Текстовая информация состоит из символов: букв, цифр, знаков препинания и др. Одного байта достаточно для хранения 256 различных значений, что позволяет размещать в нем любой из алфавитно-цифровых символов. Первые 128 символов (занимающие семь младших бит) стандартизированы с помощью кодировки ASCII (American Standart Code for Information Interchange). Суть кодирования заключается в том, что каждому символу ставят в соответствие двоичный код от 00000000 до 11111111 или соответствующий ему десятичный код от 0 до 255. Для кодировки русских букв используют различные кодовые таблицы (КОI-8R, СР1251, CP10007, ISO-8859-5):
KOI8 R - восьмибитовый стандарт кодирования букв кириллических алфавитов (для операционной системы UNIX). Разработчики KOI8 R поместили символы русского алфавита в верхней части расширенной таблицы ASCII таким образом, что позиции кириллических символов соответствуют их фонетическим аналогам в английском алфавите в нижней части таблицы. Это означает, что из текста написанного в KOI8 R , получается текст, написанный латинскими символами. Например, слова «дом высокий» приобретают форму «dom vysokiy»;
СР1251 – восьмибитовый стандарт кодирования, используемый в OS Windows;
CP10007 - восьмибитовый стандарт кодирования, используемый в кириллице операционной системы Macintosh (компьютеров фирмы Apple);
ISO -8859-5 – восьмибитовый код, утвержденный в качестве стандарта для кодирования русского языка.
Кодирование графической информации
Графическую информацию можно представлять в двух формах: аналоговой и дискретной . Живописное полотно , созданное художником, - это пример аналогового представления , а изображение, напечатанное при помощи принтера , состоящее из отдельных (элементов) точек разного цвета, - это дискретное представление .
Путем разбиения графического изображения (дискретизации) происходит преобразование графической информации из аналоговой формы в дискретную. При этом производится кодирование - присвоение каждому элементу графического изображения конкретного значения в форме кода. Создание и хранение графических объектов возможно в нескольких видах - в виде векторного , фрактального или растрового изображения. Отдельным предметом считается 3D (трехмерная) графика , в которой сочетаются векторный и растровый способы формирования изображений.
Векторная графика используется для представления таких графических изображений как рисунки, чертежи, схемы.
Они формируются из объектов - набора геометрических примитивов (точки, линии, окружности, прямоугольники), которым присваиваются некоторые характеристики, например, толщина линий, цвет заполнения.
Изображение в векторном формате упрощает процесс редактирования, так как изображение может без потерь масштабироваться, поворачиваться, деформироваться. При этом каждое преобразование уничтожает старое изображение (или фрагмент), и вместо него строится новое. Такой способ представления хорош для схем и деловой графики. При кодировании векторного изображения хранится не само изображение объекта, а координаты точек, используя которые программа каждый раз воссоздает изображение заново.
Основным недостатком векторной графики является невозможность изображения фотографического качества . В векторном формате изображение всегда будет выглядеть, как рисунок.
Растровая графика. Любую картинку можно разбить на квадраты, получая, таким образом, растр - двумерный массив квадратов. Сами квадраты - элементы растра или пиксели (picture"s element) - элементы картинки. Цвет каждого пикселя кодируется числом, что позволяет для описания картинки задавать порядок номеров цветов (слева направо или сверху вниз). В память записывается номер каждой ячейки, в которой хранится пиксель.
Рисунок в растровом формате
Каждому пикселю сопоставляются значения яркости, цвета, и прозрачности или комбинация этих значений. Растровый образ имеет некоторое число строк и столбцов. Этот способ хранения имеет свои недостатки: больший объём памяти, необходимый для работы с изображениями.
Объем растрового изображения определяется умножением количества пикселей на информационный объем одной точки, который зависит от количества возможных цветов. В современных компьютерах в основном используют следующие разрешающие способности экрана: 640 на 480, 800 на 600, 1024 на 768 и 1280 на 1024 точки. Яркость каждой точки и ее координаты можно выразить с помощью целых чисел, что позволяет использовать двоичный код для того чтобы обрабатывать графические данные.
В простейшем случае (черно-белое изображение без градаций серого цвета) каждая точка экрана может иметь одно из двух состояний - «черная» или «белая», то есть для хранения ее состояния необходим 1 бит. Цветные изображения формируются в соответствии с двоичным кодом цвета каждой точки, хранящимся в видеопамяти. Цветные изображения могут иметь различную глубину цвета, которая задается количеством битов, используемым для кодирования цвета точки. Наиболее распространенными значениями глубины цвета являются 8, 16, 24, 32, 64 бита.
Для кодирования цветных графических изображений произвольный цвет делят на его составляющие. Используются следующие системы кодирования:
HSB (H - оттенок (hue), S - насыщенность (saturation), B - яркость (brightness)),
RGB (Red - красный , Green - зелёный , Blue - синий ) и
CMYK (C yan - голубой, Magenta – пурпурный, Yellow - желтый и Black – черный).
Первая система удобна для человека , вторая - для компьютерной обработки , а последняя - для типографий . Использование этих цветовых систем связано с тем, что световой поток может формироваться излучениями, представляющими собой комбинацию "чистых" спектральных цветов: красного, зеленого, синего или их производных.
Фрактал – это объект, отдельные элементы которого наследуют свойства родительских структур. Поскольку более детальное описание элементов меньшего масштаба происходит по простому алгоритму, описать такой объект можно всего лишь несколькими математическими уравнениями. Фракталы позволяют описывать изображения, для детального представления которых требуется относительно мало памяти.
Рисунок в фрактальном формате
Трёхмерная графика (3 D ) оперирует с объектами в трёхмерном пространстве. Трёхмерная компьютерная графика широко используется в кино, компьютерных играх, где все объекты представляются как набор поверхностей или частиц. Всеми визуальными преобразованиями в 3D-графике управляют с помощью операторов, имеющих матричное представление .
