Главные вкладки

    Алфавитный подход к измерению информации
    план-конспект урока по информатике и икт (8 класс) по теме

    Нигматуллина Индира Рамзиловна

    "Урок на тему:Алфавитный подход к измерению информации"

    Скачать:

    ВложениеРазмер
    Microsoft Office document icon Alfavitnyy_podhod_k_izmereniyu_informacii.doc56 КБ

    Предварительный просмотр:

    Тема: Алфавитный подход к измерению информации

    Информатика и ИКТ / 8 класс

     

    Цель:

    • сформировать у учащихся понимание алфавитного подхода к измерению информации.

    Оборудование:

    • Интерактивная доска;
    • Учебники и тетради.

    Требования к знаниям и умениям:

    Учащиеся должны знать:

    • что такое «алфавит», «мощность алфавита», «скорость передачи данных»;
    • производные единицы измерения информации;
    • как найти количество информации в тексте.
    • Учащиеся должны уметь:
    • находить количество информации в тексте;
    • переводить количество информации в производные.

    Программно-дидактическое обеспечение: ПК, программа Калькулятор.

    Основная часть:

    Ход урока

    I. Постановка целей урока

    1. Сколько символов в компьютерном алфавите?

    2. Каков объем информации, содержащейся в книге, на аудиокассете, на компакт-диске, в библиотеке?

    3. Для передачи информации в объеме 10 учебников можно затратить всего 1 минуту. Как это сделать?

    II. Проверка домашнего задания

    Задачи уровня знания и понимания проверьте на доске. Задачи уровня применения и творческого уровня проверьте в тетрадях, выберите правильное решение и попросите рассказать решение задачи устно.

    III. Изложение нового материала

    1. Алфавитный подход к измерению информации

    Вы научились определять количество информации, которое содержится в сообщениях, уменьшающих неопределенность наших знаний, т. е. мы рассматривали информацию со своей точки зрения - с позиции человека. Для нас количество информации зависит от ее содержания, понятности и новизны. Например, в опыте по доставанию шара из корзины одинаковое количество информации содержится и в зрительном образе (мы видим красный шар), и во фразе «Красный шар», и в длинной фразе «Я достал красный шар».

    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. Вокруг нас везде и всюду происходят информационные обмены. Информацией обмениваются между собой люди, животные, технические устройства, органы человека или животного и т.д. во всех этих случаях передача информации происходит в виде последовательностей различных сигналов. В вычислительной технике такие сигналы кодируют определенные смысловые символы, т.е. такие сигналы кодируют последовательности знаков - букв, цифр, кодов цвета точек и т.д. С этой точки зрения рассматривается другой подход к измерению информации - алфавитный.

    Каким образом в этом случае можно найти количество информации. Рассмотрим пример.

    У нас есть небольшой текст, написанный на русском языке. Он состоит из букв русского алфавита, цифр, знаков препинания. Для простоты будем считать, что символы в тексте присутствуют с одинаковой вероятностью. Множество используемых в тексте символов называется алфавитом. В информатике под алфавитом понимают не только буквы, но и цифры, и знаки препинания, и другие специальные знаки. У алфавита есть размер (полное количество его символов), который называется мощностью алфавита.

    Обозначим мощность алфавита через N. Тогда воспользуемся формулой для нахождения количества информации их вероятностного подхода: I = log2N.

    Для расчета количества информации по этой формуле нам необходимо найти мощность алфавита N. На самом деле мы уже рассчитывали мощность алфавита, когда рассматривали кодирование текстовой информации (найдите упражнение в уроке 5). Найдем N для нашей задачи.

    Пример 1

    Найти объём информации, содержащейся в тексте из 3000 символов, написанном русскими буквами.

    Решение:

    1. Найдем мощность алфавита: N = 33 русских прописных буквы + 33 русских строчных букв + 21 специальный знак = 87 символов.

    Подставим в формулу и рассчитаем количество информации:

    2. I = log287 = 6,4 бита.

    Такое количество информации - информационный объем - несет один символ в русском тексте. Теперь, чтобы найти количество информации во всем тесте, нужно найти общее количество символов в нем и умножить на информационный объем одного символа. Пусть в тексте 3000 символов. Значит: 3. 6,4-3000 =19140 бит.

    Теперь дадим задание переводчику перевести этот текст на немецкий язык. Причем так, чтобы в тексте осталось 3000 символов. Содержание текста при этом осталось точно такое же. Поэтому с точки зрения вероятностного подхода количество информации также не изменится, т.е. новых и понятных знаний не прибавилось и не убавилось.

    Пример 2

    Найти количество информации, содержащейся в немецком тексте с таким же количеством символов.

