Публикации педагогических материалов:
текстовые статьи и презентации
  • lu_res@mail.ru
  • Следующее обновление сборников с № ISBN 05.03.2024г.

Регистрационный номер СМИ: ЭЛ № ФС 77 - 69099 от 14.03.2017г.  Смотреть

Идентификатор Издательства в Российской книжной палате: 9908210  Смотреть

     
kn publ mater   kn publ isbn
     
     
kn publ ob   kn publ master
     

Кодирование информации. Двоичное кодирование

Дата публикации: 2019-01-09 16:14:41
Статью разместил(а):
Юрьева Елена Николаевна

Кодирование информации. Двоичное кодирование.

Автор: Юрьева Елена Николаевна

 

Цели: сформировать у учащихся понимание процесса обмена информа­цией; показать различные виды кодирования информации; выявить пре­имущества двоичного кодирования различных видов информации.

Требования к знаниям и умениям:

Учащиеся должны знать:

-    что такое «код», «кодирование», «двоичное кодирование», бит;

-    почему в вычислительной технике используется двоичное кодирова­ние информации;

-    как кодируются различные виды информации в вычислительной тех­нике.

Учащиеся должны уметь:

-  кодировать информацию;

-  восстанавливать информацию по ее кодовому представлению.

Программно-дидактическое обеспечение: ПК, программа PowerPoint таб­лицы, схемы.

 

Ход урока

I. Постановка целей урока

1. Каким образом информация добирается от источника информации до приемника? 

2. Что означает код 1101101?

3. Как информация кодируется в компьютере? Почему именно так?

 

II. Изложение нового материала.

1. Кодирование информации.

Когда человек или какой-либо другой живой организм или какое-то уст­ройство участвуют в информационном процессе, то все они представляют информацию в той или иной форме. ПРИМЕРЫ.

Так вот, когда мы представляем информацию в разных формах или преоб­разуем ее из одной формы в другую, мы информацию кодируем.

Код - это система условных знаков для представления информации.

Кодирование — это операция преобразования символов или группы сим­волов одного кода в символы или группы символов другого кода.

Человек кодирует информацию с помощью языка.

Язык — это знаковая форма представления информации.

4.

 

Естественные языки (носят национальный характер): речь и письменность

Формальные языки (ин­тернациональны, понятны всём)

Примеры

-   русский язык;

-   английский язык;

-   и т.д.

-   язык математики;

-   язык химии;

-   языки программирова­ния;

-   командные языки опера­ционных систем;

-   и т.д.

Алфавит — набор основных символов, различимых по их начертанию

— кириллица — 33 буквы;

— латиница — 26 букв;

— иероглифы и др.

Алфавит жестко зафикси­рован.

— арабские цифры;

— ноты; .

— дорожные знаки;

— точки и тире;

— изображения элементов
различных схем и др.

Синтаксис - правила для образования пред­ложений языка

Формируется из большого числа правил, из которых существуют исключения

Наличие строгих правил

Грамматика - правила правописания

 

 

Физическая природа знаков

Изображения на бумаге, звуки (фонемы), электрические импульсы и т.д.

Пояснение: таблица формируется в виде рассказа и заполняется по стро­кам сверху вниз.

 

Упражнение 1. Представьте с помощью формальных и естественных языков следующую информацию:

Информация

Естественный  язык 

Формальный  язык 

Нахождение площади треугольника

 

 

Правило дорожного движения

 

 

Призыв о помощи

 

 

Одну и ту же информацию можно кодировать разными способами.

Это зависит от ряда причин, каков носитель информации, какова окру­жающая обстановка, кто или что является источником информации и по­лучателем, от засекреченности, от удобства обработки и т.д.

Одну и ту же информацию можно кодировать разными способами:

КОМПЬЮТЕР - русский язык

_•------------ •__• _••_ ••------------ • ... - КодМорзе

COMPUTER - английский язык 67 79 77 80 85 84 69 82 - код ASCII.

Обычно при кодировании информации используется средство кодирования -некоторая таблица, которая устанавливает соответствие между знаками разных кодов. Например, для кода Морзе есть специальная таблица, в которой указаны символы алфавита и их представление с помощью набора точек и тире.

Таблица азбуки Морзе.

Пояснение: таблицу азбуки Морзе подготовьте заранее и раздайте всем детям.

В процессе обмена информацией кроме кодирования информации про­исходит и ее декодирование.

Источник информации­-----кодирующее устройство---передача информации-----декодирующее устройство---получатель информации

 КАК СОЗДАЕТСЯ НОВАЯ МЕЛОДИЯ

Образ мелодии---запись композитором мелодии нотами----передача исполнителю носителя с нотами---перевод исполнителем нот в звуки---прослушивание

Пояснение: пример записать по схеме, варианты заполнения которой пред­лагают сами ученики.

Упражнение 2 (устно). Девочка заменила каждую букву своего имени ее номером в алфавите. 141261. Как зовут девочку? ( 14-1-26-1 Маша)

Упражнение 3. Разбить на этапы процесс обмена информацией в следующих ситуациях

1.     Работа телеграфа.

2.     Разговор по телефону.

3.     Отправление письма по почте.

Огромное количество способов кодирования информации неизбеж­но привело пытливый ум человека к попыткам создать универсальный язык или азбуку для кодирования. Эта проблемы была достаточно успеш­но реализована лишь в отдельных областях техники, науки и культуры. Своя система кодирования информации существует и в вычислительной технике. Она называется двоичным кодированием. Всю информацию, с которой работает вычислительная техника, можно представить в виде последовательности всего двух знаков - 1 и 0. Эти два символа называ­ются двоичными цифрами, по-английски - binary digit или сокращенно bit - бит.

1 бит кодирует 2 понятия или сообщения (0 или 1).