Кодирование звуковой информации
Музыка, как и любой звук, является не чем иным, как звуковыми колебаниями, зарегистрировав которые, её можно достаточно точно воспроизвести. Для представления звукового сигнала в памяти компьютера, необходимо поступившие акустические колебания представить в цифровом виде, то есть преобразовать в последовательность нулей и единиц. С помощью микрофона звук преобразуется в электрические колебания, после чего можно измерить амплитуду колебаний через равные промежутки времени (несколько десятков тысяч раз в секунду), используя специальное устройство - аналого-цифровой преобразователь (АЦП ). Для воспроизведения звука цифровой сигнал необходимо превратить в аналоговый с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП ). Оба эти устройства встроены в звуковую карту компьютера. Указанная последовательность превращений представлена на рис. 2.6..
Трансформация аналогового сигнала в цифровой и обратно
Каждое измерение звука записывается в двоичном коде. Этот процесс называется дискретизацией (семплированием), выполняемым с помощью АЦП.
Семпл (sample англ. образец) - это промежуток времени между двумя измерениями амплитуды аналогового сигнала. Кроме промежутка времени семплом называют также любую последовательность цифровых данных, которые получили путем аналого-цифрового преобразования. Важным параметром семплирования является частота - количество измерений амплитуды аналогового сигнала в секунду. Диапазон частоты дискретизации звука от 8000 до 48000 измерений за одну секунду.
Графическое представление процесса дискретизации
На качество воспроизведения влияют частота дискретизации и разрешение (размер ячейки, отведённой под запись значения амплитуды). Например, при записи музыки на компакт-диски используются 16-разрядные значения и частота дискретизации 44032 Гц.
На слух человек воспринимает звуковые волны, имеющие частоту в пределах от 16 Гц до 20 кГц (1 Гц - 1 колебание в секунду).
В формате компакт-дисков Audio DVD за одну секунду сигнал измеряется 96 000 раз, т.е. применяют частоту семплирования 96 кГц. Для экономии места на жестком диске в мультимедийных приложениях довольно часто применяют меньшие частоты: 11, 22, 32 кГц. Это приводит к уменьшению слышимого диапазона частот, а, значит, происходит искажение того, что слышно.
Тема урока: « Кодирование текстовой информации».
Предмет: Информатика и ИКТ .
Класс: 9-10.
Ключевые слова : информатика, кодирование текста, кодирование информации.
Литература, эор.
1. Учебник Угринович Н.Д. Информатика и ИКТ базовый курс 9 класс;
Оборудование : компьютерный класс, программы Microsoft Office PowerPoint , задания к уроку в электронном виде (см. приложение).
Тип урока : Изучение новой темы .
Формы работы : фронтальная, коллективная, индивидуальная.
Аннотация: количество учащихся класс, подгруппа.
Цель урока: Дать представление о кодирование текстовой информации.
Задачи:
Формирование представления о кодирование текстовой информации;
Способствовать воспитанию чувств а коллективизма, умени я выслушивать ответы товарищей ;
Развитие внимания и логического мышления;
Развитие интереса к изучению компьютерных программ.
Ход урока:
Вводный рассказ учителя с помощью презентации (на эк ране представлена презентация по теме).
Начиная с 60-х годов, компьютеры все больше стали использовать для обработки текстовой информации и в настоящее время большая часть ПК в мире занято обработкой именно текстовой информации.
Для представления текстовой информации достаточно 256 знаков.
По формуле
N = 2
I
, 256=
2
8
следовательно, для кодирования одного символа используется количество информации равное 1 байту. (Особое внимание следует обратить на формулу).
Кодирование заключается в том, что каждому символу ставиться в соответствие уникальный двоичный код от 00000000 до 11111111 (или десятичный код от 0 до 255).
Важно, что присвоение символу конкретного кода – это вопрос соглашения, которое фиксируется кодовой таблицей.
Для разных типов ЭВМ используются различные кодировки.
С распространением IBM PC международным стандартом стала таблица кодировки ASCII ( American Standart Code for Information Interchange ) – Американский стандартный код для информационного обмена.
Стандартной в этой таблице является только первая половина, т.е. символы с номерами от 0 (00000000) до 127 (0111111). Сюда входят буква латинского алфавита, цифры, знаки препинания, скобки и некоторые другие символы.
Остальные 128 кодов используются в разных вариантах. В русских кодировках размещаются символы русского алфавита.
В настоящее время существует 5 разных кодовых таблиц для русских букв (КОИ8, СР1251 , СР866, Mac , ISO ).
В настоящее время получил широкое распространение новый международный стандарт Unicode , который отводит на каждый символ два байта. С его помощью можно закодировать 65536 (2 16 = 65536) различных символов.
Цифры кодируются по стандарту ASCII в двух случаях – при вводе-выводе и когда они встречаются в тексте. Если цифры участвуют в вычислениях, то осуществляется их преобразование в другой двоичных код.
Возьмем число 57 .
При использовании в тексте каждая цифра будет представлена своим кодом в соответствии с таблицей ASCII. В двоичной системе это – 0011010100110111.
При использовании в вычислениях, код этого числа будет получен по правилам перевода в двоичную систему и получим – 00111001.
Сегодня очень многие люди для подготовки писем, документов, статей, книг и пр. используют компьютерные текстовые редакторы . Компьютерные редакторы, в основном, работают с алфавитом размером 256 символов .
В этом случае легко подсчитать объем информации в тексте. Если 1 символ алфавита несет 1 байт информации , то надо просто сосчитать количество символов; полученное число даст информационный объем текста в байтах.
I = K × i , где
I -информационный объем сообщения
K - количество символов в тексте
i - информационный вес одного символа
2 i = N
N - мощность алфавита
Решение задач. Презентация построена по принципу «Решили с учителем - решили сами».
Подведение итогов. Выставление отметок. Домашнее задание.
Предмет: Информатика.
