Урок по информатике и ИКТ для 10 класса Кодирование звуковой информации

Разработка урока с элементами ФГОС с использованием ЭОР

Предмет: информатика

Учебник: «Информатика и ИКТ» углубленный уровень: К.Ю. Поляков, Е.А. Еремин

Класс: 10

Тема урока: Кодирование звуковой информации

Цель урока. Организация условий достижения учащимися образовательных результатов по заданной теме:

• приобретение новой учебной информации (теория);

• приобретение новых умений и навыков, применение их на практике;

• формирование УУД (регулятивных, познавательных, коммуникативных).

Задача урока. Изучение теоретического материала по теме урока:

• изучение и первичное закрепление нового материала по теме урока;

• приобретение необходимых умений и навыков;

• контроль и самоконтроль;

• достижение планируемых образовательных результатов (предметных, метапредметных, личностных).

Планируемые образовательные результаты

Предметные:

Знать:особенности кодирования звуковой информации; основные понятия звуковой информации: дискретизация звука и ее частота, оцифровка звука, звуковой адаптер.

Уметь:решать задачи на кодирование звуковой информации; основные понятия звуковой информации: дискретизация звука и ее частота, оцифровка звука, звуковой адаптер.

Метапредметные:

Выделять свойства явлений, объектов; сравнивать характеристики по выделенным признакам; анализировать полученные результаты.

Личностные:

Рефлексия собственной деятельности; установление учащимися связи между целью учебной деятельности и ее мотивом.

Информационная культура учащихся, внимательность, аккуратность, дисциплинированность, усидчивость

Тип урока: формирование новых знаний и умений.

Формы работы учащихся: фронтальная, индивидуальная.

Необходимое техническое оборудование: мультимедийный проек­тор, экран, колонки, компьютеры с наушниками.

Дидактические средства: презентация, ЭОР.

СТРУКТУРА И ХОД УРОКА

№

Этап урока

Название ис­пользуемых ЭОР

(с указанием по­рядкового номера из Таблицы 2)

Деятельность учи­теля

(с указанием дей­ствий с ЭОР, напри­мер, демонстрация)

Деятельность ученика

Время

(в мин.)

1

2

3

5

6

7

1

Актуализация знаний учащихся, полученных ими по физике при изучении темы «Звук».

Презентация

Слайд 1

Учитель демонстрирует слайд и задает вопросы учащимся о звуке и звуковой информации, выясняя уровень знаний по данной теме из курса физики.

Обучающиеся пытаются ответить на поставленные вопросы, но формулировка точных ответов на поставленные вопросы вызывает трудности

2

2

Формирование новых знаний:

погружение в проблему кодирования звуковой информации, связь физической сути звука с информацион­ной составляющей, первичное обобщение - выход на понятие «качество звука».

Ресурс № 1

Учитель демонстрирует обучающимся анимационный ролик о том, что представляет собой звук, как получить звук, как превратить звук в электричество, как записать звук, как представлен звук в компьютере.

Учащиеся воспринимают представленную мультимедийную информацию и отвечают на вопросы, предложенные учителем до просмотра ролика.

8

3

Формирование новых знаний:

введение основных характеристик звука (понятий): частота, громкость, высота, тембр.

Ресурс №2

Учитель вводит понятие тон звука, который определяется частотой звуковой волны (или, периодом волны).

Вызывает одного ученика к учительскому компьютеру и предлагает продемонстрировать классу аудиофрагмент информационного ресурса, демонстрируя свойство: чем выше частота, тем выше звучание. Обучающиеся работают с тетрадью.

3

Ресурс №3

Учитель вводит понятие громкость звука, который определяется интенсивностью сигнала.

Вызывает следующего ученика к учительскому компьютеру и предлагает продемонстрировать классу аудиофрагмент информационного ресурса, демонстрируя свойство: чем выше интенсивность звуковой волны, тем громче сигнал.

3

Ресурс №4

Учитель доводит до учащихся информацию, что уровень мощности пропорциональна интенсивности звукового сигнала.

