Тема: «Передача информации»

Цели и задачи (предметные): рассмотреть примеры передачи информации в различных сферах человеческой жизнедеятельности, выявить закономерности и составные компоненты процесса передачи информации, закрепить понятия источника и приёмника информации, ввести понятие информационного канала и помех, познакомить учащихся с принципами работы с электронной почтой, частично закрепить полученные знания в ходе парной, групповой и практической работы на компьютере.

Оборудование: мультимедийный проектор, компьютер учителя, презентация к уроку, раздаточный материал (для работа в парах и группах), рабочие тетради учащихся, компьютеры учащихся с установленным тренажером «Электронная почта».

2 мин

Организационный момент.

Актуализация знаний. Фронтальное повторение при помощи интерактивно-управляемой программы.

Определение темы урока через решение проблемной ситуации. Постановка целей и задач урока.

Составление схемы передачи информации и её анализ:

1. определение основных участников процесса (при помощи анализа и обобщения конкретных примеров)

   классификация примеров по типу и количеству участников (работа в парах)

   введение и понятия информационного канала через решение проблемных вопросов и анализ ситуаций

   первичное закрепление темы в форме фронтальной устной работы и просмотра фрагментов мультфильмов с их последующим обсуждением

   анализ ситуаций, приводящих к потерям или искажению информации,

   работа в группах с элементами закрепления и выявления степени осознанности усвоения материала

Фронтальная беседа с элементами объяснения по теме: «Что такое электронная почта и как с ней работать?»

Практическая работа на компьютерах (выполняется индивидуально) с тренажером «Электронная почта» - имитирует создание электронного ящика и отправку электронного письма.

Рефлексия. Самооценка достижений учащихся и результативности урока.

Подведение итогов урока учителем. Выставление оценок. Д/з.

Ход урока.

Здравствуйте, садитесь.

Предлагаю начать наш урок с небольшой разминки , которая позволит нам вспомнить, что мы изучали на предыдущих уроках (к тому же на следующем уроке вы будете выполнять контрольный тест по материалам 1 четверти, так что наше повторение будет вдвойне полезным).

Кстати, эта интерактивная программа была подготовлена для вас учениками 11 класса, которые изучили программирование на языке VisualBasic и вы, когда подрастете и будете учиться в 11 классе, то тоже сможете создавать подобные программы, а может даже лучше и сложнее.

Ну что ж, мы вошли в рабочий ритм, и я предлагаю вам посмотреть на слайд. Здесь изображены 3 ситуации : ученик отвечает перед классом домашнее задание, человек набирает текст на компьютере, мама разговаривает с сыном по телефону.

Подумайте, что объединяет эти ситуации ?… (в них происходит передача информации ) Это и есть тема нашего сегодняшнего урока. Мы обсудим, какие составляющие необходимы для осуществления передачи информации и всегда ли этот процесс возможен. Постараемся рассмотреть как можно больше примеров и способов передачи информации от древних до самых современных, которые мы с вами сейчас можем использовать.

По ходу урока мы попробуем составить схему передачи информации , откройте для этого свои Рабочие тетради №72 (стр.48), на которой отметим все необходимые составляющие этого процесса.

Итак, вернемся к уже рассмотренным примерам передачи информации,

пример про ученика, кто передает информацию? (мальчик), а кто ее получает? (остальные ученики)

пример про человека и компьютер (передает человек, получает компьютер)

пример про телефон (передает мама, получает сын и наоборот)

Какие же компоненты есть во всех этих примерах? (кто передает информацию и кто ее получает, как они называются /помните?/ ИСТОЧНИК и ПРИЕМНИК) запишем в схему

Этой схемой можно изобразить любой пример передачи информации, но при этом ситуации могут существенно отличаться друг от друга.

Работа в парах .

На каждой парте лежит список примеров передачи информации, сейчас, работая в парах, вы попробуете отобрать из этого списка те, которые будут соответствовать вашему заданию (учитель раздает задания на разрез. листах и комментирует) Проверяем.

Из списка примеров выберите те, в которых:

Один источник и один приёмник

Мальчик читает книгу. Учитель пишет на доске. Передача фотографии с одного сотового телефона на другой.

Один источник и несколько приёмников

Семья смотрит телевизор. Певец выступает перед публикой в зале.

Несколько источников и один приёмник

Выступления учащихся записываются на видеокамеру.

Источник – одушевлённый, а приёмник –нет

Учитель пишет на доске. Выступления учащихся записываются на видеокамеру.

Источник – неодушевлённый, а приёмник – одушевлённый

Мальчик читает книгу. Семья смотрит телевизор.

Ученик изучает публикации в Интернете для написания реферата.

Источник и приёмник – одушевлённые, источник и приёмник – неодушевлённые Певец выступает перед публикой в зале. Друзья обсуждают фильм. (Чем еще отличается этот пример?) Передача фотографии с одного сотового телефона на другой

Ситуации передачи могут также отличать по ее характеру : ситуация 1 – мальчик переходит улицу по сигналу светофора: источник светофор, приемник мальчик, могут они поменяться ролями? нет. Это односторонний характер передачи

ситуация 2 – мальчик играет за компьютером, источник – мальчик, приемник – компьютер, но компьютерная программа реагирует на действия мальчика, выдаёт сообщения, меняет что-то, а в ответ на это мальчик действует дальше. Т.О. источник и приемник меняются местами, это двусторонний характер передачи. Приведите еще пример двустороннего характера передачи .

А как по вашему: благодаря чему возможен или осуществляется переход информации от источника к приемнику? Например, когда мальчик переходит улицу или читает книгу: благодаря чему он получает информацию / бл. зрению /, когда зрители слушают выступление певца – слуху, когда мы нюхаем цветок – обонянию, т.о. органы чувств выполняют роль некоего посредника, который называется каналом связи или информационным каналом

А всегда ли будет достаточно только органов чувств для передачи информации? /нет, если приемник и источник находятся далеко друг от друга/ Что может помочь в этом случае? (телефон, Интернет, радио, телевидение, телеграф) До того, как человечество изобрело эти замечательные приспособления, люди использовали другие приемы – об этом желающие подготовят сообщение к следующему уроку (можно, и желательно с сопровождением в виде иллюстраций презентации), а когда и кем были созданы эти замечательные устройства вы все узнаете, когда будете выполнять д/з в рабочей тетради. Мы его запишем чуть позже.

