	2
4	Основная часть урока (теоретиче- ская)	Объясняет новый материал. Приводит примеры решения задач, формулирует правила оформления решений задач	18
5	Основная часть урока (практиче- ская)	Дает пояснения к выполнению Практикума 1.2. Консуль- тирует учащихся во время выполнения работы. Организу- ет самопроверку учащихся	15
6	Подведение итогов. Рефлексия	Обращает внимание на типовые ошибки, которые учащие- ся допускали во время решения задач. Обобщает ограни- ченность применения алфавитного метода измерения ин- формации. Организует рефлексию. Формулирует домаш- нее задание	5

Учебно-методические материалы к уроку:

№ п/п

Наименование источника

Авторы (поставщики)

Ссылки

Примечания

1	Учебник «Информатика» 10 класс (базовый уровень)	Семакин И.Г., Хеннер Е.К., Шеина Т.Ю.	§3. Измерение информации. Алфавитный подход	На уроке используется текст учебника
2	Методическое пособие «Информатика». Базовый уровень. 10-11 классы	Семакин И.Г., Хеннер Е.К.	п. 2.1.3. Методические рекомендации по теме «Измерение информации»	Используется при подготовке урока
3	Федеральный портал «Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов»	ООО «БИНОМ. Лаборатория знаний»	http://school- collection.edu.ru/catalog/res/5 8f73ba3-5116-4d38-8009- 61f7fe64ed6d/view/	Слайд – иллюстрация. Демонстрация к лекции «Алфавитный подход к измерению информации»
4	Федеральный портал «Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов»	ООО «БИНОМ. Лаборатория знаний»	http://school- collection.edu.ru/catalog/res/7 ba0ca44-39e3-4b6d-8ded- d21451e59e0d/view/	Слайд – иллюстрация. Демонстрация к лекции «Единицы информации»

Программное обеспечение, необходимое на уроке:

1.                                           Табличный процессор MS Excel; альтернатива – табличный процессор Calc (пакеты OpenOffice, LibreOffice).

2.                                           Программа подготовки презентаций MS PowerPoint; альтернатива – программа подготовки презентаций Impress (пакет OpenOffice).

Ход урока:

 

I.                       Организационный момент.

Приветствие, проверка готовности к учебному занятию. Организация внимания учащихся, создание позитивного настроя.

II.                    Актуализация знаний учащихся. Постановка цели урока.

 - Вспомните что вам известно об информации?

Информация – это одна из трёх глобальных субстанций, лежащих в основе окружающего нас мира (вещество, энергия, информация). Вещество, энергия измеряются в известных величинах, и ученики легко при- водят соответствующие примеры. Информация также имеет меру, а человек в своей практической деятельности часто сталкивается с необходимостью измерения информации. Отсюда вытекает обучающая цель урока: научиться измерять информацию.

III.                 Основная часть урока.

Теоретическая часть:

Показать, что если информация представляет закодированную последовательность символов, то формально можно измерить её объем.

Такой подход называется «алфавитным». Данный подход отталкивается от практических нужд хранения и передачи информации в технических системах и не связан со смыслом (содержанием) информации.

Учитель вводит ещё одно название данного подхода к измерению – объёмный, говоря, что для определения количества информации имеет значение лишь размер (объем) хранимого и передаваемого кода.

Опорным в данной теме является понятие «алфавит»  конечное множество символов, используемых для представления информации. Число символов в алфавите называется мощностью алфавита.

Ученики вспоминают  формулу для вычисления объёма  (количества)  информации (I): I = i * K, где i – информационный вес одного символа, K – количество символов в сообщении. При этом i (информационный вес одного символа) связан с мощностью алфавита N соотношением: 2i = N.

Необходимо  пояснить смысл формулы. Минимальная мощность алфавита, пригодного для передачи информации, равна 2. Такой алфавит называется двоичным.

Привести примеры устройств, в которых для передачи сообщений используется двоичный алфавит (например, система для голосования: за/против, железнодорожный семафор (красный/зелёный), и т.д.).