Класс: 10
Тема урока: “Кодирование текстовой (символьной) информации”.
Тип урока: Обучающий.
Цели урока:
Познакомить учащихся со способами кодирования информации в компьютере;
Рассмотреть примеры решения задач;
Способствовать развитию познавательных интересов учащихся.
Воспитывать выдержку и терпение в работе, чувства товарищества и взаимопонимания.
Формировать знания учащихся по теме “Кодирование текстовой (символьной) информации”;
Содействовать формированию у школьников образного мышления;
Развить навыки анализа и самоанализа;
Формировать умения планировать свою деятельность.
рабочие места учеников (персональный компьютер),
рабочее место учителя,
интерактивная доска,
практикум по информатике и информационным технологиям (авторы: Н. Угринович, Л. Босова, И. Михайлова),
мультимедийный проектор,
мультимедийная презентация,
электронные карточки zadachi.htm, kart_1(2,3).exe.
I. Организационный момент.
На интерактивной доске первый слайд мультимедийной презентации с темой урока.
Учитель: Здравствуйте, ребята. Садитесь. Дежурный, доложите об отсутствующих. (Доклад дежурного). Спасибо.
II. Работа над темой урока.
1. Объяснение нового материала.
Объяснение нового материала проходит в форме эвристической беседы с одновременным показом мультимедийной презентации на интерактивной доске (Приложение 1).
Учитель: Кодирование какой информации мы изучали на предыдущих занятиях?
Ответ : Кодирование числовой информации и представление чисел в компьютере.
Учитель : Перейдём к изучению нового материала. Запишите тему урока “Кодирование текстовой информации” (слайд 1). Рассматриваемые вопросы (слайд 2):
Исторический экскурс;
Двоичное кодирование текстовой информации;
Расчет количества текстовой информации.
Исторический экскурс
Человечество использует шифрование (кодировку) текста с того самого момента, когда появилась первая секретная информация. Перед вами несколько приёмов кодирования текста, которые были изобретены на различных этапах развития человеческой мысли (слайд 3) :
- криптография – это тайнопись, система изменения письма с целью сделать текст непонятным для непосвященных лиц;
- азбука Морзе или неравномерный телеграфный код, в котором каждая буква или знак представлены своей комбинацией коротких элементарных посылок электрического тока (точек) и элементарных посылок утроенной продолжительности (тире);
- сурдожесты – язык жестов, используемый людьми с нарушениями слуха.
Вопрос : Какие примеры кодирования текстовой информации можно привести еще?
Учащиеся приводят примеры.
Традиционно для кодирования одного символа используется 1 байт информации.
Вопрос : Какое количество различных символов можно закодировать?
Ответ учащихся : N = 2 I = 2 8 = 256.
Учитель : Верно. Достаточно ли этого для представления текстовой информации, включая прописные и строчные буквы русского и латинского алфавита, цифры и другие символы?
Дети подсчитывают количество различных символов:
33 строчные буквы русского алфавита + 33 прописные буквы = 66;
Для английского алфавита 26 + 26 = 52;
Цифры от 0 до 9 и т.д.
Учитель : Ваш вывод?
Вывод учащихся : Получается, что нужно 127 символов. Остается еще 129 значений, которые можно использовать для обозначения знаков препинания, арифметических знаков, служебных операций (перевод строки, пробел и т.д.. Следовательно, одного байта вполне хватает, чтобы закодировать необходимые символы для кодирования текстовой информации.
Учитель : В компьютере каждый символ кодируется уникальным кодом.
Принято интернациональное соглашение о присвоении каждому символу своего уникального кода. В качестве международного стандарта принята кодовая таблица ASCII (American Standard Code for Information Interchange) (слайд 7).
В этой таблице представлены коды от 0 до 127 (буквы английского алфавита, знаки математических операций, служебные символы и т.д.), причем коды от 0 до 32 отведены не символам, а функциональным клавишам. Запишите название этой кодовой таблицы и диапазон кодируемых символов.
Коды с 128 по 255 выделены для национальных стандартов каждой страны. Этого достаточно для большинства развитых стран.
Для России были введены несколько различных стандартов кодовой таблицы (коды с 128 по 255).
Какое слово получили?
Ответ : бит.
Учитель : Закройте файл без сохранения.
Понятие кодировки Unicode
СР1251: 208 232 236
КОИ8-Р:242 201 205
Переведем с помощью инженерного калькулятора последовательности кодов из десятичной системы счисления в шестнадцатеричную. Получим:
СР1251: D0 E8 EC
КОИ8-Р: F2 C9 CD
(Переход на режим просмотра презентации).
Работа в парах. (Класс делится на пары).
Учитель : Закодируем при помощи этих же таблиц кодировки слова, предложенные вам на карточках.
Прочитайте внимательно задание на слайде (слайд 13).
Задание: Все понятия употребляются в информатике или связаны с ней. Определите эти понятия и закодируйте их при помощи таблиц КОИ8-Р или CP1251. Переведите с помощью инженерного калькулятора последовательности кодов из десятичной системы счисления в шестнадцатеричную. Занесите полученный шестнадцатеричный код без пробелов в соответствующее Поле ввода. Нажмите кнопку Проверить и убедитесь в правильности решения. Понятия записывать заглавными буквами, кроме географических названий.
