Методическая разработка урока "Знаковые системы кодирования информации" 9 класс

Пугаева Ольга Израилевна, учитель информатики
Государственное бюджетное образовательное учреждение гимназия 107,
Санкт-Петербург, 194044, Выборгская улица, дом 3, (812) 542-08-23,
107@shko.la
Контактная информация:
Санкт-Петербург, 195009, Лесной проспект, дом 15, квартира 36.
Дом. тел: (812) 542-32-48;
Мобильный тел: +7-911-773-56-57
e-mail: opugaeva@yandex.ru
Методическая разработка
урока по информатике и ИКТ в 9-х классах по теме
«Знаковые системы кодирования информации»
Сценарий урока
Первая часть урока – организационная (фиксация отсутствующих, план урока).
Вторая часть урока короткий устный опрос о различных типах кодирования информации.
На представляемом уроке рассматривается знаковое кодирование информации (ЗСК)
в предположении, что другие типы кодирования были так или иначе освещены ранее.
В нашем случае на предыдущем уроке учащиеся демонстрировали самостоятельно
подготовленные сообщения о различных типах кодирования, сопровождаемые
короткими презентациями.
Третья часть урока – основные понятия знаковых систем кодирования информации (ЗСК).
Информация хранится и передается в закодированном виде.
На этом уроке нас интересует кодирование информации с использованием знаков.
Бесконечное разнообразие текстов можно записать конечным количеством букв
естественного или формального языков.
Бесконечное разнообразие музыкальных произведений можно записать всего семью
нотами.
Бесконечное разнообразие чисел можно записать конечным количеством цифр.
Бесконечное разнообразие адресов можно записать почтовыми индексами
цифровыми кодами населенных пунктов.
Бесконечное разнообразие товаров можно записать штрих-кодами
последовательностью черных и белых полос.
Знаки, похожие на отображаемый объект называются иконками. Например, значки-
иконки на Рабочем столе операционной системы компьютера:
Знаки, значение которых не очевидно, а устанавливается по общепринятому
соглашению, называются символами.
Например:
Символы химических элементов
Ноты
Один и тот же знак может иметь различное значение в разных знаковых системах.
Например, знак «О»:
Звук О в русском алфавите
Цифра «ноль»
Химический элемент «кислород».
Любая ЗСК имеет следующие параметры:
1. M мощность ЗСК, т.е. количество знаков, которые могут быть
использованы для кодирования.
2. L длина или разрядность кода, т.е. количество знаков, из которых
составлен конкретный код.
3. Длина кода может быть как постоянной (равномерный код), так и
переменной (неравномерный код). В последнем случае для однозначного
декодирования должно соблюдаться или прямое, или обратное правило
Фано:
Прямое: никакой код не должен быть началом другого кода.
Обратное: никакой код не должен быть окончанием другого кода.
Примеры учителя
Почтовый индекс
Мощность M = 10 (цифры от 0 до 9)
Длина кода L = 6
Восьмеричная система
счисления
Мощность M = 8 (цифры 0 – 7)
Длина кода L – переменная
Шахматная доска
Мощность М = 16 (8 букв и 8 цифр)
L = 2 (Е2, С4 и т.п.)
Русский язык
Мощность M = 33
Длина кода L – переменная
А
Б
В
Г
Д
000
10
01
110
001
Мощность М=2 (0 и 1)
Длина кода L - переменная
Примеры учащихся
Четвертая часть урока – организационная:
Разделение учащихся на группы
Сообщения учителя:
победителем будет та группа, которая быстрее и правильнее всех
выполнит задание;
время выполнения задания не более 5-6 минут.
Выдача одинаковых заданий каждой группе.
Пятая часть урока – групповая работа учащихся над выполнением задания:
1. Придумайте ЗСК из двух любых знаков.
2. Выпишите все возможные в такой ЗСК постоянные коды длиной в один знак и
запишите их количество.
3. Выпишите все возможные коды длиной в два знака и запишите их количество.
4. Выпишите все возможные коды длиной в три знака и запишите их количество.
5. Постарайтесь найти закономерность и сформируйте формулу, связывающую
количество возможных кодов (сообщений), мощность системы кодирования и
постоянную длину кода.
Шестая часть урока:
Формулировка учащимися полученных ими выводов;
Окончательная формулировка учителем зависимости между количеством
кодов, мощностью ЗСК и длиной кода: при ЗСК мощностью М и постоянной
длине кода L количество возможных кодов (сообщений) можно вычислить
по формуле К <= M
L
.
Награждение победителей.
Седьмая часть урока решение задач (приложение 3):
1. Нужно передать 20 сообщений с помощью флажков четырех цветов.
