Передача и хранение информации 10 класс босова конспект урока

Обновлено: 06.07.2024

Технологическая карта урока. Информатика. Углубленный уровень. Поляков К.Ю. 10 класс.

Информационные процессы. Хранение и передача информации

Тип урока: когнитивного типа – ориентирован на структуру учебной деятельности и виды познавательной деятельности

Вид урока: урок постановки учебной задачи и информационного поиска

усвоение видов информационных процессов через самостоятельную, индивидуальную и групповую работу учеников.

Задачи урока:

способствовать формированию представления об информационных процессах (хранении и передаче информации) и их роли в современном мире;

умение приводить примеры хранения и передачи информации в деятельности человека, в живой природе, обществе, технике;

развитие мышления, необходимого для профессиональной деятельности в современном обществе.

навыки анализа процессов в биологических, технических и социальных системах, выделения в них информационной составляющей;

общепредметные навыки обработки информации;

владение умениями организации собственной учебной деятельности, включающими: целеполагание как постановку учебной задачи на основе соотнесения того, что уже известно, и того, что требуется установить;

владение основными универсальными умениями информационного характера: поиск и выделение необходимой информации;

широкий спектр умений и навыков использования средств информационных и коммуникационных технологий для сбора, хранения, преобразования и передачи различных видов информации.

понимание значимости информационной деятельности для современного человека ;

наличие представлений об информации как важнейшем стратегическом ресурсе развития личности, государства, общества; понимание роли информационных процессов в современном мире;

стимулирование поиска вариантов на основе имеющихся знаний;

формирование умения наблюдать, анализировать, сравнивать, делать выводы;

осуществление контроля и самоконтроля;

развитие находчивости, умения преодолевать трудности для достижения намеченной цели.

Оборудование:

комплекс мультимедиа (ПК, проектор, интерактивная доска);

учебник Информатика и ИКТ 10 класс, Поляков К.Ю.

Этапы урока

Материал ведения урока

Деятельность учащихся

УУД на этапах урока

Ученики рассаживаются по местам. Проверяют наличие принадлежностей.

Личностные УУД:

формирование навыков самоорганизации

формирование навыков письма

Коммуникативные УУД:

умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли в соответствии с задачами

Запись домашнего задания.

Работа с дневниками

Проверка домашней работы

Рассказывают, что выполнено, что не получилось.

Разгадайте ребусы (Слайд 1)

Каким образом человек получает информацию? Приведи примеры.

Какие виды информации вы знаете? П риведите примеры.

разгадывают ребусы, включаются в работу;

и нформация - это сведения об окружающем нас мире;

с помощью органов чувств: зрение, слух, обоняние, осязание, вкус. Например, садовый цветок.

числовая, текстовая, графическая, видеоинформация, аудиоинформация. Приводят примеры разных видов информации.

Познавательные УУД:

актуализация знаний, полученных на предыдущих уроках.

Личностные УУД:

умение кратко формулировать мысль с учетом норм родного языка;

развитие логического мышления;

развитие грамотной речи, памяти.

Формулирование темы и целей урока

Какие действия человек совершает с информацией? П риведите примеры.

Зачем человек хранит информацию?

Где можно длительно хранить информацию?

Каким образом происходит передача информации? (слайд 2)

Подумай, как назвать тему нашего урока, какова цель урока?

отвечают, но вопрос вызывает затруднения

- называют цель: узнать, какие действия можно выполнять с информацией.

Регулятивные УУД:

развитие способности устанавливать связи между целью учебной деятельности и ее мотивом;

развитие памяти и логического мышления:

актуализация знаний и сведений из личного опыта с целью понимания того, что привычные вещи имеют информационную характеристику и влияют на жизнь людей;

Познавательные УУД:

умение кратко формулировать мысль;

формирование представления об информационных процессах.

Коммуникативные УУД:

формирование владения монологической и диалогической формами речи с грамматическими и синтаксическими нормами одного языка.

развитие логического мышления.

Даёт определение информации (Слайд 4)

Приводит классификацию определения информации в быту, в технике, в науке. (Слайд 5)

Даёт определение видов информации. (Слайд 6)

Даёт определение свойствам информации. (Слайд 7)

Рассматривает виды информационных процессов (Слайды 8 – 11)

Рассматривает носители информации (Слайды 12 – 18)

Вводит понятие о системах передачи, о модели передачи К. Шеннона, о помехах (Слайды 21 – 32)

- приводят примеры информации в быту, в технике в науке;

- приводят примеры различных видов информации;

- приводят примеры информации, соответствующие свойствам;

- приводят примеры информационных процессов;

- приводят примеры носителей информации;

- получают новые знания о передаче информации.

