«Язык – средство кодирования»

Класс 8, 3 урок

Учитель: Брух Т.В.

Дата: ______________

Тема урока: «Язык – средство кодирования»

Цель: формирование первоначальных знаний о понятиях кодирования и перекодирование информации, кода, длины кода.

Задачи:

Обучающая:

• познакомить учащихся со способами кодирования и декодирования информации в жизни человека, науке, технике;

• сформировать представление о необходимости кодирования информации;

• ввести понятия «код», «кодирование», «декодирование»; показать разнообразие окружающих человека кодов.

Развивающая:

• на примере выполнения задания, на компьютере формировать умение логически мыслить

• понимание общепредметной сущности понятия «код», «длина кода»; общеучебные умения анализа, сравнения, классификации;

Воспитывающая:

• воспитывать культуру общения, усидчивость

• воспитание чувства коллективизма, умения выслушивать других

Ход урока:

1. Организационный момент

Учитель приветствует учащихся, проверяет их готовность к уроку, отмечает отсутствующих.

2. Проверка д/з

Задание №1: Необходимо провести Робота по лабиринту из начального положения (◊) в точку A. Составить алгоритм + чертеж.

А ) В) С)

Задание №2: Используя команды исполнителя, напишите алгоритм для перевода Робота в точку отмеченную *.

А) В) С)

3. Изучение нового материала

Кодирование информации. С развитием цивилизации люди стали записывать информацию в виде иероглифов. Причем каждому из знаков иероглифов было задано определенное значение. Подобная замена информации встречается в любой отрасли человеческой деятельности и нам, людям, стоит лишь договориться между собой, как понимать обозначения. Так человек выражает мысли словами, а они являются алфавитным представлением информации; на уроках физики при рассмотрении явления мы используем формулы - язык математики; существует язык глухонемых, где символы - мимика и жесты; язык музыки, где символы - ноты и т.д. При переходе улицы информация передается нам в виде сигналов светофора. По мере развития техники появились разные способы записи информации – схемы, чертежи. В 1838 г. изобретатель Морзе изобрел удивительный код – азбуку Морзе.

Мы знаем, что основу любого языка составляет алфавит - конечный набор различных символов, из которых складывается сообщение. Одна и та же запись может нести разную смысловую нагрузку.

Кодирование — это один из видов обработки информации. При кодировании меняется форма представления информации, а её содержание сохраняется.

Для того чтобы хранить и передавать информацию, её необходимо как-то закодировать, например записать с помощью знаков (символов) на каком-то языке.

Кодирование — это представление информации в форме, удобной для её хранения, передачи и автоматической обработки.

Код — это правило, по которому сообщение преобразуется в цепочку знаков.

Язык — это система знаков и правил, используемая для записи и передачи информации.

Естественные языки (русский, английский и др.) сформировались в результате развития человеческого общества и используются для общения людей.

Сначала древние люди овладели устной речью. Поскольку человек может издавать и различать на слух не так много звуков, он стал комбинировать их, составляя слова, каждому из которых приписывался некоторый смысл.

Затем люди стали записывать информацию, например, для передачи потомкам. В первое время жизненный опыт пытались зафиксировать в виде рисунков животных и предметов, затем пиктограмм (схематических изображений), иероглифов (рис. 2.1).

В большинстве современных языков используется алфавитное письмо, где каждый знак (или сочетание знаков) обозначает некоторый звук, так что с помощью небольшого набора знаков (алфавита) можно записать любые слова устной речи.

Алфавит — это набор знаков, который используется в языке.

Обычно знаки в алфавите расположены в определённом порядке.

Вспомните, сколько знаков входит в русский и английский алфавиты.

К алфавиту языка, вообще говоря, нужно отнести пробел (пропуск между словами), цифры (знаки для записи чисел), знаки препинания, скобки.

Мощность алфавита — это количество знаков в алфавите.

В любом естественном языке есть исключения из правил и есть неоднозначности. Например, одно и то же слово может иметь различный смысл.