Таким образом, делаем вывод: существуют 2 типа информационных каналов:

1 – биологические (органы чувств передают сигналы человеческому мозгу)

2– технические (различные технические устройства и приспособления помогают людям обмениваться информацией на расстоянии)

добавляем эту запись на схему

Задание: Определите канал и тип передачи информации (односторонний или двусторонний) (устно по цепочке)

Бабушка читает письмо

Мальчик просыпается от звонка будильника

Разговаривают подруги Таня и Лена

Учитель пишет на доске

Учитель объясняет материал классу

Передача фотографии с одного сотового телефона на другой

Примеры передачи информации можно встретить и в различных литературных произведениях . Давайте посмотрим:

Из какой сказки этот отрывок (сказка Пушкина «О мертвой царевне и 7 богатырях»). Кто или что является источником – зеркало, приемником – царица, каналом является – зрение и слух ,

Еще 1 отрывок из той же сказки. Кто или что является источником – солнце, месяц, ветер, приемником – царевич Елисей, каналом является – зрение и слух,

Из какой сказки этот отрывок (сказка Пушкина «О золотом петушке»). Кто или что является источником – петушок, приемником – царь, стражники, каналом является – слух. А какие еще способы передачи информации вы увидели в этом отрывке? (с помощью костров и с помощью колокола – так раньше можно было быстро по цепочке передать сигнал об опасности)

Из какой сказки этот отрывок (сказка Пушкина «О царе Салтане»). Кто или что является источником – царица , письмо, приемником – царь , каналом является – гонец. А что в этом примере произошло с информацией при ее передаче? Ткачиха с поварихой и сватьей бабой бабарихой заменили письмо царицы на другое и до царя дошла неверная искаженная информация.

Такие ситуации бывают нередко ? Они возникают в тех случаях, когда на информационный канал воздействую различные помехи. Например, гроза – прерывает или ухудшает качество передачи по радио или телевидению, сбой в работе сети – СМС сообщение или электронный файл доходит не полностью. А вспомните опять же в различных литературных произведениях иногда находят у моря бутылку с запиской внутри, но если в нее попала вода, то часть информации могла утратиться.

Вот и у меня произошла похожая ситуация. Во время распечатывания задания, компьютерный вирус испортил текст, часть информации пропала, а часть слов перепуталась так, что ничего не понятно. Попробуйте восстановить исходный вариант. Подсказка – эта информация связана с темой сегодняшнего урока.

Задание по группам

№1 Восстанови пропущенные слова:

«Тот, кто передает информацию, называется ……………. А тот, кто ее получает - ………………….. Передача происходит благодаря наличию …………………….. канала. Органы ………………… относятся к биологическим каналам, а телефон, компьютер – к …………………………»

№2 Расшифруй слова (в них перемешались буквы)

ИКЧНТОИС, РПЁИНМКИ, ЛАНАК, ХИМЕПО – основные понятия сегодняшнего урока

№3 В словах пропущены или добавлены лишние буквы, восстанови исходную информацию. ОАЫ УВТВ, ТРЕРЛРЕРФРОРНР, РРААДДИИОО, КЛКЛ – примеры инф. каналов

Проверка .

А скажите: какой способ передачи информации на дальние расстояния сейчас самый быстрый и эффективный? (Интернет: скайп или эл.почта ) Кто-то уже пользовался скайпом и эл.почтой?

Скажите, а чем электронное письмо и почта отличаются от обычных? (быстрее дойдет, можно красиво оформить, можно прикрепить фотографии, видео, музыку)

А что необходимо, чтобы иметь возможность посылать и получать эл.письма? (создать, зарегистрировать свой ящик – создать папку на сайте – почтовом сервере, через которую и будет происходить обмен корреспонденцией) Ему надо придумать имя и тогда ваш адрес будет состоять из 2х частей: имени ящика и имени сервера (сайта), на котором вы его создали, зарегистрировали. А между этими частями ставится специальный знак – эт. (см. слайд) Пример адреса: [email protected]

Сейчас с помощью специального компьютерного тренажера мы попробуем создать свой электронный почтовый ящик и отправить письмо. (Работать будем все вместе, внимательно слушайте меня) ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА.

(Запустите приложение «ЭП», перед вами открылось окно похожее на страницу всем известного сайта яндекс, найдите в правом верхнем углу раздел для регистрации и нажмите кнопку «Завести ящик», перед вами открылась форма, которую вы должны заполнить: имя, фамилия, логин – это имя вашего ящика, пароль – несколько символов: буквы, цифры, повторите его /эти данные нужно помнить и никому не сообщать/. Контрольный вопрос составляется на тот случай, если вы все же забыли пароль, но хотите попасть в свой почтовый ящик. Вводим код с картинки и нажимаем кнопку внизу.

Перед вами появилось окно, похожее на то, что мы видим заходя в свой почтовый ящик: слева папки - входящие, отправленные, удаленные, а по центру – можно написать письмо, вводим адрес – англ.буквами – , тема – это знак воспитания – приветствие, текст - …. Нажмите кнопку «отправить».

Всё. Вот теперь вы сможете и сами создать почтовый ящик дома и обмениваться с его помощью информацией с друзьями.

Но об этом мы поговорим еще в следующий раз, а сейчас пересаживаемся за парты и подведем итоги урока.

В электронных письмах, а иногда и в СМС-сообщениях люди часто используют «смайлики», отображающие их настроение или отношение. Сейчас с помощью таких смайликов я попрошу вас оценить сегодняшний урок и ваше участие в нем. (на отдельных листочках – подпишите свою фамилию и нарисуйте 2 смайлика).

