«Кодирование информации. Передача информации. Подготовка к ЕГЭ»
план-конспект занятия по информатике и икт (10 класс)

Тема урока: «Кодирование информации. Передача информации.

 Подготовка к ЕГЭ».

Класс: 10 класс

Цель урока:

• формировать у учащихся понимание кодирование информации;
• показать различные виды кодирования информации;
• формировать у учащихся понятие пропускной способности и единиц измерения.

Требования к знаниям и умениям:

Учащиеся должны знать:

• что такое «пропускная способность» (скорость передачи информации);
• чему равна пропускная способность канала передачи информации%
• единицы измерения пропускной способности (бит/с, байт/c, Кбит/c, Кбайт/c, и т.д.);
• формулу объема переданной информации  (I = v • t, где v – пропускная способность канала (в битах в секунду или подобных единицах),   t – время передачи).

Учащиеся должны уметь:

• кодировать информацию;
• восстанавливать информацию по ее кодовому представлению;
• вычислять объем переданной информации по формуле

Ход урока

1. Постановка целей урока.
2. Проверка домашнего задания.

     III. Изложение нового материала

1. Кодирование информации .

      Когда человек или какой-либо другой живой организм или какое-то устройство участвуют в информационном процессе, то все они представляют информацию в той или иной форме.

     Код - это система условных знаков для представления информации

     Кодирование - это операция преобразования символов или группы символов одного кода в символы или группы символов другого кода.

    Человек кодирует информацию с помощью языка.  Язык - это знаковая форма представления информации.

Естественные языки (носят национальный характер): речь и письменность.

Формальные языки (интернациональные, понятны всем).

Примеры - русский язык, английский язык и т. д.

Языки математики, языки химии, языки программирования, командные языки операционных систем, и т. д.

Алфавит - набор основных символов, различимых по их начертанию

- кириллица - 33 буквы;

- латиница – 26 букв;

- иероглифы и др.

Алфавит жестко зафиксирован.

- арабские цифры;

- ноты;

- дорожные знаки;

- точки и тире;

- изображения элементов различных схем и др.

Синтаксис - правила для образования предложений языка.

Формируется из большого числа правил, из которых существуют исключения Наличие строгих правил

Грамматика - правила правописания.

Одну и ту же информацию можно кодировать разными способами:                              КОМПЬЮТЕР - русский язык

-•– --– -–•--• -• •–• •-– – • •-• Код Морзе

COMPUTER – английский язык

67 79 77 80 85 84 69 82 - код ASCII.

Обычно при кодировании информации используется средство кодирования - некоторая таблица, которая устанавливает соответствие между знаками разных кодов. Например, для кода Морзе есть специальная таблица, в которой указаны символы алфавита и их представление с помощью набора точек и тире.

2. Передача информации.

Мы постоянно участвуем в процессе передачи информации. Люди передают

друг другу просьбы, приказы, отчеты, сообщения. Например, отправляем письмо через электронную почту.  Кто отправляет письмо? (ученик), правильно, и поэтому ученик является источником информации, кто получал письмо(учитель), правильно, учитель является приемником информации, а каналом связи является …(Интернет, электронная почта).

Источник информации –тот, кто передает информацию.

Приемник информации –тот, кто получает информацию.

Канал связи разделяется на 2 вида:

• Биологические каналы связи. (Органы чувств человека)
• Технические каналы связи. (Телефон, радио, телевизор, компьютер,

письмо, записка и т.д.).

        Скорость передачи данных (пропускная способность канала) - это объем данных, переданный за определенный промежуток времени. Вычисляется по формуле: Скорость передачи данных: I = v • t, где v – пропускная способность канала (в битах в секунду или подобных единицах),   t – время передачи.                                                                                          Единицы измерения информации: килобайт, мегабайт, гигабайт и др.

Давайте посмотрим на соотношение единиц

1 байт=8 бит

1 килобайт=1024 байта

1 мегабайт=1024 килобайта

1 гигабайт=1024мегабайта.

Существуют правила перевода единиц измерения информации. Давайте попробуем сформулировать их вместе:

1  правило: при переходе от большей единицы измерения к меньшей необходимо выполнять умножение.

2 правило: при переходе от меньшей единицы измерения к большей необходимо выполнять деление.

IV. Закрепление пройденного материала.

Теперь разберем решения нескольких заданий из разных вариантов:

1.Проводилась одноканальная (моно) звукозапись с частотой дискретизации 16 кГц и 32-битным разрешением. В результате был получен файл размером 20 Мбайт, сжатие данных не производилось. Какая из приведенных ниже величин наиболее близка к времени, в течение которого проводилась запись?

 1) 1 мин       2) 2 мин            3) 5 мин          4) 10 мин

Решение:

Так как частота дискретизации 16 кГц, то за одну секунду запоминается 16000 значений сигнала.

Глубина кодирования – 32 бита = 4 байта, размер файла 20 Мб = 20971520 байт. Время записи определится следующим образом: t = 20971520 / (16000 * 4) = 328 секунд или 5,5 минут, что близко к 5 минутам.

 Правильный ответ указан под номером 3.

2. Документ объемом 5 Мбайт можно передать с одного компьютера на другой двумя способами:

           А) Сжать архиватором, передать архив по каналу связи, распаковать.

