Информация и информационные процессы

Лабораторная работа № 3

Тема: Обзор темы школьного курса информатики «Информация и информационные процессы»

Цель: ознакомиться с изложением материала в школьных учебниках информатики и с узловыми вопросами методики его изучения.

Ход работы:

I. Анализ темы «Обзор темы школьного курса информатики «Информация и информационные процессы»

1. Место темы:

По программе среднего (полного) общего образования по информатике и ИТ данная тема изучается в 10 классе.

2. Цели изучения:

I уровень:

а) В начале изучения данной темы учащиеся должны уже знать и уметь:

- уметь работать с логарифмами и показательными степенями;

- знать что такое файловые системы и какие они бывают;

- иметь понятие о хранении информации в компьютере.

б) При изучении данной темы вводятся следующие понятия:

- таблица ASCII;

- количество информации;

- кодирование и шифрование;

- глубина цвета.

в) При изучении данной темы у детей формируются следующие умения и навыки:

- вычисление количества информации при помощи калькулятора;

- кодирование текстовой информации при помощи таблицы ASCII;

- кодирование графической информации;

- двоичное кодирование звуковой информации;

- запись звукового файла при помощи стандартного приложения Звукозапись;

- хранение информации на материальных носителях.

II уровень:

При дальнейшем изучении информатики будут применяться следующие умения и навыки:

- кодирование текстовой информации при помощи таблицы ASCII;

- запись звукового файла при помощи стандартного приложения Звукозапись;

- хранение информации на материальных носителях.

III уровень:

а) Следующие знания, умения и навыки, приобретенные учащимися ранее при изучении других предметов, могут пригодиться при рассмотрении определенных вопросов данной темы:

- решение показательных и логарифмических уравнения - математика;

- базовые знания работы с компьютером - информатика.

б) Следующие новые знания, умения и навыки, приобретенные учащимися при изучении данной темы, будут применяться при дальнейшем изучении других предметов школьного курса:

- навык работы с логарифмами - математика.

IV уровень:

а) Специфические стили мышления, развивающиеся у учащихся при изучении данной темы:

- операциональный стиль мышления;

- алгоритмический стиль мышления;

- объектный стиль мышления.

б) Черты характера, развивающиеся при изучении данной темы:

- рациональность;

- последовательность;

- целеустремленность;

- настойчивость.

3. Содержание:

а) Отражение данной темы в обязательном минимуме содержания образования по информатике:

Уровень А

Понятие информации. Информационные процессы в живой природе, обществе и технике: получение, передача, преобразование, хранение и использование информации. Информационная деятельность человека. Информационные основы процессов управления.

Уровень Б

Вещество, энергия, информация -- основные понятия науки.

Информационные процессы в живой природе, обществе и технике: получение, передача, преобразование, хранение и использование информации. Информационные основы процессов управления.

Информационная культура человека. Информационное общество.

б) По программе среднего (полного) общего образования по информатике и ИТ данная тема изучается 4 часа.

в) поурочного планирования учебного материала.

Тема: «Кодирование информации в компьютере»