Сколько флажков должно быть? (3)
2. Голосуют 4 человека по типу "да"/"нет"/”воздержался”.
Сколько возможных исходов голосования существует? (81)
3. На светофоре может гореть одна лампочка их трех. Сколько вариантов
загорания трех соседних светофоров? (27)
4. В некотором языке всего 4 буквы. Каждое слово в этом языке состоит или
из двух, или из трёх букв. Сколько слов в этом языке? (80)
5. Сколько лампочек нужно поставить на подоконник, чтобы передать другу не
менее 15 различных сигналов, если каждая может быть включена, выключена
или мигать? (3)
6. Для хранения величины в памяти троичного компьютера отвели 4 ячейки.
Сколько различных значений может принимать эта величина? (81)
7. По каналу связи передаются сообщения, содержащие только четыре буквы:
К, Р, О, Т. Для передачи используется двоичный код, допускающий
однозначное декодирование. Для букв Т, Р, К используются такие коды: Т:
111; Р: 0; К: 100. Укажите кратчайшее кодовое слово для буквы О, при котором
код будет допускать однозначное декодирование. (101)
8. Игнат составляет таблицу кодовых слов для передачи сообщений, каждому
сообщению соответствует своё кодовое слово. В качестве кодовых слов Игнат
использует 5-буквенные слова, в которых есть только буквы Т, И, Р, причём
буква Т появляется ровно 1 раз. Каждая из других допустимых букв может
встречаться в кодовом слове любое количество раз или не встречаться совсем.
Сколько различных кодовых слов может использовать Игнат? (80)
Восьмая часть урока объяснение домашнего задания (приложение 4):
1. Задание, связанное с исследованием:
Элементарные сведения из комбинаторики учащиеся узнают на уроках
математики.
Здесь предполагается напомнить им о таких понятиях, как сочетания,
перестановки и размещения, а также о том, что объекты при этом могут
повторяться и могут не повторяться.
В качестве домашнего задания предлагается найти ответ на вопрос,
вычислению каких элементов комбинаторики соответствует выведенная ими
формула (размещения с повторениями).
2. Решение следующих задач:
a. Максим составляет 5-буквенные слова, в которых есть только буквы Р, У,
К, А, причём буква Р используется в каждом слове ровно 1 раз. Каждая из
других допустимых букв может встречаться в слове любое количество раз
или не встречаться совсем. Словом считается любая допустимая последова-
тельность букв, не обязательно осмысленная. Сколько существует таких
слов, которые может написать Максим? (405)
b. В сообщении встречается 10 разных букв. При его передаче использован
неравномерный двоичный префиксный код, состоящий только из 0 и 1.
Известны коды трех букв: 11, 100, 101. Коды остальных семи букв имеют
одинаковую длину. Какова минимальная суммарная длина всех 10
кодовых слов? (36)
3. Подготовка к тесту (приложение 2)
4. Рефлексия - подведение учащимися личностных итогов урока
Учащимся предлагается самостоятельно оценить содержание урока, качество
заданий, психологический климат на уроке, вклад урока в личный познавательный
процесс. Для этого предлагается продолжить следующие фразы:
1. Сегодня я узнал…
2. Мне было интересно…
3. Мне было трудно…
4. У меня получилось …
5. Я понял, что…
6. Теперь я могу…
7. Я почувствовал, что…
8. Я научился…
9. Я смог…
10. Мне захотелось…
Анализ урока
Соревновательный элемент, вводимый учителем, и, в особенности, учет скорости решения
задачи, вызывает высокую мотивацию и большую активность учащихся.
Практически на каждом уроке дети находят самостоятельное решение задачи, что,
естественно, вызывает удовлетворение от проделанной работы, еще более увеличивающееся
при эмоциональном поощрении учителя.
Список литературы для учащихся
1. Н.Д. Угринович. Информатика и ИКТ». 9 класс. Бином. 2011.
2. Кодирование информации с помощью знаковых систем с сайта
http://www.5byte.ru/9/0005.php
Список литературы для учителя
1. Н.Д. Угринович. Информатика и ИКТ». 8 класс. Бином. 2011.
2. Кодирование информации с помощью знаковых систем с сайта
http://www.5byte.ru/9/0005.php
3. Головкина Е.В. Подведение итогов.
http://www.ezhva-licey.ru/teachers/nmr/metodich_razrabotki/itogi_uroka/
4. Титова Н.С. Виды деятельности учителя и ученика.
http://nsportal.ru/shkola/biologiya/library/2012/10/24/sravnitelnaya-kharakteristika-osnovnykh-
vidov-deyatelnosti