Алфавитный подход к измерению информации 10 класс (углубленный уровень)
план-конспект урока по информатике и икт (10 класс) на тему

Название предмета: Информатика

Класс: 10

УМК: Поляков К. Ю., Еремин Е. А. Информатика. Углубленный уровень. Часть 1.– Москва: Бином. Лаборатория знаний, 2014.-344 с.

Уровень обучения: профильный.

Тема урока: Алфавитный подход к измерению количества информации.

Общее количество часов, отведенное на изучение темы: 1

Место урока в системе уроков по теме: 1

Цели урока:

Образовательные: познакомить учащихся с алфавитным подходом измерения количества информации, ознакомиться с единицами измерения информации, сформировать практические навыки по определению количества информации.

Развивающие: создать условия для развития умения выделять главное, сравнивать, анализировать, обобщать. Расширить словарный запас по заданной теме.

Воспитательные: воспитывать внимательность, стремление довести дело до намеченного результата; установление взаимных контактов и обмен опытом между учащимися и преподавателем;

Задачи урока: владеть информационной культурой, анализировать и оценивать информацию с использованием информационно – коммуникационных технологий.

Планируемые результаты: Учащиеся должны

Знать:

• понятие «алфавитный подход»;
• алгоритм измерения количества информации.

Уметь:

• уметь применять алфавитный подход к измерению количества информации.

Техническое обеспечение урока: компьютер учителя с мультимедийным проектором, компьютер для  каждого ученика для выполнения практических заданий.

План урока 

1. Организационный момент (2 мин)

2. Актуализация знаний (10 мин)

3. Изучение нового материала (17 мин)

4. Практикум по решению задач  (12 мин)

5. Итог урока (3 мин)

6. Домашнее задание (1 мин).

Содержание урока:

Ход урока

1. Сообщение темы урока.

2. Актуализация знаний.  

1.  Что такое аналоговый сигнал?

2. Какие системы связи используют аналоговые сигналы, а какие – дискретные?

3. Что такое аналоговые компьютеры? Почему они вышли из употребления?

4. Почему при использовании аналоговой техники передача информации всегда осуществляется с искажениями?

5. Что такое дискретный сигнал?

Прослушиваем краткие сообщения на темы «Аналоговые вычислительные машины» и «Непрерывность и дискретность в математике» (3 мин на каждого ученика).

3. Изучение нового материала

Представьте себе, что вы много раз бросаете монету и записываете результат очередного броска как 1 (если монета упала гербом) или 0 (если она упала «решкой»). В результате получится некоторое сообщение – цепочка нулей и единиц, например 0101001101001110. Вы наверняка поняли, что здесь используется  двоичное кодирование – это сообщение написано на языке, алфавит которого состоит из двух знаков (символов): 0 и 1. Как вызнаете из § 3, каждая двоичная цифра несёт 1 бит информации, поэтому полная информация в сообщении 0101001101001110 равна 16 битов.

Алфавитный подход к измерению количества информации состоит в следующем:

1. определяем мощность алфавита N (количество символов в алфавите);
2. по таблице степеней числа 2 определяем количество битов информации i, приходящихся на каждый символ сообщения – информационную ёмкость (объём) символа:

3. умножаем i на число символов в сообщении L, это и есть полное количество информации:

I = L*i.

Важной особенностью алфавитного подхода является то, что при использовании алфавитного подхода не учитывается, что некоторые символы могут встречаться в сообщении чаще других. Считается, что каждый символ несет одинаковое количеств информации.

Алфавитный подход не учитывает также частоты появления сочетаний символов (например, после гласных букв никогда не встречается мягкий знак).

Кроме того, никак не учитывается смысл сообщения, оно представляет собой просто набор знаков, которые приёмник, возможно, даже не понимает.

При использовании алфавитного подхода смысл сообщения не учитывается. Количество информации определяется только длиной сообщения и мощностью алфавита.

Во многих задачах такой подход очень удобен. Например, для устройств, передающих информацию по сети, её содержание не имеет никакого значения, важен только объём. Почтальону всё равно, что написано в письмах, важно только их количество, которое влияет на вес сумки. Для компьютера все данные – это последовательности нулей и единиц, смысла данных он не понимает.

Для вычисления информационного объёма текста чаще всего применяют именно алфавитный подход. Например, пусть требуется оценить количество информации в 10 страницах текста (на каждой странице 32 строки по 64 символа) при использовании алфавита из 256 символов. Задача решается так:

1.  определяем информационную ёмкость одного символа: так как 256 = 28, один символ несёт i = 8 битов, или 1 байт информации;
2.  считаем количество символов на одной странице, в данном случае удобно использовать степени числа 2 (32 = 25, 64 = 26): 25 * 26 = 211 символов на странице;
3.  находим общее количество символов на 10 страницах: N = 10 * 211 символов;
4.  определяем информационный объём всего текста:

I = N * i = 10 * 211 * 1 байтов = 10 * 211 байтов =

= 10 * 211 * (1/210 Кбайт) = 20 Кбайт.

4. Практикум по решению задач:

1. Задача 1. Страница текста содержит 30 строк по 60 символов в каждой. Сообщение, состоящее из 4 страниц текста, имеет информационный объём 6300 байтов. Какова мощность алфавита? (Ответ: 600 бит);
2. Задача 2. Мощность алфавита равна 256. Сколько Кбайт памяти потребуется для сохранения 160 страниц текста, содержащего в среднем 192 символа на каждой странице? (Ответ: 30);
3. Задача 3. Секретарь может набирать текст со скоростью 256 символов в минуту. Сколько Кбайт информации он сможет ввести в компьютер за 10 минут, если используется алфавит из 256 символов? (Ответ: 2,5 Кбайт);
4. Задача 4. Для кодирования нотной записи используются 7 знаков-нот. Каждая нота кодируется одним и тем же минимально возможным количеством битов. Чему равен информационный объём (в битах) сообщения, состоящего из 180 нот? (Ответ: 540 бит);
5. Задача 5. Два текста содержат одинаковое количество символов. Первый текст составлен в алфавите мощностью 16 символов, а второй текст — в алфавите из 256 символов. Во сколько раз количество информации во втором тексте больше, чем в первом? (Ответ: в 2 раза).

5. Итог урока

Проверка выполненных заданий. Выставление оценок за урок. Подведение итога урока.

6. Задание на дом §8, задачи 15, 16 (стр. 87).