Информация и информационные процессы

Цели урока:

Образовательная

сформировать у учащихся навыки решения задач по теме «Информация и информационные процессы»

уметь применять ранее изученные понятия для решения задач;

Воспитательная

воспитание эмоционально – ценностного отношения к миры и себе через формирование чувства ответственности к своему и чужому мнению, труду.

Развивающая

развитие речи: обогащение и усложнение словарного запаса.

Развитие логического мышления.

Тип урока: урок решения задач.

Формы организации работы на уроке: индивидуальная, групповая.

План урока:

Организационный момент (1 мин)

Фронтальный опрос (3 мин )

Основная часть (30 мин)

Самостоятельная работа  (10 мин) 

Подведение итогов (1 мин)

Методы обучения:

1. фронтальный опрос

2. объяснение

II. ФРОНТАЛЬНЫЙ ОПРОС

Урок необходимо начать с активизации изученных на прошлом уроке понятий. Это может быть фронтальный опрос или тест с открытой формой ответа.

Вопросы учителя к учащимся:

Что такое информация?

Что такое информационный процесс?

Что такое хранение?

Что такое обработка информации?

Что такое кодирование информации?

Что такое передача?

III. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Методические рекомендации. Целесообразно разбить класс на группы, чтобы каждая группа работала над своей задачей. В ходе группового обсуж­дения учащиеся выделяют для заданного объекта свойства информации, перечень которых дополняется в процессе коллективного обсуждения.

Тип задач: Определение вида информации

по способу восприятия и форме представления

Задача

Определите вид информации и ее носитель для объектов «Элект­ронное письмо», «Выступление симфонического оркестра»,сборочный чертеж изделия, «Вкус лимона», заполнив таблицу вида:

Цель: закрепить понимание учащимися понятий «носитель инфор­мации», «виды информации».

Вид деятельности: анализ классификационных признаков.

Ответ: - смотрите документ

Тип задач: Определение и описание свойств информации

Задача 1

Прав ли был Талейран, когда говорил: «Кто владеет информацией, владеет миром»?

Подумайте и сформулируйте несколько ответов на вопрос, для чего человеку нужна информация.

Попробуйте дать один наиболее обобщенный ответ.

Цель: развивать у учащихся понимание роли и значения информации в жизнедеятельности отдельного человека и всего общества.

Виды деятельности: обращение к собственному опыту; обоб­щение.

Ответ.

Информация нужна человеку для того, чтобы ориентироваться в из­меняющейся обстановке; пополнять знания об окружающем мире; ре­шать разнообразные обыденные, учебные и профессиональные задачи; развлекаться; самосовершенствоваться и др.

Наиболее общий ответ: информация нужна (и мы находимся в по­стоянном ее поиске и отборе), чтобы принимать обоснованные решения.

Задача 2

Из приведенного перечня выберите те свойства информации, от которых в наибольшей степени зависит качество решения, принима­емого на основе информации:

а) полнота; б) понятность; в) актуальность; г) степень субъектив­ности; д) достоверность; е) полезность; ж) компактность представле­ния; з) удобство восприятия; и) логичность.

Цель: познакомить учащихся со свойствами информации. Виды деятельности: анализ и отбор.

Ответ. Все перечисленные свойства в той или иной степени влияют на качество принимаемого решения, но в наибольшей степени это отно­сится к свойствам а) - е).

Задача 3

Перечислите свойства информации для следующих информационных объектов:

а) сочинение на заданную тему;

б) решение задачи по геометрии;

в) реферат по истории.

Цель: закрепить знание учащимися свойств информации. Виды деятельности: анализ и отбор.

Тип задач: Использование разных языков для кодирования информации

Задача

Выразите с помощью разных языков (русского языка, языка мимики, языка программирования и т. д.):

а) свое имя;

б) чувство радости;

в) просьбу вычислить длину стороны квадрата по длине его диагонали.

Цель: продемонстрировать учащимся, что каждый язык имеет свое назначение, причем разговорные языки - наиболее универсальные. Кроме того, разговорные языки — неформализованные, а языки про­граммирования — формальные.