    Решение:

    Найдем мощность немецкого алфавита:

    1. N = 26 немецких прописных буквы + 26 немецких строчных букв + 21 специальный знак = 73 символа.

    Найдем информационный объем одного символа:

    2. I = log273 = 6,1 бит. Найдем объем всего текста. 3. 6,1*3000= 18300 бит.

    Сравнивая объемы информации русского текста и немецкого, мы видим, что на немецком языке информации меньше, чем на русском. Но ведь содержание не изменилось. Следовательно, при алфавитном подходе к измерению информации ее количество не зависит от содержания, а зависит от мощности алфавита и количества символов в тексте. С точки зрения алфавитного подхода, в толстой книге информации больше, чем в тонкой. При этом содержание книги не учитывается.

    Правило для измерения информации с точки зрения алфавитного подхода.

    1. Найти мощность алфавита - N.

    2. Найти информационный объем одного символа - I = log2N.

    3. Найти количество символов в сообщении - К. 4. Найти информационный объем всего сообщения — К*I.

    Пример 3

    Найти объем текста, записанного на языке, алфавит которого содержит 128 символов и 2000 символов в сообщении.

    Дано: К = 2000, N = 128.

    Найти: Iт - ?

    Решение: 1. I = log2N = log2128 = 7 бит - объем одного символа. 2. Iт= I*K = 7-2000 = 14000 бит - объем сообщения.

    Ответ: 14000 бит.

    2. Другие единицы измерения информации

    В компьютере также используется свой алфавит, который можно назвать компьютерным. Количество символов, которое в него входит, равно 256 символов. Это мощность компьютерного алфавита. Также мы выяснили, Что закодировать 256 разных символом можно с помощью 8 бит. 8 бит является настолько характерной величиной, что ей присвоили свое название - байт.

    Итак, следующая по величине единица измерения информации - байт. 1 байт = 8 битам.

    Используя этот факт можно быстро подсчитать количество информации, содержащееся в компьютерном тексте, т.е. тексте, набранном с помощью компьютера. А, учитывая, что большинство статей, книг, публикаций и т.д. написаны с помощью текстовых редакторов, то таким способом можно найти информационный объем любого сообщения, созданного подобным образом.

    Пример 4

    Найти информационный объем страницы компьютерного текста. Пояснение: возьмите в качестве примера реальный текст из какой-нибудь учебника без картинок. Расчеты производить приблизительно.

    Решение:

    1. Найдем информационный объем одного символа: I = log2N, N = 256 I = log2256 = 8 бит = 1 байт.

    2. Найдем количество символов на странице. Примерно. ? Как можно это сделать быстро? (Найти количество символов в строке и умножить на количество строк.)

    Пояснение: пусть дети выберут произвольную строку и подсчитают количество символов в ней, учитывая все знаки препинания и пробелы. Упростите до целого значения. 40 символов 50 строк = 2000 символов.

    3. Найдем информационный объем всей страницы: 2000 • 1 = 2000 байт. Ответ: 2000 байт.

    Вывод: дело в том, что информационный объем одного символа несет как раз 1 байт информации. Поэтому достаточно подсчитать количество символов в тексте, которое и даст объем текста в байтах. Например, если в тексте 3000 символов, то его информационный объем равен 3000 байтам. Согласитесь, что байт - маленькая единица измерения информации.

    Пример 5

    Найти информационный объем небольшой книги в 130 страниц. Пояснение: страницы взять из предыдущей задачи. Решение: 2000 байт • 130 = 260000 байт. Ответ: 260000 байт.

    И это информационный объем только одной книги! А если взять объем целой библиотеки? Получится очень большое число.

    Для измерения больших объемов информации используют следующие единицы:

    1 килобайт = 1 Кб = 210 байт = 1024 байта;

    1 мегабайт = 1 Мб = 210 Кб = 1024 Кб;

    1 гигабайт = 1 Гб = 210 Мб = 1024 Мб.

    Примеры объемов информации.

    Страница книги

    2,5 Кбайт

    Учебник

    0,5 Мбайт

    БСЭ

    120 Мбайт

    Газета

    150 Кбайт

    Черно-белый телевизионный кадр

    300 Кбайт

    Цветной кадр из трех цветов

    1 Мбайт

    1,5-часовой цветной художественный фильм

    135 Гбайт

    В 100 Мб можно уместить:

    Страниц текста

    50000

    Цветных слайдов высочайшего качества

    150

    Аудиозапись

    1,5 часа

    Музыкальный фрагмент качества CD-стерео

    10 минут

    Фильм высокого качества записи

    15 секунд

    Протоколы операций по банковским счетам

    За 1000 лет

    Обмен информацией происходит с разной скоростью. Если говорить о людях, то темп речи очень важен для взаимопонимания. Некоторые люди разговаривают очень медленно, другие - наоборот быстро (тараторят). И с теми и с другими иногда слушателю бывает некомфортно. Скорость чтения также у людей бывает разная. Конечно, хорошо обладать высокой скоростью чтения, больше книг можно прочитать. Существуют даже специальные приемы развития высокой скорости чтения. Скорость передачи информации называется скоростью информационного потока и выражается в битах в секунду (бит/с), байтов в секунду (байт/с), Кбайтов в секунду (Кб/с) и т.д.

