«Понятие информации. Представление информации, языки кодирования»
план-конспект урока по информатике и икт (10 класс)

Урок 1 «Понятие информации. Представление информации, языки кодирования» 07.09.2018

Цель урока: формирование у обучаемых   представлений об общности информационных процессов для систем различной природы  и их значении в формировании современной научной картины мира.

• обучающие – расширить представление обучаемых о ключевых понятиях  «информация» и «информационные процессы»; изучить способы передачи, хранения, обработки  информации;  расширить представление обучаемых о ключевых понятиях  «информация» и «информационные процессы»; изучить способы кодирования и декодирования информации.
• развивающие - развитие   мышления, речи,  памяти, внимательности, умения анализировать,  систематизировать  и обобщать получаемую информацию.
• воспитательные  - развитие навыков самообразования,  положительного отношения к познавательной деятельности, внимательности, бережного отношения к компьютерной технике.

Оборудование: ПК, проектор ,экран.

План:

1. Приветствие (3 мин)
2. Актуализация знаний (7 мин)
3. Из.нов. мат. (30 мин)
4. Итоги (3 мин)
5. Домашнее задание ( 2 мин)

Ход урока:

1. Приветствие учащихся, проверка посещаемости.
2. Просмотр презентации «Техника безопасности в компьютерном классе».
3. Информация – это настолько общее и глубокое понятие, что его нельзя объяснить одной фразой. В это слово вкладывается разный смысл в технике, науке, жизни.

Поэтому рассмотрим понятие информации с разных точек зрения и попробуем определить общие черты. Давайте все вместе попробуем сформулировать понятие информации в различных науках.

• математика: информация – сведения, которые человек создал с помощью умозаключений;
• биология: информация – генетический код человека;
• в обычной жизни: информация – сведения, сообщение, осведомленность о положении дел;
• информатика: информация - знания человека, которые он получает из окружающего мира и реализует с помощью вычислительной техники.

Итак, в разных научных дисциплинах и в разных областях техники существуют разные понятия информации. Но есть общие черты, которые объединяют эти подходы.

Давайте найдем эти общие черты, ответив на следующие вопросы:

1. Что нужно сделать, чтобы информация появилась? (создать, найти, собрать).
2. У меня есть некоторая информация (текст письма, задачи, код к сейфу). Что я с ней могу сделать? (передать, распространить, использовать, копировать, разделить).
3. Есть ли ситуация, в которой я не смогу её передать? (если есть помехи).
4. Что нужно сделать, чтобы сопоставить несколько информаций (сложить два числа, перевести текст с английского на русский, расшифровать код)? (обработать, преобразовать).
5. С помощью чего информация передается? (бумага, кассета, ген, классный журнал, камень, диск).
6. Как информация добирается до получателя? (воздух, телекоммуникационные каналы).

Понятие информации во всех без исключения сферах предполагает создание, обработку и хранение информации. Все эти процессы называются информационными.

Рассказывая о компьютере, мы говорили, что компьютер -  это универсальный программно- управляемый автомат для работы с информацией. В таком контексте не обсуждается смысл информации. Смысл – это значение, которое придает информации человек. Компьютер же работает с битами, с двоичным кодом не вникая в смысл информации. Поэтому правильно называть информацию циркулирующую в устройстве компьютера - данными .

В толковом словаре Даля нет  слова информация.  Термин «информация» начал широко употребляться в середине 20 века с распространением двух научных направлений: кибернетике и теории связи. Автор теории связи Клод Шенон, анализирую технические системы связи: телефон, телеграф, радио, рассматривал их как системы передачи информации. Развитие теории связи послужило созданию теории информации, решающую проблему измерения информации.

Основатель Кибернетики Норберт Винер анализировал разнообразные процессы управления в живых организмах и в технических системах. Процессы управления рассматриваются в кибернетике как информационные процессы. Информация циркулирует в виде сигналов, передаваемых по информационным каналам.

В 20 веке понятие информации проникает в науку. Нейрофизиология – эта наука строит модель информационных процессов, происходящих в организме. Мозг передает информацию в виде сигналов к мышечным тканям, управляя органами движения.

В другой биологической науке – генетике используется понятие наследственной информации.

