Тема урока: Кодирование информации

Цель урока: закрепить, обобщить и систематизировать знания учащихся по теме «Кодирование информации».

Задачи урока: образовательные:

• выявить качество и уровень овладения знаниями и умениями по теме «Кодирование информации»;

• продолжение формирования навыков решения задач на кодирование текстовой, графической и звуковой информации;

• стимулирование интереса к изучаемой теме через решение задач из материалов ЕГЭ;

развивающие:

• развитие познавательного интереса, логического мышления и внимания учащихся;

• развитие навыков индивидуальной практической деятельности и умения работать в команде;

• развитие коммуникационной компетентности у учащихся;

воспитательные:

• повышение мотивации учащихся путем использования задач из материалов ЕГЭ;

• формирование творческого подхода к решению задач, четкости и организованности, умения оценивать свою деятельность и деятельность своих товарищей;

• воспитание духа здорового соперничества, дружелюбного отношения друг к другу;

• воспитание чувства коллективизма, умения работать в группе, уважительного отношения к мнению другого, достойного восприятия критики в свой адрес;

• создать условия для реальной самооценки учащихся;

• формирование навыков самоорганизации и инициативы.

Тип урока: урок обобщения систематизации знаний.

Формы и методы обучения: словесный, наглядный, практический, интеркативный; индивидуальная работа – блиц-опрос, разгадывание ребусов; групповая работа (работа в команде), игровые технологии – игра «Брейн-ринг»; здоровьесберегющие технологии – физкультминутки.

Место урока в учебном плане: урок проводится после изучения материала по теме «Кодирование информации. Системы счисления».

Требования к знаниям учащихся: Учащиеся должны иметь представление:

• о двоичном кодировании информации, его преимуществах и недостатках;

• о содержательном и алфавитном подходах к определению количества информации;

• о существующих кодировочных таблицах;

• о сходстве и различии способов кодирования текстовой, числовой, графической, звуковой информации;

• об использовании различных кодов для осуществления арифметических действий с помощью компьютера.

Учащиеся должны знать:

• единицы измерения информации;

• принцип представления данных в памяти компьютера;

• сущность кодирования текстовой, числовой, графической и звуковой информации;

• понятия «кодирование», «код», «кодировочная таблица», «глубина цвета», «частота дискретизации»;

• основное назначение и возможности кодировочных таблиц;

• способы представления графической информации;

• основные форматы графических и звуковых файлов.

Учащиеся должны уметь:

• уметь решать задачи на кодирование текстовой, числовой, графической и звуковой информации;

• осуществлять операции с использованием обратного и дополнительного кодов;

• выполнять вычисления с использованием программы «Калькулятор».

Возраст учащихся: 10 класс.

Общее время: 80 минут.

Место проведения урока: кабинет информатики.

Оснащение урока: программа презентаций Microsoft PowerPoint, программа Microsoft Excel, компьютеры с установленной на них программами Microsoft PowerPoint, Microsoft Excel, компьютерная презентация «Кодирование информации. Урок обобщения и систематизации знаний», компьютерная презентация «Брейн-ринг», программа «Калькулятор», мультимедийный проектор, экран, колонки, электронная таблица подсчета результатов, алфавит русского языка, лист рефлексии.

План урока

1. Оргмомент – 1 мин.

2. Вводное слово – 2 мин.

3. Систематизация и актуализация теоретических знаний – 20 мин.

Физкультминутка – 2 мин.

4. Игра «Брейн-ринг» – 40 мин.

Физкультминутка – 2 мин.

5. Рефлексия – 6 мин.

6. Заключение – 5 мин.

7. Задание на дом – 2 мин.

Подготовительный этап

Учащиеся делятся на несколько команд по 3-4 человека. Каждая команда выбирает капитана и придумывает название, связанное с изучаемой темой. Команда должна подготовить табличку на свой рабочий стол (на табличке нужно указать название команды и ее эмблему).

Один из учащихся (по усмотрению учителя) выбирается помощником учителя. Помощник учителя заполняет электронную таблицу подсчета результатов, сообщает набранное командой количество баллов, сумму баллов по итогам выполнения командами всех заданий и название победившей команды.