Я хочу вас поблагодарить за хорошую работу на сегодняшнем уроке (оценки особо отличившимся), а насколько хорошо вы усвоили изученный материал мы проверим в ходе контрольного теста на следующем уроке. Итак, запишите домашнее задание.

Цели урока:

• Закрепить понятие информации.
• Сформировать понятие о способах передачи информации на разных этапах развития человечества.
• Рассказать о языке передачи информации.
• Выяснить, с помощью каких технических средств можно передавать информацию.
• Сформировать понятие “помехи” и выяснить способы их преодоления.

Ход урока.

На доске написано число, тема урока: “Передача информации”, определение:

Информатика – это наука о способах передачи, хранения и переработки информации.

Развитие человечества было бы невозможно без обмена информацией. С давних времён люди из поколения в поколение передавали свои знания, извещали об опасности или передавали важную и срочную информацию, обменивались сведениями. Первоначально люди пользовались лишь средствами ближней связи: речь, слух, зрение.

1. Скажите что может быть общего между поэтом А.С. Пушкиным и информатикой?

Оказывается великий поэт, выразитель своей эпохи, оставил свидетельство о том, как в древности люди передавали информацию. Вспомните:

Ветер по-морю гуляет и кораблик подгоняет,

Он бежит себе в волнах на раздутых парусах.

Кораблик доставлял моряков в разные страны, они вели торг своими товарами, узнавали новости из разных стран и рассказывали о своей стране. На суше все важные новости доставлял гонец – человек, передающий устные сообщения. Развитие письменности породило - Почту.

2. Какими известными вам способами передвигалась почта с древних времён?

Известно, например, применение на Кавказе костровой связи. Два костровых сигнальщика находились на расстоянии прямой видимости на возвышенных местах или башнях. Когда приближалась опасность, сигнальщики, зажигая цепочку костров, предупреждали об этом население

Например, в Петербурге в начале XIX века была развита пожарная служба. В нескольких частях города были построены высокие каланчи, с которых обозревались окрестности. Если случался пожар, то на башне днём поднимался разноцветный флаг с той или иной геометрической фигурой, а ночью зажигалось несколько фонарей, число и расположение которых означало часть города, где произошёл пожар, а также степень его сложности.

1. В каких произведениях пожарная каланча как средство визуального
наблюдения? (Кошкин дом.)
2. В каких фильмах вы встречали передачу сведений об опасности через
зажигание костров на башнях ? (Мулан.)
3. В каких фильмах использовалась передача информации через стражников на
башнях? (Золушка.)

Рассмотрим ситуацию:

“Встретились двое глухих. Один держит в руке удочку.

Другой спрашивает:

Ты что, на рыбалку собрался?

Да нет, я на рыбалку.

А я думал, ты на рыбалку…”

Что помешало обмену информацией? Информация была передана, но до адресата не дошла из-за отсутствия физической возможности её воспринять. Ведь при любом обмене информацией должны существовать её источник и её приёмник.

Когда ты читаешь книгу, эта книга является для тебя источником информации, а ты – приёмник этой информации. Убери книгу – и информация в ней станет для тебя недоступной, поскольку исчез её источник. Закрой глаза или выйди в другую комнату – тогда для книги не будет приёмника информации.

Первый вывод: Если есть передача информации, то обязательно есть её источник и её приёмник(получатель).

Вот несколько ситуаций, в которых можно обнаружить передачу информации. Определи, кто или что является источником, а кто или что - приёмником.

1. Пешеход переходит дорогу по регулируемому перекрёстку.
2. Школьник учит уроки по учебнику.
3. Мальчик играет на компьютере.
4. Ты набираешь телефонный номер, чтобы позвонить.
5. Ты пишешь поздравительную открытку.
6. Ты пишешь адрес и почтовый индекс на конверте.

Обратите внимание на то, что в одних ситуациях информация передаётся только в одну сторону, а в других происходит взаимный обмен информацией.

3. В каких из предыдущих ситуаций происходит обмен информацией и кто в какой момент становится то источником, то приёмником?

А может ли быть так, что:

1. Источник информации один, а приёмников – несколько? Привидите примеры.

2. Источников информации несколько, а приёмник один? Привидите примеры.

3. Привидите примеры с взаимным обменом информации.

При передаче информации важную роль играет форма представления информации. Она может быть понятна источнику информации, но недоступна для понимания получателя. Если я начну разговаривать с вами на английском языке, тогда несмотря на то, что вы изучаете английский язык с первого класса, вы не сможете понять меня, а поймёте только отдельные слова из моей речи.

А вот учащиеся лицеев с углублённым изучением английского языка, смогли бы понять мою речь, то есть восприятие информации от уровня подготовленности принимающего объекта.

Одну и ту же информацию можно передать разными сигналами и даже совсем разными способами. Для передачи информации не так уж существенно, каким образом передавать, а главное – заранее договориться о том, как понимать те или иные сигналы. И если мы об этом договорились, то уже получается код или шифр. Так, например, если горит красный сигнал – это значит нельзя переходить улицу. Загорелся зелёный – иди и не бойся.

А какие коды ты знаешь?

Просто есть коды, к которым мы давно привыкли, которые хорошо изучили и легко понимаем. А другие для нас в новинку, а то и вовсе непонятны.

Например: В русском языке – СОБАКА; в польском – Рies; ванглийском – Dog; во французском – Chien; в немецком – Нund.

Для оценки твоих знаний в школе тоже используются коды:

Отличные знания – “5”; хорошие – “4”; удовлетворительные – “3”;плохие – “2”, а если ничего не знаешь, то можно и единицу получить. Скажем, получил ты “5” и радостный идёшь домой. А немецкий мальчик идёт с пятёркой и горько плачет, потому что в той стране, тот же самый код “5” означает плохие знания – как у нас “1”. Получается, что одни и те же цифры 1, 2, 3, 4, 5 – в разных странах имеют для оценки знаний разный смысл.

