Конспект урока по информатике в 8 классе по теме: Измерение информации. Содержательный и алфавитный подход к измерению информации
ПРЕДМЕТ
Информатика и ИКТ
Урок №
4
Тема урока
Измерение информации. Содержательный и алфавитный подход к измерению информации
Тип, вид урока
Урок «открытия» нового знания
Деятельностная цель
Способствовать формированию у учащихся умений реализации новых способов действий
Образовательная цель
Создать условия для формирования знаний о единицах измерения информации; дать понятие количества информации, познакомить с вероятностным и алфавитным подходом при определении количества информации, познакомить с единицами измерения информации, формировать практические навыки по определению количества информации
Формируемые УДД:
Личностные: будут сформированы: интерес к учебному материалу, знание основных моральных норм поведения.
Метапредметные: регулятивные – научиться: принимать и сохранять учебную задачу, соответствующую этапу обучения; первоначальному умению выполнять учебные действия в устной и письменной речи, в уме; получить возможность научиться: осуществлять пошаговый контроль по результату под руководством учителя; адекватно воспринимать оценку всей работы учителем, товарищами; познавательные – научиться устанавливать причинно-следственные связи в изучаемом круге явлений; получить возможность научиться: ориентироваться на возможное разнообразие способов решения учебной задачи, проводить аналогии между изучаемым материалом и собственным опытом;
коммуникативные – научиться: принимать участие в работе группами, допускать существование различных точек зрения, договариваться, приходить к общему решению, использовать в общении правила вежливости; получить возможность научиться: принимать другое мнение и позицию, строить понятные для партнера высказывания, адекватно использовать средства устного общения для решения коммуникативных задач
Формы и методы обучения
Формы: фронтальная, индивидуальная, групповая
Методы: словесный, наглядный, практический
Основные содержание темы, понятия и термины
Бит, информационный вес символа, единицы измерения информации, информационный объем сообщения
Образовательные ресурсы, оборудование
Мультимедийный проектор, экран, программы просмотра презентаций и видеороликов
Базовый учебник
Информатика и информационно-коммуникационные технологии. Учебник для 8 класса / И. Г. Семакин, Л. А. Залогова, С. В. Русаков, Л. В. Шестакова. – 5-е изд. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. – 165 с.
ОРГАНИЗАЦИОННАЯ СТРУКТУРА УРОКА
Этапы урока
Способы организационной деятельности. Методические приемы
Деятельность учителя
Деятельность учащихся
УУД
Условия обозначения:
Л – личностные УУД;
Р – регулятивные УУД;
П – познавательные УДД;
К – коммуникативные УДД
I. Мотивация (самоопределение) к учебной деятельности
(1-2 мин)
Фронтальная. Словесный
Учитель приветствует учащихся, проверяет их готовность к уроку, отмечает отсутствующих
Приветствуют учителя, визуально контролируют свою готовность к уроку
- самоопределение (Л);
- смыслообразование (Л);
- целеполагание (П);
- планирование учебного сотрудничества с учителем и сверстниками (К).
II. Актуализация знаний
(3-4 мин)
Фронтальная. Словесный, наглядный
- Для человека информация – это знания человека. Получение новой информации приводит к расширению знаний. Например, для человека, не владеющего китайским языком, вывеска на китайском языке не несёт никакой информации. Информативным для человека является то сообщение, которое содержит новые и понятные сведения. Количество информации в одном и том же сообщении, с точки зрения разных людей, может быть разным. (Слайд 3)
- Давайте определим количество информации с позиции «информативно» или «не информативно» в следующих сообщениях:
Столица России – Москва (не инф., т.к. уже знаем).
Сумма квадратов катетов равна квадрату гипотенузы (не инф., уже знаем).
Эйфелева башня имеет высоту 300 метров и вес 9000 тонн (инф.).
Дифракцией света называется совокупность явлений, которые обусловлены волновой природой света и наблюдаются при его распространении в среде с резко выраженной оптической неоднородностью (не инф., т.к. непонятно). (Слайд 4)
Следует отличать понятия информация и информативность.
- Содержит ли учебник физики 8 класса информацию? (да)
- Для кого он будет информативным – для ученика 8 класса или 1 класса? (для ученика 8 класса)
Вывод: количество информации зависит от информативности.
Информативность можно обозначить 1, не информативная информация равна 0. Но это не даёт точного определения количества информации.