Учитель заранее загружает на компьютеры учащихся презентацию «Брейн-ринг». Каждый компьютер, за которым будут работать ученики должен быть оснащен колонками. В презентации «Брейн-ринг» на каждом компьютере, где работают ученики, учитель должен настроить управляющую кнопку «Звук» — установить различные звуки для обозначения ответившей команды. Учащиеся рассаживаются в классе за круглым столом по командам.

Ход урока

1. Организационный момент. Приветствие учащихся, беседа с дежурным. Отметка отсутствующих на уроке учащихся.

2. Вводное слово. Постановка целей урока и мотивация. Сегодня у нас заключительный урок по теме «Кодирование информации» (Демонстрируется слайд 1. Титульный). Мы повторим, обобщим и приведем в систему изученный материал по данный теме. Ваша задача показать теоретические знания основных понятий, продемонстрировать навыки решения задач на кодирование различных видов информации. Сегодня на уроке вам также предстоит оценить свои знания, насколько они полны и достаточны.

3. Систематизация и актуализация теоретических знаний.

Задание 1.Ребусы. (Демонстрируются слайды 2-5)

Разгадайте ребусы и дайте определение закодированным понятиям.

,

,

Г = В

Г = В

Т = Д

Р

Определение кодирования информации (запустить гиперссылку) http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/afcf60d4-23f2-4216-bb17-10bd4fca4fb9/%5BINF_026%5D_%5BAM_02%5D.swf

, ,

Т = Д

, ,

Г = В

,

, ,

, ,

, ,

Примерами кодов являются: (запустить ресурс по гиперссылке)

http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/e3b5d602-c47f-4b80-b41e-e07df85b446c/%5BINF_026%5D_%5BAM_09%5D.swf

Задание 2. Блиц-опрос.

1. Какие виды представления информации вы знаете? (Аналоговая и дискретная)

2. Каковы отличительные черты аналогового и дискретного представления информации? (Параметры аналоговой информации меняются плавно, а дискретной имеют два фиксированных состояния)

3. В чем состоит суть дискретизации? (Дискретизация – это преобразование непрерывных изображений и звука в набор дискретных значений в форме кодов)

4. Почему для представления данных в компьютере стали использовать дискретную форму? (В технических устройствах практичнее для представления данных использовать двоичную систему, когда учитываются два состояния – есть сигнал, нет сигнала. Дискретная форма и является тем состоянием, когда учитываются предельные значения)

5. Перечислите способы представления чисел в памяти компьютера. (Для представления чисел в памяти компьютера используются два способа – с фиксированной и плавающей точкой)

6. Какие числа можно представить данным способам? (Целые числа в компьютере хранятся в формате с фиксированной точкой, вещественные – в формате с плавающей точкой)

7. Что такое кодировочная таблица? (Это таблица соответствий символов, например, букв русского языка их компьютерным кодам)

8. Какая часть кодировочной таблицы является универсальной? (Первая часть кодировочной таблицы со значениями от 0 до 127, где представлены математические объекты, числа, символы латинского (английского) алфавита)

Для наглядности продемонстрировать кодировочные таблицы – п.12 ЦОР. Кодирование текста. Таблица кодировки — http://school-collection.edu.ru/catalog/rubr/e3ea83ed-f9a4-43e3-843b-0116c5e3e034/75353/?

9. Чем обусловлено появления большого количества кодировочных таблиц? (Во второй части кодировочной таблицы содержатся символы национальных алфавитов, и каждая страна имеет собственную таблицу кодировки)

10. Какие способы представления графической информации вы знаете? (Различают два вида графики – растровую и векторную)

11. В чем их различие? (Растровое изображение характеризуется координатам и цветом точки. Векторное изображение формируется из графических примитивов)

12. Какими параметрами задается графический режим, в котором изображение выводится на экран монитора? (Графический режим вывода изображения на экран монитора определяется величиной разрешающей способности и глубиной цвета)

13. В чем состоит принцип двоичного кодирования звука? (В процессе кодирования звука производится его временная дискретизация – непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, для каждого из которых устанавливается определенная частота амплитуды)

14. От каких параметров зависит качество двоичного кодирования звука? (Качество двоичного кодирования звука определяется глубиной кодирования и частотой дискретизации)

15. Что общего в представлении текстовых, числовых, графических и звуковых данных? (Все данные представлены в дискретной форме с использованием двоичной системы счисления)

Физкультминутка. Сейчас необходимо расслабиться, успокоится, снять напряжение. Оптимальным средством для этого являются разгрузочные упражнения. (Демонстрируется слайд 6)

Упражнение 1. Глубоко вздохните, зажмурив глаза как можно сильнее. Задержите дыхание на 2-3 с. и старайтесь не расслабляться. Быстро выдохните, широко открыв глаза, и не стесняйтесь выдохнуть громко. Повторите 5 раз.

