Уроки по теме «Информация. Двоичное кодирование информации» - korshu.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Уроки по теме «Информация. Двоичное кодирование информации» - страница №1/1


Уроки по теме «Информация. Двоичное кодирование информации» (X КЛАСС)

Урок 1



Тема урока: Введение в предмет
Цели урока:

  • Познакомить учащихся с предметом информатика, показать чему должны научиться и какое значение имеет информатика в жизни;

  • Познакомить с требованиями к поведению на уроке, правилам техники безопасности.

  • повторить определение информации, ее свойства, виды информа­ции, единицы измерения количества информации,


Оборудование: призентация, учебники, тетради
Ход урока

I. Техника безопасности в кабинете информатике

1. Общие требования.

2. Требования безопасности перед началом работы.

3. Требования безопасности во время работы

4. Требования безопасности при аварийных ситуациях.

5. Требования безопасности по окончании работы.

II Изложение нового материала


  1. Вводный рассказ об окружающей картине мира

Вещество – это все, что нас окружает, это вода, земля, воздух, горы, деревья, это то из чего мы делает различные предметы, это мы сами.

Энергия – это то, что приводит наш мир в движение.

Информация – любые данные об окружающем мире и процессах в нём происходящих.

Информация — те сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся степень нео­пределенности, неполноты знаний о них.

Упражнение 1

Впишите пропущенные слова.



  1. Вода, которую в древности использовали для совершения механической работы, до сих пор является хорошим источником __________________.

  2. Моль – единица количества _____________________.

  3. Электронно-вычислительные машины, в отличии от устройств, преобразующих _____________ или ______________________, оперируют _______________________, которая материальна.

  4. Если бы Вселенную заполняло единое однородное __________________, то никакая __________ не существовала бы.

  1. Что такое информатика и что она изучает.

Информатика – это наука, которая изучает структуру и общие свойства информации, а также информационные процессы в живой, и неживой природе, обществе и технике.

Исходя из этого определения информатика – это наука и область практической деятельности человека.



Информатика как наука опирается на несколько фундаментальных наук физику, электронику, радиотехнику, математику, кибернетику и др.

Информатика как область практической деятельности людей оформилась с появлением компьютеров и учит применять информационные технологии в современном обществе. Сей час мы уже не представляем свою жизнь без компьютеров.
III. Задание на дом. Стр. 11-12

Урок 2
Тема урока: Понятие информацию информационные процессы
Цели урока:

  • сформировать понимание информации, информационных процессов;

  • научить приводить примеры информационных процессов в природе, технике, обществе;

  • выявить свойства информации..


Оборудование: презентация, учебники, тетради


    1. Проверка изученного материала.

Впишите пропущенные слова.

  1. Человеческое общество по мере своего развития прошло этапы овладения ____________, затем ______________, и наконец ___________________.

  2. Мир состоит на трех китах - __________, ______________, _________________. Из ____________ он слагается, ________________ движется, _______________ направляется.

  3. Молекулы ДНК или РНК являются носителями _____________.

  4. Организмы существуют в единстве с окружающей средой, так как получают из нее все необходимые элементы и ______________ в процессе обмена _________________.


II . Изложение теоретического материала с использованием презентации

Учитель обращает внимание учащихся на то, что данная тема изучалась в 8 классе и на сегодняшнем уроке необходимо будет вспомнить определение ин­формации, свойства информации и один из способов вычисления количества ин­формации.



  1. Определение информации.

Информация это настолько общее и глубокое понятие, что его нельзя объяснить одной фразой. В это слово вкладывается разный смысл в технике, науке, жизни.

Информация в информатике — те сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся степень нео­пределенности, неполноты знаний о них.



2. Свойства информации:

понятность;

полезность;

достоверность;

актуальность;

полнота;


точность.

Ученики поясняют, что означает каждое свойство, приводят примеры. Далее выполняют задания.


3. Виды информации.