Слушают учителя, отвечают на вопросы
- анализ, синтез, сравнение, обобщение, аналогия, классификация (П);
- осознанное и произвольное построение речевого высказывания (П);
- подведение под понятие (П);
- выполнение пробного учебного действия;
- фиксирование индивидуального затруднения в пробном действии (Р);
- волевая саморегуляция в ситуации затруднения (Р);
- выражение своих мыслей с достаточной полнотой и точностью (К);
- аргументация своего мнения и позиции в коммуникации (К);
- учет разных мнений (К);
- использование критериев для обоснования своего суждения (К).
III. Постановка учебной задачи
(1-2 мин)
Фронтальная. Словесный, наглядный
- Мы с вами говорили о том, что в основе нашего мира лежат три составляющие – вещество, энергия и информация.
- Можно ли измерить вещество? (можно взвесить, определить длину, найти объем и т.д.)
- Можно ли определить количество энергии? (можно тепловую, электроэнергию и т.д.)
- Можно ли измерить количество информации и как это сделать? (полного и правильного ответа на этот вопрос учащиеся не дадут)
- Оказывается, информацию также можно измерять и находить ее количество. Сегодня мы с вами поговорим об измерении информации, т.е. об определении ее количества. Итак, тема урока: «Измерение информации. Содержательный и алфавитный подход к измерению информации».
Слушают учителя, отвечают на вопросы. Записывают тему урока в тетрадь
- анализ, синтез, сравнения, обобщения аналогия (П);
- подведения под понятия (П);
- определение основной и второстепенной информации (П);
- постановка и формулирование проблемы (П);
- осознанное и произвольное построение речевого высказывания (П);
- волевая саморегуляция в ситуации затруднения (Р);
- выражение своих мыслей с достаточной полнотой и точностью (К);
- аргументация своего мнения и позиции в коммуникации (К)
IV. «Открытие нового знания»
(9-10 мин)
Фронтальная, индивидуальная.
Словесный, наглядный
- Сообщение содержит информацию, если оно приводит к уменьшению неопределенности наших знаний. Количество информации можно рассматривать как меру уменьшения неопределенности знания при получении информационных сообщений.
- Для количественного выражения любой величины необходимо определить единицу измерения. Например, для измерения длины выбран определенный эталон метр, массы – килограмм. А какие единицы измерения используют для определения количества информации в сообщении? (учащиеся предлагают варианты ответов)
Просмотр Видеофрагмента «Измерение информации»
Минимальная единица информации называется бит.
1 бит – это такое количество информации, уменьшающее неопределенность знаний в два раза.
Чтобы закодировать все символы нужна комбинация из 8 нулей и единиц, подобный набор называют двоичным кодом и это составляет:
1 байт = 8 бит = 1 символ.
1 килобайт=1024 байт
1мегабайт=1024 килобайт
1 гигабайт=1024 мегабайт
1 терабайт=1024 гигабайт (Слайд 5)
//Для человека получение новой информации приводит к расширению знаний, или к уменьшению неопределенности. Например, сообщение о том, что завтра среда, не приводит к уменьшению неопределенности, поэтому оно не содержит информацию.
Пусть у нас имеется монета, которую мы бросаем на ровную поверхность. Мы знаем до броска, что может произойти одно из двух событий – монета окажется в одном из двух положений: «орел» или «решка». После броска наступает полная определенность (визуально получаем информацию о том, что выпал, например, «орел»). Информационное сообщение о том, что выпал «орел» уменьшает нашу неопределенность в 2 раза, так как получено одно из двух информационных сообщений.
В окружающей действительности достаточно часто встречаются ситуации, когда может произойти больше, чем 2 равновероятных события. Так, при бросании шестигранного игрального кубика – 6 равновероятных событий. Событие выпадение одной из граней кубика уменьшает неопределенность в 6 раз. Чем больше начальное число событий, тем больше неопределенность нашего знания, тем больше мы получим информации при получении информационного сообщения.//
- При решении прототипов заданий ОГЭ по математике, вы встречаетесь с похожими задачами. Давайте вспомним, к какому разделу они относятся? Приведите примеры. (Раздел по теории вероятности. Задача: на экзамен вынесено 60 вопросов, Андрей не выучил 3 из них. Найдите вероятность того, что ему попадется выученный вопрос.)
- Существует 2 подхода при определении количества информации – содержательный (вероятностный) и алфавитный. Содержательный подход применяется для измерения информации, используемой человеком, а алфавитный – компьютером. (Слайд 6)
Содержательный подход к измерению информации (Слайд 7)
Основоположником этого подхода является американский ученый Клод Элвуд Шеннон (1916-2001)
По шеннону, информация – уменьшение неопределенности наших знаний. Неопределенность некоторого события – это количество возможных исходов данного события.
