Методический электронный образовательный центр Министерства образования Оренбургской области и Оренбургского государственного университета
Методический электронный образовательный центр Министерства образования Оренбургской области и Оренбургского государственного университета
Название предмета Информатика и ИКТ Класс 10 УМК Информатика и ИКТ, И.Г.Семакин, Е.К.Хеннер,2010. Уровень обучения базовый Тема урока Измерение информации. Объемный подход. Общее количество часов, отведенное на изучение темы 3 час Место урока в системе уроков по теме 1 урок Цель урока Приобретение обучающимися теоретических знаний и практических навыков по измерению количество информации с точки зрения объемного подхода. Задачи урока образовательные: сформировать у учащихся представление об объемном подходе к измерению информации; познакомить с понятиями «мощность алфавита», «информационный вес символа»; научить вычислять информационный объем текста, записанного на некотором языке (естественном или формальном) с использованием конечного алфавита; научить решать задачи на измерение информации; развивающие: развивать культуру речи, мышление (умение сравнивать, анализировать, обобщать); учить ставить и разрешать проблемы, делать выводы; воспитательная: • воспитывать уважительное отношение к мнению других. Планируемые результаты Учащиеся должны знать: сущность объемного (алфавитного) подхода к измерению информации; определение бита с алфавитной точки зрения; связь между размером алфавита и информационным весом символа (в приближении равновероятности символов); связь между единицами измерения информации: бит, байт, Кб, Мб, Гб. Учащиеся должны уметь: решать задачи на измерение информации, заключенной в тексте, с алфавитной точки зрения (в приближении равной вероятности символов); выполнять пересчет количества информации в разные единицы. Техническое обеспечение урока компьютер, презентация, проектор, экран. Дополнительное методическое и дидактическое обеспечение урока Презентация на тему «Измерение информации. Объемный подход», карточки с заданиями. Тип урока: урок объяснения нового материала. Формы работы на уроке: фронтальная (беседа), решение проблемных задач, работа в группах (парах). Содержание урока 1. Организация урока - 2 мин. Учитель приветствует учащихся, проверяет подготовленность рабочего места к уроку и организует внимание учащихся. 2. Актуализация знаний – 4 мин. Вопрос к учащимся: Что такое информация? Информация - это сведения, знания об окружающем нас мире. Информация является предметом нашей деятельности: мы ее храним, передаем принимаем, обрабатываем. Вам хорошо известно, что можно измерять: * Расстояние * Массу * Время Для них существуют свои эталонные единицы: * Расстояние – метр. * Масса – килограмм. * Время – секунда. Измерение происходит путем сопоставления измеряемой величины с эталонной единицей. Величина, которая нас интересует, называется объемом информации. Сколько раз эталонная единица укладывается в измеряемую величину, таков и результат измерения. Следовательно, и для измерения информации тоже должна быть своя эталонная единица. 3. Изучение нового материала – 15 мин. Существует множество подходов к измерению информации. Сегодня мы рассмотрим объемный подход, который называют еще алфавитным подходом. (слайд 1) Алфавитный подход позволяет измерять информацию, заключенную в тексте на некотором языке (естественном или формальном). Вопрос к учащимся: Что такое алфавит? Алфавит– набор знаков, используемых при кодировании информации с помощью некоторого языка. Каждый алфавит обладает особой характеристикой – мощностью. Мощность алфавита (N) – это полное число символов в алфавите. ПРИМЕР: мощность алфавита русского языка = 33 буквам. (слайд 2) При алфавитном подходе считается, что каждый символ текста имеет определённый «информационный вес». Обозначение – i. (слайд 3) Информационный вес символа зависит от мощности алфавита! Наименьшее количество символов имеется в двоичном алфавите. Он содержит всего два символа, которые обозначаются «0» и «1». Информационный вес символа двоичного алфавита принят за эталонную единицу информации и называется 1 бит. ПРИМЕР: чтобы посчитать количество информации в следующем двоичном тексте 110011111100101000101011, нужно пересчитать все 0 и 1. В тексте содержится 24 бита информации. Как уже было сказано, информационный вес символа зависит от мощности алфавита. А именно с увеличением мощности алфавита увеличивается информационный вес символа. (слайд 4) N = 2 i = 1 бита, N=4 i = 2 бита, т.