2 бита — 4 разных сообщения (11 или 00 или 01 или 10).

бита — 8 разных сообщений.

4 бита - 16 сообщений и т.д.

Общая формула имеет вид: N = 2i,  где N - количество значений информации, i — количество бит.
Упражнение 4
Заполните таблицу:

Количество бит

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Количество сообщений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Почему именно двоичное кодирование используется в вычислительной технике? Оказывается такой способ кодирования легко реализовать техни­чески: 1 — есть сигнал, 0 — нет сигнала. Для человека такой способ кодиро­вания неудобен тем, что двоичные последовательности получаются доста­точно длинными. Но технике легче иметь дело с большим числом однотип­ных элементов, чем с небольшим числом сложных.

Как разные виды информации кодируются в компьютере?

2. Кодирование чисел.

Исторически получилось так, что человек в обычной своей жизни для вы­числений и обозначения количества использует десятичную систему счис­ления. Но это не значит, что десятичная система счисления единственна и нет и не существовало других систем счисления. На самом деле их сущест­вует огромное количество. Часть из них уже давно не используется, а часть находится в применении параллельно десятичной системе счисления. Как раз в компьютере используется  одна из таких систем счисления и не единственная-  ДВОИЧНАЯ. 0 и 1

3. Кодирование текстовой информации.

Каждому символу алфавита- целое число, код

Сколько же бит необходимо для кодирования символов?

Упражнение 5 (устно)

33 русских прописных буквы+33 русских строчных+26 английских+26+10 цифр знаки препинания=256

2?=256

8 бит = 1байт

 4. Кодирование графической и звуковой информации.

Изображение и звук передают сигналы, имеющие аналоговую непрерывную форму.  Дискретная - разбиение на отдельные элементы. Дискретизация-  кодирование,  значение в форме двоичного кода.

Графическая информация в два приема.

Прием 1.

Исходная картинка  Растр  Увеличенный фрагмент

На изображение накладывают прямоугольную сетку, состоящую из боль­шого числа мельчайших точек — пикселей. Такая сетка называется растром и позволяет разбить рисунок на конечное количество элементов. Каждая такая точка изображения имеет свой цвет, который как раз и можно зако­дировать1 двоичным кодом. Записав код каждой точки, тем самым можно получить код всего изображения.

Прием 2 (показать картинку)

Изображение представляют в виде графического объекта, состоящего из элементарных дуг и отрезков. У каждого такого элементарного объекта кодируются его положение через координаты точек и длину радиуса, тип линии (сплошная, пунктирная, штрих-пунктирная), толщина и цвет. Такое изображение называют векторным и все его перечисленные свойства и характеристи­ки также кодируются двоичным кодом.

5. Кодирование звуковой информации.

Звук представляет собой гармонические колебания в определенном диапазоне частот, распространяющиеся  в определенной среде. Сигналы, несущие звук, являются аналоговыми. Поэтому для представления звука двоичным кодом необходимо преобразовать ана­логовый сигнал в дискретный (двоичный). Выполняют это преобразование специальные устройства, находящиеся на звуковой плате компьютера.

 

III.  Закрепление пройденного.

Попросите учащихся еще раз ответить на вопросы, поставленные в нача­ле урока.

 

IV.  Итоги урока.

Оцените работу класса и назовите учащихся, отличившихся на уроке. Домашнее задание.

Уровень знания: выучить, что такое код, кодирование, бит, байт и формулу, связывающую количество разных сообщений и количество бит.

Уровень понимания: как кодируется числовая, текстовая, графическая и звуковая информация? Почему именно так, а не иначе?

Уровень применения: решите задачи:

1. «Шифры замены». Каждая буква алфавита может быть заменена любым числом из соответствующего столбика кодировочной таблицы.

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

3

И

К

Л

М

Н

О

П

Р

21

37

14

22

01

24

62

73

46

23

12

08

27

53

35

04

40

26

63

47

31

83

88

30

02

91

72

32

77

68

60

44

10

03

71

82

15

70

11

55

90

69

38

61

54 •

09

84

45

 

С

Т

У

Ф

X

Ц 

Ч

Ш

Щ

Ъ

Ы

Ь

Э

Ю

Я

 

20

13

59

25

75

43

19

29

06

65

74

48

36

28

16

 

52

39

07

49

33

85

58

80

50

34

17

56

78

64

41

 

89

67

93

76

18

51

87

66

81

92

42

79

86

05

57

 

 

16

55

54

10

69

09

61

89

29

90

49

44

10

08

02

73

21

32

83

54

74

41

55

77

10

23

68

08

20

66

90

76

44

21

61

90

55

21

61

83

54

42

57

30

27

10

91

68

32

20

80

02

49

45

40

32

46

55

40

08

83

27

17

Какие сообщения закодированы?

2. «Шифр Цезаря». Этот шифр реализует следующее преобразование текста: каждая буква исходного текста заменяется третьей после нее буквой в алфавите, который считается написанным по кругу.

Исполь­зуя этот шифр, зашифруйте слова ИНФОРМАЦИЯ, КОМПЬЮТЕР, ЧЕЛОВЕК.

3. Расшифруйте слово НУЛТХСЕУТЧЛВ, закодированное с помощью шифра Цезаря. 

4. «Шифр Виженера». Этот шифр представляет шифр Цезаря с пере­менной величиной сдвига. Величину сдвига задают ключевым словом. Например, слово ВАЗА означает следующую последовательность сдвигов букв исходного текста: 3 1 9 1 3 1 9 1 и т.д. Используя в качестве ключевого слово ВАГОН, закодируйте слова: АЛГОРИТМ, ПРАВИЛА, ИНФОРМА­ЦИЯ. 

Творческий уровень: придумайте свой способ кодирования информа­ции.

 

.  .  .