Кодирование информации

Предмет: История, информатика.

Класс: 8.

Методическая информация

Тип урока: Интегрированный

Цели урока:

1. Сформировать у учащихся целостное представление о способах кодирования информации в разных науках.
2. Показать различные виды кодирования информации.
3. Освоить способы представления символьной информации.
4. Продолжить формирование умений работать с различными видами источников информации.
5. Продолжить формирование метапредметной компетенции.

Задачи урока:

образовательные:

• формирование понятия о языке как о системе коммуникаций,
• формирование представления о развитии письменности, ее характерных черт на различных исторических этапах,
• формирование знаний учащихся о формах представления информации в компьютере;
• формирование практических навыков по представлению чисел в различных кодах;
• закрепление, обобщение и систематизация знаний учащихся по теме “Системы счисления”.

развивающие:

• формировать интерес к учению;
• развивать познавательные интересы;
• прививать исследовательские навыки.

воспитательные:

• воспитание активности учащихся;
• привитие навыков самостоятельной работы;
• обеспечение сознательного усвоения материала.

Знания, умения, навыки и качества, которые актуализируют/приобретут/закрепят/др. ученики в ходе урока

Знать:

• Информация – это абстрактное понятие, которое соотносится в обыденном понимании человека со многими понятиями, но в различных областях науки с термин «информация» вкладывается различный конкретный смысл.
• Функции языка как способа представления информации.

Уметь:

• Кодировать и декодировать простейшие сообщения.
• Приводить примеры информационных процессов, протекающих в живой природе, обществе, технике.
• Привоить примеры нескольких способов представления информации на материальных носителях.
• Работать с различными источниками информации.
• Высказывать свою точку зрения и аргументированно ее защищать.

Навыки:

• развивать учебно-организационные навыки;
• развивать навык работы с различными источниками информации;
• развивать навык планирования своей работы при выполнении заданий;
• развивать коммуникативные навыки.

Качества:

• Грамотно спорить и вести дискуссию.
• Толерантность (терпимость к своему оппоненту).

Необходимое оборудование и материалы

Оборудование:

• компьютеры IBM PC с операционной системой MS Windows XP и MS Office XP;
• мультимедийный проектор;

Материалы:

• программа-презентация по теме урока;
• слайд PowerPoint для выставления оценок;
• раздаточный материал по теме урока.

Ход урока

Мотивация учащихся

Аппеляция к жизненному опыту (какими видами информации, способами кодирования информации пользуются учащиеся в быту).

Ролевой подход: ученику (или группе учащихся) предлагается выступить в роли того или иного действующего лица (формального исполнителя алгоритма). Исполнение роли заставляет сосредоточиться именно на тех условиях, усвоение которых и является учебной целью.

Решение нестандартных зада: решение задач на кодирование и декодирование информации из истории.

Ход и содержание урока

I. Организационный момент.

Здравствуй, дети. Темы нашего урока «Кодирование информации». Наш урок сегодня необычный. Мы попробуем с вами соединить знания по информатике, истории, биологии, установим метапредметные связи. А поможет нам в этом Любитель Информации. Работать вы будете в группах. А обращатиь внимание мы будем и на дисциплину во время урока, скорость и правильность выполнения заданий.

II. Вводная часть, проверка домашнего задания.

А) Слово учителя «Несколько слов о кодировании».

С древних времен знаки используются человеком для долговременного хранения информации и ее передачи на большие расстояния.

Человек широко использует для представления информации знаковые системы, которые называются языками (естественные языки). В основе письменной речи лежит алфавит, т.е. набор знаков, которые человек различает по их начертанию.

В процессе развития науки были разработаны формальные языки, основное отличие которых от естественных языков состоит в существовании строгих правил грамматики и синтаксиса.

Генетический алфавит является «азбукой», на которой строится единая система хранения и передачи наследственной информации живыми организмами. Как слова в языках образуются из букв, так и гены состоят из знаков генетического алфавита.

В процессе хранения, обработки и передачи информации в компьютере используется двоичная знаковая система, алфавит которой состоит всего из двух знаков.

В процессах восприятия, передачи, хранения информации живыми организмами, человеком, техническими устройствами происходит ее кодирование.

Приведите примеры, кодирования информации, с которыми человек сталкивается в быту. (Учащиеся приводят примеры.)

Сегодня на помощь к нам пришел Знаток Информации, который поможет разобраться в кодировании символьной информации, соединить два важнейших изобретения человечества - речь и письмо.

Б) Появляется Знаток.

Привет, ребята.

С самых давних времен, когда человек только-только приобрел способность мыслить, ему хочется что-нибудь записать: оставить память о мыслях, идеях, открытиях, захватывающих историях или интересных людях. Даже когда человек не умел еще как следует говорить, и язык его состоял из десятка невнятных междометий, он уже оставлял на стенах своих пещер восхитительные по красочности и реалистичности картины.

Я пришел к вам не с пустыми руками, я принес вам письма из прошлого. Помогите мне с ними разобраться!

Учитель и Знаток Информации раздают группам «письма из прошлого».