е. для кодирование 1 символа используется 2 цифры: N = 8 i = 3 битам N = 16 i = 4 бита Какую зависимость можно выявить? В общем виде это можно записать N=2 i. Мы будем рассматривать ситуацию, когда N равен целой степени двойки. Существует также формула для измерения информации в конкретном тексте (слайд 5) I = K*i, где I – информационный объем текста, К – количество символов в тексте, i – информационный вес символа. Ограничений на максимальный размер алфавита нет. Но есть алфавит, который считается достаточным. В алфавит такого размера помещаются все знаки, расположенные на нашей клавиатуре. Мощность такого алфавитаN=256 Следовательно, вес одного символа этого алфавита i = 8 бит. 8 бит – это характерная величина, ей присвоено свое название 1 байт. Сегодня многие тексты создаются при помощи компьютера. Мощность алфавита, используемых для создания таких текстов равна 256 символам, следовательно, вес одного символа i равен 1 байту. (слайд 6) Для измерения информации больших объемов используются следующие единицы измерения. (слайд 7) ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ: 1 байт = 8 бит 1 килобайт = 1 Кб = 2 10 байт = 1024 байта 1 мегабайт = 1 Мб = 2 10 Кб = 1024 Кб 1 гигабайт = 1 Гб = 2 10 Мб = 1024 Мб Вопрос к учащимся: Где можно встретить такое обозначение? Чаще всего единицы измерения информации встречаются при обозначении ёмкости внешних носителей: * Дискета – 1,4 Мбайт * CD – 700 Мбайт * Флэш-память – 1 Гбайт * Жесткий диск – 200 Гбайт (слайд 8) 4. Закрепление изученного материала – 15 мин. Задача 1 Сколько места в памяти надо выделить для хранение предложения Привет, Вася! (слайд 9) Задача 2 Сколько места надо выделить для хранения 10 страниц книги, если на каждой странице помещаются 32 строки по 64 символа в каждой? Используется 8-битная кодировка. (слайд 10) Задача 3 Сколько места в памяти надо выделить для хранения 16-цветного рисунка размером 32 на 64 пикселя? (слайд 11) Задача 4 Для хранения растрового рисунка размером 32 на 64 пикселя выделили 2 Кбайта памяти. Сколько различных цветов может использоваться в рисунке? (слайд 12) Задача 5 Растровый 16-цветный рисунок занимает 2 Кбайта памяти. Сколько пикселей в этом рисунке? (слайд 13) Задача 6 Растровый 16-цветный рисунок занимает 2 Кбайта памяти. Какова высота рисунка, если его ширина 128 пикселей? (слайд 14) 5. Подведение итогов урока, запись домашнего задания – 3 мин. Сегодня на уроке мы рассмотрели с вами тему «Измерение информации. Единицы измерения информации». Блиц-опрос: Какой подход к измерению информации мы сегодня использовали на уроке. Что такое алфавит? Что такое мощность алфавита? Что такое информационный вес символа? Какая единица измерения информации считается эталонной? Как связаны информационный вес символа и мощность алфавита? Что нужно знать для вычисления информационного объема текста? Домашнее задание: §3, задание 8 стр. 20
Автор(ы): Ишманова Ж. С.
Скачать: Информатика 10кл - урок 1.docx Название предмета Информатика и ИКТ
Класс 10
УМК Информатика и ИКТ, И.Г.Семакин, Е.К.Хеннер,2010.
Уровень обучения базовый
Тема урока Измерение информации. Содержательный подход.
Общее количество часов, отведенное на изучение темы 3 час
Место урока в системе уроков по теме 2 урок
Цель урока Приобретение обучающимися теоретических знаний и практических навыков по измерению количество информации с точки зрения содержательного подхода.
Задачи урока
образовательные:
• сформировать у учащихся представление о содержательном подходе к измерению информации;
• познакомить с понятием «вероятность»;
• научить вычислять количество информации в сообщении о некотором событии;
• научить решать задачи на измерение информации;
развивающие:
• развивать культуру речи, мышление (умение сравнивать, анализировать, обобщать);
• учить ставить и разрешать проблемы, делать выводы;
воспитательная:
• воспитывать уважительное отношение к мнению других.