Так, например, если из колоды карт наугад выбирают карту, то неопределенность равна количеству карт в колоде:
N = 2 I, где N – количество возможных событий, I – количество информации. (Слайд 8)
Алфавитный подход к измерению информации (Слайд 9)
Основоположником этого подхода является Андрей Николаевич Колмогоров, (1903-1987), великий российский ученый-математик.
Просмотр Видеофрагмента «Вычисление количества информации (алфавитный подход)»
Алфавитный подход к измерению информации определяется по количеству использованных для ее представления знаков некоторого алфавита. Например, если при представлении числа XVIII использовано 5 знаков римского алфавита, то это и есть количество информации. То же самое число, т. е. ту же самую информацию, можно записать в десятичной системе (18). Как видим, получается 2 знака, т. е. другое значение количества информации.
Алфавит – конечный набор символов, используемых для представления информации.
Мощность алфавита – число символов в алфавите. (Слайд 10)
Для того чтобы при измерении одной и той же информации получалось одно и то же значение количества информации, необходимо договориться об использовании определенного алфавита. Так как в технических системах применяется двоичный алфавит, то его же используют для измерения количества информации:
N=2i , где N – мощность алфавита, количество символов в алфавите, i - информационный вес каждого символа, измеряется в битах.
I – информационный объем текста, высчитывается по формуле:
I=K*i, где К – количество символов в тексте.
Чем большее количество знаков в алфавите, тем большее количество информации несет 1 знак алфавита.
Таким образом, количество информации зависит от информативности. Если некоторое сообщение с точки зрения конкретного человека неинформативно, то количество информации в нем равно нулю. Количество информации в информативном сообщении больше нуля. Но информативность сообщения сама по себе не дает точного определения количества информации. По информативности можно судить только о том, много информации или мало. Также, мы не получаем информации в ситуации, когда происходит одно событие из одного возможного (например, предположим, что у монеты обе стороны «орел»). Количество информации в этом случае, также равно нулю. Для того, чтобы количество информации имело положительное значение, необходимо получить сообщение о том, что произошло событие как минимум из двух равновероятных.
Слушают учителя, отвечают на вопросы, выделяют
существенную информацию,
выписывают в тетрадь
- самоопределение (Л);
- смыслообразование (Л);
- анализ, синтез, сравнение, обобщение, аналогия (П);
- самостоятельное выделение и формулирование познавательной цели (П);
- поиск и выделение необходимой информации (П);
- выбор наиболее эффективных способов решения задач (П);
- планирование (П);
- прогнозирование (П);
- осознанное и произвольное построение речевого высказывания (П);
- выражение своих мыслей с достаточной полнотой и точностью (К);
- аргументация своего мнения и позиции в коммуникации (К);
- учет разных мнений (К);
- планирование учебного сотрудничества с учителем и сверстниками (К)
V. Первичное закрепление
(5-7 мин)
Фронтальный.
Словесный, наглядный, практический
Совместное решение задач в тетради. В ходе решения, учащиеся выдвигают свои варианты ответа
(Слайд 11) №1. Книга, подготовленная с помощью компьютера, содержит 150 страниц. На каждой странице – 40 строк, в каждой строке – 60 символов (включая пробелы между словами). Каков объем информации в книге?
Ответ: Мощность компьютерного алфавита равна 256, поэтому один символ несет 1 байт информации. Значит, страница книги содержит 40х60=2400 байт информации.
[кол-во символов в строке]х[кол-во строк]=
[информационный объем страницы]
Объем всей информации в книге (в разных единицах):
[информационный объем страницы]x
[кол-во страниц]=[информационный объем книги]
2400х150=360 000/1024=351,5625 Кбайт
351,5625 Кбайт /1024=0,34332275 Мбайт
№ 2. Определите количество информации, которое несет 1 буква русского алфавита.
Ответ: буква русского алфавита несет 5 битов информации (при алфавитном подходе к измерению информации).
№ 3. Два текста содержат одинаковое число символов. Первый текст составлен в алфавите мощностью 32 символа, второй – мощностью 64 символа. Во сколько раз отличается количество информации в этих текстах?
Ответ: 1) 32=2 i , I = 5 бит
2) 64 = 2 i , I = 6 бит
Решают предложенные задачи, участвуют в устном счете.
