Тема: Представление информации, языки, кодирование
Тип урока: урок ознакомления с новым материалом
Цели:
Познакомить учащихся с различными видами кодирования информации и видами представлении информации;
Формирование первоначальных представлений о кодировке информации;
Формирование общих представлений современной научной картины мира;
формирование коммуникативных качеств развивающейся личности.
Оборудование:
ПК;
Интерактивная доска;
MS PowerPoint
Ход урока:
I.Организационный момент (2 мин.)
Приветствие. Знакомство с классом. Закрепление рабочих мест за учащимися.
II. Актуализация знаний (3 мин.)
Проверка домашнего задания.
III. Теоретическая часть (25 мин.)
Из базового курса вам должно быть известно, что информация хранится, передается, обрабатывается в символьной (знаковой) форме. Одна и та же информация может быть представлена в разной форме, с помощью различных знаковых систем.
Язык – это определенная знаковая система представления информации.
Существуют естественные (разговорные) языки и формальные языки. Естественные языки носят национальный характер. Формальные языки чаще всего относятся к специальной области человеческой деятельности. Примеры формальных языков: язык музыки (нотная грамота), язык математики (цифры и математические знаки) и др. В некоторых случаях разговорную речь может заменять язык мимики и жестов, язык специальных знаков (например, дорожные знаки).
Под словом «кодирование» понимают процесс представления инфор мации, удобный для ее хранения и/или передачи. Следовательно, запись текста на естественном языке можно рассматривать как способ кодирова ния речи с помощью графических элементов (букв, иероглифов). Записан ный текст является кодом, заключающим в себе содержание речи, т. е. информацию.
Процесс чтения текста — это обратный по отношению к письму про цесс, при котором письменный текст преобразуется в устную речь. Чтение можно назвать декодированием письменного текста.
А теперь обратим внимание на то, что может существовать много спо собов кодирования одного и того же текста на одном и том же языке. На пример, 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 телефо ну, на котором нет русских букв, или электронное письмо на русском язы ке за границу, если у адресата нет русифицированного программного обес печения.
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.
Можно придумать и другие способы кодирования.
Приведенные примеры иллюстрируют следующее важное правило: для кодирования одной и той же информации могут быть использованы раз ные способы; их выбор зависит от ряда обстоятельств: цели кодирова ния, условий, имеющихся средств.
Еще одно важное обстоятельство: выбор способа кодирования информа ции может быть связан с предполагаемым способом ее обработки. Обсу дим 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 удоб нее 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 — формаль ный язык математики, не имеющий национальной принадлежности. Пе реход от представления на естественном языке к представлению на фор мальном языке можно также рассматривать как кодирование. Человеку удобно использовать для кодирования чисел десятичную систему счисле ния, а компьютеру — двоичную систему.
Широко используемыми в информатике формальными языками явля ются языки программирования.
В некоторых случаях возникает потребность засекречивания текста со общения или документа, для того чтобы его не смогли прочитать те, кому не положено. Это называется защитой от несанкционированного досту па. В таком случае секретный текст шифруется. Шифрование представляет собой процесс превращения открытого текста в зашифрованный, а дешифрование — процесс обратного преобразования, при котором восстанавливается ис ходный текст. Шифрование — это тоже кодирование, но с засекреченным методом, известным только источнику и адресату. Методами шифрова ния занимается наука криптография.
С появлением технических средств хранения и передачи информации возникли новые идеи и приемы кодирования. Первым техническим сред ством передачи информации на расстояние стал теле граф, изобретенный в 1837 году американцем Сэмюэлем Морзе. Телеграфное сообщение — это последова тельность электрических сигналов, передаваемая от одного телеграфного аппарата по проводам к другому телеграфному аппарату. Эти технические обстоя тельства 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 азбу ки 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 слайде показана азбука Морзе применительно к русско му алфавиту. Специальных знаков препинания в ней нет. Их обычно запи сывают словами: «тчк» — точка, «зпт» — запятая и т. п.
Самым знаменитым телеграфным сообщением является сигнал бед ствия «SOS» (SaveOurSouls — 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 разде ления использовать паузу (пропуск). Следовательно, телеграфный алфа вит Морзе является троичным, так как в нем используется три знака: точ ка, тире, пропуск.
Равномерный телеграфный код был изобретен французом Жаном Морисом Бодо в конце XIX века. В нем ис пользовалось 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 пе чати букв. Был создан клавишный телеграфный аппарат. Нажатие клавиши с определенной буквой вырабатывает соответствующий пятиимпульсный сигнал, который передается по линии связи. Принимающий ап парат под воздействием этого сигнала печатает ту же букву на бумажной ленте.
Из базового курса информатики вам известно, что в современных ком пьютерах для кодирования текстов также применяется равномерный дво ичный код. Проблемы кодирования информации в компьютере и при пе редаче данных по сети мы рассмотрим несколько позже.
IV. Закрепление знаний (10 мин.)
Дана кодовая таблица азбуки Морзе (учебник, стр. 16). Расшифруйте (декодируйте), что здесь написано?
-- --- ·-·· --- -·· -·-· -·--(Молодцы)
Закодируйте с помощью азбуки Морзе слова:
ИНФОРМАТИКА, ДАННЫЕ, АЛГОРИТМ
(·· -···-· --- ·-· -- ·- - ·· -·- ·-
-···- -· -· -·-- ·
·- ·-·· --· --- ·-··· - --)
1, 2, 3, 4, 5, 1, 6
7, 8, 9, 10, 11
9, 4, 7, 4, 13, 12, 14
Зашифрованная пословица.
Чтобы рубить дрова нужен [14, 2, 3, 2, 7], а чтобы полить огород – [10, 4, 5, 1, 6]
Рыбаки сделали во льду [3. 7, 2, 7, 8, 9, 11] и стали ловить рыбу
Самый колючий зверь в лесу – [12, 13]
А теперь прочитайте пословицу:
(Копейка рубль бережет)
Заменяя каждую букву ее порядковым номером в алфавите, зашифруйте фразу: Я УМЕЮ КОДИРОВАТЬ ИФОРМАЦИЮ. Что необходимо предусмотреть, чтобы зашифрованный код был записан без пропусков?
V. Итог урока (2 мин.)
Языки представления информации делятся на естественные и формальные
Основными целями кодирования является: засекречивание информации, быстрый способ записи, передача по техническим каналам, выполнение математических вычислений
Первый равномерный двоичный код изобрел Код Бодо
VI. Домашнее задание (3 мин.)
Прочитать и законспектировать §2, ответить на вопросы в конце параграфа (стр. 17) |