Что означает слово «рукав» в следующих предложениях на русском языке?
• Дельта Волги делится на множество рукавов.
• Рукав слишком длинный, но его легко укоротить. Как вы это определили?

Смысл слова часто можно установить только из контекста, т. е. отрывка текста, в котором оно употребляется. Часто, например в научных публикациях, такая ситуация недопустима, потому что смысл текста должен быть понят однозначно. В таких случаях используют языки специального типа, в которых каждое слово и словосочетание имеют чётко определённое единственное значение и нет никаких исключений.

Формальный язык — это язык, в котором однозначно определяется значение каждого слова, а также правила построения предложений и придания им смысла.

Вот некоторые примеры формальных языков:
• математические формулы: S = v • t;
• правила записи чисел: 12345;
• нотная запись: 
• язык записи шахматных партий: 1. е2-е4 е7-е5 ...
• алгоритмический язык:

алг Программа

нач

вывод 'Привет, Вася!'

кон

Все формальные языки — искусственные, они созданы людьми. В таблице 2.1 сравниваются естественные и формальные языки.

С точки зрения теории информации, сообщение — это любой набор знаков некоторого алфавита. Пусть мы хотим отправлять различные сообщения одинаковой длины, используя какой-то алфавит. Конечно, чем короче будет длина сообщений, тем быстрее можно будет их передать. Но вместе с тем если сообщения будут слишком короткими, то количество различных сообщений может оказаться недостаточным. Например, из двух двоичных цифр можно составить только четыре разных сообщения: 00, 01, 10 и 11 — больше, как ни комбинируй, не получится.

Рассмотрим алфавит из четырёх знаков: @#$%. Постройте все возможные сообщения из одного знака. Постройте все возможные сообщения из двух знаков, которые начинаются с буквы @ (вторая буква может быть любой).

Для алфавита @#$% в сообщении из двух знаков первый знак можно выбрать четырьмя способами, и для каждого из них есть 4 варианта выбора второго знака. Поэтому сообщений, состоящих из двух знаков, будет 42 = 16 (рис. 2.2).

Рис. 2.2

Для алфавита из четырёх знаков определите:
а) количество сообщений из двух знаков;
б) количество сообщений из трёх знаков;
в) количество сообщений из четырёх знаков;
г) количество сообщений из L знаков.

Для алфавита из М знаков определите:
а) количество сообщений из двух знаков;
б) количество сообщений из трёх знаков;
в) количество сообщений из четырёх знаков;
г) количество сообщений из L знаков.

Если алфавит языка состоит из М знаков (имеет мощность М), количество различных сообщений длиной L знаков вычисляется как

N = M^L.

Для двоичного алфавита (его мощность равна М = 2), получается:

N = 2^L.

Алфавит языка содержит буквы «А» и «У». Определите, сколько сообщений из трёх знаков можно записать с помощью этого языка.

Алфавит языка содержит буквы «А», «О» и «У». Определите, сколько сообщений длиной не больше четырёх знаков можно записать с помощью этого языка.

Если длина сообщений может меняться (может быть равна L₁, L₂, .... L_K), то для вычисления общего количества различных сообщений нужно сложить количества сообщений для каждой возможной длины:

N = N₁ + N₂ + ... + N_K.

Человек кодирует информацию с помощью языка.

Вопрос к учащимся: что такое язык? (это знаковая форма представления информации).

Возникновение целого ряда языков было продиктовано необходимостью привлечения технических средств для передачи информации. Примером такого языка является азбука Морзе, изобретенная для передачи телеграфных сообщений. На прошлом занятии вы кодировали свое имя с помощью азбуки Морзе. Сегодня мне хотелось бы отметить, что этот код неравномерный, нужен разделитель.

Выполните задание: Закодируйте свое имя с помощью кодовой таблицы (Windows-1251):

(ВАСЯ – С2 С0 D1 DF)

Перекодирование информации из одной знаковой системы в другую. Так, в процессе чтения вслух приходится переходить от одной формы представления информации к другой. В процессе преобразования информации из одной формы представления в другую происходит перекодирование информации.