Вид деятельности: формализация.

Ответ.

а) На русском языке имя достаточно произнести или написать;

на языке мимики это сделать затруднительно (хотя если поставить такую цель, то, наверное, можно что-то придумать);

на языке программирования «выразить» имя можно только в виде строки символов.

б) Для выражения чувств в разговорных языках и языках мимики и жестов имеются развитые возможности, но в формальных языках (а языки программирования относятся к классу формальных языков) это сделать затруднительно.

в) Просьбу вычислить длину стороны квадрата с помощью формулы «длину диагонали разделить на квадратный корень из двух» на русском языке сформулировать легко; на языке мимики затруднительно; на язы­ке программирования нужно написать программу, например:

Примечание. В среднем звене, если программирование еще не изуча­лось, программу можно написать на учебном алгоритмическом языке в качестве пропедевтики.

Тип задач: информационные процессы:

Данные задачи предлагаем на усмотрение учителя.

   Задача 1. Ученик передает 2000 байт информации в минуту. Какой объем информации будет передан им за один час?

   Задача 2. Что можно сказать о человеке, идущем в сорокаградусную жару с зонтом? А в сорокаградусный мороз?

   Задача 3. Какой компонент в следующей схеме передачи информа­ции является главным?

Задача 4. Как наиболее оптимально осуществлять хранение инфор­мации с помощью телевизора?

Задача 5. Если сигнал от источника к приемнику доходит за одну минуту, то какова пропускная способность используемого канала связи?

Задача 6. Какой шум приводит к потере информации в процессе ее передачи?

Задача 7. Может ли информация переосмысливаться при передаче от источника к приемнику?

Задача 8. Каким формальным языком чаще всего пользуется человек?

Задача 9. В каких процессах информация проявляет свои свойства?

Задача 10. Чем распознать вкус лимона?

Задача 11. Как узнать человека на большом расстоянии?

Задача 12. Как найти информацию об учителе информатики в дневнике школьника?

Задача 13. Как передать информацию, если ваши руки связаны, а рот заклеен скотчем?

Задача 14. Как, используя карандаш и ластик, собрать информацию об объектах, расположенных в комнате?

Информация и информационные процессы. Задачи повышенной сложности

Предлагаем  использовать задачи повышенной сложности для работы с сильными учениками или учениками идущими в перед, либо дать как дополнительное домашнее задание желающим.

Задача 1

Вам требуется утром пойти на занятия в школу. Какие ас­пекты (с точки зрения требуемых ресурсов) присущи этому действию?

Решение

Указанное действие имеет следующие аспекты:

1) материальный, физический - вам необходимо переме­стить некоторую массу (например, учебники, тетради и самого себя) на нужное расстояние;

2) энергетический - вам необходимо затратить соответ­ствующее количество энергии на перемещение;

3) информационный - необходима информация о маршру­те движения, месторасположении школы; нужно обрабатывать по пути своего движения различную текущую информацию;

4) организационный - необходимы подходящие транс­портные сети и маршруты;

5) пространственный - выполняется перемещение на определенное расстояние в пространстве;

6) временной - на данное перемещение затрачивается вре­мя (за которое произойдут необратимые изменения в среде, в отношениях объектов).

Все. эти аспекты тесно взаимосвязаны. Более того, они не­возможны друг без друга.

Задача 2

Произведите классификацию информации по характеру доступа к ней.

Решение

По характеру доступа к информации возможны следующие случаи:

1) полный или свободный доступ (актуализация) - разре­шается чтение (восприятие), запись, копирование, передача, -   кодирование/декодирование и использование информации (сообщений);

2) доступ (актуализация) только для чтения;

3) доступ (актуализация) только для записи;

4) доступ (актуализация) к копии - полный или частичный доступ к копии информации, но к оригиналу доступа нет;

5) доступ (актуализация) для текущих преобразований при передаче информации (архивация/разархивация, кодирова­ние/декодирование, и т. д.; остальное запрещено);

6) полный запрет доступа.