| Карточка 1 | Карточка 2 | Карточка 3 |
| Каким понятиям соответствуют приведенные ниже комментарии. 1. И в дневнике ученика, и в таблице базы банных. 2. И медицинская, и в компьютерной программе. | Перечисленные географические названия используются в понятиях, употребляемых в информатике, или связаны с ними. 1. Государство, столица которого Каир 2. Город в Узбекистане, с названием которого связано понятие “алгоритм” | Термины, соответствующие определениям, употребляются также в контексте устройства и работы автомобиля. 1. Часть двигателя внутреннего сгорания 2. Устройство в автомобиле для очистки топлива |
| Ответы |
||
| запись процедура | Египет (египетский треугольник) Хорезм (алгоритм от фамилии среднеазиатского математика аль-Хорезми) | цилиндр (совокупность дорожек с одинаковым номером на магнитных дисках) фильтр (условие, по которому производится отбор записей в базе банных) |
| Коды |
||
| запись СР1251: 231 224 239 232 241 252 E7 E0 EF E8 F1 FC | Египет 197 227 232 239 229 242 C5 E3 E8 EF E5 F2 | цилиндр 246 232 235 232 237 228 240 F6 E8 EB E8 ED E4 F0 |
| процедура 208 210 207 195 197 196 213 210 193 D0 D2 СF C3 C5 C4 D5 D2 C1 | Хорезм 232 207 210 197 218 205 E8 CF D2 C5 DA CD | фильтр 198 201 204 216 212 210 C6 C9 CC D8 D4 D2 |
Учащиеся открывают карточки согласно номеру, названному учителем для каждой пары учащихся. (Приложение 2 , Приложение 3 , Приложение 4 )
(При подготовке электронных карточек следует учесть уровень сложности для различных групп учащихся).
Учитель : Назовите задуманные термины или понятия. Кто получил правильный код? У кого не получилось? В чем ваша ошибка, как вы считаете?
Учащиеся отвечают на вопросы в форме обсуждения.
(Переход на интерактивный режим работы доски).
Учитель : Теперь переходим к решению задач на количество текстовой информации и величин, связанных с определением количества текстовой информации.
Запишите условие задачи № 1. (На интерактивной доске – условие задачи № 1.) Считая, что каждый символ кодируется одним байтом, оцените информационный объем следующего предложения:
“Мой дядя самых честных правил, Когда не в шутку занемог, Он уважать себя заставил И лучше выдумать не мог.”
Решение : В данной фразе 108 символов, учитывая знаки препинания, кавычки и пробелы. Умножаем это количество на 8 бит. Получаем 108*8=864 бита. Есть ли вопросы по решению?
Учащиеся задают вопросы, если они возникают.
Учитель отвечает на вопросы или один ученик отвечает на вопрос другого.
Учитель : Рассмотрим задачу № 2. (Условие выводится на интерактивной доске). Запишите её условие: Лазерный принтер Canon LBP печатает со скоростью в среднем 6,3 Кбит в секунду. Сколько времени понадобится для распечатки 8-ми страничного документа, если известно, что на одной странице в среднем по 45 строк, в строке 70 символов (1 символ – 1 байт) (см. рис. 2).
Решение:
1) Находим количество информации, содержащейся на 1 странице:
45 * 70 * 8 бит = 25200 бит
2) Находим количество информации на 8 страницах:
25200 * 8 = 201600 бит
3) Приводим к единым единицам измерения. Для этого Мбиты переводим в биты:
6,3*1024=6451,2 бит/сек.
4) Находим время печати: 201600: 6451,2 ? 31 секунда.
Ваши вопросы.
Учащиеся задают вопросы, если они возникают.
Учитель отвечает на вопросы или один учащийся отвечает на вопрос другого.
Учитель : Теперь решим задачи на электронных карточках. Откройте файл zadachi.htm. (Приложение 5) (Учитель называет номер карточки, для каждого учащегося. Один ученик решает задачи у доски). Решите задачи и запишите ответ в соответствующее поле ввода.
В ходе выполнения задания учитель проверяет ответы учащихся.
III. Обобщение
1. Какой принцип кодирования текстовой информации используется в компьютере?
2. Как называется международная таблица кодировки символов?
3. Перечислите названия таблиц кодировок для русскоязычных символов.
4. В какой системе счисления представлены коды в перечисленных вами таблицах кодировок?
IV. Домашнее задание
(Слайд 15) По учебнику Угриновича § 2.10, практикум по информатике и информационным технологиям § 2.7, задания для самостоятельного выполнения 2.58-2.63 (для учащихся со слабой мотивацией к обучению) (2.58-2.66 для остальных учащихся).
Учитель подводит итог урока, выставляет оценки.
До свидания, спасибо за урок.
«Кодирование текстовой информации»
Цели: Создание условий для изучения темы кодирование текстовой информации.
Задачи:
Образовательные: Способствовать запоминанию основной терминологии, формированию представления о кодировании текстовой информации. Формированию умения работать с текстом. Создать условия для расширения и углубления знаний об истории развития кодирования. Способствовать развитию навыков работы в текстовом процессоре.
Воспитательные: Воспитывать интерес к изучаемому предмету; бережное отношение к своему здоровью и здоровью окружающих. Участвовать в формировании позитивного общения «учитель-ученик», «ученик-ученик».
Развивающие: Способствовать владению понятиями и их толкованиям; развитию умения анализировать, выделять главное, обобщать, предметно-речевых навыков говорить, слушать; совершенствовать умение школьников заполнять таблицы. Создавать условия для развития психологических особенностей у учащихся: памяти, мышления, внимания.
Ход урока.
1. Актуализация знаний.
Звучит музыка из кинофильма «Шерлок Холмс». Учитель читает рассказ: «На лестнице раздались тяжелые шаги, и через минуту к нам вошел высокий румяный, чисто выбритый джентльмен. Он уже собирался усесться, как вдруг взор его упал на листок с забавными значками, который я только что рассматривал и оставил на столе.
Что вы об этом думаете, мистер Холмс? – воскликнул он. – Мне рассказывали, что вы большой любитель всяких таинственных случаев. Я вам заранее выслала эту бумажку, чтобы у вас было время изучить ее до моего приезда.
Холм приподнял бумажку, и лучи солнца озарили ее. Это был листок, вырванный из записной книжки. На нем были начертаны карандашом вот такие знаки:
^ 209 236 229 245 ^ - 253 242 238^ ^241 238 235 237 246 229^
Холмс внимательно рассмотрел листок.