- анализ, синтез, сравнение, обобщение, аналогия, классификация (П);
- моделирование и преобразование моделей разных типов (П);
- установление причинно-следственных связей (П);
- выполнение действий по алгоритму (П);
- выражение своих мыслей с достаточной полнотой и точностью (К);
- адекватное использование речевых средств для решения коммуникативных задач (К);
-использование критериев для обоснования своего суждения (К);
- осознание ответственности за общее дело (Л);
- следование в поведение моральным нормам и этическим требованиям (Л)
VI. Самостоятельная работа с проверкой по эталону. Самоанализ и самоконтроль
(4-5 мин)
Фронтальный.
Словесный, наглядный, практический
Интерактивный задачник. Раздел "Измерение информации"
(Слайд 12) №1. Сообщение, записанное буквами из 128-символьного алфавита, содержит 45 символов. Какой объем информации оно несет?
№2. Сколько байтов составляет сообщение, содержащее 1000 бит?
№3. Информационное сообщение объемом 0,125 Кбайта содержит 256 символов. Сколько символов содержит алфавит, при помощи которого было записано это сообщение?
№4. Для записи текста использовался 16-символьный алфавит. Каждая страница содержит 32 строк по 128 символов в строке. Какой объем информации содержат 8 страниц текста?
№5. Сообщение занимает 6 страниц по 35 строк. В каждой строке записано по 50 символов. Сколько символов в алфавите, если все сообщение содержит 7875 байтов?
Выполняют самостоятельную работу в тетрадях. Осуществляют самопроверку, пошагово сравнивая с эталоном:
№1 Ответ: 315 бит
№2 Ответ: 125 байт
№3 Ответ: 2 символа
№4 Ответ: 16 Кбайт
№5 Ответ: 64 символа
-анализ, синтез, сравнение, обобщение, аналогия, классификация (П);
-извлечение из текстов необходимой информации (П);
- выполнение действий по алгоритму (П);
- доказательство (П);
- контроль (Р);
- оценка (Р);
- волевая саморегуляция в ситуации затруднения (Р);
- выражение своих мыслей с достаточной полнотой и точностью (К);
- использование критериев для обоснования своего суждения (К)
VII. Включение нового знания в систему знаний и повторений
(9-10 мин)
Фронтальный.
Словесный, наглядный, практический
Тест «Человек и информация» (Приложение 1)
Вариант №1
1. Действия над исходной информацией (фактами) в соответствии с некоторыми правилами – это
a) обработка информации
b) хранение информации
c) передача информации
d) прием информации
2. Из предложенных сообщений выбрать правило
a) бит – единица измерения информации
b) А.С.Пушкин – великий русский поэт
c) сумма углов в треугольнике равна 180 градусам
d) окружность – множество точек, равноудаленных от центра
е) при умножении простых дробей их числители и знаменатели перемножаются
3. Информативность сообщения, принимаемого человеком, определяется
a) способом передачи сообщения
b) способом обработки принимаемого сообщения
c) способом приема сообщения
d) временем приема сообщения
е)наличием новых знаний и понятностью
4. Минимальная единица количества информации..
а) бит
b) байт
с) килобайт
d) бод
5. Выберите верное соотношение
а) 1 кбайт = 1024 Мбайт
b) 1 Гбайт = 1024 кбайт
с) 1 Тбайт = 1024 Гбайт
d) 1 Мбайт = 1024 байт
6. Емкость компакт диска CD-R 700 Мб. Какова емкость диска в килобайтах, байтах и битах?
7. Для записи текста использовался 16-символьный алфавит. Каждая страница содержит 30 строк по 50 символов в строке. Какое количество информации содержат 6 страниц текста?
Вариант №2
1. Информация, хранимая в книгах, на магнитных носителях, грампластинках. Называется
a) архивной
b) внутренней
c) полезной
d) внешней
е) оперативной
2. Образная форма информации, которую человек может хранить на внешних носителях
a) вкусовые образы
b) изображение и звук
c) осязательные образы
d) обонятельные образы
е) текст, записанный на каком-либо языке
3. Прием и отправление информации – это
a) обработка информации
b) запоминание информации
c)хранение информации
d) передача информации
е) восприятие информации
4.Выберите верное соотношение..
а) 1 бит = 8 байт
b) 1 бит = 1 байт
с) 1 байт = 8 бит
d) 1 байт = 1024 бит
5. Выберите верный ответ:
а) Получение новой информации приводит к уменьшению неопределенности знания b) Получение новой информации приводит к увеличению неопределенности знания
6. Емкость USB-флешки 256 Мбайт. Какова емкость USB-флешки в битах, байтах, килобайтах?