Второй вывод: Сигнал сам по себе ещё не несёт информацию. Только когда с помощью сигналов передаётся некоторый код, мы можем говорить о передаче информации.

Для общения друг с другом мы используем код – русский язык. При разговоре этот код передаётся звуками, при письме он передаётся условными знаками – буквами.

Водитель, передавая рассеянному пешеходу информацию о том, что он едет по дороге, может мигнуть светом фар или дать гудок.

Когда ты звонишь по телефону, ты тоже передаёшь на телефонную станцию код – набираешь номер телефона.

Одна и та же кодовая запись может обозначать совершенно разные вещи в зависимости от того, какой смысл мы связываем с этим кодом. Например, набор цифр 120595 может обозначать:

Почтовый индекс;

Расстояние между городами в метрах;

Номер телефона;

Запиши несколько вариантов того, что могла бы означать запись 14-10?

Итак, в любом процессе передачи или обмена информацией существует её источник и получатель, а сама информация передаётся по каналу связи с помощью сигналов: механических, тепловых, электрических и других.

В обычной жизни для человека любой звук и свет являются сигналами, несущими смысловую нагрузку. Например, сирена – звуковой знак тревоги; звонок телефона – сигнал, чтобы взять трубку телефона; красный свет светофора – сигнал, запрещающий переход дороги. Если мы заметили какое-то изменение в окружающей обстановке, то можно сказать, что произошло событие. Школьный звонок вдруг зазвенел после длительного молчания – произошло событие – закончился урок. У чайника на плите вдруг из носика пошёл пар – произошло событие – вода в чайнике закипела.

Привести ещё примеры событий из вашей жизни.

Итак, в передаче информации участвует “Канал связи”. Разберёмся с ним.

Рассмотрим наш урок с точки зрения передачи информации.

Я – источник, говорю с вами на русском языке, кодируя речь понятными для вас словами. Канал связи – воздушная среда, которая передаёт колебания, производимые мною. Вы – получатели информации. Ваше ухо воспринимает колебания воздуха, расшифровывает информацию и вы понимаете, о чём идёт речь на уроке. Представим себе, что вы отвлеклись, и тогда часть сказанного мною не дошла до вас, и вы уходите с урока так и не поняв, о чём говорилось на уроке. Знакомая ситуация, не правда ли? Именно поэтому вас постоянно просят учителя не отвлекаться и не отвлекать других, так как трудно усвоить материал, о котором ты не прослушал объяснения учителя.

Давайте немного отдохнём. Поиграем в игру: “Глухой телефон”. Ведущий передаёт слово первому игроку на ушко, чтобы никто не слышал. Тот, в свою очередь, передаёт следующему и так далее. Затем ведущий спрашивает услышанное слово у последнего игрока, затем у предыдущего и далее по цепочке. Выясняется, что первоначальная информация неимоверно исказилась. Причиной может быть и плохо услышанная информация, и специально неправильно переданное слово. На этом примере мы разбираемся, что не любая информация доходит до получателя в первоначальном виде.

Оказывается, чтобы попасть к своему адресату, информация проходит ещё более сложный путь. При разговоре люди кодируют свою речь понятными для окружающих словами. По воздуху колебания достигают уха собеседника, поступают в головной мозг, декодируются, и только тогда происходит процесс передачи информации. Вот так это происходит.

Полная схема передачи информации.

Если в качестве источника информации выступает техническое устройство (телефон, компьютер и что-то другое), то от него информация попадает на кодирующее устройство, которое предназначено для преобразования исходного сообщения в форму, удобную для передачи. С такими устройствами вы встречаетесь постоянно: микрофон телефона, лист бумаги и так далее.

По каналу связи информация попадает на декодирующее устройство получателя, которое преобразует кодированное сообщение в форму, понятную получателю.

Привести примеры кодирующих и декодирующих устройств.

Запишите, как происходит по этой схеме передача информации в компьютере от клавиатуры к экрану монитора.

Третий вывод: В процессе передачи информация может утрачиваться, искажаться ..

Это происходит из-за различных помех на канале связи, так и при кодировании и декодировании информации. С такими ситуациями вы встречаетесь достаточно часто: искажение звука в телефоне, помехи при телевизионной передаче, ошибки телеграфа, неполнота переданной информации, неверно выраженная мысль, ошибка в расчётах. Вспомним опять сказку о царе Салтане, да и другие литературные произведения, когда героям всегда кто-нибудь мешает. Существует огромное количество способов кодирования, которыми пользуются органы разведки, а ещё больше людей работают над декодированием информации в органах национальной безопасности. Вопросами, связанными с методами кодирования и декодирования информации, занимается специальная наука – криптография.

Человечество всегда стремилось к передаче информации без помех, создавая всё новые и надёжные средства связи.

В XVIII веке возник семафорный телеграф. Это световая связь.

Очень богатым на открытия в области связи был XIX век. В этом веке люди овладели электричеством, которое породило множество открытий. Сначала П.Л. Шеллинг в России в 1832 году изобрёл электрический телеграф. В 1837 году американец С. Морзе создал электромагнитный телеграфный аппарат и придумал специальный телеграфный код – азбуку, которая теперь носит его имя. В 1876 году американец А. Белл изобрёл телефон.

В 1895 году русский изобретатель А.С. Попов открыл эпоху радиосвязи. Самым замечательным изобретением XX века можно считать телевидение. Освоение космоса привело к созданию спутниковой связи. Среди самых последних новинок – оптоволоконная связь, но с ней мы познакомимся на выставке “Информатика и связь”. Самые современные средства связи будут представлены на ней, и вы увидите пока не реализованные проекты, которые составят гордость нашей науки и промышленности.

Домашнее задание: во время просмотра телевизионных передач, записать примеры средств связи; зафиксировать помехи, если они наблюдались, их частоту и причину.

