Конспект урока по информатике "Подходы к понятию информации и измерению информации"

Цели урока:

Образовательная - Формирование у обучающихся понимания алфавитного подхода к измерению информации.

Развивающая - Развитие операционального мышления и коммуникативной компетентности при обработке информации.

Воспитательная - Воспитывание восприятия компьютера как инструмента информационной деятельности человека и бережного отношения к компьютеру.

Задачи урока:

познакомить учащихся с методом измерения информации в символьном сообщении;

научиться вычислять количество информации в тексте, составленном из символов определенного алфавита.

Учебно - методическое оснащение урока: доска, маркер, мультимедийная установка, компьютер. Программное обеспечение:

Электронные уроки по теме «Информация и информационные процессы», «Алфавитный подход к измерению информации»

Дидактические карточки с домашним заданием.

Межпредметная связь: математика

Дидактические основания урока:

В ходе урока по ходу объяснения материала обучающиеся делают записи в конспектах.

Теоретическая часть урока построена на основе видео-лекции из пакета обучающих программ по данной теме. Практическая часть урока – практикум по решению задач (работа индивидуальная работа).

Требования к знаниям и умениям:

Обучающиеся должны знать:

что такое “алфавит”, “мощность алфавита”, “алфавитный подход в измерении информации”;

как измерить информационный объём;

как определяется единица измерения информации бит;

что такое байт, килобайт, мегабайт, гигабайт.

Обучающиеся должны уметь:

приводить примеры сообщений, несущих 1 бит информации;

измерять информационный объем текста;

представлять количество полученной информации в различных единицах (битах, байтах, килобайтах, мегабайтах, гигабайтах).

 Основные понятия: алфавит, мощность алфавита, информационный вес символа в алфавите, производные единицы измерения информации.

План урока.

Организационный момент.

Актуализация знаний.

Изложение нового материала.

Закрепление нового материала.

Контроль знаний.

Подведение итогов урока.

Домашнее задание.

Ход урока.

1. Организационный момент.

Приветствие обучающихся и отметка отсутствующих.

2. Актуализация знаний.

Фронтальный опрос пройденного материала на тему «Лицензионные и свободно распространяемые продукты».

3. Изложение нового материала.

ВИДЕОРОЛИК – с 2. 50 мин. по 10. 50 мин., 14. 00 мин.

Количество информации зависит от ее содержания, понятности и новизны. Однако любое техническое устройство не воспринимает содержание информации. Здесь не работают «неопределенность знаний» и «вероятность информации». Поэтому в вычислительной технике используется другой подход к измерению информации - алфавитный.

Алфавитный подход к измерению информации позволяет определить количество информации, заключенной в тексте. Алфавитный подход является объективным, т. е. он не зависит от субъекта (человека), воспринимающего текст.

Полное количество символов в алфавите называется мощностью (размером) алфавита.

Например: мощность алфавита русских букв и используемых символов равна 54:

33 буквы + 10 цифр + 11 знаков препинания, скобки, пробел.

Наименьшую мощность имеет алфавит, используемый в компьютере (машинный язык), его называют двоичным алфавитом, т. к. он содержит только два знака “0”, “1”.

Информационный вес символа двоичного алфавита принят за единицу измерения информации и называется 1 бит.

При алфавитном подходе считают, что каждый символ текста, имеет информационный вес.

С увеличением мощности алфавита, увеличивается информационный вес каждого символа.

Для измерения объёма информации необходимо определить сколько раз информация равная 1 биту содержится в определяемом объёме информации.

Проверим это:

1) Возьмём первые четыре символа русского алфавита.

Буквы закодированы всеми возможными комбинациями из двух цифр двоичного алфавита.

Вывод. Получим двоичный код каждого символа алфавита. Для того чтобы закодировать символы алфавита, мощность которого равна четырём, нам понадобится два символа двоичного кода.

Следовательно, каждый символ четырёхзначного алфавита весит 2 бита. (4=2²).

