Конспект урока по теме "Кодирование информации"
план-конспект урока по информатике и икт по теме

Урок №5.

Тема урока: Кодирование числовой, текстовой и графической информации. Декодирование

Цели и задачи  урока:

Цели:

1. закрепить представления учащихся о понятиях «кодирование», «декодирование», «таблица соответствия»,
2. расширить представление о роли кодирования, использовании кодирования в повседневной жизни,
3. закрепить навыки использования числовой формы представления информации о размерах предмета, расстоянии и времени,
4. развивать навыки решения информационных задач по кодированию и декодированию на основе алфавита и порядковых номеров букв в нём.

Задачи:

1. развивать информационную культуру,
2. развивать логическое мышление, наблюдательность и исследовательские качества.

Тип урока: урок-объяснение новой темы.

Методы и приёмы: объяснительно – иллюстративный, репродуктивный, проблемный метод,  анализ, синтез, обобщение.

Межпредметная связь: с математикой, физикой, русским и английскими языками.

Программно-дидактическое обеспечение: ПК, эл.учебник, презентация, проектор.

План урока:

1. Организация начала урока (1-3 мин);
2. Проверка и актуализация знаний (2-5);
3. Постановка целей и задач (1 мин);
4. Теоретическая часть (20 мин);    
5. Практическая часть (10 мин);
6. Информация о домашнем задании (1 мин);
7. Подведение итогов урока (5 мин).

Ход урока:

I. Организация начала урока.

(Приветствие. Проверка готовности учащихся к уроку)

II. Давайте вспомним основные определения и понятия, которые мы изучили на прошлых уроках:

1) системы счисления - это...

2) виды систем счисления...

3) перевод из десятичной в двоичную...

4) из двоичной в десятичную...

5) заполнение таблицы истинности:

        III. Целью нашего сегодняшнего урока является рассмотрение понятия кодирование числовой, текстовой и графической информации, декодирование.

        IV. Код — это набор условных обозначений (или сигналов) для записи (или передачи) некоторых заранее определенных понятий.

        Кодирование информации – это процесс формирования определенного представления информации. В более узком смысле под термином «кодирование» часто понимают переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для хранения, передачи или обработки.

        Обычно каждый образ при кодировании (иногда говорят — шифровке) представлении отдельным знаком.

        Знак - это элемент конечного множества отличных друг от друга элементов.

        В более узком смысле под термином "кодирование" часто понимают переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для хранения, передачи или обработки.

        Компьютер может обрабатывать только информацию, представленную в числовой форме. Вся другая информация (например, звуки, изображения, показания приборов и т. д.) для обработки на компьютере должна быть преобразована в числовую форму. Например, чтобы перевести в числовую форму музыкальный звук, можно через небольшие промежутки времени измерять интенсивность звука на определенных частотах, представляя результаты каждого измерения в числовой форме. С помощью программ для компьютера можно выполнить преобразования полученной информации, например "наложить" друг на друга звуки от разных источников.

        Аналогичным образом на компьютере можно обрабатывать текстовую информацию. При вводе в компьютер каждая буква кодируется определенным числом, а при выводе на внешние устройства (экран или печать) для восприятия человеком по этим числам строятся изображения букв. Соответствие между набором букв и числами называется кодировкой символов.

        Как правило, все числа в компьютере представляются с помощью нулей и единиц (а не десяти цифр, как это привычно для людей). Иными словами, компьютеры обычно работают в двоичной системе счисления, поскольку при этом устройства для их обработки получаются значительно более простыми. Ввод чисел в компьютер и вывод их для чтения человеком может осуществляться в привычной десятичной форме, а все необходимые преобразования выполняют программы, работающие на компьютере.

        Способы кодирования информации.

        Одна и та же информация может быть представлена (закодирована) в нескольких формах. C появлением компьютеров возникла необходимость кодирования всех видов информации, с которыми имеет дело и отдельный человек, и человечество в целом. Но решать задачу кодирования информации человечество начало задолго до появления компьютеров. Грандиозные достижения человечества - письменность и арифметика - есть не что иное, как система кодирования речи и числовой информации. Информация никогда не появляется в чистом виде, она всегда как-то представлена, как-то закодирована.

        Двоичное кодирование – один из распространенных способов представления информации. В вычислительных машинах, в роботах и станках с числовым программным управлением, как правило, вся информация, с которой имеет дело устройство, кодируется в виде слов двоичного алфавита.

        Кодирование символьной (текстовой) информации.        

        Основная операция, производимая над отдельными символами текста - сравнение символов.

        При сравнении символов наиболее важными аспектами являются уникальность кода для каждого символа и длина этого кода, а сам выбор принципа кодирования практически не имеет значения.

        Для кодирования текстов используются различные таблицы перекодировки. Важно, чтобы при кодировании и декодировании одного и того же текста использовалась одна и та же таблица.

        Таблица перекодировки - таблица, содержащая упорядоченный некоторым образом перечень кодируемых символов, в соответствии с которой происходит преобразование символа в его двоичный код и обратно.

        Наиболее популярные таблицы перекодировки: ДКОИ-8, ASCII, CP1251, Unicode.