Вся история развития человеческой деятельности неразрывно связана с развитием передачи и обработки информации. Очень важным для жизни каждого человека и общества в целом есть сохранение данных. Еще в глубокой древности люди столкнулись с необходимостью сохранения сведений.

Термины и определения

Информация - это сведения об объектах окружающего мира, которые воспринимаются человеком, животным, растительным миром или специальным устройством.

Носитель - это физическая среда, на которой или внутри которой можно зафиксировать сведения.

Информационные технологии - это совокупность средств и методов сбора, обработки, хранения, передачи и защиты сведений.

Информационный процесс: примеры в системах

Рассмотрим такую знакомую всем искусственную систему, как библиотека. В ней осуществляется по меньшей мере четыре основных информационных процесса:

• хранение - книги и другие печатные материалы расположены в помещении библиотеки;
• поиск - когда читатель заказывает книгу, библиотекарь должен отыскать ее;
• передача - представленные в книге сведения, передаваемые читателю;
• обработка - когда в библиотеку поступает новая литература, данные о которой заносят в каталог; читая, читатель обрабатывает данные, тем самым и происходит информационный процесс.

Примеры таких же процессов мы можем наблюдать и в технической системе, скажем, в системе мобильной связи. Одним из важнейших является процесс использования данных, благодаря которому удовлетворяются информационные потребности систем и их элементов.

Информационная система - это элементы (оборудование, программное обеспечение, данные) которые, взаимодействуя между собой, предоставляют пользователям нужную информацию как тот или иной информационный процесс. Примеры использования сегодняшних информационных систем можно встретить повсюду: на предприятиях, в банках и учреждениях. Они помогают осуществлять учет, предоставляют сведения работникам и обеспечивают работу промышленного оборудования (автоматических линий, станков и т. д.).

Обучение основам информационных технологий

Для примера будет рассмотрена учебная тема "Информация и информационные процессы" (последние формулируются в виде требований к знаниям и умениям учеников).

Ученики должны знать понятие информационных технологий; названия и назначения основных систем программного обеспечения.

Также учащиеся должны уметь зафиксировать предметную область и ее объекты, выбрать и подобрать (или разработать) методы для решения данной задачи в конкретной предметной области.

На всех этапах развития общества подобные технологии использовались для обеспечения обмена данными между людьми, отражали соответствующий уровень и возможности использования систем регистрации, хранения, обработки и передачи данных, тем самым развивался информационный процесс.

Примеры в информатике задач по освоению школьного курса:

• ознакомить учащихся с понятием информационных технологий;
• сформировать понятие о технологии как о совокупности методов, средств и приемов, что используются для решения задач в конкретной предметной области;
• овладеть основными с персональным компьютером;
• показать роль и место информационных технологий в современном обществе.

Методика обучения информационным технологиям

Основные знания по изучению информационных технологий - это компьютерная информация, информационные процессы. 8 класс средней школы - это начальный уровень получения этих умений. Отметим основные пункты по методике получения таких знаний.

1. Использовать с целью выбора для изучения программных средств и технологий решения задач по конкретным предметным областям.
2. Разработать систему упражнений для решения задач из разных предметных областей.
3. Необходимо выделить основные дидактические единицы для обучения новых технологий.
4. Использовать информационные технологии и процессы для изучения программных средств единого интерфейса. которые не основаны на графическом интерфейсе пользователя (GUI от английского Graphic User Interface), имеют командную структуру, в основе которой лежит иерархическое меню.
5. Целесообразно сразу знакомить учащихся с терминами: что такое информация и информационные процессы, информатика, ознакомить их с профессиональными инструментальными средствами для того, чтобы обеспечить практическую значимость знаний.
6. При обучении информационно-комуникационным технологиям желательно использовать информационные модели.
7. Основным методом обучения должен быть метод целесообразно отобранных задач и метод демонстрации примеров на основе широкого использования интерактивных технологий.

Информационная модель

Информационная модель - это описание объекта или процесса, в котором указаны их некоторые типичные свойства и характеристики, важные для решения конкретной задачи. Математическое моделирование сегодня является существенным фактором в различных сферах человеческой деятельности: в планировании, прогнозировании, управлении, при проектировании механизмов и систем. Изучение реальных явлений с помощью таких моделей, как правило, требует применение вычислительных методов. При этом широко используются: теория вероятностей и информатика, вычислительный и математический информационный процесс. Примеры моделирования, целью которого является получение численных значений параметров процесса или явления, очень многочисленны: аналитические, вычислительные, имитационные.

Методика ознакомления учащихся с понятием модели

Содержательная линия моделирования рядом с линией информационных процессов относится к основам курса информатики. Вместе с тем не следует считать, что эта тема носит лишь теоретический характер и отделена от всех других тем. Программирование информационных технологий - СУБД, табличные редакторы и другие - следует рассматривать как методы для обработки информационных моделей. Целесообразно отметить, что формирование у учащихся правильного понимания содержания решения задач - одна из важных целей изучения курса информатики, которая достигается постепенно. Понятие модели непосредственно связано с понятием объекта. Но в реальности не существует точного определения. Вводя это понятие, можно просто отметить, что в жизни человека окружают различные проявления живой и неживой природы, которые можно называть объектами человеческого внимания.

Идеи и методы структурного программирования

Использование методов структурного программирования формирует навыки четкого соблюдения дисциплины труда при конструировании алгоритмов, что в значительной степени способствует развитию логического мышления учащихся уже на ранних этапах изучения основ алгоритмизации. Важно показать ученикам, что указание о выполнении и получении решения некоторой задачи можно рассматривать как отдельное поручение, которое представляет искомые результаты и будет предоставлено как определенное значение, которое зависит от входных данных. Поскольку не каждое упражнение учащимся может быть выполнено, то возникает необходимость подать его в виде некоторого конечного упорядоченного набора указаний о выполнении простых действий, что также приведет к искомым результатам. Важно, чтобы ученики, анализируя специально подобранные примеры, пришли к выводу, что степень детализации поставленных задач зависит от набора операций, которые может выполнить исполнитель алгоритма.