Это дело обещает много любопытного и необычайного, - сказал он».
Здравствуйте. Сегодня у нас с вами урок познания тайн. Вы познакомитесь со мной учителем информатики школы №12, меня зовут Алла Владимировна, я с вами. И я надеюсь, что познание этих тайн будет приятным для нас всех. Для того чтобы наш урок принес нам только положительные эмоции, давайте договоримся, что общаться будем при помощи правила поднятой руки.
Как вы думаете, о чем мы будем говорить на уроке? Сформулируйте тему нашего урока? Кодирование или шифрование чего?
Учитель выслушивает варианты и обобщает полученные ответы и сообщает тему урока – «Кодирование текстовой информации».
Как вы думаете, почему мы изучаем эту тему на уроке информатики? Где и для чего используется кодирование информации?
Что вы хотели бы узнать о кодировании текстовой информации?
Как вы думаете, с чего мы должны начать урок?
Вы знаете, что такое кодирование, текстовая информация?
План: 1. Определение понятий.
2. История развития кодирования.
3. Кодировки или как кодируются тексты сейчас.
2. Первичное освоение материала.
Для того чтобы мы понимали сегодня друг друга на уроке и говорили с вами на одном я зыке, мы должны познакомиться с основными понятиями данной темы. У вас на столах есть папка с рабочими листами, сейчас вам понадобиться лист №1. На нем вы видите словарик с терминами, я дам вам 2 минуты внимательно познакомиться с этими терминами. Время пошла, приступаем к работе.
Время для работы истекло. Давайте проверим, как вы усвоили эти понятия. На доске написаны слова и их определения, совместите пожалуйста и получите терминологический словарь.
Мы готовы к познанию тайн, и для этого я предлагаю совершить путешествие на машине времени.
История кодирования насчитывает около 4 тысяч лет. Её можно условно разделить на два периода, в зависимости от того, какие появлялись шифры.
Наша машина времени остановилась в древнем Риме, где был создан один из самых первых известных шифров, который носит имя римского императора Юлия Цезаря (I век до н. э.). Кто знает шифр Цезаря?
Давайте я вам расскажу о нем: суть этого шифра в следующем: каждая буква исходного алфавита заменяется третьей после нее буквой в алфавите, который считает написанным по кругу, т. е. после буквы «Я» следует буква «А». Например, закодируем при помощи шифра Цезаря слово «код» при кодировании шифром Цезаря преобразуется – «нсж». (Учитель на интерактивной доске двигает буквы и дети хором ему помогают).
Теперь я предлагаю вам выполнить задание самим. Переведем слово «Зрение», используя код Цезаря. Один человек выполняет задание у доски, другие в рабочих листах №2.
А теперь давайте расшифруем слово, записанное при помощи шифра Цезаря «НСПТЯБХЗУ». Выполняем в рабочих листах задание №2.
Ответ: «Компьютер».
Как вы думаете, почему я кодировала именно эти слова?
Как работа за компьютером влияет на зрение человека? Можно ли уменьшить это вредное воздействие? Может быть, кто-то знает как?
Сегодня на уроке мы познакомимся с некоторыми способами, позволяющими ослабить это вредное воздействие. Вот первый способ – это упражнения для глаз.
Физкультминутка:
1. Не поворачивая головы, посмотрите «вправо – вверх – влево - вниз», а затем вдаль будем выполнять это упражнение под счет от 1 до 6. Проделать тоже, но «влево – вверх – вправо - вниз» и снова посмотреть вдаль.
2. Возьмите в руки карандаш или ручку. Расположите карандаш на расстоянии вытянутой руки от кончика носа. Приближайте карандаш к носу и следите за ним глазами и возвращайте его в исходное положение. Повторим 3 раза.
3. Положите кончики пальцев на виски, слегка сжав их. 10 раз быстро и легко моргните. Закройте глаза и отдохните, сделав 2-3 глубоких вдоха и выдоха.
Наши глазки отдохнули и мы продолжаем наш урок, а тем временем наша машина времени остановилась в 19 веке.
Нас встречает странный звук. Как вы думаете, что этот звук значит?
Вы правы, это азбука Морзе. Именно с её изобретением связан второй этап развития кодирования текстовой информации. Самюэль Финли Морзе – американский изобретатель и художник, его называли «американским Леонардо да Винчи»
Таблица, при помощи которой записана азбука Морзе, называется кодовая таблица.
Посмотрите внимательно на кодовую таблицу азбуки Морзе. Скажите, какие символы используются при кодировании букв в этой таблице?
Сколько различных символов используется при кодировании?
Как вы думаете, как называется такое кодирование символов?
Такое кодирование называется двоичным, т. е. кодирование, в котором используется алфавит из двух символов «.» и «-«.
3. Осознание и осмысление учебной информации.
Как вы думаете, почему мы остановились именно на двоичном кодировании текстовой информации?
Наша машина времени сообщает нам о том, что пора возвращаться домой в 21 век. Действительно, текстовая информация в современных компьютерах записывается при помощи двоичного кода. Посмотрите на экран вы наверняка не догадывались, что нажимая букву на клавиатуре компьютер, а точнее процессор кодирует ее двоичным кодом, затем перекодирует ее обратно и только после этого вы видите изображение буквы на экране монитора.
4. Первичное закрепление учебного материала.
Сегодня мы с вами познакомимся с одной из кодировок, которая используется для кодирования текстовой информации и в частности для кодирования русского алфавита. У вас на столах есть рабочий лист №3. Возьмите его, прочитайте информацию и ответьте в рабочих листах на вопросы №3 -5.
Время для работы истекло, давайте проверим, что у вас получилось.
Как называется международная таблица кодировки символов? (ASCII) Что эти буквы означают?
Из каких двух частей состоит эта кодовая таблица? (В системе ASCII закреплены две таблицы кодирования – базовая и расширенная. Базовая таблица закрепляет значения кодов от 0 до 127, а расширенная относится к символам с номерами от 128 до 255).