Время	Деятельность учителя	Деятельность ученика
2 минуты	Приветствие, проверка присутствующих.
10 минут	Проведение теста по актуализации опорных знаний об информации.
25 минут	Теоретическая часть. С помощью двух цифр 0 и 1 можно закодировать любое сообщение. Это явилось причиной того, что в компьютере обязательно должно быть организованно два важных процесса: Кодирование - преобразование входной информации в форму, воспринимаемую компьютером, т.е. двоичный код. Декодирование - преобразование данных из двоичного кода в форму, понятную человеку. С точки зрения технической реализации использование двоичной системы счисления для кодирования информации оказалось намного более простым, чем применение других способов. Действительно, удобно кодировать информацию в виде последовательности нулей и единиц, если представить эти значения как два возможных устойчивых состояния электронного элемента: 0 - отсутствие электрического сигнала; 1 - наличие электрического сигнала. Эти состояния легко различать. Недостаток двоичного кодирования - длинные коды. Но в технике легче иметь дело с большим количеством простых элементов, чем с небольшим числом сложных. Вам приходится постоянно сталкиваться с устройством, которое может находится только в двух устойчивых состояниях: включено/выключено. Конечно же, это хорошо знакомый всем выключатель. А вот придумать выключатель, который мог бы устойчиво и быстро переключаться в любое из 10 состояний, оказалось невозможным. В результате после ряда неудачных попыток разработчики пришли к выводу о невозможности построения компьютера на основе десятичной системы счисления. И в основу представления чисел в компьютере была положена именно двоичная система счисления. Способы кодирования и декодирования информации в компьютере, в первую очередь, зависит от вида информации, а именно, что должно кодироваться: числа, текст, графические изображения или звук. Рассмотрим основные способы двоичного кодирования информации в компьютере. Представление чисел Для записи информации о количестве объектов используются числа. Числа записываются с использование особых знаковых систем, которые называют системами счисления. Система счисления - совокупность приемов и правил записи чисел с помощью определенного набора символов. Все системы счисления делятся на две большие группы: ПОЗИЦИОННЫЕ и НЕПОЗИЦИОННЫЕ. Позиционные - количественное значение каждой цифры числа зависит от того, в каком месте (позиции или разряде) записана та или иная цифра. Непозиционные - количественное значение цифры числа не зависит от того, в каком месте (позиции или разряде) записана та или иная цифра. Самой распространенной из непозиционных систем счисления является римская. В качестве цифр используются: I(1), V(5), X(10), L(50), C(100), D(500), M(1000). Величина числа определяется как сумма или разность цифр в числе. MCMXCVIII = 1000+(1000-100)+(100-10)+5+1+1+1 = 1998 Первая позиционная система счисления была придумана еще в Древнем Вавилоне, причем вавилонская нумерация была шестидесятеричная, т.е. в ней использовалось шестьдесят цифр! В XIX веке довольно широкое распространение получила двенадцатеричная система счисления. В настоящее время наиболее распространены десятичная, двоичная, восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления. Количество различных символов, используемых для изображения числа в позиционных системах счисления, называется основанием системы счисления. См. приложение 1. Двоичное кодирование текстовой информации Начиная с 60-х годов, компьютеры все больше стали использовать для обработки текстовой информации и в настоящее время большая часть ПК в мире занято обработкой именно текстовой информации. Традиционно для кодирования одного символа используется количество информации = 1 байту (1 байт = 8 битов). Для кодирования одного символа требуется один байт информации. Учитывая, что каждый бит принимает значение 1 или 0, получаем, что с помощью 1 байта можно закодировать 256 различных символов. (28=256) Кодирование заключается в том, что каждому символу ставиться в соответствие уникальный двоичный код от 00000000 до 11111111 (или десятичный код от 0 до 255). Важно, что присвоение символу конкретного кода - это вопрос соглашения, которое фиксируется кодовой таблицей. Таблица, в которой всем символам компьютерного алфавита поставлены в соответствие порядковые номера (коды), называется таблицей кодировки. Для разных типов ЭВМ используются различные кодировки. С распространением IBM PC международным стандартом стала таблица кодировки ASCII (American Standard Code for Information Interchange) - Американский стандартный код для информационного обмена. Стандартной в этой таблице является только первая половина, т.е. символы с номерами от 0 (00000000) до 127 (0111111). Сюда входят буква латинского алфавита, цифры, знаки препинания, скобки и некоторые другие символы. Остальные 128 кодов используются в разных вариантах. В русских кодировках размещаются символы русского алфавита. В настоящее время существует 5 разных кодовых таблиц для русских букв (КОИ8, СР1251, СР866, Mac, ISO). В настоящее время получил широкое распространение новый международный стандарт Unicode, который отводит на каждый символ два байта. С его помощью можно закодировать 65536 (216= 65536 ) различных символов. См. приложение 2. Обратите внимание! Цифры кодируются по стандарту ASCII в двух случаях - при вводе-выводе и когда они встречаются в тексте. Если цифры участвуют в вычислениях, то осуществляется их преобразование в другой двоичных код. Возьмем число 57. При использовании в тексте каждая цифра будет представлена своим кодом в соответствии с таблицей ASCII. В двоичной системе это - 00110101 00110111. При использовании в вычислениях код этого числа будет получен по правилам перевода в двоичную систему и получим - 00111001. Кодирование графической информации Создавать и хранить графические объекты в компьютере можно двумя способами - как растровое или как векторное изображение. Для каждого типа изображений используется свой способ кодирования. См. приложение 3. Растровое изображение представляет собой совокупность точек (пикселей) разных цветов. Для черно-белого изображения информационный объем одной точки равен одному биту (либо черная, либо белая - либо 1, либо 0). Для четырех цветного - 2 бита. Для 8 цветов необходимо - 3 бита. Для 16 цветов - 4 бита. Для 256 цветов - 8 бит (1 байт). Цветное изображение на экране монитора формируется за счет смешивания трех базовых цветов: красного, зеленого, синего. Т.н. модель RGB. Для получения богатой палитры базовым цветам могут быть заданы различные интенсивности. 4 294 967 296 цветов (True Color) - 32 бита (4 байта). См. приложение 3. Векторное изображение представляет собой совокупность графических примитивов (точка, отрезок, эллипс…). Каждый примитив описывается математическими формулами. Кодирование зависти от прикладной среды. См. приложение 3. Звук - волна с непрерывно изменяющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда, тем он громче для человека, чем больше частота, тем выше тон. В процессе кодирования звукового сигнала производится его временная дискретизация - непрерывная волна разбивается на отдельные маленькие временные участки. Качество двоичного кодирования звука определяется глубиной кодирования и частотой дискретизации.
3 минуты	Объяснение домашнего задания. Знать, что такое информация, способы кодирования информации, системы счисления. Составить таблицу для преобразования чисел из десятичную в троичную и четверичную системы счисления (от 010 до 1510).
2 минуты	Отвечаю на вопросы учеников, которые у них возникли во время урока и не были освещены в ходе урока.
3 минуты	Подведение итогов. Выставление оценок.