Регулятивные УУД:

развитие способности устанавливать связи между целью учебной деятельности и ее мотивом;

развитие памяти и логического мышления:

Познавательные УУД:

умение кратко формулировать мысль;

формирование представления об информационных процессах.

Коммуникативные УУД:

формирование владения монологической и диалогической формами речи с грамматическими и синтаксическими нормами

Электронная физкульминутка для снятия утомления

-выполняют физминутку для снятия утомления

Личностные УУД:

з доровьесберегающая методика для снятия утомления

Закрепление материала, практическая работа

Работа с интерактивным тестом

Выполняют индивидуально работу с интерактивным тестом.

Контроль усвоения нового материала может быть организован в группах, что позволяет слабым ученикам не испытывать страха проверки и неудачи, в случае затруднения получить необходимую помощь и выполнить задание.

Личностные УУД:

развитие памяти и логического мышления:

актуализация знаний и сведений, полученных в процессе урока;

понимание причин успеха в учении, проявление интереса к новому материалу.

Итоги урока, рефлексия

Можете ли вы назвать тему урока?

- Вам было легко или были трудности?

- Что у вас получилось лучше всего и без ошибок?

- Какое задание было самым интересным и почему?

- Как бы вы оценили свою работу?

Отвечают на вопросы учителя

Личностные УУД:

рефлексия способов и условий

действия, контроль и оценка процесса

и результатов деятельности

Информатика. Углублённый уровень : учебник для 10 класса : в 2 ч., Ч. 1/ К.Ю. Поляков, Е.А. Еремин. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2015. – 344с.

Информатика. УМК для старшей школы: 10 – 11 классы (ФГОС). Методическое пособие для учителя. Углублённый уровень / М.Н. Бородин. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Конспект урока

Информатика, 10 класс. Урок № 4.

Тема — Обработка информации. Передача и хранение информации

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме : обработка информации, кодирование, поиск информации, передача информации, хранение информации

Глоссарий по теме : обработка информации, кодирование, код, префиксный код, пропускная способность, объем информации, носитель информации

Основная литература по теме урока :

Л. Л. Босова, А. Ю. Босова. Информатика. Базовый уровень: учебник для 10 класса —

М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2016

Дополнительная литература по теме урока :

И. Г. Семакин, Т. Ю. Шеина, Л. В. Шестакова Информатика и ИКТ. Профильный уровень: учебник для 10 класса — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010

К. Ю. Поляков, Е. А. Еремин Информатика. Углубленный уровень: учебник для 10 класса: в 2 ч. Ч. 1. — М.: Бином, Лаборатория знаний, 2013

Теоретический материал для самостоятельного изучения :

В основе любой информационной деятельности лежат так называемые информационные процессы — совокупность последовательных действий (операций), производимых над информацией для получения какого-либо результата (достижения цели). Информационные процессы могут быть различными, но все их можно свести к трем основным: обработка информации, передача информации и хранение информации.

Обработка информации

Обработка информации — это целенаправленный процесс изменения формы ее представления или содержания.

Из курса информатики основной школы вам известно, что существует два различных типа обработки информации:

обработка, связанная с получением новой информации (например, нахождение ответа при решении математической задачи; логические рассуждения и др.);
обработка, связанная с изменением формы представления информации, не изменяющая ее содержания. К этому типу относятся:

— кодирование — переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для восприятия, хранения, передачи или последующей обработки; один из вариантов кодирования — шифрование, цель которого — скрыть смысл информации от посторонних;

— структурирование — организация информации по некоторому правилу, связывающему ее в единое целое (например, сортировка);

— поиск и отбор информации, требуемой для решения некоторой задачи, из информационного массива (например, поиск в словаре).

Общая схема обработки информации может быть представлена следующим образом:

Исходные данные — это информация, которая подвергается обработке.

Правила — это информация процедурного типа. Они содержат сведения для исполнителя о том, какие действия требуется выполнить, чтобы решить задачу.

Исполнитель — тот объект, который осуществляет обработку. Это может быть человек или компьютер. При этом человек, как правило, является неформальным, творчески действующим исполнителем. Компьютер же способен работать только в строгом соответствии с правилами, т.е. является формальным исполнителем обработки информации.

Рассмотрим отдельные процессы обработки информации более подробно.

Кодирование информации

Кодирование информации — это обработка информации, заключающаяся в ее преобразовании в некоторую форму, удобную для хранения, передачи, обработки информации в дальнейшем.

Код — это система условных обозначений (кодовых слов), используемых для представления информации.

Кодовая таблица — это совокупность используемых кодовых слов и их значений.