Учебный алгоритмический язык

К важным вопросам методики обучения основам алгоритмизации относится выбор метода программирования для изучения в средних учебных заведениях. Обучение в школе должно вестись на основе специально созданного языка. При этом не только усваивается словарь и набор грамматических правил, но также открываются пути к новому стилю мышления. Вопрос подбора языка программирования, рассматривался в работах многих ученых, где предлагались различные пути того, каким методом осуществлять учебный информационный процесс. Примеры в информатике методов по изучению этого предмета следующие:

1. При решении научных и производственных задач.
2. На машиноориентированных языках.
3. Освоение конкретных языков программирования и схем.
4. Обучение на основе специально разработанного учебного алгоритма.

Практика показала, что ни один из первых 3 путей не оправдывает себя в условиях изучения общеобразовательного предмета информатики, так как они не решают задачи формирования основ информационной культуры учащихся. Поэтому для решения познавательных задач учебного курса необходимо совместить основные идеи каждого из предложенных путей.

Средства для обработки информации

Процесс информационного обеспечения средствами для анализа информационных объектов есть использование прикладных программ, которые созданы специально для такой обработки. Можно предложить ученикам следующую ​​схему обучения:

1. Демонстрация с помощью конкретных примеров характеристик возможностей использования среды.
2. Анализ объектов, типов сообщений, способы их представления, способы получения результатов обработки сообщений.
3. Ознакомление с основными составляющими интерфейса среды.
4. Правила работы со встроенной справочной системой.
5. Знакомство с основными функциями и режимами работы среды.
6. Изучение конкретной программы (по отдельной схеме).
7. Теоретическое обобщение основных режимов работы и функций среды.
8. Теоретическое обобщение на уровне основных указаний.
9. Выполнение аналогичных задач в другой среде подобного назначения.

Система визуального программирования

При каждом событии формы и элементы управления могут некоторым образом "реагировать" в соответствии с написанным кодом, который создается пользователем для каждого объекта отдельно. В таком процессе необходимо детально описывать каждый шаг. Одним из недостатков этого стиля является то, что тот, кто составляет проект, должен все записать сам. В программировании, ориентированном на реакцию на события, вместо детального описания каждого шага автор должен указать, как следует реагировать на различные события (или действия пользователя), к которым, например, можно отнести выбор указания, щелчок кнопкой мышки, перемещение мышки и др. На одно событие можно предусмотреть некоторую реакцию, другое - просто проигнорировать. При этом создается не одна большая программа, а несколько, которые состоят из набора взаимосвязанных процедур, управляемых пользователем.

Методика изучения среды визуального программирования

Одной из причин низкой успеваемости большинства учащихся есть медленная адаптация к информационной нагрузке. Большой объем материала по различным учебным предметам приводит к тому, что значительное количество учеников не может его усвоить. Улучшение ситуации возможно в частности за счет выбора подходов к обучению. Один из таких подходов основывается на построении в мышлении детей "модели" предмета каждой науки. Это предусматривает выполнение таких умственных действий, как поиск закономерностей, нахождения аналогий, поиск иерархической зависимости между объектами, сравнение и т. д. Одним из средств формирования интеллектуальных умений и различных типов мышления учеников можно считать изучение объектно-ориентированного программирования. Такой подход предполагает новое понимание процессов вычислений, а также структурирования данных в памяти компьютера. В ориентированном подходе введено понятие объекта, содержащего в себе "знание" о сущности реального мира. Предмет или совокупность предметов имеет важное функциональное значение в данной области. Создавая такой объект в системе, ученик должен выделить в нем существенные для использования проблемы, знать и уметь использовать любые информационные процессы. Тест или экзамен при этом должен проводиться на способность формирования или применения на практике умения сравнивать, выделять главное, обобщать.

Лекция 12. Передача информации в линии связи

Общая схема передачи информации в линиии связи

Характеристики канала связи

Влияние шумов на пропускную способность канала

1. Общая схема передачи информации в линии связи

Использование информации для решения каких-либо задач, безусловно, сопряжено с необходимостью ее распространения, то есть с необходимостью осуществления процессов передачи и приема информации. При этом приходится решать проблему согласования метода кодирования с характеристиками канала связи, а также обеспечивать защиту передаваемой информации от возможных искажений.

Источник информации определен как объект или субъект, порождающий информацию и имеющий возможность представить ее в виде сообщения, то есть последовательности сигналов в материальном носителе. Другими словами, источник информации связывает информацию с ее материальным носителем. Передача сообщения от источника к приемнику всегда связана с некоторым нестационарным процессом, происходящим в материальной среде – это условие является обязательным, поскольку сама информация материальным объектом не является.

Способов передачи информации существует множество: почта, телефон, радио, телевидение, компьютерные сети и пр. Однако при всем разноообразии конкретной реализации способов связи в них можно выделить общие элементы: источник и получатель информации, кодирующее и декодирующее устройства, преобразователь кодов в сигналы и преобразователь сигналов в коды, канал связи, а также источники шумов (помех) и факторы, обеспечивающие защиту от шумов (см. схему на рис. 4).

Понимать схему нужно следующим образом. Источник , порождающий информацию, для передачи должен представить ее виде сообщения, то есть последовательности сигналов. При этом для представления информации он дожен использовать некоторую систему кодирования.Устройство, выполняющее операцию кодирования информации, может являться подсистемой источника информации. Например, наш мозг порождает информацию и он же кодирует эту информацию с помощью языка (например, русского), а затем представляет информацию в виде речевого сообщения посредством органов речи. Компьютер обрабатывает и хранит информацию в двоичном представлении, но при выводе ее на экран монитора он же – компьютер – производит ее перекодировку пользователю виду.