Вызывает следующего ученика к учительскому компьютеру и предлагает продемонстрировать классу аудиофрагмент информационного ресурса, демонстрируя звуки одинаковой мощности, но разных частот.

3

Ресурс №5

Учитель вводит информацию о том, что для преобразования аналогового сигнала в цифровой и наоборот служат специальные устройства АЦП и ЦАП

Обучающиеся знакомятся с устройствами АЦП и ЦАП, записывают новую информацию в тетрадь.

3

Введение понятия частота дискретизации звука, примеры решения задач

Презентация

Слайд 15

Учитель вводит понятие частоты дискретизации звука, показывает пример решения задачи, дает объяснение.

Обучающиеся записывают новую информацию в тетрадь

4

4

Формирова­ние умений у обучающих решения задач на вычисление информационного объема звукового файла

Презентация

Учитель предлагает обучающимся решить задачу (высвечивается на экране) на вычисление информационного объема цифрового звукового стереозвуковогофайла.

Обучающиеся решают задачу в парах, проверка задачи в интерактивном режиме (вариант решения задачи высвечивается на экране)

3

5

Закрепление полученных знаний, контроль..

Ресурс 7

Учитель на закреп­ление изученного материала предла­гает учащимся решить задачи на нахождение объема, времени звучания, разрядности кодирования, частоты дискретизации, тем самым проверяет знания, полученные на уроке.

Учащиеся решают задачи, вписывая ответы в ячейки таблицы, по окончании работы сообщают полученные результаты учителю, выполнив самооценивание и рефлексию деятельности и РЕФЛЕКСИЮ СОДЕРЖАНИЯ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА.

15

6

Домашнее задание

по учебнику Параграф 17, вопросы к §, сообщения по темам, задачи 1,2,3,4(с 4 по 6 столбцы.)

Учитель предлагает домашнее задание обучающимся.

Учащиеся записывают дом.зад. по учебнику Параграф 17, вопросы к §, сообщения по темам, задачи 1,2,3,4(с 4 по 6 столбцы.)

1

Таблица 2

№ ресурса в

уроке

Название ре­сурса

Тип,

вид ре­сурса

Форма предъ­явления ин­формации

(ил­люстрация, презентация, видеофрагмен­ты, тест, мо­дель и т.д.)

Гиперссылка на ресурс, обес­печивающий доступ к ЭОР

собственный

ресурс

Кодирование и обработка звуковой информации

Информацион­ный ресурс

Презентация

презентация «Кодирование звуковой информации»

1

Анимация "Представление звука в компьютере

Информацион­ный ресурс

Анимация, мультимедиа

school-сollection.edu.ru/catalog/res/43d2c4fe-2cc6-4bbc-8493-9abcf4baf254/?interface=catalog

2

Высота звука

Информацион­ный ресурс

Анимация, аудиофрагмент

files.school-collection.edu.ru/dlrstore/1a23d17e-f585-417e-b33b-7c63cd72c6fa/sound_high_low.swf

3

Громкость звука

Информацион­ный ресурс

Анимация, аудиофрагмент

files.school-collection.edu.ru/dlrstore/fc97b4df-f9de-407f-94a6-1844bfcee73d/sound_quiet_aloud.swf

4

Звуки одинаковой мощности, но разных частот

Информацион­ный ресурс

Анимация, аудиофрагмент

files.school-collection.edu.ru/dlrstore/42801eea-cc41-4730-8220-0847be72b4fa/sound_frequency.swf

5

Цифровой звук

Информацион­ный ресурс

Анимация, аудиофрагмент

files.school-collection.edu.ru/dlrstore/c5d2ad1d-8cf3-4dbf-a166-022193fd9a47/16.swf

6

Домашнее задание

Текст/Текст с иллюстрациями

Параграф 17, вопросы к §, сообщения по темам, задачи 1,2,3,4(с 4 по 6 столбцы.)

