Урок-обобщение в 10-м классе по теме: "Представление информации"

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

Рефлексия

Обобщим знания, полученные на предыдущих уроках по вопросу кодирования информации. Рассмотрим некоторые практические вопросы.

Учащиеся настраиваются на диалог.

Понятие информация является общенаучным. Его невозможно однозначно переопределить через другие более простые понятия. В каждой отдельно взятой науке (кибернетике, биологии, физике и. др.) оно связано с различной системой понятий. Какой смысл информатика вкладывает в понятие информация?

Информация – мера уменьшения неопределённости знаний.

Учащиеся отвечают на вопрос.

Какое количество информации принимается за единицу?

За единицу количества информации принимается такое количество информации, которое содержит сообщение, уменьшающее неопределённость в два раза. Такая единица называется бит.

Учащиеся отвечают на вопрос.

Учитывая принятую систему единиц измерения количества информации, заполнить пропуски числами:

5Кбайт=___ байт =___бит.
___Кбайт=___байт = 2¹³бит

5 Кбайт = 5 120 байт = 40 960 бит
1 Кбайт = 2¹⁰ байт = 2 ¹³ бит.

Учащиеся заполняют пропуски числами. Один ученик – у доски.

Найти x из соотношения:

16^x бит = 32 Мбайт.

Т.к. 1 байт = 8 бит, 1 Мбайт = 2²⁰ байт, тогда (2⁴)^x бит = 2⁵*2²⁰*2³ бит;

4x = 28;

x=7.

Учащиеся решают задачу.

Какое количество информации несёт в себе сообщение о том, что нужная вам программа находится на одной из 8-ми дискет?

3 бита. 8 дискет рассматриваем как 8 возможных событий. Стратегия заключается в том, чтобы при каждой проверке количество возможных событий уменьшалось вдвое. Таких проверок будет 3. (N=2^I, где N-количество возможных событий, I - количество информации I=log₂N).

Учащиеся слушают рассуждения одного из отвечающих

В каком виде информация передаётся между отдельными устройствами компьютера?

Между отдельными устройствами компьютера информация передаётся в виде электрических импульсов или сигналов.

Ученик отвечает на вопрос.

Чем в информатике объясняется предпочтительное отношение к двоичной системе счисления?

В компьютере для представления информации используется двоичное кодирование, т.к. удалось создать надёжно работающие технические устройства, которые со стопроцентной надёжностью могут сохранять и распознавать не более двух различных состояний (цифр). Каждая цифра машинного двоичного кода несёт в себе количество информации, равное одному биту.

Ученик отвечает на вопрос.

Итак, в каком виде информация хранится в компьютере?

Информация хранится в компьютере в виде знаков (цифр 1 или 0).

Ученик отвечает на вопрос.

По оценкам специалистов объём информации, фиксируемой на различных носителях, превышает один эксабайт (10¹⁸) в год. Примерно 80% всей этой информации хранится в цифровом виде, 20% - в аналоговом. Приведите примеры аналоговых и цифровых носителей информации.

Аналоговые носители информации: бумага (хранит тексты и изображения), магнитные ленты с аудиозаписями, кино- и фотоплёнки (хранят графическую информацию). Цифровые носители: магнитные и оптические диски, микросхемы памяти.

Ученик отвечает на вопрос.

Какого вида информацию можно представлять и хранить в цифровом виде?

В цифровом виде можно представить и, соответственно, сохранить любую информацию: числовую, текстовую, видео- и звуковую.

Ученик отвечает на вопрос.

Весьма рациональна идея представления любой информации в виде чисел и кодирования их байтами. Предлагаю ответить на вопросы, касающиеся кодирования различных видов информации.

Учащиеся слушают учителя.

В чём преимущество представления в компьютере чисел с плавающей запятой, и недостаток перед представлением чисел с фиксированной запятой?

Недостатком представления чисел в формате с фиксированной запятой является небольшой диапазон представления величин, недостаточный для решения математических, экономических и других задач, в которых используются как очень малые, так и очень большие числа.

Учащиеся отвечают на вопрос.

В текстовом режиме экран обычно разбивают на 25 строк по 80 символов в строке. Определить объём текстовой информации, занимающий весь экран.

25 * 80 = 2000 символов ~ 2 Кбайт

Учащиеся рассчитывают объём текстового файла в уме.

Какой объём оперативной памяти потребуется для хранения текста статьи объёмом 4 страницы, на каждой из которых размещены 32 строки по 64 символа (Кодировка Windows CP 1251; таблица кодировки содержит 256 символов)?

32 строки * 64 символа * 4 страницы = 8 192 символа (или байта) ~ 8 Кбайт.

Учащиеся решают задачу. Один ученик – у доски.

Во сколько раз уменьшится информационный объём страницы текста при его преобразовании из кодировки Unicode (таблица кодировки содержит 65 536 символов) в кодировку Windows CP 1251 (таблица кодировки содержит 256 символов)?

256 = 2⁸ I₁ = 8 бит,

65 536 = 2¹⁶ I₂ = 16 бит,

I₁ / I₂ =16 бит / 8 бит=2.

Информационный объём уменьшится в 2 раза.

Учащиеся в уме рассчитывают, во сколько раз уменьшится информационный объём.

