Нефедьева Лариса Михайловна,
учитель информатики

МБОУ города Иркутска лицей №1,

высшая квалификационная категория

Урок информатики для 10 класса
(информационно-технологический профиль)

по теме "Измерение количества информации. Содержательный подход"

Технологическая карта урока

Предмет

Информатика

Класс

10 класс информационно-технологического профиля

Тип урока

Урок открытия нового знания

Технология построения урока

Системно-деятельностный подход

Тема

Измерение количества информации. Содержательный подход

Цель

• создание условий для овладения обучающимися знаниями о вероятностном подходе к измерению информации и для формирования умения применять полученные знания на практике

• создание условий для формирования интеллектуальной компетентности учащихся в информационном взаимодействии с учителем

Основные термины, понятия

Информация, энтропия, уменьшение неопределенности знаний, 1 бит информации, формула Хартли

Планируемый результат

Предметные умения:

• иметь представление о понятиях "информация", "энтропия", «снятая неопределенность»

• уметь измерять количество информации, используя содержательный подход

• уметь применять знания на практике

Личностные УУД:

• устанавливать связь между целью учебной деятельности и ее мотивом;

• определять общие для всех правила поведения ;

• определять правила работы в группах;

• оценивать усваиваемое содержание (исходя личностных ценностей);

• устанавливать связь между целью деятельности и ее результатом.

Регулятивные УУД:

• определять и формулировать цель деятельности на уроке;

• проговаривать последовательность действий на уроке; работать по плану, инструкции;

• высказывать свое предположение на основе учебного материала;

• отличать правильно выполненное задание от неверного;

• осуществлять самоконтроль;

• совместно с учителем и одноклассниками давать оценку деятельности на уроке.

Познавательные УУД:

• ориентироваться в системе своих знаний

• проводить анализ учебного материала;

• проводить сравнение, объясняя критерии сравнения.

Коммуникативные УУД:

• слушать и понимать речь других;

• уметь с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли;

• владеть диалогической формой речи

Организация пространства

Формы работы

Ресурсы

Фронтальная

Групповая

Работа в парах

Индивидуальная

Информационные источники:

• УМК: Е.А. Еремин, К.Ю. Поляков. Информатика и ИКТ: учебник для 10 класса: в 2 ч., издательство «БИНОМ. Лаборатория знаний».

• Интерактивные тесты Online Test Pad - onlinetestpad.com/ru-ru/Go/Izmerenie-informacii-Soderzhatelnyj-podkhod-23626/Default.aspx

• Ресурсы сети Интернет

Технические средства обучения:

Компьютер

Медиапроектор

Дидактические задачи этапов урока

Этапы урока

Дидактические задачи

Организационный

(этап мотивации)

Подготовка учащихся к работе на уроке: выработка на личностно значимом уровне внутренней готовности выполнения нормативных требований учебной деятельности.

Актуализация опорных знаний и умений

Активизация соответствующих мыслительных операций (анализ, обобщение, классификация и т.д.) и познавательных процессов (внимание, память).

Постановка учебной проблемы

Обеспечение мотивации для принятия обучающимися цели учебно-познавательной деятельности.

Формулирование проблемы, планирование деятельности

Создание условий для формулировки цели урока и постановки учебных задач.

Открытие нового знания

Обеспечение восприятия, осмысления и первичного запоминания знаний, связей и отношений в объекте изучения.

Первичная проверка понимания

Установление правильности и осознанности усвоения учебного материала, выявление пробелов, неверных представлений, их коррекция.

Применение новых знаний

Обеспечение усвоения новых знаний и способов действий на уровне применения в измененной ситуации.

Рефлексия учебной деятельности

Анализ и оценка успешности достижения цели; выявление качества и уровня овладения знаниями.

Технология изучения

Этапы урока

Формируемые умения

Деятельность учителя

Деятельность обучающихся

Организационный

Метапредметные (УУД):

регулятивные:

• осуществлять самоконтроль;

• овладевать умением прогнозировать;

коммуникативные:

• слушать и понимать речь других;

• уметь с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли

Приветствует учащихся, предлагает проверить готовность к уроку

Обучающиеся проверяют готовность к уроку

Актуализация знаний

Предметные

• формула определения количества информации с точки зрения алфавитного подхода

Метапредметные (УУД):

регулятивные:

• осуществлять самоконтроль;

• овладевать умением прогнозировать;

коммуникативные:

• слушать и понимать речь других;

• уметь с достаточной точностью выражать свои мысли;

• владеть диалогической формой речи

На предыдущих уроках вы познакомились с понятием «информация» в различных областях человеческой деятельности и с алфавитным подходом к измерению количества информации.