В) Проверка домашенего задания, работа в творческих группах.

На предыдущем уроке дети были разделены по группам. Каждая группа получила домашнее задание по истории:

1 группа – особенности пиктографического письма,

2 группа – особенности иероглифического письма,

3 группа – особенности слогового письма,

4 группа – особенности алфавита,

5 группа – особенности славянского письма.

Каждой группе дается карточка с различными видами письменности. Дети должны определить особенности того или иного письма, проанализировав и сравнивая изображения (5-7 минут). Для выступления группе дается 5 минут. Учитель: Молодцы, вы хорошо потрудились и помогли Знатоку Информации.

Знаток: Спасибо, ребята! Загадки истории мы с вами разрешили. До свидания.

III. Перемена

IV. Изучение новой темы.

Учитель: на предыдущем уроке, вы рассмотрели кодирование информации в естественных языках, а сейчас мы поговорим о формальных языках кодирования информации. Приведите примеры формальных языков? (азбука Морзе, флажковая азбука)

Мы привыкли считать предметы десятками: десять единиц образуют десяток, десять десятков - сотню, десять сотен - тысячу и т. д. Наша система счисления десятичная. Но десятичная система не единственно возможная. Вы, наверное, слышали о двенадцатеричной системе счисления (там идет счет на дюжины) или о римской системе счисления. Обобщая эти представления можно сказать, что система счисления – совокупность правил наименования и изображения чисел с помощью набора символов, называемых цифрами.

Системы счисления делятся на позиционные и непозиционные. Пример непозиционной системы счисления – римская: несколько чисел приняты за основные (например, I, V, X, L, C, D, M), а остальные получаются из основных путем сложения (как VI, VII) или вычитания (как IV, IX).

В непозиционных системах счисления от положения цифры в записи числа не зависит величина, которую она обозначает.

Пример 1. Число CCXXXII складывается из двух сотен, трех десятков и двух единиц и равно двумстам тридцати двум.

В римских числах цифры записываются слева направо в порядке убывания. В таком случае их значения складываются. Если же слева записана меньшая цифра, а справа – большая, то их значения вычитаются.

Пример 2. Определите, какие числа записаны: IV, VI, XC, CX, CM, MC.

Пример 3. Переведите число MCMXCVIII в десятичную систему счисления.

MCMXCVIII =1000 + (-100 + 1000) + (-10 + 100)+5+1+1+1 = 1998.

В позиционных системах счисления величина, обозначаемая цифрой в записи числа, зависит от позиции.

Количество используемых цифр называется основанием позиционной системы счисления.

В позиционных системах счисления величина, обозначаемая цифрой в записи числа, зависит от позиции.

Здесь любое число записывается последовательностью цифр соответствующего алфавита, причем значение каждой цифры зависит от места (позиции), которое она занимает в этой последовательности. Например, в записи 555, сделанной в десятичной системе счисления, использована одна цифра 5, но в зависимости от занимаемого ею места она имеет разное количественное значение – 5 единиц, 5 десятков или 5 сотен. Поэтому справедливы равенства (подстрочные индексы применим для указания, в какой системе счисления записано число):

555,5₁₀=5? 10²+5? 10¹+5? 10⁰+5? 10^-1;
11,01₂=1? 2¹+1? 2⁰+0? 2^-1+1? 2^-2.

В современных компьютерах применяются позиционные системы счисления, в основном двоичная система. Форма представления данных, содержащая всего две цифры – 0 и 1 позволяет создавать достаточно простые технические устройства для представления (кодирования) и распознавания (дешифровки) информации. Двоичное кодирование выбрали для того, чтобы максимально упростить конструкцию декодирующей машины, ведь дешифратор должен уметь различать всего два состояния (например, 1 – есть ток в цепи, 0 – тока в цепи нет). По этой причине двоичная система и нашла такое широкое применение.

Как же получить запись числа в двоичной системе счисления?

Перевод числа из десятичной системы счисления в двоичную (1-й способ). Этот способ перехода от записи числа в десятичною системе счисления к записи его в двоичной системе состоит в представлении числа в виде суммы степеней двойки и последующем выделении коэффициентов такого представления. Продемонстрируем этот способ на примерах:

А) 27₁₀ = (1· 2⁴ + 1· 2³ +0· 2² +1· 2¹ +1· 2⁰)10 =11011₂
В) 12,25₁₀ = (8 + 4+ 1/4)₁₀ = (2³ + 2² + 2^-2)₁₀ = (1· 2³ + 1· 2² + 0· 2¹ + 0· 2⁰ + 0· 2^-1 + 1· 2^-2)₁₀ = 1100,01₂.

V. Закрепление изученного на уроке.

А) Переведите в двоичную систему десятичные числа:

123; 45; 99; 456; 1024; 25,125.

Б) Проверочный диктант по материалу урока:

1. Знаковая система, которую человек использует для представления информации, называется … (естественным языком).
2. Первым вариантом письменности была … (пиктограмма).
3. Набор знаков, которые человек различает по их начертанию называют … (алфавит).
4. В процессе хранения, обработки и передачи информации в компьютере используется … (двоичная знаковая система).
5. Алфавит двоичной системы состоит всего из … (двух ) знаков.