2) Закодируйте с помощью двоичного кода каждый символ алфавита, мощность которого равна 8.

Вывод. Весь алфавит, мощность которого равна 8 можно закодировать на машинном языке с помощью трёх символов двоичного алфавита.

Каждый символ восьмизначного алфавита весит 3 бита. (8=2³).

Информационный вес каждого символа, выраженный в битах (b), и мощность алфавита (N) связаны между собой формулой: N = 2ⁱ

2ⁱ = N,

где N - мощность алфавита,

i - информационный вес одного символа

Воспользуемся формулой N = 2ⁱ и узнаем мощность алфавита, в зависимости от объёма информации, содержащегося в одном символе данного алфавита.

Если необходимо найти количество информации содержащееся в одном символе алфавита заданной мощности используют формулу i = log₂ N

Алфавит, из которого составляется на компьютере текст (документа) содержит символы: строчные и прописные латинские и русские буквы, цифры, знаки арифметических операций, всевозможные скобки, знаки препинания и другие символы.

Этот алфавит состоит из 256 символов.

Один символ из алфавита мощностью 256 (2⁸) несет в тексте 8 бит информации. Такое количество информации называется байт. Алфавит из 256 символов используется для представления текстов в компьютере.

Вывод. Значит, каждый символ алфавита используемого в компьютере для печати документов весит 8 бит.

Эту величину приняли так же за единицу измерения информации и дали название байт.

Весь материал - в документе.

Тема раздела: Информация и информационные процессы

Тема урока: Подходы к понятию информации и измерению информации

Метод обучения: объяснительно-иллюстративный.

Тип урока: комбинированный.

Формы учебной работы учащихся: фронтальная работа, индивидуальная работа.

Цели урока:

Образовательная - Формирование у обучающихся понимания алфавитного подхода к измерению информации.

Развивающая - Развитие операционального мышления и коммуникативной компетентности при обработке информации.

Воспитательная - Воспитывание восприятия компьютера как инструмента информационной деятельности человека и бережного отношения к компьютеру.

Задачи урока:

• познакомить учащихся с методом измерения информации в символьном сообщении;

• научиться вычислять количество информации в тексте, составленном из символов определенного алфавита.

Учебно - методическое оснащение урока: доска, маркер, мультимедийная установка, компьютер. Программное обеспечение:

• Электронные уроки по теме «Информация и информационные процессы», «Алфавитный подход к измерению информации»

• Дидактические карточки с домашним заданием.

Межпредметная связь: математика

Дидактические основания урока:

В ходе урока по ходу объяснения материала обучающиеся делают записи в конспектах.
Теоретическая часть урока построена на основе видео-лекции из пакета обучающих программ по данной теме. Практическая часть урока – практикум по решению задач (работа индивидуальная работа).

Требования к знаниям и умениям:

Обучающиеся должны знать:

• что такое “алфавит”, “мощность алфавита”, “алфавитный подход в измерении информации”;

• как измерить информационный объём;

• как определяется единица измерения информации бит;

• что такое байт, килобайт, мегабайт, гигабайт.

Обучающиеся должны уметь:

• приводить примеры сообщений, несущих 1 бит информации;

• измерять информационный объем текста;

• представлять количество полученной информации в различных единицах (битах, байтах, килобайтах, мегабайтах, гигабайтах).

 Основные понятия: алфавит, мощность алфавита, информационный вес символа в алфавите, производные единицы измерения информации.

План урока

1. Организационный момент.

2. Актуализация знаний.

3. Изложение нового материала.

4. Закрепление нового материала.

5. Контроль знаний.

6. Подведение итогов урока.

7. Домашнее задание.

ХОД УРОКА

 1.   Организационный момент.

Приветствие обучающихся и отметка отсутствующих.

 2.   Актуализация знаний

Фронтальный опрос пройденного материала на тему «Лицензионные и свободно распространяемые продукты».

3.   Изложение нового материала.

