Конспект урока по информатике Измерения информации: алфавитный подход (10 класс)

Тема урока: "Измерение информации: алфавитный подход. Единицы измерения информации."Цель урока:
1. Дать представление об объеме информации и его методах измерения.
Задачи урока для учителя:
2. Ввести понятия:
* мощность алфавита,
* информационный вес символа.
3. Ввести формулы:
* связывающую мощность алфавита и информационный вес символа,
* вычисления информационного объема текста.
4. Ввести основные единицы измерения информации.
Задачи урока для учащихся:
1) Составить конспект в тетради, используя рассказ учителя и компьютерную презентацию.
2) Произвести первичное закрепление навыков решения задач на вычисление количества информации: совместное решение задач, предложенных электронном задачнике (тренировка).
3) Образовательный продукт: условие задачи на вычисление объема информации и решение, созданные самим учеником.
Дидактический материал.
Презентация на тему «Измерение информации: алфавитный подход»
Интерактивный задачник.
ХОД УРОКА.
1. Организация урока - 2 мин.
Учитель приветствует учащихся, проверяет подготовленность рабочего места к уроку и организует внимание учащихся.
2. Тема урока.
Учитель сообщает тему занятия, цели, задачи.
3. Подготовка к основному этапу занятия – 4 мин.
Вопрос к учащимся: Что такое информация?
Информация - это сведения, знания об окружающем нас мире.
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. Сколько раз эталонная единица укладывается в измеряемую величину, таков и результат измерения. Следовательно, и для измерения информации тоже должна быть своя эталонная единица.
4. Усвоение новых знаний.
Существует множество подходов к измерению информации. Мы рассмотрим только один - алфавитный подход.
Алфавитный подход позволяет измерять информацию, заключенную в тексте на некотором языке (естественном или формальном).
Вопрос к учащимся: Что такое алфавит?
Алфавит– это вся совокупность символов, используемых в некотором языке для представления информации.
Каждый алфавит обладает особой характеристикой – мощностью.
Мощность алфавита (N) – это полное число символов в алфавите.
ПРИМЕР: мощность алфавита русского языка = 33 буквам.
При алфавитном подходе считается, что каждый символ текста имеет определённый «информационный вес». Обозначение – i.
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.
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
Таким образом, можно выявить зависимость.
Вопрос к учащимся: Какую зависимость можно выявить?
В общем виде это можно записать N=2 iМы будем рассматривать ситуацию, когда N равен целой степени двойки.
Существует также формула для измерения информации в конкретном тексте
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 алфавита
N=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.
Для измерения информации больших объемов используются следующие единицы измерения.
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
5. Усвоение новых способов действий
А теперь попробуем применить полученные теоретические знания на практике, при решении задач (электронный задачник).
Задача 1
Дано:
N = 32, К = 80 символов.
Найти: I
Решение:
1). Для решения задачи необходимы формулы: I = К*i, N = 2i
2) Для нахождения информационного объема сообщения, нам не известно значение информационного веса символа – i. Его можно найти, используя формулу
N = 2i,
32=2i, i=5 бит.
3). I = K* i, I = 80* 5 бит = 400 бит.
Ответ: 400 бит.
Задача 2
Дано:
I = 1,5 Мбайт
Найти: I Кбайт
Решение:
Известно, что
1 Мб = 1024 Кб, следовательно,
I = 1,5 *1024 = 1536 Кб.
Ответ: 1536 Кб.
Задача 3
Дано: I = 3,5 Кб, К = 7168 символов.
Найти: N
Решение: Для решения необходимы следующие формулы: N = 2i, I = К*i.
1). Для того чтобы найти мощность алфавита, необходимо знать информационный вес символа - i. Воспользуемся формулой I = К*i,
i=I/К.
Для решения задачи необходимо в информационном объеме I осуществить перевод единиц измерения: Кб в биты.
Известно, что
1 Кб = 1024 байт
1 байт = 8 бит, следовательно,
I = 3,5 Кб = 3,5*1024*8 = 28672 бит,
i=28672 бит/ 7168 = 4 бит.
2). Теперь можно найти мощность алфавита, который использовался для написания информационного сообщения. Воспользуемся формулой N = 2i.
N = 24 = 16.
Ответ: N=16
Задача 4
Дано: N = 16,
8 страниц в сообщении, 32 строки на 1 странице, 128 символов в 1 строке.
Найти: I 8-ми страниц Кб
Решение: Для решения необходимы следующие формулы: I = К*i, N = 2i.
1) Найдем К,
К = 8*32*128 = 32768 символа – на 8-ми страницах
2) Найдем i,
Воспользуемся формулой N = 2i,
16 =2i, следовательно,
i = 4 бита
3) I 8-ми страниц = К*i = 32768 * 4 бит = 131072бит = 131072/8/1024 = 16 Кб
Ответ: I 8-ми страниц =16 Кб
5. Первичный контроль полученных знаний.
Самостоятельная работа (5 мин): самостоятельное создание условия задачи на вычисление объема информации и предоставление решения.
5.Подведение итогов урока, запись домашнего задания
Итак. 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?