Информация существует в виде:



  • текстов, рисунков, чертежей, фотографий;

  • световых и звуковых волн;

  • радиоволн;

  • электрических и нервных импульсов;

  • магнитных записей;

  • жестов и мимики;

  • запахов и вкусовых ощущений;

  • хромосом и т. д.

4. Единицы измерения количества информации.

В качестве единицы измерения количества информации используется 1 бит. Также используются следующие единицы:

1 байт = 8 бит;

1 килобайт (Кбайт, Кб) = 210байт = 1024 байт;

1 мегабайт (Мбайт, Мб) = 210 Кбайт = 1024 Кбайт = 220байт = 1 048 576 байт;

1 гигабайт (Гбайт, Гб) = 210 Мбайт = 1024. Мбайт = 220 Кбайт = 230 байт = 1 073 741 824 байт.

Существуют и более крупные единицы измерения количества информации, ко­торые используются реже, чем перечисленные выше:

1 терабайт (Тбайт, Тб) = 210 Гбайт = 1024 Гбайт = 220 Мбайт = 230 Кбайт = 240байт;

1 петабайт (Пбайт, Пб) = 210 Тбайт = 1024 Тбайт = 220 Гбайт = 230 Мбайт = = 240 Кбайт = 250байт.
Упражнение.

Задача 1. Сравните (поставьте знак отношения <, >, =) 1,5 Кбайт и 1536 бит.

Задача 2.

Решить уравнение: 8х бит = 32 Кб.



Решение.

8х = 32*1024*8, (23)х = 25*210*23, 2=218 3х = 18 х = 6.

Задача 3.

Решить систему уравнений: 2х+2 бит = 8у-5 Кб

22у-1 Мб = 16х-3 бит

.

Решение.

2х+2 = (23)у-5'*210*23, х + 2 = 3(у-5) + 13, х+2 = Зу-2, у=5

22У-1*220923 = (24)х-3 2у-1 + 23 = 4(х-3) 2у+ 22 = 4х – 12 х=11


5. Информационные процессы.

Передача информации происходит по следующей схеме
Источник информации --- Канал связи --- Приемник информации
Обработка информации – происходит по следующей схеме
Исходная информация  Обработка (преобразование)  новая информация
Хранение информации – это ее накопление на различных носителях. Носитель информации – среда для записи и хранения информации.

Приведите примеры носителей информации.


Упражнение

Заполни таблицу.


Процессы


В - вещество

Э - энергия

И - информация


П - передача

Х - хранение

О - обработка


П - природа

О - общество

Т - техника


Идет дождь

Прием факса



В

И


П

П


П

Т


1. Запасы газа под землей










2. Светит солнце










3. Идет популярная телепрограмма










4. Работа банкомата










5. многие животные используют запахи, чтобы отметить свою территорию











III. Задание на дом: 2.1

Урок 3
Тема урока: Содержательный подход к измерению количества информации.
Цели урока:

  • сформировать понимание вероятности, равновероятностных событий, не равновероятностных событий;

  • научить находить количество информации по формуле содержательного под­хода к измерению количества информации;

  • закрепить материал решением задач на данную тему.


Оборудование: призентация, учебники, тетради

Ход урока


I Разбор вопросов домашнего задания
II Изучение нового материала

1. Содержательный подход к измерению количества информации.

1. Теоретический материал

Информацию, которую получает человек, можно считать мерой уменьшения неопределенности знаний. Неопределенность знания о результате некоторого события – это число возможных вариантов результата.

Например результат бросания монеты – 2 варианта, кубика – 6 вариантов, карта из колоды – 32 или 36 вариантов.



Сообщение уменьшающее неопределенность знаний в два раза, несет для него 1 бит информации.

Количество информации, заключенное в сообщении вычисляется по формуле



х=log2N или N = 2i

где i – количество информации, о том, что произошло одно из N событий,



Nчисло вариантов равновероятных событий.

Учащиеся должны знать таблицу степени числа 2 до десяти.