ВИДЕО РОЛИК – с 2.50 мин. по 10.50 мин., 14.00 мин.

Количество информации зависит от ее содержания, понятности и новизны. Однако любое техническое устройство не воспринимает содержание информации. Здесь не работают «неопределенность знаний» и «вероятность информации». Поэтому в вычислительной технике используется другой подход к измерению информации - алфавитный. 

Алфавитный подход к измерению информации позволяет определить количество информации, заключенной в тексте. Алфавитный подход является объективным, т.е. он не зависит от субъекта (человека), воспринимающего текст. 

Полное количество символов в алфавите называется мощностью (размером) алфавита.

Например: мощность алфавита русских букв и используемых символов равна 54:
33 буквы + 10 цифр + 11 знаков препинания, скобки, пробел.

Наименьшую мощность имеет алфавит, используемый в компьютере (машинный язык), его называют двоичным алфавитом, т.к. он содержит только два знака “0”, “1”.

Информационный вес символа двоичного алфавита принят за единицу измерения информации и называется 1 бит.

При алфавитном подходе считают, что каждый символ текста, имеет информационный вес.

С увеличением мощности алфавита, увеличивается информационный вес каждого символа.

Для измерения объёма информации необходимо определить сколько раз информация равная 1 биту содержится в определяемом объёме информации.

Проверим это:

1) Возьмём первые четыре символа русского алфавита.

Буквы закодированы всеми возможными комбинациями из двух цифр двоичного алфавита.

Вывод. Получим двоичный код каждого символа алфавита. Для того чтобы закодировать символы алфавита, мощность которого равна четырём, нам понадобится два символа двоичного кода.

Следовательно, каждый символ четырёхзначного алфавита весит 2 бита. (4=2²).

2) Закодируйте с помощью двоичного кода каждый символ алфавита, мощность которого равна 8.

Вывод. Весь алфавит, мощность которого равна 8 можно закодировать на машинном языке с помощью трёх символов двоичного алфавита.

Каждый символ восьмизначного алфавита весит 3 бита. (8=2³).

Информационный вес каждого символа, выраженный в битах (b), и мощность алфавита (N) связаны между собой формулой: N = 2ⁱ

2ⁱ = N,

где N - мощность алфавита, 

i - информационный вес одного символа

Воспользуемся формулой N = 2ⁱ и узнаем мощность алфавита, в зависимости от объёма информации, содержащегося в одном символе данного алфавита.

Если необходимо найти количество информации содержащееся в одном символе алфавита заданной мощности используют формулу i = log₂ N   

Алфавит, из которого составляется на компьютере текст (документа) содержит символы: строчные и прописные латинские и русские буквы, цифры, знаки арифметических операций, всевозможные скобки, знаки препинания и другие символы.

Этот алфавит состоит из 256 символов.

Один символ из алфавита мощностью 256 (2⁸) несет в тексте 8 бит информации. Такое количество информации называется байт. Алфавит из 256 символов используется для представления текстов в компьютере.

Вывод. Значит, каждый символ алфавита используемого в компьютере для печати документов весит 8 бит.

Эту величину приняли так же за единицу измерения информации и дали название байт.

8 бит = 1 байт

Пример 1. Статья набранного на компьютере текста содержит 30 страниц, на каждой странице - 40 строк, в каждой строке 50 символов. Какой объём информации содержит статья?

1) На каждой странице 50 ∙ 40 = 2000 символов;

2) во всей статье 2000 ∙ 30 = 60000 символов;

3) т. к. вес каждого символа набранного на компьютере равен 8 бит, следовательно, информационный объём всей статьи 60000 ∙ 8 = 480000 бит переведем в байты

или 480000 : 8 = 60000 байт

Как видно из задачи байт «мелкая» единица измерения информационного объёма текста, поэтому для измерения больших объёмов информации используются более крупные единицы.