Этап урока

Организационный момент (1мин)

Подготовка к усвоению нового материала. (4мин)

Введение нового материала. (15мин)

Первичное закрепление материала. (20мин)

Подведение итогов. (5мин)

Деятельность учителя

Приготовьтесь к уроку. Здравствуйте, садитесь.

Отмечаю отсутствующих.

Открывайте тетради и запишите тему:

«Кодирование звуковой информации».

Как вы уже знаете вся информация, попадая в компьютер, преобразуется.

С информацией какого вида работает компьютер?

Да.

И сегодня мы начнём изучать, каким же образом компьютер преобразует ту или иную информацию.

Начнём мы со звуковой информации.

Вы узнаете, как звук из аналогового состояния переходит в дискретное. Узнаете, как измерить звуковую информацию и от чего зависит объём звукового файла.

Вы все изучали физику и в рамках этого предмета изучали звук.

Вспомним, что такое звук?

В этом нам поможет ответ на вопрос: Как он распространяется?

Правильно. Но проводником может служить необязательно воздух, любая среда, кроме вакуума.

Таким образом, звук - это волна с непрерывно меняющейся амплитудой во времени.

Какие параметры звука вы помните из курса физики?

А ещё?

Чем выше громкость, тем больше амплитуда колебания воздуха. А чем чаще колеблется воздух, тем выше тон звука.

Амплитуда измеряется в децибелах, а частота колебаний в герцах.

Рисую синусоиду или несколько:

Поясняю её, показываю, как определить амплитуду и частоту.

Вспомнили, что такое звук, как он распространяется, о его основных характеристиках. Теперь разберёмся, как же он представляется в компьютере.

Для этого нарисуем декартову систему координат.

Разобьём линию времени на равные части.

Т.е. у нас за 1 секунду звук будет иметь 5 состояний.

Это количество изменений звука за секунды мы назовём

частотой дискретизации.

Запишите в тетрадь определение.

Так же выделим 8 различных уровня амплитуды звучания.

Сколько двоичных разрядов нам потребуется, чтобы закодировать 8 различных состояния?

А как мы можем обозначить 8 различных состояния, используя 3 двоичных разряда?

Правильно

Каждый разряд это 1 бит, значит, нам потребуется 2 бита, для кодирования этой каждой 1\5 секунды. Количество бит, используемое для кодирования уровня звука, называется глубина кодирования.

Далее я рисую пример звуковой волны.

Возьмём, к примеру, вот такую звуковую волну. Нам нужно её оцифровать.

Для того чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть превращен в последовательность электрических импульсов (двоичных нулей и единиц).

Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, причем для каждого такого участка устанавливается определенная величина амплитуды.

Таким образом, непрерывная зависимость амплитуды сигнала от времени А(t) заменяется на дискретную последовательность уровней громкости. На графике это выглядит как замена гладкой кривой на последовательность "ступенек".

Хоть больше у нас нет таких плавных переходов звука, но графики более менее похожи.

Далее разбираю случай, когда частота колебаний выше, чем в первом случае:

Предположите, как нам стоит поступить, чтобы не потерять этот скачёк звука?

Молодец.

Таким образом, какой мы можем сделать вывод, исходя из этих 2ух примеров?

Да.

Какая характеристика влияет на количество измерений?

Запишите себе в тетрадь:

Чем выше частота дискретизации, тем качество кодирования будет выше.

Запишите себе в тетрадь:

Взаимосвязь между глубиной кодирования и количеством уровней сигналов:

2ⁱ = N, где N - количество сигналов, а i - глубина кодирования.

Мы разобрались, как кодируется звук, как измерить частоту дискретизации, как измерить глубину кодирования.

Теперь попробуем решить задачу.

Определить размер (в байтах) цифрового аудиофайла, время звучания которого составляет 10 секунд при частоте дискретизации 22,05 кГц и разрешении 8 бит. Файл сжатию не подвержен.

Вызываю ученика к доске и вместе с классом мы решаем задачу.

Поднимите руку, те, кому непонятно как мы выполнили это задание.

Отвечаю на вопросы.