Упражнение 2. Закройте глаза, расслабьте брови. Медленно чувствуя напряжение глазных мышц, переведите глазные яблоки в крайнее левое положение, затем медленно с напряжением переведите глаза вправо (не следует щуриться, напряжение глазных мышц не должно быть чрезмерным). Повторите 10 раз.

4. Игра «Брейн-ринг». (Демонстрируется слайд 7)

Учащиеся по командам занимают места за компьютерами. На каждом компьютере должна быть загружена презентация «Брейн-ринг».

Правила игры: команды игроков одновременно отвечают вопросы, причем правильно ответившая первой команда лишает соперника возможности ответить на этот же вопрос. Если ответ неполный, то команда может дополнить ответ своего участника. За правильный и полный ответ команда получает баллы. Если ответ неверный, то право ответа переходит к другой команде. Неполный ответ может дополнить другая команда, и тогда призовые баллы делятся между этими командами. Ответ можно давать только после звукового сигнала, который подает команда, нажав на управляющую кнопку «Звук» в презентации. Выкрики с места не засчитываются. Для выполнения расчетов можно использовать программу «Инженерный калькулятор». Задание с * оценивается 1-м баллом, задание с ** – 2 –мя баллами, задание с *** — 3-мя баллами, неполный ответ – 0,5 балла. Полученные командой баллы помощник учителя заносит в электронную таблицу подсчета результатов.

Кодирование текстовой информации (Демонстрируется слайд 8)

Задание 1*. (Демонстрируется слайд 9)

Во сколько раз уменьшится информационный объем текста при его преобразовании из кодировки Unicode (таблица кодировки содержит 65536 символов) в кодировку Windows CP 1251 (таблица кодировки содержит 256 символов)?

Ответ: в 2 раза

Задание 2*. (Демонстрируется слайд 10)

Текст занимает в памяти компьютера 0,25 Кб памяти компьютера. Сколько символов содержит этот текст?

Ответ: 256 символов

Задание 3*. (Демонстрируется слайд 11)

Даны три скороговорки:

1. Талер тарелка стоит.

2. Ткет ткач ткани на платок Тани.

3. Курьер курьера обогнал в карьере.

Какая из скороговорок содержит больше информации?

Ответ: согласно теории информации – 3-я скороговорка

Задание 4*. (Демонстрируется слайд 12)

Дано сообщение:

Я люблю, когда шумят березы,

Когда листья падают с берез.

Слушаю – набегают слезы

На глаза, отвыкшие от слез.

Определите информационный объем сообщения в байтах.

Ответ: 109 байт

Задание 5**. (Демонстрируется слайд 13)

Текст занимает полных 10 секторов на односторонней дискете объемом 180 Кб. Дискета разбита на 40 дорожек по 9 секторов. Сколько символов содержит текст?

Ответ: 5120 символов

Задание 6**. (Демонстрируется слайд 14)

Сообщение передано в семибитном коде. Каков его информационный объем в байтах, если известно, что передано 2000 символов?

Ответ: 1750 байтов

Задание 7**. (Демонстрируется слайд 15)

Буква «i» в таблице кодировки символов имеет десятичный код 105. Что зашифровано последовательностью десятичных кодов: 108 105 110 107?

Ответ: зашифровано слово «link»

Задание 8**. (Демонстрируется слайд 16)

В соответствии с кодовой таблицей Unicode символы русского алфавита кодируются четырехзначными числами. Слово «балкон» согласно таблице кодируется как 1073 1072 1083 1082 1086 1085. Определит код слова «колба».

