Методические основы преподавания темы "Количество измерения информации" в школьном курсе информатике

Отработка у  доски: 13+19, 13*19, 7+15, 7*15, 37+45, 37*45, 65+45,65*45

д/з 23+13,23*13, 15+31, 15*31

4. Вычитание и деление двоичных чисел

Определение: при  выполнении операции вычитания отрицательное  число представляется в дополнительном коде, для этого 0 заменяют на 1, а 1 на 0 и знаковый разряд ставится 1.

При сложении числа  в прямом и дополнительном коде(отрицательного), если возникает перенос из знакового  разряда, то к младшему разряду результата можно добавить еще одну единицу и провести сложение с соответствующими переносами. Если результат имеет в знаковом разряде 0, то число положительное и находится в прямом коде, а если 1, то число отрицательное и находится в дополнительном коде.

45-9 

0| 101101 

1| 110110

10|100011

9-45

0|   1001

1|010010

1|011011= -100100

Если количество цифр в числах разное, то к началу отрицательного числа дописываются нули для уравнивания количества цифр.

Закрепление: 45:9, 37-14, 14-37, 32-10, 10-32

д/з 54-17,17-54, 54:3

5. решение примеров с двоичными числами.

Работа у доски  и самостоятельно:

Перевести числа  в двоичную систему, проверить и  выполнить над числами все  арифметические действия:

45 и 9, 49 и 7, 81 и 3, 55 и 11.

д/з Перевести  числа в двоичную систему, проверить  и выполнить над числами все арифметические действия: 33 и 3.

6. Контрольная работа по карточкам

Измерение количества информации.

Разобраемся с  тем, как же именно можно измерить информацию, какие величины используются для этого.

5 класс

Цель  урока: Разобраться с тем, как же именно можно измерить информацию, какие величины используются для этого.

Ход урока:

1.      Опрос.

Какие языки  передачи информации вы знаете? 
Что такое код? 
Работа по карточкам (задания стр. 17)

2.      Объяснение нового материала.

Рассмотрим на примере:

Сегодня Вася возвращается из школы один. Он поругался с  Петей. И даже вполне мог бы подраться, если бы в класс не вошла учительница  и не разняла их. А ведь началось все с невинного разговора  после урока математики:

— Петя, Петя. Да послушай ты меня! Ты понял, что нам  объясняли? 
— Конечно, а что там не понять! 
— По-моему, слишком много информации за один урок. 
— А по-моему — нет. 
— Нет, много. Сначала определения вводили, потом свойства изучали, теорему какую-то дурацкую доказывали! У меня уже голова пухнет! 
— У меня не пухнет. А если у тебя пухнет, значит ты дуб. 
— А ты козел, раз по-человечески объяснить не можешь. 
— Ну, за «козла» ты у меня получишь!

Дальше можно  не продолжать. И так все ясно. И вот идет Вася домой и размышляет о том, какая же все-таки несправедливость, когда в одной голове информация помещается сразу, а в другой — нет. И вообще, почему одной и той же информации для одного — много, а для другого — мало? Например, один грамм — это мало, а тонна — это много. Вот если бы информацию можно было измерить...

С этими мыслями  доплелся он до перекрестка. Стоит, смотрит на светофор и думает: «Вот этот светофор. Сколько раз мы его обсуждали на информатике. И сигналы он лампочками излучает, и коды стой, иди нам передает. А если по-правде, самый что ни есть примитивный столб с фонариками, и информация примитивная, проще некуда. Всего-то можно или нельзя, и ничего другого». Тут зеленый свет загорелся, и пошел Вася дальше, так и не заметив, что почти нашел ответ на свой вопрос о том, как измерять информацию.

Итак, информация передается с помощью сигнала. Горит  зеленый свет — можно переходить улицу, горит красный — стой на тротуаре.

Поднял руку на уроке — учитель понял, что  ты можешь ответить на его вопрос, а если сидишь, весь затаился, то сразу понятно — не выучил (как назло, обязательно спросят).

Подходишь к  лифту, а кнопка вызова светится —  это значит, что лифт занят. А если не горит, то можно вызывать лифт и ехать на свой этаж.

Сигнал, который в этих примерах мы воспринимаем или передаем, имеет два состояния: зеленый свет или красный, рука поднята или рука опущена, кнопка светится или кнопка не светится. Принимая такие сигналы, мы определяем, в каком именно состоянии сейчас находится предмет нашего интереса и, следовательно, получаем информацию.

Привести примеры.

Это самое маленькое  количество информации, а как же его измерить? 
Меры  измерения? 
1 бит-это такое количество информации, которое позволяет нам выбрать один вариант из двух возможных. 
Сигнал, который может иметь два различных состояния передает 1 бит информации.

Рассмотрим вопрос измерения количества информации на примере.

Светофор- зеленый- иди, красный- стой

Лифт- горит лампочка- лифт занят, нет- свободен и т. д.

Данные примеры показывают, что при передаче или приеме информации мы можем выбрать один вариант из 2 возможных. Это самое маленькое количество информации, которое назвали битом. Сигнал, который может иметь только 2 различных состояния, передает 1 бит информации.

1бит-2 варианта 32 бита-4 варианта

Д/з: конспекты. 

Измерение  количества  информации ( 2-й  урок).

Цель: Закрепить  понятия данные на предыдущем уроке.

Ход урока:

1. Опрос:

Как  измерить  количество  информации?  Единицы  измерения? 
Нарисовать  схему (что такое бит ) на  доске.