21 = 2 22 = 4 23 = 8 24 = 16 25 = 32

26 = 64 27 = 128 28 = 256 29 = 512 210 = 1024


Метод поиска, на каждом шаге которого отбрасывается половина вариантов, называется методом половинного деления.
2. Решение задач.
Пример 1. В барабане для розыгрыша лотереи находится 32 шара. Сколько информации содержит сообщение о первом выпавшем номере (например, выпал шар номер 15?

Поскольку вытаскивание любого из 32 шаров равновероятно, то количество информации об одном выпавшем номере находится из уравнения 2х= 32, но 32=25, следовательно 2х = 25 и х=5



Пример 2. При угадывании целого числа в некотором диапазоне было получено 6 бит ин­формации. Сколько чисел содержит этот диапазон?

х= 6 бит 26=64. Ответ: 64 числа


Задача 1 В колоде 32 карты. Сколько бит информации несет сообщение что достали:

а) даму пик; 2х = 32, х = 5 бита.

б) карту красной масти; 2х = 2, х = 1 бита.

в) карту бубновой масти. 2х = 4, х = 2 бита.



Задача 2.

В школьной библиотеке 16 стеллажей с книгами. На каждом стеллаже — 8 по­лок. Библиотекарь сообщил Пете, что нужная ему книга находится на пятом стел­лаже на третьей сверху полке. Какое количество информации библиотекарь пере­дал Пете?

Решение.

16 • 8 = 128 полок, 2х = 128, х = 7 бит.



Задача 3.

При угадывании целого числа в диапазоне от 1 до N было получено 7 бит инфор­мации. Чему равно N?

Решение. N = 27 = 128.

Задача 4.

В коробке лежат 7 разноцветных карандашей. Какое количество информации содержит сообщение, что из коробки достали красный карандаш?

Решение.

2* = 7, х = Iog27 = 2,80735 бита. 2х = 7, х = Iog27 = 2,80735 бита.



Задача 5.

Какое количество информации несет сообщение: «Встреча назначена сентябрь»?

Решение.

2х = 12, х = Iog212 = 3,58496 бита.


III. Домашнее задание. П 2.1, 2.2, задания 2.1, 2.2
Задания для домашней работы


1. Какой объем информации содержит сообщение, уменьшающее неопределенность знаний в 4 раза?

2. Вы подошли к светофору, когда горел красный свет. После
этого загорелся желтый свет. Сколько информации вы при
этом получили?

3. Группа школьников пришла в бассейн, в котором 4 дорожки
для плавания. Тренер сообщил, что группа будет плавать на
дорожке номер 3. Сколько информации получили школьники
из этого сообщения?

4. Была получена телеграмма: «Встречайте, вагон 7». Известно,
что в составе поезда 16 вагонов. Какое количество информа-
ции было получено?

5.
При угадывании целого числа в некотором диапазоне было
получено 6 бит информации. Сколько чисел содержит этот
диапазон?

6. Сообщение о том, что ваш друг живет на 10 этаже, несет 4 бита информации. Сколько этажей в доме?


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


8. В коробке лежат 8 разноцветных карандашей. Какое количе-
ство информации содержит сообщение, что из коробки доста-
ли красный карандаш?

Таблица


N

i

N

i

N

i

N

i

1

0,00000

17

4,08746

33

5,04439

49

5,61471

2

1,00000

18

4,16993

34

5,08746

50

5,64386

3

1,58496

19

4,24793

35

5,12928

51

5,67243

4

2,00000

20

4,32193

36

5,16993

52

5,70044

5

2,32193

21

4,39232

37

5,20945

53

5,72792

6

2,58496

22

4,45943

38

5,24793

54

5,75489

7

2,80735

23

4,52356

39

5,28540

55

5,78136

8

3,00000

24

4,58496

40

5,32193

56

5,80735

9

3,16993

25

4,64386

41

5,35755

57

5,83289

10

3,32193

26

4,70044

42

5,39232

58

5,85798

11

3,45943

27

4,75489

43

5,42626

59

5,88264

12

3,58496

28

4,80735

44

5,45943

60

5,90689

13

3,70044

29

4,85798

45

5,49185

61

5,93074

14

3,80735

30

4,90689

46

5,52356

62

5,95420

15

3,90689

31

4,95420

47

5,55459

63

5,97728

16

4,00000

32

5,00000

48

5,58496

64

6,00000


Урок 4
Тема урока: Алфавитный подход к измерению количества информации.
Цели урока: сформировать у учащихся понимание алфавитного подхода к измерении формации и закрепить теоретический материал на примерах.