Заполним таблицу:
Перейдем к работе за компьютером. Я предлагаю вам разгадать рецепт витаминного салата. Для этого открой те на рабочем столе компьютера папку «Кодирование информации» и документ «Салат».
На листе вы видите салатницу, в которой вместо ингредиентов находятся их коды, записанные в кодировке ASCII. Определите ингредиенты салата, поставив на место кода соответствующую картинку.
Чтобы развитие дистрофии сетчатки глаза не наступило, в рационе каждого человека должны быть продукты, в которых содержится большое количество бета-каротина, витамина С, Е, лютеина, цинка и омега-3 жира. Можно сделать салат из перца и свеклы – это блюдо еще и очень вкусное, особенно, если приправить его оливковым маслом, или соком цитрусовых. Между прочим туда можно добавить и морковь.
5. Рефлексия (подведение итогов урока).
Вы помните, что сегодня у нас урок познания тайн. Все ли тайны мы сегодня разгадали?
Давайте вернемся к началу урока.
Мы можем разгадать эту тайну сейчас. Какой кодировкой вы пользовались при этом?
«Смех – это солнце: оно прогоняет зиму с человеческого лица» Виктор Гюго. Сейчас на улице зима, недавно были очень сильные морозы, если вы будете улыбаться друг другу, то любая погода вам будет в радость.
Как вы думаете, что еще можно закодировать? Вы когда-нибудь пользовались кодированием в жизни? При помощи написания смс сообщений?
Оказывается, что кроме текста можно закодировать еще и эмоции. При помощи смайликов, которые изображены на доске.
Чтобы оценить наше сотрудничество, я предлагаю вам закодировать свое настроение: в начале урока и в конце урока. Если примеры смайликов с презентации не отразили ваше настроение, можете придумать свои. Спасибо за сотрудничество.
6. Домашнее задание: придумайте своё кодирование русского алфавита и представьте кодировку в форме кодовой таблицы.
Пияева Ольга Николаевна
Место работы: муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Тарасковская средняя общеобразовательная школа»
Должность: учитель информатики
Адрес школы : Московская область Каширский район деревня Тарасково улица Комсомольская д.22
Класс: 8
Тема урока: Кодирование текстовой информации. (первый урок по теме «Кодирование информации»)
Тип урока: изучение новых знаний
Вид урока: традиционный с использованием информационных технологий
Цели:
Обучающая:
познакомить учащихся со способами кодирования информации в компьютере;
рассмотреть примеры решения задач;
Развивающая:
способствовать развитию познавательных интересов учащихся.
Воспитательная:
воспитывать выдержку и терпение в работе, чувства товарищества и взаимопонимания.
Задачи:
Обучающая:
формировать знания учащихся по теме “Кодирование текстовой информации”;
Развивающая:
развить навыки анализа и самоанализа;
содействовать формированию у школьников образного мышления;
Воспитательная:
формировать умения планировать свою деятельность.
Оборудование:
рабочие места учеников (персональный компьютер),
рабочее место учителя,
мультимедийный проектор,
Программное обеспечение: ПК, программа PowerPoint , таблицы, схемы.
Информационная карта урока:
№ п/п
Этап урока
При-
мер-
ное время
Дидактичес
кая цель
Формы и методы работы
Виды деятельности учащихся
Организацион-
ный момент
2 мин
Включить учащихся в деловой ритм, подготовить класс к работе
Устное сообщение учителя
Настрой на продуктив-
ную деятель-
ность
Изучение
нового
материала
18 мин
Сформировать познавательные мотивы. Обеспечить принятие учащимися цели урока. Сформировать конкретные представления о кодировании текстовой информации.
Объяснение нового материала с использова-
нием презентации
Слушание и запоминание, ответы на вопросы учителя, выполнение задания на декодирова-
ние информации
Физкультминутка
2 мин.
Предупредить утомление детей
Выполнение упражнений
Выполнение упражнений
Закрепление полученных знаний
10 мин.
Организовать деятельность по применению новых знаний
Практическая работа
Выполнение практиче-
ской работы
Первичная проверка понимания
8 мин
Выявить уровень первичного усвоения нового материала
Фронтальный опрос
Дифференцированная самостоятельная работа
Отвечают на вопросы учителя
Выполняют самостоятельную работу
Домашнее задание
2 мин.
Дать информацию по домашнему заданию и инструкцию по его выполнению
Инструктаж по выполнению домашнего задания
Запись домашнего задания в дневники
Подведение итогов урока (рефлексия)
3 мин.
Самоанализ учащимися понимания темы
Прием незаконченного предложения
Обсуждение того, что узнали, и того, как работали
Ход урока.
Организационный момент.
Ребята, я рада видеть Вас в полном составе, в хорошем настроении и надеюсь на плодотворный урок.
Садитесь.
Сейчас мы с Вами проведем рейд готовности к уроку:
покажите дневники
покажите ручки
покажите учебники
покажите тетради
К уроку все готово, можем начинать.
Изучение нового материала
Сегодня мы приступаем к изучению большой темы «Кодирование и обработка текстовой информации», и первый наш урок называется «Кодирование текстовой информации»
На экране первый слайд мультимедийной презентации с темой урока.
На сегодняшнем уроке мы познакомимся с приемами кодирования текста, которые были изобретены людьми на различных этапах развития человеческой мысли, с двоичным кодированием информации в компьютере, научимся определять числовые коды символов, вводить символы с помощью числовых кодов и осуществлять перекодировку русскоязычного текста в текстовом редакторе.
Проблема защиты информации волнует людей несколько столетий.
Коды появились в глубокой древности в виде криптограмм (что в переводе с греческого означает «тайнопись»). Порой священные иудейские тексты шифровались методом замены. Вместо первой буквы алфавита писалась последняя буква, вместо второй – предпоследняя и т.д. этот древний шифр назывался атбаш.