Нам уже знакомы примеры равномерных двоичных кодов — пятиразрядный код Бодо и восьмиразрядный код ASCII.

Самый известный пример неравномерного кода — код Морзе. В этом коде все буквы и цифры кодируются в виде различных последовательностей точек и тире.

При использовании неравномерных кодов важно понимать, сколько различных кодовых слов они позволяют построить.

Пример 1 . Имеющаяся информация должна быть закодирована в четырехбуквенном алфавите . Выясним, сколько существует различных последовательностей из 7 символов этого алфавита, которые содержат ровно пять букв А.

Нас интересует семибуквенная последовательность, т. е.

Если бы у нас не было условия, что в ней должны содержаться ровно пять букв А, то для первого символа было бы 4 варианта, для второго — тоже 4, и т. д.

Тогда мы получили бы: 4 · 4 · 4 · 4 · 4 · 4 · 4 = 16384 варианта.

Теперь вернемся к имеющемуся условию и заполним пять первых мест буквой А. Получим:

Так как на 6-м и 7-м местах могут стоять любые из трех оставшихся букв B, C, D, то всего существует 9 (3 · 3) вариантов последовательностей.

Но ведь буквы А могут находиться на любых пяти из семи имеющихся позиций. А сколько таких вариантов всего?

Вспоминая комбинаторику, найдем число сочетаний = 21, т. е. существует 21 вариант выбора в семибуквенной последовательности ровно пяти мест для размещения букв А. Для каждого из этих 21 вариантов имеется 9 разных вариантов заполнения двух оставшихся мест. В итоге существует 189 (21 · 9) различных последовательностей.

Префиксный код — код со словом переменной длины, обладающий тем свойством, что никакое его кодовое слово не может быть началом другого (более длинного) кодового слова.

Код, состоящий из слов 0, 10 и 11, является префиксным.
Код, состоящий из слов 0, 10, 11 и 100, не является префиксным.

Также достаточным условием однозначного декодирования неравномерного код является обратное условие Фано. В нем требуется, чтобы никакой код не был окончанием другого (более длинного) кода.

Пример 2 . Двоичные коды для 5 букв латинского алфавита представлены в таблице:

Можно заметить, что для заданных кодов не выполняется прямое условие Фано:

B=01, E=011, и D=10, C=100.

А вот обратное условие Фано выполняется: никакое кодовое слово не является окончанием другого. Следовательно, имеющуюся строку нужно декодировать справа налево (с конца). Получим

01 10 100 011 000 = BDCEA

Для построения префиксных кодов удобно использовать бинарные деревья, в которых от каждого узла отходят только два ребра, помеченные цифрами 0 и 1.

Пример 3 . Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв А, Б, В и Г, решили использовать неравномерный двоичный код, позволяющий однозначно декодировать полученную двоичную последовательность. При этом используются такие кодовые слова: А — 0, Б — 10, В — 110. Каким кодовым словом может быть закодирована буква Г? Если таких слов несколько, укажите кратчайшее из них.

Построим бинарное дерево:

Чтобы найти код символа, нужно пройти по стрелкам от корня дерева к нужному листу, выписывая метки стрелок, по которым мы переходим.

Определим положение букв А, Б и В на этом дереве, зная их коды. Получим:

Чтобы код был префиксным, ни один символ не должен лежать на пути от корня к другому символу. Уберем лишние стрелки:

На получившемся дереве можно определить подходящее расположение буквы Г и его код.

Поиск информации

Задача поиска обычно формулируется следующим образом. Имеется некоторое хранилище информации — информационный массив (телефонный справочник, словарь, расписание поездов, диск с файлами и др.). Требуется найти в нем информацию, удовлетворяющую определенным условиям поиска (телефон какой-то организации, перевод слова, время отправления поезда, нужную фотографию и т. д.). При этом, как правило, необходимо сократить время поиска, которое зависит от способа организации данных и используемого алгоритма поиска.

Алгоритм поиска, в свою очередь, также зависит от способа организации данных.

Если данные никак не упорядочены, то мы имеем дело с неструктурированным набором данных. Для осуществления поиска в таком наборе применяется метод последовательного перебора.

При последовательном переборе просматриваются все элементы подряд, начиная с первого. Поиск при этом завершается в двух случаях:

— искомый элемент найден;

— просмотрен весь набор данных, но искомого элемента среди них не нашлось.

— искомый элемент оказался первым среди просматриваемых. Тогда просмотр всего один;

Если же информация упорядочена, то мы имеем дело со структурой данных, в которой поиск осуществляется быстрее, можно построить оптимальный алгоритм.

Одним из оптимальных алгоритмов поиска в структурированном наборе данных может быть метод половинного деления.