Планируемые результаты
Учащиеся должны знать:
связь между единицами измерения информации: бит, байт, Кб, Мб, Гб
сущность содержательного (вероятностного) подхода к измерению информации
определение бита с позиции содержания сообщения
Учащиеся должны уметь:
решать несложные задачи на измерение информации, заключенной в сообщении, используя содержательный подход (в равновероятном приближении)
выполнять пересчет количества информации в разные единицы
Техническое обеспечение урока компьютер, презентация, проектор, экран.
Дополнительное методическое и дидактическое обеспечение урока
Презентация на тему «Измерение информации. Содержательный подход», карточки с заданиями.
Тип урока: урок объяснения нового материала.
Формы работы на уроке: фронтальная (беседа), решение проблемных задач, работа в группах (парах).
Содержание урока
1. Организация урока - 2 мин.
Учитель приветствует учащихся, проверяет подготовленность рабочего места к уроку и организует внимание учащихся.
2. Актуализация знаний – 4 мин.
Ребята, давайте сегодня поговорим об измерении информации. Но сначала вспомним, что вы уже знаете о науке информатике.
Что изучает информатика? (Проблемы обработки, хранения и передачи информации.)
Что является предметом изучения информатики? (Информация.)
Что мы уже знаем об информации и что умеем делать с информацией? (Знаем, что такое информация, виды информации, свойства информации; умеем кодировать информацию, измерять информацию.)
Какую информацию мы умеем измерять? (Текстовую, графическую.)
В каких единицах измеряется информация? (Бит, байт, килобит, килобайт и т. д.)
Что означают эти единицы измерения? (Бит — один двоичный знак, 1 байт = 8 бит; сигнал ЭВМ: есть — 1, нет — 0.)
От чего зависит количество информации? (Количество текстовой информации зависит от количества символов, графической — от количества точек и количества цветов.)
На доске записаны два сообщения: «абра ка дабра» и «завтра среда». Надо определить, в каком из них информации больше. (Слайд 1)
(В первом сообщении — 13 байт, во втором — 12 байт, поэтому ученики могут ответить, что в первом.)
Учитель.Давайте вспомним, для чего нам нужна информация? (Для принятия решения.) Какое из сообщений - - «абра ка дабра» и «завтра среда» — больше повлияет на принятие вами решения? (Большинство учащихся, как правило, отвечает, что второ.). Значит ли это, что во втором сообщении информации больше? От чего зависит объем информации? {От новизны информации, от ее полезности.) Итак, если учитывать смысл сообщения, то информации больше во втором сообщении, если учитывать только количество знаков, то в первом.
3. Изучение нового материала
Учитель. Мы уже умеем вычислять количество информации в специальных единицах измерения с технической точки зрения, как в ЭВМ. Давайте научимся измерять количество информации с точки зрения содержания информации. Итак, тема сегодняшнего урока — «Измерение информации. Содержательный подход» (слайд 2)
В истории информатики имя американского ученого Клода Шеннона занимает одно из самых главных мест. Он является основоположником математической теории информации, появившейся в 30-х гг. XXв. (слайд 3)
Прочитайте определение информации Клода Шеннона.
«Информация как снятая неопределенность»
Клод Шеннон
Учитель. Как вы понимаете это определение? Что означает «неопределенность»? Приведите синонимы этого слова.(Неизвестность, незнание и т. д.) А что означает «снятая неопределенность»? Под «информацией» Клод Шеннон понимал не любые сведения, а лишь те, которые снимают полностью или уменьшают существующую до их получения неизвестность (неопределенность). Итак, вы сказали, что информация нужна для принятия решения. Какого решения? (Правильного, для достижения поставленной цели.) Можно ли измерить, сколько информации нужно для принятия правильного решения? Сколько нужно информации, чтобы снять неопределенность, незнание?