Показ слайда №2
Перед вами несколько приёмов кодирования текста, которые были изобретены на различных этапах развития человеческой мысли.
- криптография – это тайнопись, система изменения письма с целью сделать текст непонятным для непосвященных лиц;
- азбука Морзе или неравномерный телеграфный код, в котором каждая буква или знак представлены своей комбинацией коротких элементарных посылок электрического тока (точек) и элементарных посылок утроенной продолжительности (тире);
- сурдожесты – язык жестов, используемый людьми с нарушениями слуха.
Вопрос : Какие примеры кодирования текстовой информации можно привести еще?
Учащиеся приводят примеры. ( шифр Вижинера, шифр замены)
Показ слайда №3
Один из самых первых известных методов шифрования носит имя римского императора Юлия Цезаря (I век до н.э.). Этот метод основан на замене каждой буквы шифруемого текста, на другую, путем смещения в алфавите от исходной буквы на фиксированное количество символов. Так слово байт при смещении на три символа вправо кодируется словом дгмх . Обратный процесс расшифровки данного слова – необходимо заменять каждую зашифрованную букву, на третью слева от неё.
Показ слайда № 4
В Древней Греции (II в. До н.э.) был известен шифр, который создавался с помощью квадрата Полибия. Для шифрования использовалась таблица, представляющая собой квадрат с шестью столбцами и шестью строками, которые нумеровались цифрами от 1 до 6. В каждую клетку такой таблицы записывалась одна буква. В результате каждой букве соответствовала пара чисел, и шифрование сводилось к замене буквы парой цифр. Первая цифра указывает номер строки, вторая – номер столбца. Слово байт кодируется в этом случае так: 12 11 25 42
Показ слайда № 5.
Расшифруйте с помощью квадрата Полибия следующую фразу
«33 11 35 36 24 32 16 36 11 45 43 51 24 32 41 63»
Вопрос : Что у вас получилось?
Ответ учащихся : На примерах учимся
Ответ сравнивается с появившемся на слайде №5 правильным ответом.
Двоичное кодирование текстовой информации в компьютере
Учитель : Информация, выраженная с помощью естественных и формальных языков в письменной форме, обычно называют текстовой информацией.
Показ слайда № 6.
Для представления текстовой информации (прописные, строчные буквы русского и латинского алфавитов, цифры, знаки и математические символы) достаточно 256 различных знаков.
Если сложить все знаки:
33 строчные буквы русского алфавита + 33 прописные буквы = 66;
Для латинского алфавита 26 + 26 = 52;
Цифры от 0 до 9
получается, что нужно 127 символов. Остается еще 129 значений, которые можно использовать для обозначения знаков препинания, арифметических знаков, служебных операций (перевод строки, пробел и т.д.)
Показ слайда № 7
По формуле N = 2 I можно вычислить, какое количество информации необходимо, чтобы закодировать каждый знак:
N = 2 I 256 = 2 I 2 8 = 2 I I = 8 битов
Для обработки текстовой информации на компьютере необходимо представить ее в двоичной знаковой системе. Мы с Вами вычислили, что для кодирования каждого знака требуется 8 бит информации, т. е. длина двоичного кода знака составляет восемь двоичных знаков. Каждому знаку необходимо поставить в соответствие уникальный двоичный код из интервала от 00000000 до 11111111 (в десятичном коде от 0 до 255).
При вводе в компьютер текстовой информации происходит её двоичное кодирование. Пользователь нажимает на клавиатуре клавишу со знаком, и в компьютер поступает определенная последовательность из восьми электрических импульсов (двоичный код знака). В процессе вывода на экран компьютера производится обратное перекодирование, т.е. преобразование двоичного кода в его изображение.
Показ слайда № 8
Присваивание знаку конкретного двоичного кода – это вопрос соглашения, которое фиксируется в кодовой таблице. Принято интернациональное соглашение о присвоении каждому символу своего уникального кода. В качестве международного стандарта принята кодовая таблица ASCII (American Standard Code for Information Interchange - американский стандартный код для обмена информацией)
В этой таблице представлены коды от 0 до 127 (буквы английского алфавита, знаки математических операций, служебные символы и т.д.), причем коды от 0 до 32 отведены не символам, а функциональным клавишам.
Запишите название этой кодовой таблицы и диапазон кодируемых символов.
Коды с 128 по 255 выделены для национальных стандартов каждой страны. Этого достаточно для большинства развитых стран.
Для России были введены несколько различных стандартов кодовой таблицы (коды с 128 по 255).
Показ слайда № 9.
Вот некоторые из них. Рассмотрим и запишем их названия:
КОИ - 8 , Windows, MS-DOS , Мас , ISO.
В мире существует примерно 6800 различных языков. Если прочитать текст, напечатанный в Японии на компьютере в России или США, то понять его будет нельзя. Чтобы буквы любой страны можно было читать на любом компьютере, для их кодировки стали использовать два байта (16 бит).
Давайте, с Вами также определим количество символов, которые можно закодировать согласно этому стандарту:
N = 2 I = 2 16 = 65536
такого количества символов достаточно, чтобы закодировать не только русский и латинский алфавиты, но и греческий, арабский, иврит и другие алфавиты.
Физкультминутка
А сейчас проведем физкультминутку: сначала кончиком носа напишите образно на потолке «Мне нравится информатика».
Физкультминутка для глаз:
Быстро поморгать, закрыть глаза и посидеть спокойно, медленно считая до 5. Повторить 4-5 раз.
Вытянуть правую руку вперед. Следить глазами, не поворачивая головы, за медленными движениями указательного пальца вытянутой руки влево и вправо, вверх и вниз. Повторить 4-5 раз.
Посмотреть на указательный палец вытянутой руки на счет 1-4, потом перенести взор вдаль на счет 1-6. Повторить 4-5 раз.