Ход урока
I. Алфавитный подход к измерению количества информации.

Алфавитный подход позволяет определить количество информации, заключенной в тексте.



Алфавит — множество символов, используемых при записи текста

Мощность (размер) алфавита — полное количество символов в алфавите

Будем использовать следующие обозначения:



N — мощность алфавита,

К — количество символов в тексте,

i — количество информации, которое несет каждый символ алфавита,

I — объем информации, содержащейся в тексте.

Если допустить, что все символы алфавита встречаются в тексте с одинаковой частотой (равновероятно), то количество информации, которое несет каждый символ, вычисляется по формуле:

i = Iog2 N, или 2i = N.

Если весь текст состоит из К символов, то при алфавитном подходе размер содержащейся в нем информации равен:

I = К • i = K• log, N.

Для представления текста в компьютере используется алфавит из 256 символов. Значит, один символ компьютерного текста несет в себе 8 бит (1 байт) информации, так как 28 = 256.



Пример 1.

Книга, набранная с помощью компьютера, содержит 150 страниц, на каждой странице — 40 строк, в каждой строке — 60 символов. Каков объем информации в книге?



Решение.

150 • 40 • 60 = 360 000 — количество символов во всей книге. Если в компьютер­ном тексте 1 символ несет в себе 1 байт информации, то объем информации в книге равен 360000*1 байт = 360000 байт. Переведем в другие единицы измерения:



360000 = 351,5625 Кб, 351,5625 = 0,34332275 Мб.

1024 1024



Ответ. Объем информации в книге составляет приблизительно 0,3 Мб.

2. Решение задач.

Задача 1(20).

Сколько килобайт составляет сообщение, содержащее 12288 бит?



Решение, 12288/8/1024 = 1,5 Кб.

Задача 2.

Можно ли уместить на одну дискету книгу, имеющую 432 страницы, причем на каждой странице этой книги 46 строк, а в каждой строке 62 символа?



Решение.

В книге 432 • 46 • 62 = 1232064 символа. Для кодирования 1 символа требуется 1 байт. Следовательно, объем информации всей книги равен 1232064 байт = 1,17 Мб. Так как на дискету помещается 1,44 Мб, то книга может поместиться на одну дис­кету.



Задача 3 (15).

Сообщение, записанное буквами из 64-символьного алфавита, содержит 20 сим­волов. Какой объем информации оно несет?



Решение.

2i = 64, i = 6 бит — количество информации, которое несет каждый символ, 20*6 = 120 бит =


15 байт.

Задача 4 (16).

Одно племя имеет 32-символьный алфавит, а второе племя — 64-символьный алфавит. Вожди племен обменялись письмами. Письмо первого племени содержало 80 символов, а письмо второго племени — 70 символов. Сравните объем информа­ции, содержащейся в письмах.



Решение.

Первое племя: 2i = 32, i = 5 бит — количество информации, которое несет каждый, символ, 5 • 80 = 400 бит.

Второе племя: 2i = 64, i = 6 бит — количество информации, которое несет каж­дый символ, 6 • 70 = 420 бит.

Следовательно, письмо второго племени содержит больше информации.



Задача 5.

Информационное сообщение объемом 1,5 Кб содержит 3072 символа. Сколько символов содержит алфавит, при помощи которого было записано это сообщение?

Дано: I = 1,5 Кб, К = 3072 символа.

Найти: N — ? Решение.


I= 1,5 Кб = 1,5 • 1024 • 8 = 12 288 бит. I

I = I/K = 12288/3072 = 4 бита



N=2i = 24 =16 символов
3. Домашнее задание. П. 2.3, Решить задачи: 17, 21.
Задачи «Алфавитный подход к измерению информации»

14. Алфавит племени Мульти состоит из 8 букв. Какое количество информации несет одна буква этого алфавита?