Тест по актуализации опорных знаний

Оценка "5" -11 вопросов, "4" - 10, 9 правильных ответов 8, 7 - оценка "3", 6 и менее правильно отвеченных вопросов - оценка "2".

1. Вы прочитали параграф в учебнике по географии и отметили самые большие реки нашей страны. Какую работу с информацией вы проделали?

- Только ввод;

- Только вывод;

- Ввод, обработку и вывод;

- Ввод и вывод.

Ответ: 3)

2. Что из ниже перечисленного не является для вас информацией?

LIRO CAS

- Сегодня на улице десять градусов мороза.

- Основные виды информационных процессов - хранение, обработка, и обмен информацией.

- 24*15=360

- Лед - твердое состояние воды.

Ответ: 1)

3. Продолжите фразу "Информационный носитель - это … ".

- устройство для передачи информации;

- кто-то или что-то, хранящее информацию;

- устройство для обработки информации;

- устройство для вывода информации.

Ответ: 2)

4. На одной полке стояло 15 книг, а на другой - на 4 книги больше". Каков вид этой информации?

- Текстовая;

- Смесь текстовой и числовой;

- Числовая;

- Графическая;

- Звуковая.

Ответ: 2)

5. Продолжите фразу "Человек воспринимает информацию…".

- Только с помощью зрения;

- Только с помощью слуха;

- Только с помощью зрения и слуха;

- Всеми пятью органами чувств;

- Только с помощью вкуса и осязания.

Ответ: 4)

6. Продолжите фразу "Для человека "устройством" ввода информации является (являются)…".

- Руки;

- Глаза и уши;

- Ноги;

- Голова;

- Мозг.

Ответ: 2)



7. Вставьте вместо многоточия нужные слова: "Основными формами представления информации являются…, потому что больше всего информации человек воспринимает…".

- Графическая и числовая; органами зрения;

- Звуковая; органами слуха;

- Образная; органами осязания;

- Текстовая; органами зрения;

- Текстовая, числовая и графическая; органами зрения;

Ответ: 5)

8. Для облегчения поиска информации в книге есть

- Картинки;

- Страницы;

- Название книги;

- Оглавление и пронумерованные страницы;

- Прописные и строчные буквы.

Ответ: 4)

9. Петя принес на телеграф текст "Буду пятницу поезд 25 вагон 12 Петя". Адресат получил телеграмму: " Буду пятницу поезд 25 вагон 1 Тетя". Что произошло?