В среднем темпе проделать 3-4 круговых движения глазами в правую сторону, столько же в левую сторону. Расслабив глазные мышцы, посмотреть вдаль на счет 1-6. Повторить 1-2 раза.
Закрепление полученных знаний.
Не зря римский баснописец Федр сказал: «Наука – капитан, а практика – солдаты». Поэтому сейчас перейдем от теории к практике.
Откройте учебник на странице 152, найдите практическую работу №8, прочитайте ее.
Запишите в тетрадь тему практической работы «Кодирование текстовой информации», цель работы: научиться определять числовые коды символов, вводить символы с помощью числовых кодов и осуществлять перекодировку русскоязычного текста в текстовом редакторе.
Включите компьютеры, и мы вместе выполним эту работу.
Задание №1. В текстовом редакторе Word определить числовые коды нескольких символов:
в кодировке Windows ;
в кодировке Unicode (Юникод)
Запустить текстовый редактор Word
ввести команду (Вставка – Символ…). На экране появится диалоговая панель Символ. Центральную часть диалоговой панели занимает таблица символов.
Для определения десятичного числового кода символа в кодировке Windows с помощью раскрывающегося списка из: выбрать тип кодировки кириллица (дес.).
В таблице символов выбрать символ. В текстовом поле Код знака: появится десятичный код символа.
Для определения шестнадцатеричного числового кода в кодировке Unicode с помощью раскрывающегося списка из: выбрать тип кодировки Юникод (шестн.).
В таблице символов выбрать символ. В текстовом поле Код знака: появится шестнадцатеричный числовой код символа.
С помощью электронного калькулятора перевести шестнадцатеричный числовой код в десятичную систему счисления:
0586 16 = Х 10 ; 1254 16 = Х 10 ; 8569 16 = Х 10 ;
Задание №2. В текстовом редакторе Блокнот ввести с помощью числовых кодов последовательность символов в кодировках Windows и MS – DOS .
Запустить стандартное приложение Блокнот командой (Программа – Стандартные – Блокнот).
С помощью дополнительной цифровой клавиатуры при нажатой клавише Alt ввести число 0224, отпустить клавишу Alt , в документе появится символ «а». Повторить процедуру для числовых кодов от 0225 до 0233, в документе появится последовательность из 10 символов «абвгдежзий» в кодировке Windows .
С помощью дополнительной цифровой клавиатуры при нажатой клавише Alt ввести число 224, отпустить клавишу Alt , в документе появится символ «р». Повторить процедуру для числовых кодов от 225 до 233, в документе появится последовательность из 10 символов «рстуфхцчшщ» в кодировке MS – DOS .
Первичная проверка понимания
Вопросы учителя
1. Какой принцип кодирования текстовой информации используется в компьютере? (При вводе в компьютер текстовой информации происходит ее двоичное кодирование. Пользователь нажимает на клавиатуре клавишу со знаком, и в компьютер поступает определенная последовательность из восьми электрических импульсов (двоичный код знака). В процессе вывода на экран компьютера производится обратное перекодирование, т.е. преобразование двоичного кода в его изображение.)
2. Как называется международная таблица кодировки символов? ( ASCII (American Standard Code for Information Interchange – американский стандартный код для обмена информацией )
3. Перечислите названия таблиц кодировок для русскоязычных символов. (КОИ - 8 , MS - DOS , Мас , ISO , Windows )
Учитель раздает карточки с индивидуальными заданиями. (Петя и Коля пишут друг другу электронные письма в кодировке КОИ - 8. Однажды Петя ошибся и отправил письмо в кодировке Windows . Коля получил письмо и как всегда прочитал его в КОИ – 8. Получился бессмысленный текст, в котором часто повторялось слово ******. Какое слово было в исходном тексте письма?
1 вариант – УЛБОЕТ (сканер)
2 вариант - РБНСФШ (память)
3 вариант – РТЙОФЕТ (принтер)
4 вариант – ДЙУЛЕФБ (дискета)
5 вариант – ФТЕЛВПМ (трекбол)
6 вариант – НПОЙФПТ (монитор)
7 вариант – РТПГЕУУПТ (процессор)
8 вариант – ЛМБЧЙБФХТБ (клавиатура)
9 вариант – НБФЕТЙОУЛБС РМБФБ (материнская плата)
10 вариант – ФБЛФПЧБС ЮБУФПФБ РТПГЕУУПТБ (тактовая частота процессора)
Домашнее задание
По учебнику Н. Угриновича п.3.1. стр. 74 - 77
Закодируйте в коде КОИ – 8 свои имя и фамилию. Запишите результат в виде:
двоичного кода
десятичного кода
Дополнительное задание (на карточке) : расшифруйте текст с помощью кодировки КОИ -8:
254 212 207 194 205 213 196 210 207 214 201 218 206 216 208 210 207 214 201 212 216, 218 206 193 212 216 206 193 196 207 194 206 207 206 197 205 193 204 207,
228 215 193 215 193 214 206 217 200 208 215 193 215 201 204 193 218 193 208 207 205 206 201 196 204 209 206 193 222 193 204 193:
244 217 204 213 222 219 197 199 207 204 207 196 193 202, 222 197 205 222 212 207 208 207 208 193 204 207 197 211 212 216,
233 204 213 222 219 197 194 213 196 216 207 196 201 206, 222 197 205 215 205 197 211 212 197 21 203 197 205 208 207 208 193 204 207.
(Чтоб мудро жизнь прожить, знать надобно немало,
Два важных правила запомни для начала:
Ты лучше голодай, чем, что попало есть,
Информатика и информационные технологии. Учебник для 8 класса /Н.Д. Угринович. – М. БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. – 205 с.: ил.
Журнал «Информатика и образование», № 4,2003 год, №6,2006 год
Информатика 7 – 9 кл. / А.Г. Кушниренко, Г.В. Лебедев, Я.Н. Зайдельман, М.:Дрофа, 2001. – 336 с.: ил.