        Исторически сложилось, что в качестве длины кода для кодирования символов было выбрано 8 бит или 1 байт. Поэтому чаще всего одному символу текста, хранимому в компьютере, соответствует один байт памяти.

        Различных комбинаций из 0 и 1 при длине кода 8 бит может быть 28 = 256, поэтому с помощью одной таблицы перекодировки можно закодировать не более 256 символов. При длине кода в 2 байта (16 бит) можно закодировать 65536 символов.

        Сходство в кодировании числовой и текстовой информации состоит в следующем: чтобы можно было сравнивать данные этого типа, у разных чисел (как и у разных символов) должен быть различный код. Основное отличие числовых данных от символьных заключается в том, что над числами кроме операции сравнения производятся разнообразные математические операции: сложение, умножение, извлечение корня, вычисление логарифма и пр. Правила выполнения этих операций в математике подробно разработаны для чисел, представленных в позиционной системе счисления.

        Основной системой счисления для представления чисел в компьютере является двоичная позиционная система счисления.

        Кодирование текстовой информации. В настоящее время, большая часть пользователей, при помощи компьютера обрабатывает текстовую информацию, которая состоит из символов: букв, цифр, знаков препинания и др. Подсчитаем, сколько всего символов и какое количество бит нам нужно.

        10 цифр, 12 знаков препинания, 15 знаков арифметических действий, буквы русского и латинского алфавита, ВСЕГО: 155 символов, что соответствует 8 бит информации.        

        Единицы измерения информации.

1 байт = 8 бит

1 Кбайт = 1024 байтам

1 Мбайт = 1024 Кбайтам

1 Гбайт = 1024 Мбайтам

1 Тбайт = 1024 Гбайтам

        Суть кодирования заключается в том, что каждому символу ставят в соответствие двоичный код от 00000000 до 11111111 или соответствующий ему десятичный код от 0 до 255.

        Необходимо помнить, что в настоящее время для кодировки русских букв используют пять различных кодовых таблиц (КОИ - 8, СР1251, СР866, Мас, ISO), причем тексты, закодированные при помощи одной таблицы не будут правильно отображаться в другой

        Основным отображением кодирования символов является код ASCII - American Standard Code for Information Interchange- американский стандартный код обмена информацией, который представляет из себя таблицу 16 на 16, где символы закодированы в шестнадцатеричной системе счисления.

        Кодирование графической информации. Важным этапом кодирования графического изображения является разбиение его на дискретные элементы (дискретизация).

        Основными способами представления графики для ее хранения и обработки с помощью компьютера являются растровые и векторные изображения

        Векторное изображение представляет собой графический объект, состоящий из элементарных геометрических фигур (чаще всего отрезков и дуг). Положение этих элементарных отрезков определяется координатами точек и величиной радиуса. Для каждой линии указывается двоичные коды типа линии (сплошная, пунктирная, штрихпунктирная), толщины и цвета.

        Растровое изображение представляет собой совокупность точек (пикселей), полученных в результате дискретизации изображения в соответствии с матричным принципом.

        Матричный принцип кодирования графических изображений заключается в том, что изображение разбивается на заданное количество строк и столбцов. Затем каждый элемент полученной сетки кодируется по выбранному правилу.

        Pixel (picture element - элемент рисунка) - минимальная единица изображения, цвет и яркость которой можно задать независимо от остального изображения.

        В соответствии с матричным принципом строятся изображения, выводимые на принтер, отображаемые на экране дисплея, получаемые с помощью сканера.

        Качество изображения будет тем выше, чем "плотнее" расположены пиксели, то есть чем больше разрешающая способность устройства, и чем точнее закодирован цвет каждого из них.

        Для черно-белого изображения код цвета каждого пикселя задается одним битом.

        Если рисунок цветной, то для каждой точки задается двоичный код ее цвета.

        Поскольку и цвета кодируются в двоичном коде, то если, например, вы хотите использовать 16-цветный рисунок, то для кодирования каждого пикселя вам потребуется 4 бита (16=24), а если есть возможность использовать 16 бит (2 байта) для кодирования цвета одного пикселя, то вы можете передать тогда 216 = 65536 различных цветов. Использование трех байтов (24 битов) для кодирования цвета одной точки позволяет отразить 16777216 (или около 17 миллионов) различных оттенков цвета - так называемый режим “истинного цвета” (True Color). Заметим, что это используемые в настоящее время, но далеко не предельные возможности современных компьютеров.

        Кодирование звуковой информации. Из курса физики вам известно, что звук - это колебания воздуха. По своей природе звук является непрерывным сигналом. Если преобразовать звук в электрический сигнал (например, с помощью микрофона), мы увидим плавно изменяющееся с течением времени напряжение.

        Для компьютерной обработки аналоговый сигнал нужно каким-то образом преобразовать в последовательность двоичных чисел, а для этого его необходимо дискретизировать и оцифровать.

        Можно поступить следующим образом: измерять амплитуду сигнала через равные промежутки времени и записывать полученные числовые значения в память компьютера. 

        V. Просмотр презентации

        VI. Домашнее задание: конспект, задача.

VII. Отметить учащихся, принимавших активное участие в обсуждении.