Напомним, что при этом методе искомый элемент сначала сравнивается с центральным элементом последовательности. Если искомый элемент меньше центрального, то поиск продолжается аналогичным образом в левой части последовательности. Если больше, то — в правой. Если же значения искомого и центрального элемента совпадают, то поиск завершается.

Пример 4 . В последовательности чисел 61 87 180 201 208 230 290 345 367 389 456 478 523 567 590 требуется найти число 180.

Процесс поиска представлен на схеме:

Передача информации

Передача информации — это процесс распространения информации от источника к приемнику через определенный канал связи.

На рисунке представлена схема модели процесса передачи информации по техническим каналам связи, предложенная Клодом Шенноном.

Работу такой схемы можно пояснить на примере записи речи человека с помощью микрофона на компьютер.

Источником информации является говорящий человек. Кодирующим устройством — микрофон, с помощью которого звуковые волны (речь) преобразуются в электрические сигналы. Канал связи — провода, соединяющие микрофон и компьютер. Декодирующее устройство — звуковая плата компьютера. Приемник информации — жесткий диск компьютера.

В современных технических системах связи борьба с шумом (защита от шума) осуществляется по следующим двум направлениям:

Но чрезмерная избыточность приводит к задержкам и удорожанию связи. Поэтому очень важно иметь алгоритмы получения оптимального кода, одновременно обеспечивающего минимальную избыточность передаваемой информации и максимальную достоверность принятой информации.

Важной характеристикой современных технических каналов передачи информации является их пропускная способность — максимально возможная скорость передачи информации, измеряемая в битах в секунду (бит/с). Пропускная способность канала связи зависит от свойств используемых носителей (электрический ток, радиоволны, свет). Так, каналы связи, использующие оптоволоконные кабели и радиосвязь, обладают пропускной способностью, в тысячи раз превышающей пропускную способность телефонных линий.

Современные технические каналы связи обладают, перед ранее известными, целым рядом достоинств:

— высокая пропускная способность , обеспечиваемая свойствами используемых носителей;

— надёжность , связанная с использованием параллельных каналов связи;

— помехозащищённость , основанная на автоматических системах проверки целостности переданной информации;

— универсальность используемого двоичного кода, позволяющего передавать любую информацию — текст, изображение, звук.

Объём переданной информации I вычисляется по формуле:

где v — пропускная способность канала (в битах в секунду), а t — время передачи.

Рассмотрим пример решения задачи, имеющей отношение к процессу передачи информации.

Пример 5 . Документ объемом 10 Мбайт можно передать с одного компьютера на другой двумя способами.

А. Передать по каналу связи без использования архиватора.

Б. Сжать архиватором, передать архив по каналу связи, распаковать.

Какой способ быстрее и насколько, если:

— средняя скорость передачи данных по каналу связи составляет 2 18 бит/с;

— объем сжатого архиватором документа равен 25% от исходного объема;

— время, требуемое на сжатие документа — 5 секунд, на распаковку — 3 секунды?

Для решения данной задачи диаграмма Гантта не нужна; достаточно выполнить расчёты для каждого из имеющихся вариантов передачи информации.

Рассмотрим вариант А. Длительность передачи информации в этом случае составит:

Рассмотрим вариант Б. Длительность передачи информации в этом случае составит:

Итак, вариант Б быстрее на 232 с.

Хранение информации

Сохранить информацию — значит тем или иным способом зафиксировать её на некотором носителе.

Носитель информации — это материальная среда, используемая для записи и хранения информации.

Основным носителем информации для человека является его собственная память. По отношению к человеку все прочие виды носителей информации можно назвать внешними.

Основное свойство человеческой памяти — быстрота, оперативность воспроизведения хранящейся в ней информации. Но наша память не надёжна: человеку свойственно забывать информацию. Именно для более надёжного хранения информации человек использует внешние носители, организует внешние хранилища информации.

Виды внешних носителей менялись со временем: в древности это были камень, дерево, папирус, кожа и др. Долгие годы основным носителем информации была бумага. Развитие компьютерной техники привело к созданию магнитных (магнитная лента, гибкий магнитный диск, жёсткий магнитный диск), оптических (CD, DVD, BD) и других современных носителей информации.

В последние годы появились и получили широкое распространение всевозможные мобильные электронные (цифровые) устройства: планшетные компьютеры, смартфоны, устройства для чтения электронных книг, GPS-навигаторы и др. Появление таких устройств стало возможно, в том числе, благодаря разработке принципиально новых носителей информации, которые:

Обладают большой информационной ёмкостью при небольших физических размерах.
Характеризуются низким энергопотреблением при работе, обеспечивая наряду с этим высокие скорости записи и чтения данных.
Энергонезависимы при хранении.
Имеют долгий срок службы.