15. Сообщение, записанное буквами из 64-х символьного алфави-
та, содержит 20 символов. Какой объем информации оно
несет?

16. Племя Мульти имеет 32-х символьный алфавит. Племя Пуль-
ти использует 64-х символьный алфавит. Вожди племен обме-
нялись письмами. Письмо племени Мульти содержало 80
символов, а письмо племени Пульти — 70 символов. Сравните
объемы информации, содержащейся в письмах.

17. Информационное сообщение объемом 1,5 Кбайта содержит,
3072 символа. Сколько символов содержит алфавит, при по
мощи которого было записано это сообщение?

18.
Объем сообщения, содержащего 2048 символов, составил
1/512 часть Мбайта. Каков размер алфавита, с помощью кото-
рого записано сообщение?

19. Сколько символов содержит сообщение, записанное с помощью 16-ти символьного алфавита, если объем его составил 1/16 часть Мбайта?


20. Сколько килобайтов составляет сообщение, содержащее 12288 битов?

21. Сколько килобайтов составит сообщение из 384 символов 16-ти символьного алфавита?


22. Для записи текста использовался 256-символьный алфавит.
Каждая страница содержит 30 строк по 70 символов в строке.
Какой объем информации содержит 5 страниц текста?

23. Сообщение занимает 3 страницы по 25 строк. В каждой строке
записано по 60 символов. Сколько символов в использован-
ном алфавите, если все сообщение содержит 1125 байтов?

24. Для записи сообщения использовался 64-х символьный алфа-
вит. Каждая страница содержит 30 строк. Все сообщение содержит 8775 байтов информации и занимает 6 страниц.
Сколько символов в строке?

25. Сообщение занимает 2 страницы и содержит 1/16 Кбайта ин-
формации. На каждой странице записано 256 символов. Како
ва мощность использованного алфавита?

26. Два сообщения содержат одинаковое количество символов.
Количество информации в первом тексте в 1,5 раза больше,
чем во втором. Сколько символов содержат алфавиты, с помо-
щью которых записаны сообщения, если известно, что число
символов в каждом алфавите не превышает 10 и на каждый
символ приходится целое число битов?

27. Два сообщения содержат одинаковое количество информа-
ции. Количество символов в первом тексте в 2,5 раза меньше,
чем во втором. Сколько символов содержат алфавиты, с помо-
щью которых записаны сообщения, если известно, что размер
каждого алфавита не превышает 32 символов и на каждый
символ приходится целое число битов?

Урок 5
Тема урока: Решение задач
Цели урока: сформировать у учащихся навыки и умения находить количество информации.


Ход урока
I. Разбор домашнего задания.

II. Решение задач

Задача 1.

Была получена телеграмма: «Встречайте, вагон 7». Известно, что в составе поез­да 16 вагонов. Какое количество информации было получено?

Решение.

2х = 16, х = 4 бита.



Задача 2.

Для ремонта школы использовали белую, синюю и коричневую краску. Израс­ходовали одинаковое количество банок белой и синей краски. Сообщение о том, что закончилась банка белой краски, несет 2 бита информации. Синей краски израсхо­довали 8 банок. Сколько банок коричневой краски израсходовали на ремонт шко­лы?



Задача 3.

В корзине лежат белые и черные шары. Среди них 16 черных шаров. Сообщение о том, что из корзины достали белый шар, несет 2 бита информации. Сколько всего в корзине шаров?



Задача 4.

Сообщение о том, что ваш друг живет на десятом этаже, несет 4 бита информа­ции. Сколько этажей в доме?

Решение.

24 = 16 этажей.



Задача 5.

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

Решение.

23 = 8 подъездов.



Задача 6.

Объем сообщения, содержащего 2048 символов, составил 1/512 мегабайта. Каков размер алфавита, с помощью которого записано сообщение?