     Задача 3

Система может принимать 128 различных равновероятных состояний. Если текущее состояние системы неизвестно, то каково количество информации о ней (неопределенность вы­бора состояния в системе)? Если уже известно, что система на­ходится в состоянии с номером 8, то чему равно количество информации в этом случае?

Решение

Если все состояния равновероятны, то в случае неизвестно­го текущего состояния системы по формуле Хартли получаем: Н =10^=1082128 = 7 (битов).

Если известно, что система находится в состоянии номер 8, то никакого выбора нет, #= 1 и Я= О (т. е. неопределенность информации о состоянии системы нулевая - оно точно из­вестно).

Задача 4

Некоторая система может находиться в четырех возможных состояниях: в первом - с вероятностью 0.1, во втором и третьем - с вероятностью 0.25, в четвертом - с вероятностью 0.4. Чему равно количество информации (неопределенность выбора) в этой системе? Если система может находиться всег­да только в состоянии номер 2, то чему равно количество ин­формации в этом случае? Может ли система находиться в че­твертом состоянии с вероятностью 0.3 или 0.5, если вероятно­сти других событий остались прежними? Различны ли состояния 2 и 3?

Указание к решению.

Используйте формулу Шеннона. Неопределенность - это мера беспорядка, хаоса, она может быть оценена с помощью энтропии системы, если система рассматривается как термо­динамическая. Связь информации Н(1) с энтропией 5(1) в си­стеме определяется соотношением: (Я+ ,$)' = 0 (производная берется по времени). Сумма вероятностей всех состояний си­стемы должна быть равна 1. . I

Решение. – смотрите документ.

IV. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

V.  ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ

Анализ решенных задач, подведение итогов по группам.

Домашнее задание.

Тема: Урок решения задач по теме «Информация и информационные процессы»

Класс: 10

Цели урока:

• Образовательная

1. сформировать у учащихся навыки решения задач по теме «Информация и информационные процессы»

2. уметь применять ранее изученные понятия для решения задач;

• Воспитательная

1. воспитание эмоционально – ценностного отношения к миры и себе через формирование чувства ответственности к своему и чужому мнению, труду.

   • Развивающая

1. развитие речи: обогащение и усложнение словарного запаса.

2. Развитие логического мышления.

Тип урока: урок решения задач.

Формы организации работы на уроке: индивидуальная, групповая.

План урока:

1. Организационный момент (1 мин)

2. Фронтальный опрос (3 мин )

3. Основная часть (30 мин)

4. Самостоятельная работа (10 мин)

5. Подведение итогов (1 мин)

Методы обучения:

1.       фронтальный опрос

2.     объяснение

II. ФРОНТАЛЬНЫЙ ОПРОС

Урок необходимо начать с активизации изученных на прошлом уроке понятий. Это может быть фронтальный опрос или тест с открытой формой ответа.

Вопросы учителя к учащимся:

Что такое информация?

Что такое информационный процесс?

Что такое хранение?

Что такое обработка информации?

Что такое кодирование информации?

Что такое передача?

III. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Методические рекомендации. Целесообразно разбить класс на группы, чтобы каждая группа работала над своей задачей. В ходе группового обсуж­дения учащиеся выделяют для заданного объекта свойства информации, перечень которых дополняется в процессе коллективного обсуждения.

Тип задач: Определение вида информации

по способу восприятия и форме представления

Задача

Определите вид информации и ее носитель для объектов «Элект­ронное письмо», «Выступление симфонического оркестра»,сборочный чертеж изделия, «Вкус лимона», заполнив таблицу вида:

Вид деятельности: анализ классификационных признаков.

Ответ:

Тип задач: Определение и описание свойств информации

Задача 1

Прав ли был Талейран, когда говорил: «Кто владеет информацией, владеет миром»?

Подумайте и сформулируйте несколько ответов на вопрос, для чего человеку нужна информация.

Попробуйте дать один наиболее обобщенный ответ.

Цель: развивать у учащихся понимание роли и значения информации в жизнедеятельности отдельного человека и всего общества.