7. Для записи текста использовался 32-символьный алфавит. Каждая страница содержит 30 строк по 70 символов в строке. Какое количество информации содержат 3 страницы текста?
Учащиеся самостоятельно выполняют задание
- нравственно-этическое оценивание усваиваемого содержания (Л);
- анализ, синтез, сравнение, обобщение, аналогия, классификация (П);
- понимание текстов, извлечение необходимой информации (П);
- установление причинно-следственных связей (П);
- самостоятельное сознание алгоритмов деятельности (П);
- выполнение действий по алгоритму (П);
- построение логической цепи рассуждений (П);
- доказательство (П);
- контроль, коррекция, оценка (Р);
- выражение своих мыслей с достаточной полнотой и точностью (К);
- формулирование и аргументация своего мнения в коммуникации (К)
VIII. Практическая работа
(5 мин)
Групповая.
Словесный, наглядный, практический
Практическая работа (Приложение 2) (раздаточный материал – инструкционная карта для выполнения практической работы) по определению количества информации с помощью калькулятора:
- Определите информационный объем следующего сообщения в байтах (сообщение напечатано на карточке, карточки на каждой парте):
Количество информации, которое несет в себе знак, зависит от вероятности его получения.
В русской письменной речи частота использования букв в тексте различна, так в среднем на 1000 знаков осмысленного текста приходится 200 букв «а» и в сто раз меньше количество букв «ф» (всего 2). Таким образом, с точки зрения теории информации, информационная емкость знаков русского алфавита различна (у буквы «а» она наименьшая, а у буквы «ф» - наибольшая).
Определяем количество символов [количество символов в строке*количество строк] – 460 символов = 460 байт
- Введите и сохраните этот текст на рабочем столе с помощью программы Блокнот. Определите информационный объем этого файла с помощью компьютера (Выделите объект, щелкнуть правой кнопкой мыши выбрать -> Свойства)
Ответ: 460 байт.
Выполняют практическое задание за компьютером
- формирование ценностных ориентиров и смыслов учебной деятельности на основе развития познавательных
интересов (Л);
- поиск и выделение необходимой информации;
структурирование знаний (П);
- умение работать в парах (К);
- коррекция (Р)
IX. Рефлексия
(1-2 мин)
Фронтальная, групповая. Словесный, наглядный
- Итак, наш урок подходит к концу. Давайте подумаем, что нового вы узнали сегодня на уроке, достигли ли поставленных целей?
Учитель предлагает ученикам оценить самого себя и товарищей
- Поставьте себе итоговую оценку, выберите соответствующий смайл. (Приложение 3)
Отвечают на вопрос.
Ученики выражают свое мнение о занятии
- рефлексия способов и условий действия (П);
- контроль и оценка процесса и результатов деятельности (К);
- самооценка на основе критерия успешности (Л);
- адекватное понимание причин успеха/не успеха в учебной деятельности (Л);
- выражение своих мыслей с достаточной полнотой и точностью (К);
- следование в поведение моральным нормам и этическим требованиям (Л)
X. Итог урока
(1-2 мин)
Фронтальная. Словесный
Формулировка домашнего задания, инструктаж по его выполнению.
1. §4 (С.И.Семакин «Информатика. Базовый курс. 8 класс»)
2. Выучить наизусть единицы измерения информации. Правила перевода.
Дополнительное задание (по желанию)
3. Домашнее задание (Бланк - задание) (Приложение 4)
Слушают учителя и записывают домашнее задание в дневнике. Задают вопросы.
Приложение к плану-конспекту урока
_________________ Измерение информации________________
ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ЦОР
№
Название ресурса
Тип, вид ресурса
Форма предъявления информации
(иллюстрация, презентация, видеофрагменты, тест, модель и т.д.)
Гиперссылка на ресурс,
обеспечивающий доступ к ЦОР
1.
Логическая схема «Алфавитный подход к измерению информации»
Слайд
Иллюстрация
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
2.
Логическая схема «Единицы информации»
Слайд
Иллюстрация
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
3.
Видеофрагмент «Вычисление количества информации»
Анимация
Видеофрагмент
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
4.
Видеофрагмент «Измерение информации»
Анимация
Видеофрагмент
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
5.
Интерактивный задачник. Раздел "Измерение информации"
Интерактивное задание
Интерактивное задание
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
6.
Домашнее задание № 4
Бланк-задание
Раздаточный материал
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
15