Пример 1. Определите количество информации в следующих сообщениях с позиции «много» или «мало» (слайд 4)
1. Столица России – Москва
2. Сумма квадратов катетов равна квадрату гипотенузы
3. Дифракцией света называется совокупность явлений, которые обусловлены волновой природой света и наблюдаются при его распространении в среде с резко выраженной оптической неоднородностью
4. Эйфелева башня имеет высоту 300 метров и вес 9000 тонн.
Сообщение информативно если в нем содержатся новые и понятные сведения.
Количество информации зависит от информативности.
Сообщение содержит информацию, если оно приводит к уменьшению неопределенности наших знаний.(слайд 5)
Пример 2.
Книга лежит на одной из двух полок — верхней или нижней (неопределенность). Во сколько раз уменьшится неопределенность после сообщения о том, что книга лежит на верхней полке? (Ровно в 2 раза.) Неопределенность снимается полностью? (Да.) На данный вопрос существует только два варианта ответа.
Можно ли закодировать варианты ответа двоичными цифрами и измерить количество информации? А если полок четыре? Тогда один вопрос уменьшит неопределенность, но не снимет ее полностью.
Рассмотрим задачу с четырьмя направлениями: север, юг, запад, восток. Потом использовать восемь направлений ветра: север, юг, запад, восток, северо-запад, северо-восток, юго-запад, юго-восток.
Попробуйте найти закономерность: (слайд 6)
Полки: 2 варианта ответа — 1 бит.
Ветер: 4 направления — 2 бита.
Ветер: 8 направлений — 3 бита.
Попробуйте сделать вывод, от чего зависит количество информации в сообщении. Молено сказать, что количество бит информации в сообщении о событии совпадает с количеством вопросов, которые необходимо задать, чтобы полностью сиять неопределенность.
Ученики записывают вывод в тетрадь: (слайд 7)
2i — N, N— количество возможных вариантов исхода некоторого события,
i— количество бит в сообщении о событии.
Вероятность события – число от 0 до 1, показывающее, как часто случается это событие в большой серии одинаковых опытов. (слайд 8, 9,10)
N – количество испытаний m – сколько раз произошло событие
4. Закрепление изученного материала
Задача 1.
Если было загадано число от 1 до 16, сколько вопросов надо задать, чтобы его угадать? (4.)
Сколько информации будет получено? (4 бита.)
Задача 2.
Объявляют оценки за контрольную работу. Сколько информации содержит сообщение об оценке? (Если возможных вариантов оценок — пять («5», «4», «3», «2», «1»), то 3 бита; если вариантов оценок — четыре («5», «4», «3», «2»), то 2 бита.)
Задача 3.
В ящике лежат 8 чёрных шаров и 24 белых. Сколько информации несёт сообщение о том, что достали чёрный шар?
Дано: kчёрн=8; kбел=24. Найти iчёрн
Решение: общее число шаров в корзине Nб+ч=kбел+kчёрн=8+24=32 шара. Вероятность достать чёрный шар - это отношение числа чёрных шаров к общему числу шаров Pчёрн=kчёрн/Nч+б=8/32=1/4. Nчёрн=1/Pчёрн=1/1/4=4=2iчёрн.. По формуле Хартли получаем iчёрн=log24=2 бита.
Ответ: сообщение о том, что достали чёрный шар, несёт 2 бита информации.
5. Домашнее задание.
Учебник § 4, задачи №4, 5, на стр. 24
Автор(ы): Ишманова Ж. С.