Виды деятельности: обращение к собственному опыту; обоб­щение.

Ответ.

Информация нужна человеку для того, чтобы ориентироваться в из­меняющейся обстановке; пополнять знания об окружающем мире; ре­шать разнообразные обыденные, учебные и профессиональные задачи; развлекаться; самосовершенствоваться и др.

Наиболее общий ответ: информация нужна (и мы находимся в по­стоянном ее поиске и отборе), чтобы принимать обоснованные решения.

Задача 2

Из приведенного перечня выберите те свойства информации, от которых в наибольшей степени зависит качество решения, принима­емого на основе информации:

а) полнота; б) понятность; в) актуальность; г) степень субъектив­ности; д) достоверность; е) полезность; ж) компактность представле­ния; з) удобство восприятия; и) логичность.

Цель: познакомить учащихся со свойствами информации. Виды деятельности: анализ и отбор.

Ответ. Все перечисленные свойства в той или иной степени влияют на качество принимаемого решения, но в наибольшей степени это отно­сится к свойствам а) - е).

Задача 3

Перечислите свойства информации для следующих информационных объектов:

а) сочинение на заданную тему;

б) решение задачи по геометрии;

в) реферат по истории.

Цель: закрепить знание учащимися свойств информации. Виды деятельности: анализ и отбор.

Тип задач: Использование разных языков для кодирования информации

Задача

Выразите с помощью разных языков (русского языка, языка мимики, языка программирования и т. д.):

а) свое имя;

б) чувство радости;

в) просьбу вычислить длину стороны квадрата по длине его диагонали.

Цель: продемонстрировать учащимся, что каждый язык имеет свое назначение, причем разговорные языки - наиболее универсальные. Кроме того, разговорные языки — неформализованные, а языки про­граммирования — формальные.

Вид деятельности: формализация.

Ответ.

а) На русском языке имя достаточно произнести или написать;

на языке мимики это сделать затруднительно (хотя если поставить такую цель, то, наверное, можно что-то придумать);

на языке программирования «выразить» имя можно только в виде строки символов.

б) Для выражения чувств в разговорных языках и языках мимики и жестов имеются развитые возможности, но в формальных языках (а языки программирования относятся к классу формальных языков) это сделать затруднительно.

в) Просьбу вычислить длину стороны квадрата с помощью формулы «длину диагонали разделить на квадратный корень из двух» на русском языке сформулировать легко; на языке мимики затруднительно; на язы­ке программирования нужно написать программу, например:

Примечание. В среднем звене, если программирование еще не изуча­лось, программу можно написать на учебном алгоритмическом языке в качестве пропедевтики.

Тип задач: информационные процессы:

Данные задачи предлагаем на усмотрение учителя.

Задача 1. Ученик передает 2000 байт информации в минуту. Какой объем информации будет передан им за один час?

Задача 2. Что можно сказать о человеке, идущем в сорокаградусную жару с зонтом? А в сорокаградусный мороз?

Задача 3. Какой компонент в следующей схеме передачи информа­ции является главным?

Задача 4. Как наиболее оптимально осуществлять хранение инфор­мации с помощью телевизора?

Задача 5. Если сигнал от источника к приемнику доходит за одну минуту, то какова пропускная способность используемого канала связи?

Задача 6. Какой шум приводит к потере информации в процессе ее передачи?

Задача 7. Может ли информация переосмысливаться при передаче от источника к приемнику?

Задача 8. Каким формальным языком чаще всего пользуется человек?

Задача 9. В каких процессах информация проявляет свои свойства?

Задача 10. Чем распознать вкус лимона?

Задача 11. Как узнать человека на большом расстоянии?

Задача 12. Как найти информацию об учителе информатики в дневнике школьника?

Задача 13. Как передать информацию, если ваши руки связаны, а рот заклеен скотчем?

Задача 14. Как, используя карандаш и ластик, собрать информацию об объектах, расположенных в комнате?

Информация и информационные процессы. Задачи повышенной сложности

Предлагаем использовать задачи повышенной сложности для работы с сильными учениками или учениками идущими в перед, либо дать как дополнительное домашнее задание желающим.