Повторим - как определить объем информационного сообщения

Учащиеся отвечают на вопросы, в случае затруднения учитель задает наводящие вопросы, приводит примеры, помогая сформулировать понятия

Постановка учебной

проблемы

Метапредметные (УУД):

познавательные:

ориентироваться в своей системе знаний (определять границы знания/незнания);

регулятивные:

высказывать свое предположение;

коммуникативные:

точно и полно выражать свои мысли

Как определить количество информации в сообщении, что из коробки с 32 разноцветными карандашами достали синий карандаш? Можно ли определить количество символов в сообщении и информационный вес одного символа?

А если в коробке лежат 10 синих карандашей и 40 красных, какой карандаш вероятнее достать?

После коллективного обсуждения ситуации учащиеся приходят к выводу, что кроме алфавитного подхода должен быть еще какой-то метод определения количества информации.

С помощью наводящих вопросов учителя делается предположение, что тема урока - определение количества информации с точки зрения содержательного подхода.

Формулирование проблемы

Личностные:

устанавливать связь между целью учебной деятельности и ее мотивом.

Метапредметные (УУД)

регулятивные:

• определять и формулировать цель деятельности на уроке;

• определять последовательность действий на уроке.

Вы правильно сделали вывод о том, что не для всех ситуаций подходит алфавитный подход, поэтому должен существовать и какой-то другой метод.

Существуют два подхода к измерению информации. Второй называется содержа-тельный или вероятностный. Из названия подхода можно сделать вывод, что коли-чество информации зависит от ее содер-жания. Сообщение несет больше инфор-мации, если в нем содержатся новые и понятные сведения. Такое сообщение назы-вается информативным.

Рассмотрим понятие информативности с другой стороны. Если некоторое сообщение является информативным, оно пополняет нас знаниями или уменьшает неопределенность наших знаний.

Продолжите, пожалуйста, такое высказывание: Сообщение содержит информацию, если …

Учащиеся в результате обсуждения формулируют вывод; Сообщение содержит информацию, если оно приводит к уменьшению неопределенности наших знаний.

Открытие нового знания

Предметные:

• знать формулу Хартли

• знать определение бит с точки зрения уменьшения неопределенности знаний

• знать понятие «равновероятные события»

Личностные

• определять правила работы в группах;

• оценивать содержание усваиваемого материала

Метапредметные (УУД)

регулятивные:

• выдвигать свои гипотезы на основе учебного материала;

• осуществлять самоконтроль;

познавательные:

овладевать умением поиска и выделения необходимой информации

коммуникативные:

• слушать и понимать речь других;

• умение точно выражать свои мысли;

• владеть диалогической формой речи в соответствии с грамматическими и синтаксическими нормами родного языка.

Организует обсуждение примеров с бросанием монеты, с угадыванием номера полки, на которой лежит книга при условии, что в стеллаже 4 полки; с угадыванием числа, загаданного в интервале от 1 до 8. Задает вопросы:

• Можем ли мы перед броском сказать, как упадет монета?

• Можем ли мы это событие предсказать?

• Во сколько раз уменьшается неопределенность знаний после броска?

• Предположим, что у монеты обе стороны «орел». Существует ли неопределенность знаний пред броском в этом случае?

• Получим ли мы новую информацию после броска?

• Будет ли информативным сообщение о результате броска?

• Чему равно количество информации в этом случае?

• И т.п.

После вывода формулы на доске учитель сообщает, что в 1928 г. американский инженер Роберт Хартли предложил научный подход к оценке сообщений. Предложенная им формула имела следующий вид:

i = log₂ N , N=2ⁱ

Учащиеся отвечают на вопросы, с помощью наводящих вопросов учителя чертят на доске таблицу и заносят в нее данные обсуждения:

Количество равновероят-ных событий, N

Количество информа-

ции, i

2

1

4

2

8

3

…

…

На основании табличных данных получают формулу, которая связывает количество возможных событий и количество информации:

N = 2ⁱ ,

где N - количество возможных вариантов, i - количество информации.