Скачать: Информатика 10кл - урок 2.docxНазвание предмета Информатика и ИКТ Класс 10 УМК Информатика и ИКТ, И.Г.Семакин, Е.К.Хеннер,2010. Уровень обучения базовый Тема урока Измерение информации. Решение задач. Общее количество часов, отведенное на изучение темы 3 час Место урока в системе уроков по теме 3 урок Цель урока Применение обучающимися теоретических знаний и практических навыков при решении задач на измерение количества информации. Задачи урока образовательные: Закрепить умение вычислять информационный объем текста, записанного на некотором языке (естественном или формальном) с использованием конечного алфавита; вычислять количество информации в сообщении о некотором событии; научить решать задачи на измерение информации; развивающие: развивать культуру речи, мышление (умение сравнивать, анализировать, обобщать); учить ставить и разрешать проблемы, делать выводы; воспитательная: • воспитывать уважительное отношение к мнению других. Планируемые результаты Учащиеся должны знать: сущность объемного (алфавитного) подхода к измерению информации; определение бита с алфавитной точки зрения; связь между размером алфавита и информационным весом символа (в приближении равновероятности символов); сущность содержательного (вероятностного) подхода к измерению информации; определение бита с позиции содержания сообщения; связь между единицами измерения информации: бит, байт, Кб, Мб, Гб. Учащиеся должны уметь: решать задачи на измерение информации, заключенной в тексте, с алфавитной точки зрения (в приближении равной вероятности символов); решать несложные задачи на измерение информации, заключенной в сообщении, используя содержательный подход (в равновероятном приближении); выполнять пересчет количества информации в разные единицы. Техническое обеспечение урока компьютер, презентация, проектор, экран. Дополнительное методическое и дидактическое обеспечение урока Презентация на тему «Измерение информации», MyTest тесты А.С. Башлакова, карточки с заданиями. Тип урока: урок закрепления изученного материала, практическая работа. Формы работы на уроке: фронтальная (беседа), решение проблемных задач, самостоятельная работа. Содержание урока 1. Организация урок. Учитель приветствует учащихся, проверяет подготовленность рабочего места к уроку и организует внимание учащихся. 2. Повторение изученного материала С помощью какой формулы можно найти количество информации в различных сообщениях? (Для нахождения количества информации в различных подходах используется одна и та же формула 2I = N, где N принимает различные значения. В одном случае рассматриваются равновероятные события, в другом - мощность алфавита.) Чем отличается алфавитный и содержательный подходы нахождения количества информации? (При алфавитном подходе рассматривают текст как совокупность символов, при содержательном подходе анализируют содержание происходящих событий. Первый подход более объективен, так как позволяет избежать двусмысленности происходящих событий.) Какие параметры должны быть заданы в задаче при измерении информации с использованием содержательного подхода? (При содержательном подходе рассматриваются равновероятные события, поэтому для решения задачи необходимо знать количество всех возможных событий в данной задаче.) Какие параметры должны быть заданы при измерении информации с использованием алфавитного подхода? (Для нахождения количества информации с использованием алфавитного подхода необходимо знать мощность используемого алфавита. Так как находят информационную емкость не одного символа, а нескольких взаимосвязанных символов в слове, предложении, тексте, то необходимо знать и количество символов в слове.) №1 «Петя! Ты пойдешь сегодня в кино?» – спросил я друга. «Да», - ответил Петя. Сколько информации я получил? Решение: Петя мог ответить только «Да» или «Нет», т.е. выбрать один ответ из двухвозможных. Поэтому N=2,значит I=1. Ответ: 1 бит. №2 Какой объем информации содержит сообщение, уменьшающее неопределенность в 4 раза? Решение: Т.к. неопределенность знаний уменьшается в 4 раза, следовательно, она была равна 4,т.