Возможна ситуация, когда кодирующее устройство оказывается внешним по отношению к источнику информации, например, телеграфный аппарат или компьютер по отношению к человеку – работающему на нем оператору. Далее коды должны быть переведены в последовательность материальных сигналов, то есть помещены на материальный носитель – эту операцию выполняет преобразователь . Преобразователь может бытьсовмещен с кодирующим устройством (например, телеграфный аппарат), но может быть исамостоятельным элементом линиии связи (например, модем, преобразующий электрические дискретные сигналы с частотой компьютера в аналоговые сигналы с частотой, на которой их затухание в телефонных линиях будет наименьшим).

К преобразователям относят также устройства, которые переводят сообщение с одного носителя на другой . Например:

телефонный аппарат, преобразующий звуковые сигналы в электрические;

радипередатчик, преобразующий звуковые сигналы в радиоволны;

телекамера, преобразующая изображение в последовательность электрических импульсов.

Рис. 4. Общая схема передачи информации

В общем случае при преобразовании выходные сигналы воспроизводят не полностью все особенности входного сообщения, а лишь его наиболее существенные стороны, то есть при преобразовании часть информации теряется. Например, полоса пропускания частот при телефонной связи находится в промежутке от 300 до 3400 Гц, в то время как частоты, воспринимаемые человеческим ухом, лежат в интервале от 16 до 20000 Гц.

Таким образом, телефонные линиии «обрезают» высокие частоты, что приводитк искажениям звука; в черно-белом телевидении при преобразовании сообщения в сигналы теряется цвет изображения. Именно в связи с этими проблемами возникает задача выработки такого способа кодирования сообщения, который обеспечивал бы возможно более полное представление исходной информации при преобразовании, и, в то же время, этот способ был бы согласован со скоростью передачи информации по данной линии связи.

После преобразователя сигналы поступают в канал связи и распространяются в нем.Понятие канала связи включает в себя материальную среду , а также физический или иной процесс , посредством которого осуществляется передача сообщения, то есть распространение сигналов в пространстве с течением времени.

В табл. 20приведены примеры некоторых каналов связи.

Табл. 20. Примеры каналов связи

Любой реальный канал связи подвержен внешним воздействиям, а также в нем могут происходить внутренние процессы, в результате которых искажаются передаваемые сигналы, и, следовательно, связанные с этими сигналами сообщения. Такие воздействия называютсяшумами (помехами ). Источники помех могут бытьвнешними ивнутренними . Квнешним помехам относятся, например, так называемые «наводки» от мощных потребителей электричества или атмосферных явлений; одновременное действие нескольких близкорасположенных однотипых источников сообщений (одновременный разговор нескольких человек). К помехам могут привоить ивнутренние особенности данного канала связи, например, физические неоднородности носителя; процессы затухания сигнала в линии связи, существенные при большой удаленности приемника от источника.

Если уровень помех оказывается соизмеримым с мощностью несущего информацию сигнала, то передача информации по данному каналу оказывается невозможной. Даже шумы относительно низких уровней могут вызвать существенные искажения передаваемого сигнала.

Существуют и применяются различные методы защиты от помех . Например, используется экранирование элетрических линий связи; улучшение избирательности примного устройства и так далее Другим способом защиты от помех является использование специальных методов кодирования информации.

После прохождения сообщения по каналу связи сигналы с помощью приемного преобразователя переводятся в последовательность кодов, которыедекодирующим устройством представляются в форме, необходимой для примника информации (в воспринимаемой приемником форме). На этапе приема, как и при передаче, преобразователь может быть совмещенным с декодирующим устройством (например, радиоприемник или телевизор) или существовать отдельно от декодирующего устройства (преобразователь модем может существует отдельно от компьютера).

Понятие «линия связи » объединяет элементы представленной на рис. 1 схемы между источником и приемником информации.Характеристиками любой линии связи являютсяскорость , с которой возможна передача сообщения в ней, а такжестепень искажения сообщения в процессе передачи.

Изучаемые вопросы:

ªИсточник и приемник информации.

ªИнформационные каналы.

ªРоль органов чувств в процессе восприятия информации человеком.

ªСтруктура технических систем связи.

ªЧто такое кодирование и декодирование.

ªПонятие шума; приемы защиты от шума.

ªСкорость передачи информации и пропускная способность канала.

Ключевыми понятиями в описании процесса передачи информации являются источник информации, приемник информации, информационный канал. Схематично этот процесс можно изобразить так (рис. 7.2):

Рис. 7.2. Схема процесса передачи информации

В таком процессе информация представляется и передается в форме некоторой последовательности сигналов, символов, знаков. Например, при непосредственном разговоре между людьми происходит передача звуковых сигналов - речи, при чтении текста человек воспринимает буквы - графические символы. Передаваемая последовательность называется сообщением. От источника к приемнику сообщение передается через некоторую материальную среду (звук - акустические волны в атмосфере, изображение - световые электромагнитные волны). Если в процессе передачи используются технические средства связи, то их называют каналами передачи информации (информационными каналами). К ним относятся телефон, радио, телевидение.

Можно говорить о том, что органы чувств человека выполняют роль биологических информационных каналов. С их помощью информационное воздействие на человека доносится до памяти.

В рамках данной темы ученики должны уметь приводить конкретные примеры процесса передачи информации, определять для этих примеров источник, приемник информации, используемые каналы передачи информации.

При углубленном изучении базового курса информатики следует познакомить учеников с основными понятиями технической теории связи. Американским ученым Клодом Шенноном, одним из основателей теории информации, была предложена схема процесса передачи информации по техническим каналам связи, представленная на рис. 7.3.

Рис. 7.3. Схема технической системы передачи информации

Работу такой схемы можно пояснить на знакомом всем процессе разговора по телефону. Источником информации является говорящий человек. Кодирующим устройством - микрофон телефонной трубки, с помощью которого звуковые волны (речь) преобразуются в электрические сигналы. Каналом связи является телефонная сеть (провода, коммутаторы телефонных узлов через которые проходит сигнал). Декодирующим устройством является телефонная трубка (наушник) слушающего человека - приемника информации. Здесь пришедший электрический сигнал превращается в звук.