Информационный объем сообщения (информационная емкость сообщения) – количество информации в сообщении, измеренное в битах, байтах или производных единицах (Кбайтах, Мбайтах и т.д.). (слайд со слонами)

1Кб = 2¹⁰байт = 1024байта
1Мб =2¹⁰Кбайт = 1024Кб
1Гб = 2¹⁰Мбайт = 1024Мб
  Если перевести результат предыдущей задачи в более крупные единицы измерения получим:

60000 байт : 1024  ≈ 58,59375 Кб

58,59375 Кб : 1024 ≈ 0,057 Мб

4. Закрепление нового материала

Решение задач у доски.

5. Контроль знаний 

Ответьте на вопросы, поставленные вначале урока.

Контрольные вопросы:

1. Два подхода к определению информации (содержательный и алфавитный).

2. Основная формула измерения информации (2ⁱ=N).

3. Минимальная единица информации (Бит).

4. Мощность алфавита (кол-во символов в алфавите).

5)    Сколько символов в компьютерном алфавите? 
(Алфавит из 256 символов используется для представления текстов в компьютере).
6)     Как найти количество информации в тексте?
1.     Найти мощность алфавита - N
2.     Найти информационный вес одного символа i из уравнения 2i = N
3.     Найти количество символов в тексте  - К
4.     Найти  количество информации - I (информационный объем всего сообщения)
Таким образом:
1.    Наиболее объективным методом измерения информации является алфавитный подход.
2.     Информативность сообщения зависит от мощности используемого алфавита

6. Подведение итогов урока.
Педагог выставляет оценки обучающимся, комментируя их.
7. Домашнее задание.

Задание по календарно-тематическому плану и решение задач на дом.

Задачи на дом:

1. Перед вами два текста. Первый текст составлен в алфавите мощностью 16 символов. Второй текст в алфавите 256 символов. Во сколько раз количество информации во втором тексте больше, чем в первом?

Решение:

1. В интервале от 1 до 249 загадано число. Сколько нужно задать вопросов для того, чтобы угадать загаданное число?

Решение:

1. 2^I = N, где N - число событий

2. N=249, 2^I = 256, I=8 (2⁸= 256)

Ответ: число вопросов равно 8.

 3. Из папки «NEW» одновременно было удалено 10 файлов и сообщение о названиях удалённых файлов содержит 80 бит информации. Сколько файлов было всего в папке?

Решение:

1) 80 / 10 = 8 бит – среднее количество бит содержит информация об одном файле

2) 2ⁱ = N, N = 2⁸ = N = 256 файлов  

Ответ: 256 файлов

4. В классе 32 ученика. Какое количество информации содержится в сообщении о том, что к доске пойдёт Иван Петров.

Решение:

 2ⁱ = N, N =32 = 2ⁱ = i = 5 бит

Ответ: 5 бит
5. Сообщение о том, что из корзины с разноцветными шарами (все шары разного цвета) достали зелёный шар, содержит 4 бита информации. Сколько шаров было в корзине?

Решение:

 2ⁱ = N

N =4 = 2ⁱ = i = 2

Ответ: 2
6. В гимназический класс школы было отобрано несколько учеников из 128 претендентов. Какое количество учеников было отобрано, если сообщение о том, кто был отобран, содержит 140 битов информации?

Решение:

 2ⁱ = N

N =128 = 2ⁱ = i = 7 бит – информация о количестве отобранных учеников

140 / 7 = 20 учеников - количество отобранных учеников

Ответ: 20 учеников
7. Книга, набранная с помощью компьютера, содержит 150 страниц; на каждой странице — 40 строк, в каждой строке — 60 символов. Каков объем информации в книге в Мбайтах?

Решение. Мощность компьютерного алфавита равна 256. Один символ несет 1 байт информации. Значит, страница содержит 40 х 60 = 2400 байт информации. Объем всей информации в книге (в разных единицах):

2400 * 150 = 360 000 байт, 360000/1024 = 351,5625 Кбайт, 351,5625/1024 = 0,34332275 Мбайт.

7