Ответ: 1082 1086 1083 1073 1072

Задание 9***. (Демонстрируется слайд 17)

Для 5 букв латинского алфавита заданы их двоичные коды (для некоторых букв их двух бит, для некоторых – из трех). Эти коды представлены в таблице:

А

В	С	D	E
000	01	100	10	011

Определите, какой набор букв закодирован двоичной строкой 0110100011000:

а) EBCEA б)BDDEA в)BDCEA г)EBAEA

Ответ: BDCEA

Задание 10***. (Демонстрируется слайд 18)

Для шифровки сообщения «НЯЦТСРЧОГ» использован древнеиудейский шифр атбаш, принцип которого сводится к замене первой буквы последней, второй – предпоследней и т. д. Что означает зашифрованное сообщение?

Ответ: тайнопись

Кодирование графической информации (Демонстрируется слайд 19)

Задание 1*. (Демонстрируется слайд 20)

Определите количество цветов в палитре при глубине цвета 16 бит.

Ответ: 65536 цветов

Задание 2*. (Демонстрируется слайд 21)

Черно-белое (без градаций серого) растровое графическое изображение имеет размер 10х10 точек. Какой объем памяти в байтах займет это изображение?

Ответ: 12,5 байт

Задание 3*. (Демонстрируется слайд 22)

Цветное (с палитрой из 256 цветов) растровое графическое изображение имеет размер 10х10 точек. Какой объем памяти в байтах займет это изображение?

Ответ: 100 байт

Задание 4*. (Демонстрируется слайд 23)

В процессе преобразования растрового графического изображения количество цветов уменьшилось с 65536 до 16. Во сколько раз уменьшится объем занимаемой памяти?

Ответ: в 4-е раза

Задание 5*. (Демонстрируется слайд 24)

256-цветный рисунок содержит 120 байт информации. Из скольких точек он состоит?

Ответ: из 120 точек

Задание 6**. (Демонстрируется слайд 25)

Достаточно ли видеопамяти объемом 256 Кбайт для работы монитора в режиме 640х480 и палитрой из 16 цветов?

Ответ: достаточно

Задание 7**. (Демонстрируется слайд 26)

Документ содержит точечную черно-белую фотографию 10х15 см. Каждый квадратный сантиметр содержит 600точек, каждая точка описывается 4 битами. Каков общий информационный объем документа в килобайтах?

Ответ: 45 Кбайт

Задание 8**. (Демонстрируется слайд 27)

Сканируется цветное изображение размером 10x10 см. Разрешающая способность сканера 600 dpi точек на дюйм и глубина цвета 32 бита. Какой информационный объем будет иметь полученный графический файл?

Ответ: 21 Мбайт

Задание 9***. (Демонстрируется слайд 28)

Для кодирования цвета фона страницы Интернет используется атрибут bgcolor=»ХХХХХХ», где в кавычках задаются шестнадцатеричные значения интенсивности цветовых компонент в 24-битной RGB-модели. Какой цвет будет у страницы, заданной тэгом ?

1) белый 2) зеленый 3) красный 4) синий

Ответ: 21 Мбайт

Задание 10***. (Демонстрируется слайд 29)

Упаковка информации методом RLE-кодирования состоит в следующем. Упакованная последовательность содержит управляющие байты, за каждым управляющим байтом следует один или несколько байтов данных. Если старший бит управляющего байта равен 1, то следующий за управляющим байтом данных при распаковке нужно повторить столько раз, сколько записано в оставшихся 7 битах управляющего байта. Если же старший бит управляющего байта равен 0, то надо взять несколько следующих байтов данных без изменения. Сколько именно – записано в оставшихся 7 битах управляющего байта. Например, управляющий байт 10000111 говорит о том, что следующий за ним байт нужно повторить 7 раз, а управляющий байт 00000100 – о том, что следующие за ним 4 байта надо взять без изменений. После кодирования методом RLE получилась следующая последовательность байтов: 10000011 10101010 00000010 10101111 11111111 10000101 10101010. Сколько байт будет содержать данная последовательность после распаковки?

Ответ: 10 байт

Физкультминутка. Ребята, вы немного устали. Давайте расслабимся, и выполним следующие упражнения: ( Демонстрируется слайд 30)

Упражнение первое: сжимать и разжимать кулаки. Повторить 4- 5 раз.

Упражнение второе: вращать кистями рук в одну и другую сторону. Повторить 4-5 раз.