Связь, при которой передача производится в форме непрерывного электрического сигнала, называется аналоговой связью.

Под кодированием понимается любое преобразование информации, идущей от источника, в форму, пригодную для ее передачи по каналу связи. На заре эры радиосвязи применялся код азбуки Морзе. Текст преобразовывался в последовательность точек и тире (коротких и длинных сигналов) и передавался в эфир. Принимавший на слух такую передачу человек должен был суметь декодировать код обратно в текст. Еще раньше азбука Морзе использовалась в телеграфной связи. Передача информации с помощью азбуки Морзе - это пример дискретной связи.

В настоящее время широко используется цифровая связь, когда передаваемая информация кодируется в двоичную форму (0 и 1 - двоичные цифры), а затем декодируется в текст, изображение, звук. Цифровая связь, очевидно, тоже является дискретной.

Термином «шум» называют разного рода помехи, искажающие передаваемый сигнал и приводящие к потере информации. Такие помехи, прежде всего, возникают по техническим причинам: плохое качество линий связи, незащищенность друг от друга различных потоков информации, передаваемой по одним и тем же каналам. Часто, беседуя по телефону, мы слышим шум, треск, мешающие понять собеседника, или на наш разговор накладывается разговор совсем других людей. В таких случаях необходима защита от шума.

В первую очередь применяются технические способы зашиты каналов связи от воздействия шумов. Такие способы бывают самые разные, иногда простые, иногда - очень сложные. Например, использование экранированного кабеля вместо «голого» провода; применение разного рода фильтров, отделяющих полезный сигнал от шума и пр.

Клодом Шенноном была разработана специальная теория кодирования, дающая методы борьбы с шумом. Одна из важных идей этой теории состоит в том, что передаваемый по линии связи код должен быть избыточным. За счет этого потеря какой-то части информации при передаче может быть компенсирована. Например, если при разговоре по телефону вас плохо слышно, то повторяя каждое слово дважды, вы имеете больше шансов на то, что собеседник поймет вас правильно.

Однако нельзя делать избыточность слишком большой. Это приведет к задержкам и подорожанию связи. Теория кодирования К. Шеннона как раз и позволяет получить такой код, который будет оптимальным. При этом избыточность передаваемой информации будет минимально-возможной, а достоверность принятой информации - максимальной.

В современных системах цифровой связи часто применяется следующий прием борьбы с потерей информации при передаче. Все сообщение разбивается на порции - блоки. Для каждого блока вычисляется контрольная сумма (сумма двоичных цифр), которая передается вместе с данным блоком. В месте приема заново вычисляется контрольная сумма принятого блока, и если она не совпадает с первоначальной, то передача данного блока повторяется. Так будет происходить до тех пор, пока исходная и конечная контрольные суммы не совпадут.

При обсуждении темы об измерении скорости передачи информации можно привлечь прием аналогии. Аналог - процесс перекачки воды по водопроводным трубам. Здесь каналом передачи воды являются трубы. Интенсивность (скорость) этого процесса характеризуется расходом воды, т.е. количеством литров или кубометров, перекачиваемых за единицу времени (л/с или куб. м/с). В процессе передачи информации каналами являются технические линии связи. А если информацию непосредственно принимает человек, то его органы чувств - внутренние информационные каналы человека. По аналогии с водопроводом можно говорить об. информационном потоке, передаваемом по каналам. Скорость передачи информации - это информационный объем сообщения, передаваемого в единицу времени. Поэтому единицы измерения скорости информационного потока: бит/с, байт/с и др.

Еще одно понятие - пропускная способность информационных каналов - может быть объяснено с помощью «водопроводной» аналогии. Увеличить расход воды через трубы можно путем увеличения давления. Но этот путь не бесконечен. При слишком большом давлении трубу может разорвать. Поэтому техническими условиями использования водопровода всегда определяется предельное давление и как результат - предельный расход воды, который можно назвать пропускной способностью водопровода. Аналогичный предел скорости передачи данных имеют и технические линии информационной связи (телефонные лини, радиосвязь, оптико-волоконный кабель). Причины этому также носят физический характер.

Пример практического задания

Задание. Определите собственную скорость восприятия информации при чтении вслух и «про себя».

Данное задание носит творческий характер. Ученик должен сам спланировать эксперимент. План может быть следующим: взять книгу и выбрать в ней страницу, заполненную текстом. Желательно, чтобы этот текст был новым для ученика, но понятным, т.е. информативным. Подсчитать число символов в тексте. Для этого нужно определить среднее число символов в строке, число строк на странице. Умножив эти два числа, получим число символов во всем тексте. Разумно допустить, что для набора текста книги использован компьютерный алфавит, мощность которого равна 256. Следовательно, каждый символ несет 1 байт информации. Таким образом, общее число символов равно информационному объему текста в байтах. Далее нужно читать текст вслух, измеряя по секундомеру время чтения. Скорость чтения должна быть такой, чтобы ученику было понятно содержание текста. Проверить это можно, попытавшись пересказать прочитанное. Если ученик ничего не запомнил, значит он не воспринял информацию, и скорость чтения следует уменьшить. Окончательный ответ получается путем деления объема информации на время в секундах.

Предположим, что в выбранной книге на странице расположено 40 строчек; в каждой строке в среднем по 50 символов (пробелы тоже нужно считать). Следовательно, на странице - 2000 символов и информационный объем текста равен 2000 байт. Время чтения в слух - 140 секунд. Значит, скорость восприятия информации при чтении вслух равна 2000/140 = 14,3 байт/с.

Повторение такого же эксперимента с чтением «про себя» может дать более высокий результат.

Полезно обратить внимание учеников на то, что для более точной оценки средней скорости чтения желательно брать текст большего размера. Различные фрагменты текста могут оказаться разными по степени сложности восприятия. Чем текст больше, тем результат ближе к объективному среднестатистическому.