Проверка диктанта осуществляется с использование слайда PowerPoint для выставления оценок, на котором учитель заранее в таблице прописал фамилии учащихся и номера вопросов диктанта. В эту таблицу учитель выставляет ответы на вопросы диктанта и отметку за диктант (в зависимости от количества правильных ответов). Учащиеся оценивают вклад каждого в работу группы, учитывая степень подготовленности домашнего задания: умения применить полученные знания, пояснять, аргументировать, доказывать, обобщать факты. Отметка за урок включает два показателя: отметка учителя, отметка группы.

В) Ответить на вопрос: значение кодирования информации для человечества.

VI. Подведение итогов и постановка домашнего задания.

Проверка и оценивание ЗУНКов: Осуществляется в ходе проверки домашнего задания, написания диктанта.

Рефлексия деятельности на уроке: Осуществляется с помощью рефлексии деятельности учителем и саморефлексии учащихся.

Домашнее задание:

• Уровень А (общеобразовательный) – составить схему-классификацию языков кодирования и привести по 1 примеру на каждый пункт.
• Уровень Б (повышенный) – подготовить сообщение о кодировании информации в биологии.

Дополнительная необходимая информация: Кодировочные таблицы находятся в папке К уроку.

Примерные ответы учащихся:

Пиктографическое письмо

Каждый символ представляет собой небольшое изображение, необходимым свойством которого было сходство с изображаемым объектом.

Однако недостатки пиктографического письма стали сразу же видны человеку. Прежде всего, изображение даже короткой истории требовало долгого времени, так как каждый символ приходилось тщательно прорисовывать. Более того, если пиктограммы могли изображать предметы, то как изобразить цвета, абстрактные понятия, местоимения, личные имена? С глаголами еще можно было со скрипом разобраться. Но как нарисовать такие слова, как "большой", "север", "злость", "стоять"?

Иероглифическое письмо

Каждый знак происходит из рисунка и часто обозначает целое словою многие знаки, выражающие короткие односложные слова, употреблялись и для передачи звуков или слогов. Иероглифика заставляет людей запоминать сотни и даже тысячи знаков: в древнем Китае их было более 50 тысяч. Вполне естественно, что люди стремились, во-первых, сократить их количество, и во-вторых, упростить начертания.

Слоговое письмо

Слоговые знаки состоят из сочетания "согласный+гласный" либо из одного гласного, т.е. написаны могут быть только открытые слоги.

Финикийский алфавит

Принцип алфавита настолько прост, что кажется удивительным, почему люди не додумались до этого раньше: каждому знаку соответствует один звук. Таким образом, письменность стала абсолютно четко передавать произношение. Правда, в самом финикийском алфавите на письме обозначались только согласные, а гласные опускались. Но все равно - для человека гораздо читать тексты с набором из 22 символов, чем учить коллекции иероглифов из 2000 штук.

Каждая буква финикийского алфавита имела свое имя: алеф, бет, гимел, далет, зайин и т.д. Порядок букв в алфавите был строго зафиксирован. Современные алфавиты мало что добавили к этой системе.

Кириллица

Кириллица целиком включает греческий алфавит, но некоторые сугубо греческие буквы (кси, пси, фита, ижица) стоят не на своем исходном месте, а вынесены в конец. Буквы кириллицы используются для записи чисел в точности по греческой системе (только вместо пары совсем архаических знаков, которые даже в классический 24-буквенный греческий алфавит не входят, приспособлены другие славянские буквы). Буквы кириллицы поименованы; начальная часть алфавита названа осмысленными словами, которые даже выстраиваются в понятные словосочетания; конец же азбуки темен, в нем смешаны греческие названия, какие-то искусственно выглядящие рычащие слова (ферт, червь, ер), названия вроде бессмысленных нынешних (цы, ша, ща) и прочие загадки.

В помощь учителю

Использованные источники и литература:

1. Компьютерная энциклопедия «Википедия»
2. Угринович Н.Д. Информатика. Базовый курс: Учебник для 8 класса. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2004.
3. Угринович Н., Босова Л., Михайлова Н. Практикум по информатике и информационным технологиям. М.: Бином. Лаборатория знаний, 2002.
4. Шауцукова Л.З. Информатика: Учебное пособие для 10-11 кл. общеобразовательных учреждений. М.: Просвещение, 2002.
5. urok.1sept.ru

Обоснование, почему данную тему оптимально изучать с использованием медиа-, мультимедиа, каким образом осуществить: Материал темы «Кодирование информации» рассматривается во многих дисциплинах школьного курса с различных точек зрения на разных ступенях обучения. Для создания единой картины, динамики развития были использованы мультимедиа технологии.

Советы по логическому переходу от данного урока к последующим: На последующих уроках будут изучаться способы перевода чисел из одной позиционной системы счисления в другую с использованием основных понятий данного урока.

Другое: Материал может быть использован учителями биологии, истории, информатики.