Упражнение третье: перевести взгляд быстро по диагонали: направо вверх — налево вниз, потом прямо вдаль на счет 1-6; затем налево вверх — направо вниз и посмотреть вдаль на счет 1-6. Повторить 4-5 раз.

Кодирование звуковой информации (Демонстрируется слайд 31)

Задание 1*. (Демонстрируется слайд 32)

Аналоговый сигнал был дискретизирован сначала с использованием 256 уровней интенсивности сигнала (качество звучания радиотрансляции), а затем с использованием 65536 уровней интенсивности сигнала (качество звучания аудио-CD). Во сколько раз различаются информационные объемы оцифрованного звука?

Ответ: в 2 раза

Задание 2*. (Демонстрируется слайд 33)

Определите размер (в байтах) цифрового аудиофайла, время звучания которого составляет 10 секунд при частоте дискретизации 22,05 кГц и разрешении 8 бит. Файл сжатию не подвержен.

Ответ: 220500 байт

Задание 3*. (Демонстрируется слайд 34)

Определите объем памяти для хранения цифрового аудиофайла, время звучания которого составляет 2 минуты при частоте дискретизации 44,1 кГц и разрешении 16 бит.

Ответ: ≈10 Мбайт

Задание 4**. (Демонстрируется слайд 35)

В распоряжении пользователя имеется память объемом 2,6 Мб. Необходимо записать цифровой аудиофайл с длительностью звучания 1 минута. Каковы должны быть частота дискретизации и разрядность?

Ответ: 22,05 кГц, 16 бит или 44,1 кГц, 8 бит

Задание 5**. (Демонстрируется слайд 36)

Объем свободной памяти на диске – 0,01 Гб, разрядность звуковой платы – 16. Какова длительность звучания цифрового аудиофайла, записанного с частотой дискретизации 44100 Гц?

Ответ: 2,03 мин.

Задание 6**. (Демонстрируется слайд 37)

Оцените информационный объем моноаудиофайла длительностью звучания 1 мин, если глубина кодирования и частота дискретизации звукового сигнала равны соответственно:

а) 16 бит и 8 кГц;

б) 16 бит и 24 кГц.

Ответ: а) 937,5 Кб; б) 2,8 Мб

Задание 7***. (Демонстрируется слайд 38)

Какой объем памяти требуется для хранения цифрового аудиофайла с записью звука высокого качества при условии, что время звучания составляет 3 мин?

Ответ: 15,1 Мб.

Задание 8***. (Демонстрируется слайд 39)

Вычислите, сколько байт информации занимает на компакт-диске одна секунда стереозаписи (частота 44032 Гц, 16 бит на значение)? Сколько занимает одна минута? Какова максимальная емкость диска (считая максимальную длительность равной 80 мин)?

Ответ: 88064 байта (1 с), 5283840 байт (1 мин), 403,125 Мб (80 мин).

Задание 9***. (Демонстрируется слайд 40)

Определите качество звука (качество радиотрансляции, среднее качество, качество аудио-CD), если известно, что объем моноаудиофайла длительностью звучания 10 с равен:

а) 940 Кб;

б) 157 Кб.

Ответ: а) качество аудио-CD; б) качество радиотрансляции.

Задание 10***. (Демонстрируется слайд 41)

Определите длительность звукового файла, который уместиться на гибкой дискете 3,5”. Учтите, что для хранения данных на такой дискете выделяется 2847 секторов объемом 512 байт.

а) При низком качестве звука: моно, 8 бит, 8 кГц;

б) 1при высоком качестве звука: стерео, 16 бит, 48 кГц.

Ответ: а) 3 мин; б) 7,6 с.

5. Рефлексия. Заполняется лист рефлексии, который раздается учащимся заранее.

Вопросы для рефлексии:

1. Каковы твои результаты?

2. Какие задания понравились больше всего?

3. Какие задания вызвали трудности, как ты справился?

4. Над чем ещё надо поработать?

5. Готов ли ты к контрольной работе?

6. Определи в процентах степень своей готовности к контрольной работе.

7. Своей работой на уроке я:

   • доволен;

   • не совсем доволен;

   • я не доволен, потому что …

6. Заключение. Помощник учителя объявляет сумму баллов, набранную каждой командой в ходе выполнения заданий, а также название победившей команды.