2. Задачи урока:

· развивающие - развитие мышления, речи, памяти, внимательности, умения анализировать, систематизировать и обобщать получаемую информацию.

· воспитательные - развитие навыков самообразования, положительного отношения к познавательной деятельности, внимательности, бережного отношения к компьютерной технике.

Хранение информации

Из базового курса вам известно:

Человек хранит информацию в собственной памяти, а также в виде записей на различных внешних (по отношению к человеку) носителях: на камне, папирусе, бумаге, магнитных и оптических носителях и пр. Благодаря таким записям, информация передается не только в пространстве (от человека к человеку), но и во времени — из поколения в поколение.

Рассмотрим способы хранения информации более подробно. Информация может храниться в различных видах: в виде записанных текстов, рисунков, схем, чертежей; фотографий, звукозаписей, кино- или видеозаписей. В каждом случае применяются свои носители.

Носитель — это материальная среда, используемая для записи и хранения информации.

Практически носителем информации может быть любой материальный объект. Информацию можно сохранять на камне, дереве, стекле, ткани, песке, теле человека и т. д. Здесь мы не станем обсуждать различные исторические и экзотические варианты носителей. Ограничимся современными средствами хранения информации, имеющими массовое применение.

Использование бумажных носителей информации

Носителем, имеющим наиболее массовое употребление, до сих пор остается бумага. Изобретенная во II веке н. э. в Китае, бумага служит людям уже 19 столетий.

Что касается долговечности хранения документов, книг и прочей бумажной продукции, то она очень сильно зависит от качества бумаги, красителей, используемых при записи текста, условий хранения. Интересно, что до середины XIX века (с этого времени для производства бумаги начали использовать древесину) бумага делалась из хлопка и текстильных отходов — тряпья. Черни-

лами служили натуральные красители. Качество рукописных документов того времени было довольно высоким, и они могли храниться тысячи лет. С переходом на древесную основу, с распространением машинописи и средств копирования, с началом использования синтетических красителей срок хранения печатных документов снизился до 200-300 лет.

На первых компьютерах бумажные носители использовались для цифрового представления вводимых данных. Это были перфокарты: картонные карточки с отверстиями, хранящие двоичный код вводимой информации. На некоторых типах ЭВМ для тех же целей применялась перфорированная бумажная лента.

Использование магнитных носителей информации

В XIX веке была изобретена магнитная запись. Первоначально она использовалась только для сохранения звука. Самым первым носителем магнитной записи была стальная проволока диаметром до 1 мм. В начале XX столетия для этих целей использовалась также стальная катаная лента. Тогда же (в 1906 г.)был выдан и первый патент на магнитный диск. Качественные характеристики всех этих носителей были весьма низкими. Достаточно сказать, что для производства 14-часовой магнитной записи устных докладов на Международном конгрессе в Копенгагене в 1908 г, потребовалось 2500 км, или около 100 кг проволоки.

В 20-х годах XX века появляется магнитная лента сначала на бумажной, а позднее — на синтетической (лавсановой) основе, на поверхность которой наносится тонкий слой ферромагнитного порошка. Во второй половине XX века на магнитную ленту научились записывать изображение, появляются видеокамеры, видеомагнитофоны.

На ЭВМ первого и второго поколений магнитная лента использовалась как единственный вид сменного носителя для устройств внешней памяти. Любая компьютерная информация на любом носителе хранится в двоичном (цифровом) виде. Поэтому независимо от вида информации: текст это, или изображение, или звук — ее объем можно измерить в битах и байтах. На одну катушку с магнитной лентой, использовавшейся в лентопротяжных устройствах первых ЭВМ, помещалось приблизительно 500 Кб информации.

С начала 1960-х годов в употребление входят компьютерные магнитные диски: алюминиевые или пластмассовые диски, покрытые тонким магнитным порошковым слоем толщиной в несколько микрон. Информация на диске располагается по круговым концентрическим дорожкам. Магнитные диски бывают жесткими и гибкими, сменными и встроенными в дисковод компьютера.

Последние традиционно называют винчестерскими дисками.

Винчестер компьютера — это пакет магнитных дисков, надетых на общую ось. Информационная емкость современных винчестерских дисков измеряется в гигабайтах (десятки и сотни Гб). Наиболее распространенный тип гибкого диска диаметром 3, 5 дюйма вмещает около 1, 4 Мб данных. Гибкие диски в настоящее время выходят из употребления.

В банковской системе большое распространение получили пластиковые карты. На них тоже используется магнитный принцип записи информации, с которой работают банкоматы, кассовые аппараты, связанные с информационной банковской системой.