- Часть правильной информации была заменена на неверную;

- часть информации пропала;

- к передаваемой информации добавилась лишняя;

- часть информации пропала и добавилась новая информация;

- часть информации пропала, и часть заменена на неверную.

Ответ: 5)

10. Петя прочитал в учебнике пример и записал в тетради его решение

- (23 + 17) : 8=5. Что является здесь исходной информацией, а что результатом? (В вариантах ответов исходная информация отделена от результата знаком ® .)

- 5 ® 23, 17,8;

- 23, 17, 8 ® арифметические операции;

- 23, 17, 8 и арифметические операции ® 5;

- 23, 17, 8 и алгоритм решения ® 5;

- алгоритм решения ® 5.

Ответ: 3)

11.Вы слушаете новости по радио. Что в этом случае является источником информации, а что приемником? (В вариантах ответов источник отделен от приемника знаком ® .)

- диктор ® слушатель;

- радиоприемник ® слушатель;

- слушатель ® диктор;

- слушатель ® радиоприемник;

- диктор ® радиоприемник.



Приложение 1.

Система счисления	Основание	Алфавит цифр
Десятичная	10	0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
Двоичная	2	0,1
Восьмеричная	8	0,1,2,3,4,5,6,7
Шестнадцатеричная	6	0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,I,F

Соответствие систем счисления:

Десятичная	0	1	2	3	4	5	6	7
Двоичная	0	1	10	11	100	101	110	111
Восьмеричная	0	1	2	3	4	5	6	7
Шестнадцатеричная	0	1	2	3	4	5	6	7

Десятичная	8	9	10	11	12	13	14	15
Двоичная	1000	1001	1010	1011	1100	1101	1110	1111
Восьмеричная	10	11	12	13	14	15	16	17
Шестнадцатеричная	8	9	A	B	C	D	I	F



Приложение 2

Таблица стандартной части ASCII



Таблица расширенного кода ASCII



Приложение 3.

Кодирование растровых изображений

Кодирование векторных изображений.

Двоичное кодирование звука



Итоговая контрольная по теме «Информация и информационные процессы»

Вариант 1

1) На стандартно оформленной машинописной странице должно быть 30 строк по 60 символов в каждой. Определите информационный объем 1 страницы и определите, сколько листов бумаги потребуется для распечатки текстового файла размером 50 Кбайт.

2) Решить уравнение: 10112 + Х2 = 11102.

3) Найти произведение двоичных чисел 110 и 101.

4) Заполните пропуски числами:

а) 5 Кбайт= ... байт=... бит

б) ... Кбайт=... байт= 12288 бит

в) ... Кбайт=... байт=213 бит

5) Перевести числа из двоичной в десятичную систему счисления:

а) 111102 ® А10

б) 10112 ® А2

6.) Перевести числа из десятичной в двоичную систему счисления:

а) 9810 ® А2

б) 3710 ® А2

7) Сообщение о том, что Петя живет на 10 этаже, несет 4 бита информации. Сколько этажей в доме?

Вариант 2

1) Сколько страниц текста поместится на дискету объемом 1.44 Мбайт, если на странице помещается 38 строк, а в каждой строке 60 символов?

2.) Решить уравнение: l1012+ Х2 = 11102

3) Найти произведение двоичных чисел 111 и 110.

4) Заполните пропуски числами:

а) 4 Кбайт= ... байт=... бит

б) ... Кбайт=... байт=16384 бит

в) ... Кбайт=... байт=…бит

5) Перевести числа из двоичной в десятичную систему счисления:

а) 111012 ® А10

б) 10102 ® А10

6) Перевести числа: из десятичной в двоичную систему счисления:

а) б110 ® А2

б) 4710 ® А2

7) Сообщение о том, что Петя живет во втором подъезде, несет 3 бита информации. Сколько подъездов в доме?

Критерии оценки выполнения контрольной работы:

1 задание - 1 балл;

2 задание - 0,4 балла;

3 задание - 0,4 балла;

4 задание - 1 балл

5 задание - 0,6 балла;

6 задание - 0,6 балла;

7 задание - 1 балл.