Понятие информации встречается и в философии в 3 концепциях:

1. Атрибутивная – информация является свойством всего сущего,всех материальных объектов мира. ( Информация возникла вместе с вселенной);
2. Функциональная – информация появилась лишь с возникновением жизни, так как связанна с функцианированием сложныхсамоарганизующихся систем, к которым относятся живые организмы и человеческое общество;
3. Антропоцентрическая – информация существует лишь в человеческом сознании, в человеческом восприятии.

4. Из базового курса вам известно:
    - Историческое развитие человека, формирование человеческого общества связано с развитием речи, с появлением и распространением языков. Язык — это знаковая система для представления и передачи информации.
    - Люди сохраняют свои знания в записях на различных носителях. Благодаря этому знания передаются не только в пространстве, но и во времени — от поколения к поколению.
    - Языки бывают естественные, например русский, китайский, английский, и формальные, например математическая символика, нотная грамота, языки программирования.

Письменность и кодирование информации
Под словом «кодирование» понимают процесс представления информации, удобный для ее хранения и/или передачи. Следовательно, запись текста на естественном языке можно рассматривать как способ кодирования речи с помощью графических элементов (букв, иероглифов). Записанный текст является кодом, заключающим в себе содержание речи, т. е. информацию.
Процесс чтения текста — это обратный по отношению к письму процесс, при котором письменный текст преобразуется в устную речь. Чтение можно назвать декодированием письменного текста. Схематически эти два процесса изображены на рис. 1.1.

Схема на рис. 1.1 типична для всех процессов, связанных с передачей информации.
Цели и способы кодирования
А теперь обратим внимание на то, что может существовать много способов кодирования одного и того же текста на одном и том же языке. Например, русский текст мы привыкли записывать с помощью русского алфавита. Но то же самое можно сделать, используя латинский алфавит. Иногда так приходится поступать, отправляя SMS по мобильному телефону, на котором нет русских букв, или электронное письмо на русском языке за границу, если у адресата нет русифицированного программного обеспечения. Например, фразу «Здравствуй, дорогой Саша!» приходится писать так: «Zdravstvui, dorogoi Sasha!».
Существует множество способов кодирования. Например, стенография — быстрый способ записи устной речи. Ею владеют лишь немногие специально обученные люди — стенографисты. Они успевают записывать текст синхронно с речью выступающего человека. В стенограмме один значок обозначает целое слово или сочетание букв.
Расшифровать (декодировать) стенограмму может только сам стенографист.
Посмотрите на текст стенограммы на рис. 1.2.

Там написано следующее: «Говорить умеют все люди на свете. Даже у самых примитивных племен есть речь.
Язык — это нечто всеобщее и самое человеческое, что есть на свете».
Можно придумать и другие способы кодирования.
Приведенные примеры иллюстрируют следующее важное правило: для кодирования одной и той же информации могут быть использованы разные способы; их выбор зависит от ряда обстоятельств: цели кодирования, условий, имеющихся средств. Если надо записать текст в темпе речи, делаем это с помощью стенографии; если надо передать текст за границу, пользуемся латинским алфавитом; если надо представить текст в виде, понятном для грамотного русского человека, записываем его по правилам грамматики русского языка.
Еще одно важное обстоятельство: выбор способа кодирования информации может быть связан с предполагаемым способом ее обработки. Обсудим это на примере представления чисел — количественной информации. Используя русский алфавит, можно записать число «тридцать пять». Используя же алфавит арабской десятичной системы счисления, пишем: 35. Пусть вам надо произвести вычисления. Скажите, какая запись удобнее для выполнения расчетов: «тридцать пять умножить на сто двадцать семь» или «35 х 127»? Очевидно, что для перемножения многозначных чисел вы будете пользоваться второй записью.
Заметим, что две эти записи, эквивалентные по смыслу, используют разные языки: первая — естественный русский язык, вторая — формальный язык математики, не имеющий национальной принадлежности. Переход от представления на естественном языке к представлению на формальном языке можно также рассматривать как кодирование. Человеку удобно использовать для кодирования чисел десятичную систему счисления, а компьютеру — двоичную систему.
Широко используемыми в информатике формальными языками являются языки программирования.
В некоторых случаях возникает потребность засекречивания текста сообщения или документа, для того чтобы его не смогли прочитать те, кому не положено. Это называется защитой от несанкционированного доступа. В таком случае секретный текст шифруется. В давние времена шифрование называлось тайнописью. Шифрование представляет собой процесс превращения открытого текста в зашифрованный, а дешифрование — процесс обратного преобразования, при котором восстанавливается исходный текст. Шифрование — это тоже кодирование, но с засекреченным методом, известным только источнику и адресату. Методами шифрования занимается наука криптография.
История технических способов кодирования информации
С появлением технических средств хранения и передачи информации возникли новые идеи и приемы кодирования. Первым техническим средством передачи информации на расстояние стал телеграф, изобретенный в 1837 году американцем Сэмюэлем Морзе. Телеграфное сообщение — это последовательность электрических сигналов, передаваемая от одного телеграфного аппарата по проводам к другому телеграфному аппарату. Эти технические обстоятельства привели Морзе к идее использования всего двух видов сигналов — короткого и длинного — для кодирования сообщения, передаваемого по линиям телеграфной связи.
Такой способ кодирования получил название азбуки Морзе. В ней каждая буква алфавита кодируется последовательностью коротких сигналов (точек) и длинных сигналов (тире). Буквы отделяются друг от друга паузами — отсутствием сигналов.
В таблице на рис. 1.3 показана азбука Морзе применительно к русскому алфавиту. Специальных знаков препинания в ней нет. Их обычно записывают словами: «тчк» — точка, «зпт» — запятая и т. п.

Самым знаменитым телеграфным сообщением является сигнал бедствия «SOS» (Save Our Souls — спасите наши души). Вот как он выглядит в коде азбуки Морзе:  • • • - - - • • •
Три точки обозначают букву S, три тире — букву О. Две паузы отделяют буквы друг от друга.
Характерной особенностью азбуки Морзе является переменная длина кода разных букв, поэтому код Морзе называют неравномерным кодом. Буквы, которые встречаются в тексте чаще, имеют более короткий код, чем редкие буквы. Например, код буквы «Е» — одна точка, а код буквы «Ъ» состоит из шести знаков. Зачем так сделано? Чтобы сократить длину всего сообщения. Но из-за переменной длины кода букв возникает проблема отделения букв друг от друга в тексте. Поэтому приходится для разделения использовать паузу (пропуск). Следовательно, телеграфный алфавит Морзе является троичным, так как в нем используется три знака: точка, тире, пропуск.
Равномерный телеграфный код был изобретен французом Жаном Морисом Бодо в конце XIX века. В нем использовалось всего два вида сигналов. Неважно, как их назвать: точка и тире, плюс и минус, ноль и единица. Это два отличающихся друг от друга электрических сигнала.
В коде Бодо длина кодов всех символов алфавита одинакова и равна пяти. В таком случае не возникает проблемы отделения букв друг от друга: каждая пятерка сигналов — это знак текста.
Код Бодо — это первый в истории техники способ двоичного кодирования информации. Благодаря идее Бодо удалось автоматизировать процесс передачи и печати букв. Был создан клавишный телеграфный аппарат. Нажатие клавиши с определенной буквой вырабатывает соответствующий пятиимпульсный сигнал, который передается по линии связи. Принимающий аппарат под воздействием этого сигнала печатает ту же букву на бумажной ленте.
Из базового курса информатики вам известно, что в современных компьютерах для кодирования текстов также применяется равномерный двоичный код. Проблемы кодирования информации в компьютере и при передаче данных по сети мы рассмотрим несколько позже.

Упражнение:

1. Пользуюсь азбукой Морзе запишите Вашу Фамилию и имя.

2.1) . _  . .     . . _       _ _ _ .     _ _ _ _      .

_ _     .     _ .     _ . . _     _ _ _ _      .

_ . .     . _

_ . . .     _ . _ _     . . .     _     . _ .     .     .   !

Лучше меньше да быстрее!

2)   − · ·   · − −   · −    

     · − − ·   · − · ·   · · − −   · · ·      

   −   · − ·   · ·

Два плюс три

 Ответ: Искусственный интеллект

5. Повтор техники безопасности, таблица стр 14.
6. Д/з техника безопасностистр 7-10, параграф 1.