Полную информацию смотрите в файле.

Содержимое разработки

19.11.2015. Урок 11. 10 класс Иванцов А.В.

Тема: Хранение и передача информации

Тип урока: урок – введение нового материала с использованием ИКТ при ведущей роли учителя.

Задачи урока:

развивающие - развитие мышления, речи, памяти, внимательности, умения анализировать, систематизировать и обобщать получаемую информацию.

воспитательные - развитие навыков самообразования, положительного отношения к познавательной деятельности, внимательности, бережного отношения к компьютерной технике.

Виды используемых средств ИКТ: демонстрационные (презентация)

Оргмомент – 1 мин.

Актуализация знаний и умений учащихся – 4 мин.

Изучение нового материала – 33 мин.

Закрепление изученного материала – 5 мин.

Задание на дом – 2 мин.

Структура и ход урока:

Организационный момент

- Настрой учащихся на продуктивную деятельность, определение цели урока.

Актуализация знаний и умений учащихся:

- Устный опрос по предыдущим темам.

Изучение нового материала (сопровождение презентацией):

Хранение информации

Из базового курса вам известно:

Носитель — это материальная среда, используемая для записи и хранения информации.

Использование бумажных носителей информации

Использование магнитных носителей информации

В XIX веке была изобретена магнитная запись. Первоначально она использовалась только для сохранения звука. Самым первым носителем магнитной записи была стальная проволока диаметром до 1 мм. В начале XX столетия для этих целей использовалась также стальная катаная лента. Тогда же (в 1906 г.) был выдан и первый патент на магнитный диск. Качественные характеристики всех этих носителей были весьма низкими. Достаточно сказать, что для производства 14-часовой магнитной записи устных докладов на Международном конгрессе в Копенгагене в 1908 г, потребовалось 2500 км, или около 100 кг проволоки.

Последние традиционно называют винчестерскими дисками.

Винчестер компьютера — это пакет магнитных дисков, надетых на общую ось. Информационная емкость современных винчестерских дисков измеряется в гигабайтах (десятки и сотни Гб). Наиболее распространенный тип гибкого диска диаметром 3,5 дюйма вмещает около 1,4 Мб данных. Гибкие диски в настоящее время выходят из употребления.

Использование оптических дисков и флэш-памяти

Во второй половине 1990-х годов появились цифровые универсальные видеодиски DVD (Digital Versatile Disk) с большой емкостью, измеряемой в гигабайтах (до 17 Гб). Увеличение их емкости по сравнению с CD-дисками связано с использованием лазерного луча меньшего диаметра, а также двухслойной и двусторонней записи. Вспомните пример со школьной библиотекой. Весь ее книжный фонд можно разместить на одном DVD.

В настоящее время оптические диски (CD и DVD) являются наиболее надежными материальными носителями информации, записанной цифровым способом. Эти типы носителей бывают как однократно записываемыми — пригодными только для чтения, так и перезаписываемыми — пригодными для чтения и записи.

В последнее время появилось множество мобильных цифровых устройств: цифровые фото- и видеокамеры, МРЗ-плееры, карманные компьютеры, мобильные телефоны, устройства для чтения электронных книг, GPS-навигаторы и др. Все эти устройства нуждаются в переносных носителях информации. Но поскольку все мобильные устройства довольно миниатюрные, то и к носителям информации для них предъявляются особые требования. Они должны быть компактными, обладать низким энергопотреблением при работе, быть энергонезависимыми при хранении, иметь большую емкость, высокие скорости записи и чтения, долгий срок службы. Всем этим требованиям удовлетворяют флэш-карты памяти. Информационный объем флэш-карты может составлять несколько гигабайтов.

В последние годы активно ведутся работы по созданию еще более компактных носителей информации с использованием так называемых нанотехнологий, работающих на уровне атомов и молекул вещества. В результате один компакт-диск, изготовленный по нанотехнологии, сможет заменить тысячи лазерных дисков. По предположениям экспертов приблизительно через 20 лет плотность хранения информации возрастет до такой степени, что на носителе объемом примерно с кубический сантиметр можно будет записать каждую секунду человеческой жизни.

Передача информации

Из базового курса вам известно:

Распространение информации происходит в процессе ее передачи.

Процесс передачи информации протекает от источника к приемнику по информационным каналам связи.

В этом параграфе более подробно будут рассмотрены технические системы передачи информации.

В § 2 уже говорилось о том, что первой в истории технической системой передачи информации стал телеграф. В 1876 году американец Александр Белл изобрел телефон. На основании открытия немецким физиком Генрихом Герцем электромагнитных волн (1886 год), А. С. Попов в России в 1895 году и почти одновременно с ним в 1896 году Г. Маркони в Италии изобрели радио. Телевидение и Интернет появились в XX веке.