           Б) Передать по каналу связи без использования архиватора.

 Какой способ быстрее и насколько, если

– средняя скорость передачи данных по каналу связи составляет 218 бит в секунду,

– объем сжатого архиватором документа равен 80% от исходного,

– время, требуемое на сжатие документа – 35 секунд, на распаковку – 3 секунды?

 В ответе напишите букву А, если способ А быстрее или Б, если быстрее способ Б. Сразу после буквы напишите количество секунд, насколько один способ быстрее другого.

Так, например, если способ Б быстрее способа А на 23 секунды, в ответе нужно написать Б23.

Слов «секунд», «сек.», «с.» к ответу добавлять не нужно.

Решение:

Способ А. Общее время складывается из времени сжатия, распаковки и передачи. Время передачи t рассчитывается по формуле t = Q / q, где Q — объём информации, q — cкорость передачи данных.

 Найдём сжатый объём: 5 * 0,8 = 4 Мбайта

Переведём Q из Мбайт в биты: 4 Мбайта = 4 * 220 байт = 4 * 223 бит.

 Найдём общее время: t = 35 с + 3 с + 4 * 223 бит / 218 бит/с = 38 + 27 с = 166 с.

Способ Б. Общее время совпадает с временем передачи: t = 5 * 223 бит / 218 бит/с = 5 * 25 с = 160 с.

 Видно, что способ Б быстрее на 166 - 160 = 6 с.

 Ответ: Б6.

3. У Васи есть доступ к Интернет по высокоскоростному одностороннему радиоканалу, обеспечивающему скорость получения им информации 217 бит в секунду. У Пети нет скоростного доступа в Интернет, но есть возможность получать информацию от Васи по низкоскоростному телефонному каналу со средней скоростью 216 бит в секунду. Петя договорился с Васей, что тот будет скачивать для него данные объемом 8 Мбайт по высокоскоростному каналу и ретранслировать их Пете по низкоскоростному каналу. Компьютер Васи может начать ретрансляцию данных не раньше, чем им будут получены первые 1024 Кбайт этих данных. Каков минимально возможный промежуток времени (в секундах), с момента начала скачивания Васей данных, до полного их получения Петей? В ответе укажите только число, слово «секунд» или букву «с» добавлять не нужно.

Решение:

Нужно определить, сколько времени будет передаваться файл объемом 8 Мбайт по каналу со скоростью передачи данных 216 бит/с; к этому времени нужно добавить задержку файла у Васи (пока он не получит 1024 Кбайта данных по каналу со скоростью 217 бит/с).

 Переведём объём информации из мегабайт в биты: Q = 8 Мбайт = 8 * 220 байт = 226 бит.

 Время задержки:  = 1024 кб / 217 бит/с = 2(10 + 10 + 3) - 17 c = 26 с = 64 c.

 Время скчивания данных Петей:  = 226 бит / 216 бит/с = 210 c = 1024 с.

 Полное время:   = (1024 + 64) c = 1088 c.

 Ответ: 1088.

V. Итоги урока.

Оцените работу класса и назовите учащихся, отличившихся на уроке.

Домашнее задание.

Уровень знания: выучить, что такое код, кодирование, бит, байт и формулу, связывающую количество разных сообщений и количество бит.

Уровень понимания: как кодируется числовая, текстовая, графическая звуковая информация? Почему именно так, а не иначе?

Уровень применения: решите задачи.

1. В велокроссе участвуют 48 спортсменов. Специальное устройство регистрирует прохождение каждым из участников промежуточного финиша, записывая его номер с использованием минимально возможного количества бит, одинакового для каждого спортсмена. Какой объём памяти будет использован устройством, когда все спортсмены прошли промежуточный финиш? (Ответ дайте в байтах.)

Решение:

Известно, что с помощью N бит можно закодировать 2N различных чисел. Поскольку 25 < 48 < 26 и для каждого спортсмена число бит одинаково, то для записи каждого из 48 номеров необходимо 6 бит памяти. Поэтому сообщение о 48 номерах имеет объем 48& · 6 = 288 бит = 36 байт.

2. На военной базе 43 танка. Во время учений специальное устройство регистрирует прохождение каждым танком некоторого рубежа, записывая номер военной машины с использованием минимально возможного количества бит, одинакового для каждой единицы техники. Какой объём памяти в байтах будет использован устройством, когда рубеж преодолели 40 танков?

Решение:

Известно, что с помощью N бит можно закодировать 2N различных чисел. Поскольку 25 < 43 < 26 и для каждого танка число бит одинаково, то для записи каждого необходимо 6 бит памяти. Поэтому сообщение о 40 танках имеет объем 40 · 6 = 240 бит = 30 байт.

       Ответ: 30.

Выводы:

1. За один урок невозможно объяснить и закрепить тему «Кодирование информации», ее необходимо разбить.
2. В своем уроке я постаралась, кроме теоретического материала собрать задания нескольких типов, которые могут быть на экзамене.
3. Закрепление материала можно организовать на дополнительных занятиях, собрав больше задач, выбрав разные уровни сложно (можно использовать открытый банк заданий или сайт для подготовки к ЕГЭ).
4. Также можно организовать дистанционное закрепление материала, использовав сайт Решу ЕГЭ.