    Скорость чтения и скорость речи можно вычислить. Скорость информационного потока в случае, когда он происходит между техническими устройствами, намного выше, чем между людьми. Прием и передачи информации в этом случае происходит по каналам связи.

    К основным характеристикам каналов связи относятся:

    • максимальная скорость передачи информации по каналу связи называется пропускной способностью канала;
    • надежность;
    • стоимость;
    • резервы развития.

    В следующей таблице приведены характеристики некоторых каналов связи.

    Тип связи

    Скорость передачи данных (Мбит/с)

    Помехоустойчивость

    Наращиваемость

    Электрический кабель:

    - витая пара

    - коаксиальный кабель

    10-100

    до 10

    Низкая

    Высокая

    Простоая Проблематичная

    Телефонная линия

    1-2

    Низкая

    Без проблем

    Оптические светодиоды (Сверхтонкие силиконовые волокна)

    10 - 200

    Абсолютная

    Без проблем

    Пояснение: таблицу подготовьте заранее на доске или на бумаге и раздайте детям.

    Анализируя эту таблицу, можно сказать, что сегодня предпочтение отдается высокосортному оптоволокну. Информация по таким каналам связи передается в виде светового сигнала, посылаемого лазерным излучателем. Например, при скорости 50 Мбайт/с в течение 1 минуты передается объем информации, равный содержанию 10 школьных учебников.

    Завершающая часть:

    IV. Закрепление изученного.

    № 1

    Ответьте на вопросы, поставленные в начале урока. Решите задачи:

    № 2

    Перевести объем книги из примера 5 в другие единицы измерения.

    Решение: 260000/1024 = 253,90625 Кб. 253,90625/1024 = 0, 247955 Мб.

    № 3

    Найти х из соотношения: 16х байт = 256 Мбайт.

    Решение: 24х байт = 28-220 байт; 24х = 28-220; 24х = 228; 4х = 28; х = 7.

    Ответ: х = 7.

    V. Итоги урока

    Оцените работу класса и назовите учащихся, отличившихся на уроке.

    Домашнее задание

    Уровень знания:

    1. Как определяется количество информации с алфавитной точки зрения? Выучить правило для измерения информации с точки зрения алфавитного подхода.

    2. Выучить единицы измерения информации.

    Уровень понимания:

    1. В чем отличие алфавитного подхода к измерению информации от вероятностного?

    2. Выразите:

    3 Кбайта в байтах и битах;

    81920 бит в байтах и Кбайтах;

    3072 Мбайта в Гбайтах и Кбайтах.

    3. Мощность некоторого алфавита равна 64 символам. Каким будет объем информации в тексте, состоящем из 100 символов.

    Уровень применения: определите свою скорость речи и скорость чтения с точки зрения информатики.

    Творческий уровень:

    1. Наберите на домашнем компьютере текст, информационный объем которого равен 2400 байт.

    2. Наберите на домашнем компьютере текст, содержащий не нулевое количество символов и информационный объем которого равен нулю.


    По теме: методические разработки, презентации и конспекты

    АЛФАВИТНЫЙ ПОДХОД К ИЗМЕРЕНИЮ ИНФОРМАЦИИ

    Презентация - лекция (10 класс)....

    Конспект урока на тему: «Алфавитный подход к измерению информации. Единицы измерения информации»

    Тема: Алфавитный подход к измерению информации. Единицы измерения информации.Цель: Познакомить учащихся с алфавитным подходом к измерению информацииЗадачи:     образовательна...

    Учебная презентация к дистанционному курсу «Измерение информации. Алфавитный подход к измерению информации»

    Аннотация курса: Наша современная жизнь протекает в эпоху высоких технологий, одной из сторон которой является ИНФОРМАЦИЯ. Информация является отправной точкой во всем курсе «Информатики» и использова...

    Единица измерения. Содержательный и алфавитный подход к измерению информации.

    Единица измерения.Содержательный и алфавитный подход к измерению информации....

    Урок информатики в 8-ом классе (№1) Тема: «Измерение информации. Содержательный и алфавитный подход к измерению информации»

    Урок информатики в 8-ом классе (№1)Тема: «Измерение информации. Содержательный и алфавитный подход к измерению информации»...

    Методическая разработка урока: Разноуровневый подход к обучению информатики, как средство повышения познавательного интереса учащихся к предмету на примере темы: "Измерение информации (алфавитный подход). Единицы измерения информации". 7 класс.

    Тема: "Измерение информации (алфавитный подход). Единицы измерения информации" является наиболее важной областью изучения информатики, поэтому считаю необходимым усвоение материала всеми уча...