Задача 1

Вам требуется утром пойти на занятия в школу. Какие ас­пекты (с точки зрения требуемых ресурсов) присущи этому действию?

Решение

Указанное действие имеет следующие аспекты:

1) материальный, физический - вам необходимо переме­стить некоторую массу (например, учебники, тетради и самого себя) на нужное расстояние;

2) энергетический - вам необходимо затратить соответ­ствующее количество энергии на перемещение;

3) информационный - необходима информация о маршру­те движения, месторасположении школы; нужно обрабатывать по пути своего движения различную текущую информацию;

4) организационный - необходимы подходящие транс­портные сети и маршруты;

5) пространственный - выполняется перемещение на определенное расстояние в пространстве;

6) временной - на данное перемещение затрачивается вре­мя (за которое произойдут необратимые изменения в среде, в отношениях объектов).

Все. эти аспекты тесно взаимосвязаны. Более того, они не­возможны друг без друга.

Задача 2

Произведите классификацию информации по характеру доступа к ней.

Решение

По характеру доступа к информации возможны следующие случаи:

1) полный или свободный доступ (актуализация) - разре­шается чтение (восприятие), запись, копирование, передача, - кодирование/декодирование и использование информации (сообщений);

2) доступ (актуализация) только для чтения;

3) доступ (актуализация) только для записи;

4) доступ (актуализация) к копии - полный или частичный доступ к копии информации, но к оригиналу доступа нет;

5) доступ (актуализация) для текущих преобразований при передаче информации (архивация/разархивация, кодирова­ние/декодирование, и т. д.; остальное запрещено);

6) полный запрет доступа.

Задача 3

Система может принимать 128 различных равновероятных состояний. Если текущее состояние системы неизвестно, то каково количество информации о ней (неопределенность вы­бора состояния в системе)? Если уже известно, что система на­ходится в состоянии с номером 8, то чему равно количество информации в этом случае?

Решение

Если все состояния равновероятны, то в случае неизвестно­го текущего состояния системы по формуле Хартли получаем: Н =10^=1082128 = 7 (битов).

Если известно, что система находится в состоянии номер 8, то никакого выбора нет, #= 1 и Я= О (т. е. неопределенность информации о состоянии системы нулевая - оно точно из­вестно).

Задача 4

Некоторая система может находиться в четырех возможных состояниях: в первом - с вероятностью 0.1, во втором и третьем - с вероятностью 0.25, в четвертом - с вероятностью 0.4. Чему равно количество информации (неопределенность выбора) в этой системе? Если система может находиться всег­да только в состоянии номер 2, то чему равно количество ин­формации в этом случае? Может ли система находиться в че­твертом состоянии с вероятностью 0.3 или 0.5, если вероятно­сти других событий остались прежними? Различны ли состояния 2 и 3?

Указание к решению.

Используйте формулу Шеннона. Неопределенность - это мера беспорядка, хаоса, она может быть оценена с помощью энтропии системы, если система рассматривается как термо­динамическая. Связь информации Н(1) с энтропией 5(1) в си­стеме определяется соотношением: (Я+ ,$)' = 0 (производная берется по времени). Сумма вероятностей всех состояний си­стемы должна быть равна 1. . I

Решение.

Так как состояния не равновероятны, то по формуле Шен­нона:

Если известно, что система может находиться только в со­стоянии номер 2, то никакого выбора нет, р_г = \, р₁ = р₃ = р₄ = О, а значит, / = 0 (т. е. количество информации о состоянии си­стемы нулевое - оно точно известно).-

Система не может находиться в состоянии номер 4 с вероят­ностью 0.3 или 0.5, так как сумма всех вероятностей обязатель­но должна быть равна 1 (какое-то событие происходит всегда).

Состояния 2 и 3 не различимы по формуле Шеннона. Это ее основной недостаток: она не различает состояния с одина­ковой вероятностью.

IV. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

ТЕСТ

V. ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ

Анализ решенных задач, подведение итогов по группам.

Домашнее задание.