Модель передачи информации К. Шеннона

Все перечисленные способы информационной связи основаны на передаче на расстояние физического (электрического или электромагнитного) сигнала и подчиняются некоторым общим законам. Исследованием этих законов занимается теория связи, возникшая в 1920-х годах. Математический аппарат теории связи — математическую теорию связи, разработал американский ученый Клод Шеннон.

Клодом Шенноном была предложена модель процесса передачи информации по техническим каналам связи, представленная схемой на рис. 2.4.

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 служит телефонная сеть (провода, коммутаторы телефонных узлов, через которые проходит сигнал). Декодирующим устройством является телефонная трубка (наушник) слушающего человека — прием-

ника информации. Здесь пришедший электрический сигнал превращается в звук.

В § 2 уже говорилось о кодировании на примере передачи информации через письменный документ. Кодирование там было определено как процесс представления информации в виде, удобном для ее хранения и/или передачи.

Применительно к процессу передачи информации по технической системе связи под кодированием понимается любое преобразование информации, идущей от источника, в форму, пригодную для ее передачи по каналу связи.

Современные компьютерные системы передачи информации — компьютерные сети, работают по тому же принципу. Есть процесс кодирования, преобразующий двоичный компьютерный код в физический сигнал того типа, который передается по каналу связи. Декодирование заключается в обратном преобразовании передаваемого сигнала в компьютерный код. Например, при использовании телефонных линий в компьютерных сетях функции кодирования/декодирования выполняет прибор, который называется модемом.

Пропускная способность канала и скорость передачи информации

Разработчикам технических систем передачи информации приходится решать две взаимосвязанные задачи: как обеспечить наибольшую скорость передачи информации и как уменьшить потери информации при передаче. К. Шеннон был первым ученым, взявшимся за решение этих задач и создавшим новую для того времени науку — теорию информации.

Шеннон определил способ измерения количества информации, передаваемой по каналам связи. Им было введено понятие пропускной способности канала как максимально возможной скорости передачи информации. Эта скорость измеряется в битах в секунду (а также килобитах в секунду, мегабитах в секунду).

Пропускная способность канала связи зависит от его технической реализации. Например, в компьютерных сетях используются следующие средства связи:

электрическая кабельная связь;

оптоволоконная кабельная связь;

Пропускная способность телефонных линий — десятки и сотни Кбит/с; пропускная способность оптоволоконных линий и линий радиосвязи измеряется десятками и сотнями Мбит/с.

Шум, защита от шума

Шеннон разработал специальную теорию кодирования, дающую 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.

Избыточность кода — это многократное повторение передаваемых данных.

Однако нельзя делать избыточность слишком большой. Это приведет к задержкам и удорожанию связи. Теория кодирования как раз и позволяет получить такой код, который будет оптимальным: избыточность передаваемой информации будет минимально возможной, а достоверность принятой информации — максимальной.

Большой вклад в научную теорию связи внес известный советский ученый Владимир Александрович Котельников. В 1940-1950-х годах им получены фундаментальные научные результаты по проблеме помехоустойчивости систем передачи информации.

Закрепление изученного материала:

Назовите известные вам крупные хранилища информации.

Можно ли человека назвать носителем информации?

Где и когда появилась бумага?

Для чего нужна процедура кодирования передаваемой информации?

Каким техническим средством связи вы чаще всего пользуетесь? Замечали ли вы при этом факты потери информации?

Домашнее задание:

-80%

Цель урока: расширить представления учащихся об информационных процессах; рассмотреть примеры передачи информации в деятельности человека, в живой природе, обществе, технике;рассмотреть схему передачи информации; развивать аналитические умения, внимание и логическое мышление, познавательный интерес к предмету, умение анализировать жизненные ситуации;развивать у обучающихся ответственность при работе в коллективе; формировать познавательную активность; способствовать воспитанию у обучающихся ответственности, взаимопонимания, взаимоуважения, взаимопомощи и поддержки, самостоятельность и аккуратность в работе.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Планируемые образовательные результаты:

предметные: понимание сущности процессов передачи информации; наличие представлений о схеме передачи информации по техническим каналам; умение вычислять объём переданной информации по известным скорости и времени её передачи;

метапредметные: способность выходить за рамки учебного предмета и осуществлять целенаправленный поиск возможностей для широкого переноса средств и способов действия;

личностные: российская идентичность, способность к осознанию российской идентичности в поликультурном социуме, чувство причастности к историко-культурной общности российского народа и судьбе России, патриотизм; наличие мировоззрения, соответствующего современному уровню развития науки, значимости науки, готовность к научно-техническому творчеству, владение достоверной информацией о передовых достижениях и открытиях мировой и отечественной науки, заинтересованность в научных знаниях об устройстве мира и общества.