Перекодирование – это операция преобразования знаков или групп знаков одной знаковой системы в знаки или группы знаков другой знаковой системы.

Средством перекодирования служит таблица соответствия знаковых систем (таблица перекодировки), которая устанавливает взаимно однозначное соответствие между знаками или группами знаков двух различных знаковых систем.

Цели и способы кодирования.

Текст:

• в России: Привет, Вася!

• Windows-1251: CFF0E8E2E52C20C2E0F1FF21

• передача за рубеж (транслит): Privet, Vasya!

• стенография:

• шифрование: Рсйгжу-!Гбта”

Числа:

• для вычислений: 25

• прописью: двадцать пять

• римская система: XXV

Вопрос к учащимся:

- Как вы думаете, каким информационным процессом является кодирование информации? (Обработкой информации).

Существует даже целая наука, которая занимается шифровкой и расшифровкой информации. Это наука криптография.

Декодирование – это восстановление сообщения из последовательности кодов.

Не все коды допускают однозначное декодирование!

Возникает только один вопрос: зачем людям необходимо участие в двух процессах кодировании и декодировании, т.е. зачем люди кодируют информацию?

• Чтобы скрыть ее от других (все случаи шифров и тайнописи).

• Чтобы записать информацию короче. Самый простой пример – аббревиатуры. Что такое ООН? Организация Объединенных Наций.

• Чтобы ее удобнее было обрабатывать и передавать. Например, как передать информацию по телеграфу? Букву в электрический провод никак не запихнешь, значит, надо представить эту букву так, чтобы ее удобно было передать с помощью электрического тока.

Какой код использовать? Идея: использовать тот код, который применяется в компьютерной технике. Вся информация кодируется в двоичной системе счисления: с помощью цифр 0 и 1.

Эти два символа называют двоичными цифрами или битами.

Такой способ кодирования технически просто организовать: 1 - есть электрический сигнал, 0 - нет сигнала. Недостаток двоичного кодирования - длинные коды. Но в технике легче иметь дело с большим числом простых однотипных элементов, чем с небольшим числом сложных.

Двоичный код. Код, в котором используются только два знака, называется двоичным. Все виды информации в компьютерах кодируются в двоичном коде. 1 бит – это количество информации, которое можно передать с помощью одного знака в двоичном коде («0» или «1»).

bit = binary digit, двоичная цифра

4. Практическая работа «Кодирование»

1. Слова зашифрованы перестановкой букв в слове по одному и тому же правилу. Расшифруйте слова, определив правило перестановки. Лтос (стол), анигк (книга), аучкр (ручка), ьеартдт (тетрадь). Зашифруйте по этому правилу слово «информация» (янцамрофии).

2. Расшифруйте слова и найдите лишнее слово: ЫМЬШ, ОТИМОНР, ЛОБЯОК, СДИК. (Мышь, монитор, яблоко, диск.).

3. . Дана кодировочная таблица. С помощью этой таблицы зашифруйте фразу: «Я умею работать с информацией. А ты?»

(3435211305334517000115200020314518451014221517130024100546434500203038)

5. Подведение итогов. Домашнее задание.

Выводы
• Кодирование — это представление информации в форме, удобной для её хранения, передачи и автоматической обработки.
• Код — это правило, по которому сообщение преобразуется в цепочку знаков.
• Язык — это система знаков и правил, используемая для записи и передачи информации.
• Алфавит — это набор знаков, который используется в языке. Обычно знаки в алфавите расположены в определённом порядке.
• Мощность алфавита — это количество знаков в алфавите.
• Сообщение — это любой набор знаков какого-то алфавита.
• Если алфавит языка состоит из М знаков (имеет мощность М), количество различных сообщений длиной L знаков вычисляется как N = ML.
• Формальный язык — это язык, в котором однозначно определяется значение каждого слова, а также правила построения предложений и придания им смысла.
Интеллект-карта