Раз все теперь вам понятно, попробуйте решить задачу самостоятельно.

Определить объем памяти для хранения цифрового аудиофайла, время звучания которого составляет две минуты при частоте дискретизации 44,1 кГц и разрешении 16 бит.

Выполняем задание в тетради. Даю вам 15 минут.

Выставляем оценки тем, кто справился с заданием.

Подведём итог урока.

Какие основные характеристики имеет звуковая волна?

Что влияет на громкость звука?

А что влияет на высоту звука?

Какая величина отвечает за количество уровней громкости звука?

А за частоту колебания звука?

Всё верно.

Урок окончен, спасибо, до свидания.

Деятельность учеников

Здравствуйте.

С числовой. С 0 и 1.

Голосовые связки колеблют воздух. И это колебание передаётся дальше и дальше, пока колебания не затихнут.

Громкость

Высота.

Частота дискретизации - количество измерений сигнала в секунду. Измеряется в герцах.

3 разряда.

000,001,010, 011и т.д.

Глубина кодирования - количество бит, используемое для кодирования уровня звука.

Нам нужно разбить линию времени на более мелкие части, тогда мы сможем более чётко изобразить кривую.

Чем чаще мы делаем замер уровня сигнала, тем более точно мы оцифруем звук.

Частота дискретизации.

Записывают:

Чем выше частота дискретизации, тем качество кодирования будет выше.

Взаимосвязь между глубиной кодирования и количеством уровней сигналов:

2ⁱ = N, где N - количество сигналов, а i - глубина кодирования.

Громкость, высота.

Амплитуда колебания воздуха.

Частота колебания звуковой волны.

Глубина кодирования.

Частота дискретизации.

Задания для самостоятельной работы:

1. Заполните пустые ячейки таблицы, вычислив объем звуковых файлов (без сжатия):

Частота дискретизации, кГц

8

8

11

Глубина кодирования, битов

8

8

16

Режим записи моно/стерео

Моно

Стерео

Моно

Время звучания, с

16

8

64

объем файла, Кбайт

2. Заполните пустые ячейки таблицы, вычислив время звучания записи (объемы звуковых файлов приведены без сжатия):

   Частота дискретизации, кГц

   8

   8

   11

   Глубина кодирования, битов

   8

   24

   8

   Режим записи моно/стерео

   Моно

   Стерео

   Моно

   объем файла, Кбайт

   125

   375

   1375

   Время звучания, с

   
   

3. Заполните пустые ячейки таблицы, вычислив глубину кодирования звука (объемы звуковых файлов приведены без сжатия):

   Частота дискретизации, кГц

   8

   8

   11

   Время звучания, с

   16

   4

   238

   Режим записи моно/стерео

   Моно

   Стерео

   Моно

   объем файла, Кбайт

   375

   125

   4125

   Глубина кодирования, битов

   
   

4. Заполните пустые ячейки таблицы, вычислив частоту дискретизации звука (объемы звуковых файлов приведены без сжатия):

   Глубина кодирования, битов

   16

   8

   16

   Время звучания, с

   64

   4

   64

   Режим записи моно/стерео

   Моно

   Стерео

   стерео

   объем файла, Кбайт

   1375

   375

   11025

   Частота дискретизации, кГц

   
   

5. В распоряжении пользователя имеется память объемом 2,6 Мб. Необходимо записать цифровой аудиофайл с длительностью звучания 1 минута. Какой должна быть частота дискретизации и разрядность?

РЕФЛЕКСИЯ СОДЕРЖАНИЯ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА Метод «Плюс-минус-интересно»

упражнение можно выполнять как устно, так и письменно, в зависимости от наличия времени. Для письменного выполнения предлагается заполнить таблицу из трех граф. В графу «П» - «плюс»- записывается все, что понравилось на уроке, информация и формы работы, которые вызвали положительные эмоции, либо, по мнению ученика, могут быть ему полезны для достижения каких-то целей. В графу «М» - «минус»- записывается все, что не понравилось на уроке, показалось скучным, вызвало неприязнь, осталось непонятным, или информация, которая, по мнению ученика, оказалась для него не нужной, бесполезной . В графу «И» - «интересно»- учащиеся вписывают все любопытные факты, о которых узнали на уроке, что бы еще хотелось узнать по данной проблеме, вопросы к учителю.

РЕФЛЕКСИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Метод «Анкета».

Ответы к самостоятельной работе.

1)

Частота дискретизации, кГц

8

8

11

Глубина кодирования, бит

8

8

16

Моно/стерео

моно

стерео

моно

Время звучания, с

16

8

64

Объем файла, Кбайт

125

125

1375

2)

Частота дискретизации, кГц

8

8

11

Глубина кодирования, бит

16

24

8

Моно/стерео

моно

стерео

моно

Объем файла, Кбайт

125

375

1375

Время звучания, с

8

8

128

3)

Частота дискретизации, кГц

8

8

11

Моно/стерео

моно

стерео

моно

Время звучания, с

16

4

128

Объем файла, Кбайт

375

125

4125

Глубина кодирования, бит

24

16

24

4)

Глубина кодирования, бит

16

8

16

Моно/стерео

моно

стерео

стерео

Время звучания, с

64

4

64

Объем файла, Кбайт

1375

375

11025

Частота дискретизации, кГц

11

48

44,1

5) V=n*f*t*i; => f*i=V/(n*t); f*i=2,6мбайт/60 с=2,6*1024*1024*8 бит/60 с=363506 бит/с /16 бит(совр.видеокарты)=22719 1/с=22 кГц

Схема самоанализа урока

Класс

Тема урока

Тип урока и его структура.

1. Каково место данного урока в теме? Как этот урок связан с предыдущим, как этот урок работает на последующие уроки?

2. Краткая психолого-педагогическая характеристика класса. Особенности учащихся, которые были учтены при планировании урока.

3. Какова триединая дидактическая цель урока (его обучающий, развивающий, воспитательный аспект), дать оценку успешности ее достижения.

4. Отбор содержания, форм и методов обучения в соответствии с целью урока. Выделить главный этап и дать его анализ, основываясь на результатах обучения на уроке. Какое сочетание методов обучения было выбрано для объяснения нового материала?

5. Рационально ли было распределено время, отведенное на все этапы урока? Логичны ли «связки» между этими этапами? Показать, как другие этапы работали на главный этап?

6. Отбор дидактических материалов, ТСО, наглядных пособий в соответствии с целями.

7. Использование групповых, коллективных и иных форм обучения. Дифференцированный подход в обучении.

8. Как организован контроль усвоения знаний, умений и навыков учащихся? На каких этапах урока? В каких формах и какими методами осуществлялся? Как организовано регулирование и коррекция знаний учащихся?

9. Психологическая и эмоциональная атмосфера на уроке; стиль общения учителя и учащихся.

10. Уровень подачи домашнего задания.

11. Как вы оцениваете результаты урока? Удалось ли реализовать все поставленные задачи урока? Если не удалось, то почему?

12. Наметить перспективы своей деятельности.

Памятка начинающему учителю при анализе своего урока

Приучите себя к самоанализу урока.

Пусть не уйдут из поля вашего зрения следующие вопросы:

1. Работа по формированию учебных навыков и умений:

• работа с книгой;

• использование справочников и словарей;

• развитие устной и письменной речи учащихся;

• самоконтроль учащихся за своей учебной деятельностью;

• самостоятельная работа.

2.Сколько учащихся не справились с самостоятельной работой? Как вы поработали с учащимися по ликвидации пробелов в их знаниях?

3.Планомерно ли осуществляли контроль за знаниями учащихся на уроке? Учли ли вы следующее:

• не преобладали ли фронтальные опросы?

• как давно вы использовали ТСО, наглядные средства для оптимизации учебно-воспитательного процесса?

• включили ли вы повторение в опрос? Делаете ли вы это в системе?

• каково соотношение в составе опрошенных слабых и сильных учеников?