Решаемые учебные задачи:

1) расширить и систематизировать представления учащихся о процессе передачи информации;

2) ввести понятие избыточного кодирования;

3) научить решать задачи, связанные с передачей информации по каналам связи;

Основные понятия: передача информации, средства связи, источник информации, приёмник информации, канал связи, помехи, избыточность кода, пропускная способность.

Электронное приложение к учебнику:

Дополнительные интернет-ресурсы:

Дополнительные печатные материалы:

Информатика. 10 класс.Базовый уровень. Самостоятельные и контрольные работы / Л. Л. Босова, А. Ю. Босова, А. А. Лобанов, Т.Ю.Лобанова. –М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2019.

I. Организационный момент

II. Актуализация знаний

Опрос учеников по вопросам №1–4, 6–10, 12 к § 4.

Из базового курса вам известно:

Информационный канал может иметь либо естественную природу (атмосферный воздух, через который переносятся звуковые волны, солнечный свет, отраженный от наблюдаемых объектов), либо быть искусственно созданным (технические средства связи).

III. Изучение нового материала

Рассмотрим более подробно технические системы передачи информации, в которых для передачи информации используются технические средства связи (телефон, радио, телевидение и Интернет). (Учащиеся вспоминают, с какими открытиями и изобретениями в области передачи информации связаны имена А. Попова, А. Белла, Г. Герца, Г. Маркони).

На слайде представлена схема передачи информации, предложенная Клодом Шенноном.

- Поясните схему на примере разговора двух человек возле Ниагарского водопада. (Источником и приёмником информации являются два собеседника. Помехами в данной ситуации могут быть шум самого водопада и другие посторонние звуки. Но так как при разговоре могут использоваться и жесты, то к помехам следует отнести и возможно неблагоприятное освещение. Для уменьшения потери информации при передаче (защите информации) сокращают расстояние между говорящими (источником и приёмником). Звуковую информацию дополняют жестами и, возможно, письменной информацией, добавляя тем самым ещё один канал связи. Это интересно: туристы возле водопада просто молчат, так как шум такой, что звук разговора не может быть услышан. Для сравнения: шум от Ниагарского водопада —90 дБ, а звук от разговора —от 20 дБ(едва слышный шёпот) до 70 дБ(громкий разговор) или 85 дБ(громкий крик)).

- Что вы понимаете под шумом и защитой графической информации?

(Шумом для графической информации может служить недостаточное или избыточное освещение. Например, вспомните, как вы смотрите на экран телефона или планшета при ярком солнце. Также шумом могут быть дополнительные пометки на изображении или стёртая информация, и всё, что мешает нормальному восприятию (неудобный угол зрения и т.д.)).

В современных технических системах связи защита от шума осуществляется по двум направлениям:

Устранение технических помех, связанных с плохим качеством линий связи, незащищённостью друг от друга различных потоков информации, передаваемых по одним и тем же каналам. для устранения таких помех используют экранированные кабели, применяют различные фильтры и т.д.

Избыточность кода – это многократное повторение передаваемых данных.

Важной характеристикой технических каналов передачи информации является их пропускная способность – максимальная скорость передачи информации.

Современные технические каналы характеризуют:

высокая пропускная способность

IV. Практическая часть

Объём переданной информации I вычисляется по формуле:

I = v ・ t,

где v – пропускная способность канала (в битах в секунду), t – время передачи.

Пример решения задачи с помощью диаграммы Гантта.

Задача: У Толи есть доступ к сети Интернет по высокоскоростному одностороннему радиоканалу, обеспечивающему скорость получения информации 2 20 бит/с. У Миши нет скоростного доступа в Интернет, но есть возможность получать информацию от Толи по низкоскоростному телефонному каналу со средней скоростью 2 13 бит/с. Миша договорился с Толей, что тот будет скачивать для него данные объемом 5 Мбайт по высокоскоростному каналу и ретранслировать их Мише по низкоскоростному каналу. Компьютер Толи может начать ретрансляцию данных не раньше, чем им будут получены первые 0,5 Мбайт этих данных. Каков минимально возможный промежуток времени (в секундах) с момента начала скачивания данных Толей до полного их получения Мишей?

V. Закрепление изученного

VI. Итоги урока

Наш урок подошел к концу. Что нового вы сегодня узнали на уроке и чему научились?

VII. Домашнее задание: § 5, вопросы и задания №1–4, 6–8, 12–15 к параграфу.

Читайте также: