Конспект урока по информатике на тему Представление информации. Языки. Кодирование (10 класс)

Представление информации. Языки. Кодирование.

Цель урока: формирование у обучаемых представлений об языках и способах кодирования.

• обучающие - 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.

Ход урока:

1. Приветствие учащихся, проверка посещаемости.

2. Проверка Д/З.

3. ОНМ

Из базового курса вам известно: (Слайд 2-3)

- Историческое развитие человека, формирование человеческого общества связано с развитием речи, с появлением и распространением языков. Язык - это знаковая система для представления и передачи информации. (слайд 4)

- 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. (слайд 5)

Сравнительная характеристика языков (слайд 6)

Письменность и кодирование информации (слайд 7)

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.

Декодирование - это процесс, обратный кодированию (расшифровка)

Рис. 1.1. Схема передачи информации через письменность

Схема на рис. 1.1 типична для всех процессов, связанных с передачей информации.

Цели и способы кодирования (слайд 8)

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!». (слайд 10)

(слайд 11) 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.

Рис. 1.2. Стенограмма

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. (слайд 12)

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. (слайд 13) Используя русский алфавит, можно записать число «тридцать пять». Используя же алфавит арабской десятичной системы счисления, пишем: 35. Пусть вам надо произвести вычисления. (Слайд 14) 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.

(слайд 14) 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.

(слайд 15) 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 (слайд 17)

(слайд 18) 1780 г. Оптический телеграф (семафор)

Изобретатели - братья Шапп (Франция)

На протяжении 225 км были устроены 22 станции, то есть башни с шестами и подвижными планками.

Для передачи одного знака требовалось при этом 2 мин.

(слайд 19) От Парижа до Бреста депеша передавалась в 7 мин., от Берлина до Кёльна - в 10 мин.

Три подвижные планки такой системы могли принимать 196 различных относительных положений и изображать, таким образом, столько же отдельных знаков, букв и слов, наблюдаемых при помощи зрительных труб.

Несмотря на недостатки оптической телеграфии, заключающиеся главным образом в зависимости её от погоды, её активно использовали почти до середины XIX века, в России - до начала 1860-х годов.

Своими блестящими победами Наполеон I обязан немало оптическому телеграфу, с помощью которого он имел возможность быстро передавать свои распоряжения на большие расстояния.

(слайд 20) 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.

(слайд 21) 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.

Рис. 1.3. Кодовая таблица азбуки Морзе

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.

(слайд 22) 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.

(слайд 23) Цели кодирования

4. Д/З

Задачник-практикум Информатика и ИКТ (1 часть). Раздел 1, §§1.1-1.2