2. Объяснение  нового  материала.

Рассмотреть возможности  включения лампочек (1, 2, 3)

Если  мы  перед  каждым  из  8  наборов  лампочек  поставим  сначала  по  горящей  лампочке, а  потом  по  не горящей  получится  уже  16  наборов  лампочек  из  4-х  битов.

А  как  теперь  подсчитать  количество  разных  вариантов  сигналов,  которые  соответствуют  нескольким  битам  информации:  нужно  для  каждого  следующего  умножить  предыдущее  на  2.

Для 4-16, 5-32

Заполнить  таблицу.

Количество  битов Информации. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Кол-во  различных  вариантов сигналов. 2 4 8 16

Как  наши  друзья  кодировали 10  лампочек. Зачитать (Валединский "Информатика  5-6 класс") .

Наш  код  состоит  из 5  цифр – каждая  0 или 1, такой  код  несет  информацию  в  5  бит: дает  возможность  отличать 1  вариант  из  32  возможных, т. е. 1  буква  несет  в  себе  5  бит  информации.

А  если  мы  захотим  закодировать  все  буквы  и  другие  символы,  которые  могут  встретиться  в  книге. Определить  сколько  знаков  может  там  появиться, затем  для  каждого  знака  придумываем  некоторый  код  и, наконец,  подсчитать  сколько  нулей  и  единиц  будет  достаточно,  чтобы  закодировать  всю  информацию.

Так мы получим  количество бит, которое нужно, чтобы  закодировать один знак, или сколько  информации несет в себе каждый знак текста.

Буквы: большие  и маленькие русские- 66; 
Большие и маленькие латинские- 52; 
Цифры- 10; 
Знаки препинания- 12 (.,!"";:?()-'); 
+-/*@#$%^&|][}{№<>= 
Сколько необходимо бит информации для того, чтобы закодировать все эти символы? (8 бит.) 
8 бит оказалось настолько удобной величиной для кодирования, что ей даже дали отдельное название- 1 байт. 
1 буква или 1 символ печатного текста несет в себе информацию в 1 байт. 
Объем информации- количество символов печатного текста. 
1 байт позволяет представить 256 различных кодов от 00000000 до 11111111. 
С помощью 1 байта можно представить 256 различных состояний сигнала. Такие наборы называются двоичным кодом. 
2 байта кодируют 65536 (16 битные) 
4 байта - более 4 миллиардов (32 битные) 
1 килобайт - 1024 б 
1 мегабайт -1024 килобайт 
1 гигабайт - 1024 мега байт

Закрепление:

Задания: В языке  племени Мумбо-Юмбо всего 20 различных слов. Сколько бит нужно, чтобы закодировать любое из этих слов?

В доме 14 окон. Сколько  различных сигналов можно подать, зажигая свет в окнах? Сколько  бит информации несет в себе каждый такой сигнал?

Для дистанционной  передачи роботу различных команд применяются сигналы в 6 бит, причем сигнала в 5 бит недостаточно для передачи команды. Может ли быть количество всех команд для этого робота быть равно: 42 команды; 70 команд; 28 команд; 55 команд.

Что больше 100 байт или 1 килобайт? 8150 байтов или 8 килобайтов?

Д/з: конспекты.

Способы передачи информации.

Научиться классифицировать способы передачи информации.

5 класс

Цель: Научиться классифицировать способы передачи информации.

Ход урока:

1.     Опрос:

На доске:

СИТУАЦИЯ

ИСТОЧНИК               ПРИЕМНИК

НЕСКОЛЬКО ИСТОЧНИКОВ              ПРИЕМНИК

ИСТОЧНИК               НЕСКОЛЬКО ПРИЕМНИКОВ

5 мин записываем  в тетрадь.

2.     Объяснение нового материала:

Передаваемая  информация добирается от источника до приемника с помощью условного сигнала.

Различаются:

1. По физической природе:
• электрический
• Световой
• Тепловой
• Звуковой
• Механический
• Радиосигнал
2. По способу восприятия: зрительный
• Слуховой
• Осязательный
• Вкусовой
• Болевой

Задание: с помощь каких сигналов передается информация при: чтении книги; разговоре по телефону; просмотре кинофильма; общении с друзьями.

Какие сигналы  физического типа могут передавать данные устройства: часы- будильник; светофор; турникет в метро; радиостанция; утюг; телевизор.

Придумайте по 2 способа передачи информации при: 1. сообщить школьникам о том, что  отменили уроки; водителям, что проезд по улице закрыт; пешеходам, что через  дорогу переходить нельзя; пассажирам, что вылет самолета задерживается; твоим друзьям, что ты приглашаешь их в гости.

Приемник должен не только воспринимать сигнал, но и  расшифровывать его.

Чтобы сигнал нес  в себе информацию он должен меняться. Изменения сигнала позволяют  получать нам информацию.

Если мы заметили, что вокруг что-то изменилось, то мы можем сказать, что произошло событие.

Событие- источник информации или мы сами, передавая  информацию другим, создаем события.

3.     Закрепление:

Как рыбак узнает, что он поймал рыбу? Какого типа сигналы  он при этом получает?

Какие из этих событий или процессов можно использовать для получения или передачи информации: восход солнца; дым костра; вспышка света; постоянный несмолкающий гудок; удары палкой по гранитной стене; удары мячом по оконному стеклу.

4.     Д/з: конспекты.