Дано: К = 2048 символов, I = 1/512 Мб.

Найти: N — ?

Решение.

I= 1 / 512 Мб = 1024*1024*8 / 512 = 16384 бит.

i = I / K = 16384 /2048 = 8 бит

N = 2i = 28 = 256 символов.



Задача 7.

Сколько символов содержит сообщение, записанное с помощью 16-символьного алфавита, если объем этого сообщения составил 1/16 мегабайта?

Дано: N = 16 символов, / = 1/16 Мб.

Найти: К — ?

Решение.

I = 1/16 Мб = 1024 • 1024 • 8 /16 = 524 288 бит.


N = 16 = 2i, i = 4 бита.

К = I / i =524288 / 4 = 131 072 символа.


Задача 8.

Для записи сообщения использовался 64-символьный алфавит. Каждая страни­ца содержит 30 строк. Все сообщение содержит 8775 байт информации и занимает 6 страниц. Сколько символов в строке?

Дано: N = 64 символа, I = 8775 байт, строк — 30, страниц — 6.

Найти: количество символов в строке.

Решение.


I = 8775 байт = 8775 • 8 = 70 200 бит.

N = 64 = 2', i = 6 бит.

Объем информации одной страницы книги: I / количество страниц = 70200 бит / 6 = 11 700 бит.

Количество символов в строке: 11 700 бит / 6 бит / 30 строк = 65 символов.



Задача 9.

Сообщение занимает 2 страницы и содержит 1 / 16 килобайта информации. На каждой странице записано 256 символов. Какова мощность использованного алфавита?

Дано: I = 1 / 16 Кб, страниц — 2, одна страница — 256 символов.

Найти: N — ?

Решение.

I = 1 / 16 Кб = 1024 • 8 / 16 = 512 бит.


К = 256 • 2 = 512 символов на двух страницах.

N = 2i = 21 = 2 символа.


III. Домашнее задание. П. 2.3, Решить задачи: 23,26

Урок 6

Тема урока: Контрольная работа



Вариант 1

  1. В коробке лежали 64 фломастера. Все фломастеры разных цветов. Какое количество информации содержит сообщение о том, что из нее достали красный фломастер?

  2. При угадывании целого числа в некотором диапазоне получено 6 бит информации. Сколько чисел содержит диапазон?

  3. Подсчитать в килобайтах количество информации в тексте, если текст состоит из 800 символов, а мощность используемого алфавита – 128 символов.

  4. Сколько символов в тексте, если мощность алфавита – 64 символа, а объем информации, содержащейся в нем – 1,5 Кбайта?

  5. Сравните (поставьте знак отношения <, >, =) 1,5 Кбайт и 1536 бит.

Вариант 2

1. Группа школьников пришла в бассейн, в котором 8 дорожек для плавания. Тренер сообщил, что группа будет плавать на дорожке номер 5. сколько информации получили школьники из этого сообщения?

2. Сообщение о том, что ваш друг живет на 9 этаже, несет 5 бит информации. Сколько этажей в доме?

3. Информационное сообщение объемом 1/512 част Мбайта содержит 2048 символов. Сколько символов содержит алфавит, с помощью которого было записано это сообщение?

4. Сколько символов содержит сообщение записанное с помощью 32-х символьного алфавита, если объем его составил 1/128 част Мбайта?

5. Сравните (поставьте знак отношения <, >, =) 256 бит и 0,25 Кбайт.



Вариант 3

  1. В рулетке общее количество лунок равно 32. какое количество информации мы получаем в сообщении об остановке шарика на номере 16.

  2. При угадывании целого числа в некотором диапазоне было получено 10 бит информации. Сколько чисел содержит диапазон?

  3. Для записи текста использовался 256 символьный алфавит. Какое количество информации в килобайтах содержит сообщение содержащее 3072 символа.

  4. Сколько символов в тексте содержащем 2 Кбайта информации, если мощность алфавита равна 128 символа.

  5. Сравните (поставьте знак отношения <, >, =) 1024 бит и 1 Кбайт.