Информационный вес одного символа равен 1 бит, так как 2i=2. Двоичные цифры (0,1) в информатике принято называть разрядами. Очевидно, что если мы будем использовать двоичный алфавит и код длиной 1 разряд, то сможем закодировать лишь 2 сообщения.

Предложить учащимся составить все возможные коды из двух двоичных цифр, с помощью которых можно было бы закодировать символы какого-либо алфавита. Записи следует оформить в виде строки или столбца таблицы:

00

01

10

11

Сколько символов можно закодировать, используя коды длиной 3 разряда? Ответ: можно закодировать 4 символа.

000

001

010

011

Следующий вопрос: Сколько символов можно закодировать, используя 4 двоичные цифры?

0000

0001

0010

0011

1100

1101

1110

1111

Таким образом, 2i = N, где N – это мощность алфавита, а i-длина двоичного кода, с по- мощью которого можно закодировать алфавит, состоящий из N символов.

В первом случае i=2, а во втором i=3.

Вспомнить с учащимися следующие понятия: что такое бит, информационный вес символа, информационный объем текста.

-                                     В двоичном коде каждая двоичная цифра несет одну единицу информации, кото- рая называется 1 бит.

-                                     Бит является основной единицей измерения информации, с ней мы сталкиваем- ся, говоря об алфавите внутреннего языка компьютера – двоичном коде.

-                                     Длина двоичного кода, с помощью которого кодируется символ алфавита, назы- вается информационным весом символа.

-                                     Информационный объем текста (I) складывается из информационных весов всех составляющих его символов и вычисляется по формуле: I = i*K.

Повторить и записать в тетради более крупные единицы измерения ин- формации: байт, Килобайт и т.д. Соотнести определенную единицу измерения и информационный носитель: что в чем измеряется?

Практическая часть занятия

Задача 1. Информационное сообщение объёмом 1,5 Кбайт содержит 3072 символа.

Сколько символов содержит алфавит, при помощи которого это сообщение было записано?

Дано: I = 1,5 Кбайт K = 3072 с	Для вычисления мощности алфавита необходимо знать информационный вес одного символа, который определяем из выражения: i  I K i  3*1024 *8  4   (бит) 2 *3072 Тогда мощность алфавита N=24=16 символов
Найти: N  ?	Ответ: алфавит содержит 16 символов

Необходимо обратить внимание учеников: для быстрого и правильного решения задач по теме «Измерение информации» желательно составить выражение целиком, преобразовав единицы измерения информации, затем сократить дробь и получить ответ. Отказ от калькулятора объяснится тем, что на экзамене по информатике (и по математике) не разрешено пользоваться калькуляторами.

Задача 2.

Вычислите объём сообщения (в килобайтах), если оно содержит 512 символов 16- символьного алфавита.

Решение:

Дано: K=512 с N=16 c	Для вычисления объёма сообщения необходимо знать информационный вес одного символа, который определяем из выражения  2i = 16, получаем, что i=4 (бит). Подставляем известные значения в формулу I = i*K и приводим к необходимым единицам измерения информации (Кбайт) I  4 * 512  1 8 *1024              4 Кбайт
Найти: I – ?	Ответ: объём сообщения равен ¼ Кбайт

Типичные ошибки учащихся:

-                              преобразуют объём информации из Кбайт в байты (биты), получая огромные числа;

-                              при преобразовании битов в байты умножают на 8, а не делят (и наоборот);

-                              забывают, что информационный вес символа выражается в битах, а не в байтах.

Решение задачи из Практикума (работа 1.2, задания 10-18).

IV.                  Подведение итогов. Рефлексия:

Подводя итоги занятия, учитель обращает внимание на то, что алфавитный подход к измерению информации соответствует определению информации с позиции кибернетики.

Домашнее задание: §3 – прочитать. Письменно выполнить задания 8-11 после параграфа 3.