Определить объём генетической информации молекулы ДНК человека, которая состоит из 6 миллиардов нуклеотидов четырёх типов (A, G, T, C), которые являются знаками генетического алфавита?

Глубина четырёхзнакового алфавита (A, G, T, C) равна 2 битам, значит

2 бит *6*10⁹ = 12*10⁹ бит = 1,5*10⁹ байт ~ 1,5 Гбайт

Учащиеся решают задачу. Один ученик – у доски.

Физпауза и зарядка для глаз в течение 3-х минут.

Какое количество цветовых оттенков можно закодировать с помощью одного байта?

1 байт = 8 бит,

I = 8 бит,

N = 2⁸ = 256 цветов.

Глубина цвета, равная 8 и реализует 256-цветовую палитру.

Учащиеся в уме рассчитывают количество цветов палитры.

Человеческий глаз может различать десятки миллионов цветовых оттенков. А какое количество цветовых оттенков может отображатьмонитор ПК, находящихся в нашем учебном классе?

Celeron 1200 с монитором RoverScan имеет глубин цвета 24 бита и отображает 2²⁴ или 16 777 216 цветовых оттенков.

Учащиеся отвечают на вопрос.

Какова разрешающая способность экрана ПК, находящихся в нашем учебном классе?

Разрешающая способность экрана равна 1024x768= 786 432

Учащиеся отвечают на вопрос.

Какой объём видеопамяти потребуют перечисленные выше параметры?

Объём видеопамяти определяется как произведение разрешающей способности на глубину цвета:

24*786 432 бит = 18 874 368 бит =

2 359 296 байт ~ 2,4 Гбайт.

Учащиеся рассчитывают информационный объём.

На один из слайдов презентации помещена отсканированная фотография. В процессе демонстрации эта фотография слишком медленно появляется на экране. На другом слайде та же самая фотография появляется значительно быстрее. Прокомментируйте увиденное.

Полученный графический файл имеет слишком большой информационный объём, т.к. фотография отсканирована с очень высокой разрешающей способностью. Необходимо отсканировать фото с меньшим разрешением.

Демонстрируются слайды презентации. Учащиеся делают вывод.

Сканируется цветное изображение размером 10x10см. Разрешающая способность сканера 600 dpi и глубина цвета 32 бита. Какой информационный объём будет иметь данный графический файл?

600 dpi означает, что на отрезке в 1 дюйм сканер способен различать 600 точек;

600dpi / 2,54см ~ 236 точек / см;

по вертикали и горизонтали – по 2360 точек;

2360*2360=5 569 600 – количество точек экрана 10x10 см (его разрешающая способность);

5 569 600*32 бит=178 227 200 бит ~ 21 Мбайт – информационный объём графического файла.

Учащиеся решают задачу. Один ученик - у доски.

Оцените объём стереоаудиофайла длительностью звучания в 1 минуту, если глубина кодирования 16 бит, а частота дискретизации - 48 кГц.

16 бит*48 000*2 = 1 536 000 бит = 192 000 байт = 187,5 Кбайт.

Учащиеся решают задачу. Один ученик у доски.

Объясните своё решение. Что означает множитель 2 в данном выражении?

Количество битов, приходящихся на одну выборку умножаем на количество выборок в 1 секунду и умножаем на 2, т.к. звуковой файл имеет стереозвучание из двух колонок.

Ученик объясняет своё решение классу.

Почему идея кодирования любой информации и хранения её на цифровых носителях считается рациональной?

Учёным удалось создать надёжно работающие технические устройства, которые могут сохранять и распознавать не более двух различных состояний. По экспертным оценкам, при соблюдении правил эксплуатации, оптические носители способны хранить в очень компактном виде цифровую информацию сотни лет, а магнитные – десятки. Это удобно и надёжно. Поэтому идею кодирования любой информации и хранения её на цифровых носителях можно считать рациональной.

Учащиеся вместе с учителем подводят итог урока.

Вопрос, знания по которому мы обобщили на уроке, является лишь элементом самой актуальной и современной науки информатики. К профессиональной деятельности уже приступило новое поколение молодых людей, получивших образование в эпоху персональных компьютеров. Каждые два года происходит смена аппаратных и программных средств. Чтобы успевать за столь стремительным развитием, необходимо постоянное самообразование, самосовершенствование и личная целеустремлённость. Это позволит вам достойно поддерживать свой интеллектуальный и материальный уровень. Так например, журнал “Карьера” приводит список вакансий, предлагаемых фирмами сегодня : инженер-программист - $600;    инженер по интеллектуальным сетям - от $800;     инженер-консультант по телекоммуникационному оборудованию - $800;    инженер волоконно-оптической связи- от $900 в месяц. Вы можете получить соответствующее образование в следующих казанских вузах: КГУ (факультет ВМК), КАИ (IV факультет), КХТИ (VIII факультет).

Учащиеся слушают учителя.

В сборниках МО РФ “Оценка качества по информатике” за 2001г., 2002г. выбрать задания, касающиеся вопроса представления информации и ответить на них (выписать литеры верных ответов) с целью проверки и анализа верных ответов на следующем уроке.

Учитель задаёт домашнее задание.