Учитель: Вы сегодня работали хорошо, справились с поставленной перед вами задачей, а также показали хорошие знания по теме «Кодирование информации». За работу на уроке вы получаете следующие оценки (объявляются оценки каждого ученика за работу на уроке).

Спасибо всем за хорошую работу. Молодцы!

7. Задание на дом.

1. § 2.2; 2.3; 2.10; 2.12; 2.13 (Информатика и информационные технологии. Учебник для 10-11 классов/ Н. Д. Угринович. — М.: БИНОМ. Лаборатория базовых знаний, 2003. — 512с.: ил.)

2. Для подготовки к контрольной работе по теме «Информация. Кодирование информации» выполните:

а) итоговый тест к главе 1 «Человек и информация» электронного учебника¹ http://school-collection.edu.ru/catalog/res/72f71956-3cf7-4563-8a5f-7b0e3caef1a6/?from=a21edc9a-abe4-49a6-ae55-25488285cfe0&

б) решите задачи из интерактивного задачника http://files.school- collection.edu.ru/dlrstore/a12b2b83-f353-4b69-88b8-b7eb29dfd642/9_36.swf

в) решите задачи²:

№ 1. Флэш-карта имеет объем 512 Мбайт. Рукопись втора содержит 2000 страниц. На каждой странице 80 строк, в каждой строке 100 символов. Каждый символ кодируется 16-ю битами. Кроме того, рукопись содержит 80 иллюстраций, объемом 5 Мбайт каждая. Поместиться ли рукопись на флэш-карту и каков ее объем в мегабайтах?

№ 2. Сканируется цветная фотография размером 10 x 15 см. Разрешающая способность сканера 300 dpi. Глубина цвета 16 бит. Какой объем информации будет иметь полученный файл?

№ 3. Скорость передачи данных по локальной сети 16 миллионов бит в секунду. Ученик перекачал игру за 5 минут. Сколько это гигабит? Сколько денег (в рублях) придется заплатить ученику, если первый гигабайт не оплачивается, а все, что сверх него – по 5 копеек за 1 Мбайт?

№ 4. Текст подготовлен для передачи по сети и содержит 51 200 символов. Каждый символ кодируется двумя байтами и во избежание искажений передается трижды. Время передачи текста составило 64 секунды. Какова скорость передачи в байтах/секунду?

Литература

1. Гусева И. Ю. Информатика. Раздаточный материал тренировочных тестов / И. Ю. Гусева. — СПб.: Тригон, 2008.

2. Гусева И. Ю. Информатика. Раздаточный материал тренировочных тестов / И. Ю. Гусева. — СПб.: Тригон, 2009.

3. ЕГЭ 2008. Информатика. Федеральный банк экзаменационных материалов / Авт.- сост. П. А. Якушкин, С. С. Крылов. — М.: Эксмо, 2008.

4. Информатика и информационные технологии. Учебник для 10-11 классов / Н. Д. Угринович. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003. – 512 с.: ил.

5. Информатика. Задачник-практикум в 2т./Под ред. И. Г. Семакина, Е. К. Хеннера. — М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2000.

6. Крылова С. С., Лещинер В. Р., Якушкин П. А. Единый Государственный Экзамен 2007. Информатика. Учебно-тренировочные материалы для подготовки учащихся. Под редакцией В. Р. Лещинера / ФИПИ – М.: «Интеллект-Центр», 2007.

7. Репетиторы Кирилла и Мефодия 2007. Информатика. — «Кирилл и Мефодий», 2007.

8. Сафронов И. К. Готовимся к ЕГЭ. Информатика. — СПб.: БХВ-Петербург, 2007.

9. Угринович Н. Д., Босова Л. Л., Михайлова Н. И. Практикум по информатике и информационным технологиям. Учебное пособие для общеобразовательных учреждений. – М.:БИНОМ, 2002.

10. http://school-collection.edu.ru/catalog/res/72f71956-3cf7-4563-8a5f-7b0e3caef1a6/?from=a21edc9a-abe4-49a6-ae55-25488285cfe0& — Семакин И.Г., Залогова Л., Русаков С., Шестакова Л. Информатика – Базовый курс. 8 -9 класс. — ООО «БИНОМ. Лаборатория знаний