Первичное закрепление знаний

Предметные:

уметь определять количество информации, если рассматривать информацию как меру уменьшения неопределенности знаний

Метапредметные (УУД)

Регулятивные:

• осуществлять самоконтроль

познавательные:

осуществлять анализ учебного материала;

коммуникативные:

• слушать и понимать речь других;

• умение точно выражать свои мысли.

Сейчас проверим, насколько понятен для вас материал. Загружаем интерактивные тесты Online Test Pad по ссылке onlinetestpad.com/ru-ru/Go/Izmerenie-informacii-Soderzhatelnyj-podkhod-23626/Default.aspx

Учащиеся выполняют тест по определению количества информации.

Непонятные моменты обсуждаются коллективно, с помощью наводящих вопросов учителя находят правильное решение

Применение нового знания на практике

Предметные:

• уметь определять количество информации, если рассматривать информацию как меру уменьшения неопределенности знаний

Метапредметные (УУД)

регулятивные:

• отличать верно выполненное задание от неверного;

• осуществлять самоконтроль;

познавательные:

• осуществлять анализ учебного материала;

• корректно вести поиск и выделять необходимую информацию;

• смысловое чтение

коммуникативные:

• слушать и понимать речь других;

• умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли.

Формируем команды по два-три человека. Каждая получает задание - найти в интернете информацию по теме:

Команда 1. Рудольф Клаузиус (краткая биография, направления работы)

Команда 2. Людвиг Больцман (краткая биография, направления работы)

Команда 3. Понятия «энтропия», «термо-динамическая вероятность»

Команда 4. Кристалл, кристаллическая решетка

Команда 5. Дефекты структуры решетки, называемые «вакансия»

Для проверки умения применять открытые знаний на практике учащимся предлагается следующая задача:

Вычислить энтропию двухмерного кристалла, показанного на рисунке, у которого вакансия может быть в любом из всех узлов решетки.

Учитель подтверждает правильность вычислений учащихся.

Учащиеся находят информацию по своей теме и делают короткие сообщения (2-4 минуты)

На основании анализа сообщений каждой команды по найденной теме учащиеся делают вывод и предлагают решение:

Энтропия есть функция состояния, описывающая степень неупорядоченности системы. Количественная связь между энтропией и термодинамической вероятностью выражается формулой Больцмана S=k lnW,

где k - постоянная Больцмана,

S - энтропия,

W - термодинамическая вероятность.

В этом кристалле 9*11-1= 98 атомов. Вакансия может быть в любом из 99 узлов решетки, следовательно, термодинамическая вероятность W=99, тогда

S= 1,38*10^-23 *·ln99= 1,38*10^-23*4,60 = 6,35·10^-23 Дж/К.

Рефлексия учебной деятельности

Личностные:

• устанавливать связь между целью деятельности и ее результатом.

Метапредметные (УУД):

регулятивные:

• осуществлять самоконтроль;

• совместно с учителем и одноклассниками давать оценку деятельности на уроке;

• выделять и осознавать то, что уже усвоено и что нужно еще усвоить;

коммуникативные:

• умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли

Давайте подведем итоги урока. Подумайте, что вы узнали нового, что осталось непонятным или неинтересным.

Оцените свое настроение. Для этого загрузите Gimp, создайте файл c градиентной заливкой в цветовой гамме, соответствующей вашему настроению, и придумайте соответствующий слоган для пояснения вашего настроения.

Учитель подводит итоги урока, благодарит учащихся за хорошую и активную работу.

Учащиеся в графическом редакторе Gimp создают цветной файл со слоганом в соответствии со своим настроением и отношением к уроку и демонстрируют его на экране мониторов

Медиаресурсы

1. Интерактивные тесты Online Test Pad - onlinetestpad.com/ru-ru/Go/Izmerenie-informacii-Soderzhatelnyj-podkhod-23626/Default.aspx

2. Информация и энтропия - holism.narod.ru/book1/2_10.htm

3. Строение реальных кристаллов и дефекты кристаллической решетки - tyap-lyap.org/metall/stroenie.shtml

Литература

1. Хуторской А.В. Системно-деятельностный подход в обучении: Научно-методическое пособие. - М.: Издательство «Эйдос»; Издательство Института образования человека, 2012. - 63 с.

2. Деятельностно-ориентированный подход к образованию//Управление школой. Газета изд. Дома «Первое сентября».-2011.-№9.-с.14-15.