е. существовало 4 равновероятных событий. Сообщение о том, что произошло одно из них, несет 2 бита информации. Ответ: 2 бита. №3 Сколько информации содержит сообщение, уменьшающее в 8 раз, следовательно, она была равна 8, т.е. существовало 8 равновероятных событий. Сообщение о том, что произошло одно из них, несет 3 бита информации. Ответ: 3 бита. 3. Практическая работа. Решение задач. А) Отгадайте кроссворд Ответы: По горизонтали: 7. СИМВОЛ-Буква, цифра, знак препинания 9. МЕГАБАЙТ-1024 Кбайт 10. БИТ-наименьшее количество информации 11. БАЙТ-8 бит 12. ТЕКСТ-сообщение 13. ИНФОРМАЦИЯ-Знания человека, которые он получает из окружающего мира и которые реализует с помощью вычислительной техники. По вертикали 1. МОЩНОСТЬ-количество символов в алфавите 2. СООБЩЕНИЕ-Текст 3. ОБЪЕМ-количество информации 4. КИЛОБАЙТ-1024 байт 5. ГИГАБАЙТ-1024 Мбайт 6. КОЛИЧЕСТВО-мера счета 8. АЛФАВИТ-символы, используемые в тексте. Б) Компьютерное тестирование знаний с помощью программы MyTest тесты А.С. Башлакова В) Решение задач по карточкам Задача 1 В корзине лежат 16 шаров. Все шары разного цвета. Сколько информации несёт сообщение о том, что достали красный шар? Решение: 2i=16; i=log216=4 бита Ответ: сообщение несёт 4 бита информации. Задача 2 У племени Мульти 32-символьный алфавит, племя Пульти пользуется 64-символьным алфавитом. Вожди племён обменялись письмами. Письмо племени Мульти содержало 80 символов, а письмо племени Пульти - 70 символов. Сравнить объём информации, содержащийся в письмах. Решение: по формуле Хартли, iМульти=log232=5 бит, iПульти=log264=6 бит. Объём информации письма Мульти - 80×5=400 бит, письма Пульти 70×6=420 бит. Ответ: объём информации в письме племени Пульти больше на 20 бит. Задача 3 На остановке останавливаются автобусы с разными номерами. Сообщение о том, что к остановке подошёл автобус маршрута №1, несёт 4 бита информации. Вероятность появления на остановке автобуса маршрута №2 Р№2 в два раза меньше, чем вероятность появления автобуса маршрута №1 Р№1. Сколько бит информации несёт сообщение о появлении автобуса маршрута №2 на остановке? Дано: i№1=4 бита; Р№2=Р№1/2. Решение: 1/Р№1=2i 1/P№1=24 1/P№1=16 1/Р№2=(1/Р№1)/2 Р№2=1/16×2 Р№2=1/32 1/Р№2=32 2i=32 i=log232 i=5 Ответ: сообщение о появлении на остановке автобуса маршрута № 2 несёт 5 бит информации. 4. Подведение итога урока. Домашнее задание. Домашнее задание выдается на распечатанных карточках 1. Двоичное слово содержит 7 бит информации. Сколько объектов можно закодировать кодами такой длины. (Ответ:128) 2. Отгадываем одно число из 32, 40, 64, 80 чисел. Сколько бит информации можно получить в каждом из этих четырех конкретных случаев, чтобы отгадать задуманное число? (ответ: 5 бит, 6 бит, 6 бит, 7 бит). 3. При отгадывании чисел потребовалось получить информацию в 3 бита, 5 бит, 7 бит. Сколько в каждом из этих четырех случаев было всего чисел, среди которых требовалось определить задуманное число? (Ответ: 8 чисел, 32 числа, 128 чисел). 4. В очереди за билетами на концерт стоит 16 человек. Сколько бит информации вы получаете в сообщении, что ваш знакомый стоит в этой очереди второй с конца? (ответ: 4 бита). 5. В корзине 8 белых грибов и 24 подосиновика. Сколько информации в сообщении, что из корзины взяли наугад белый гриб? (Ответ: 2 бита). 6. Соревновались в стрельбе по мишеням два стрелка – новичок и мастер спорта. Болельщики делали на них ставки 1 к 15. Сколько информации получили болельщики, когда победил новичок? (ответ: 4 бита). 7. В коробке лежат 64 цветных карандаша. Сообщение о том, что достали белый карандаш, несёт 4 бита информации. Сколько белых карандашей было в корзине? 8. В классе 30 человек. За контрольную работу по математике получено 6 пятёрок, 15 четвёрок, 8 троек и 1 двойка. Какое количество информации в сообщении о том, что Иванов получил четвёрку?
Автор(ы): Ишманова Ж. С.
Скачать: Информатика 10кл - урок 3.docxАвтор(ы): Ишманова Ж. С.
Скачать: Информатика 10кл - Презентация к уроку 1.pptxАвтор(ы): Ишманова Ж. С.
Скачать: Информатика 10кл - Презентация к уроку 2.pptxАвтор(ы): Ишманова Ж. С.
Скачать: Информатика 10кл - карточки.docxАвтор(ы): Ишманова Ж. С.
Скачать: Информатика 10кл - Приложение урок 3.zip
