1. Методика изложения раздела «Информация и информационные процессы» в школьном курсе. Информация. Основные информационные процессы. Понятие количества информации: различные подходы. Единицы измерения количества информации.

Цели:

1) раскрыть смысл понятия «информация» в контексте жизни и деятельности человека; 2) ввести понятие ИП, показать 3 их разновидности: хранение, передача и обработка; 3) раскрыть роль языков в ИП; 4) раскрыть понятие инф-сти сообщ-ия с субъективной точки зрения на информацию; 5) ввести единицу измерения информации – бит; 6) научить вычислять количество информации.

Информация - фундаментальное понятие науки, поэтому определить его через какие-то более простые понятия невозможно.

В базовом курсе информатики рассматриваются 2 подхода:

1) субъективный (информация рассматривается с точки зрения ее роли в жизни и деятельности человека): информация - это знания, сведения, которыми человек обладает, которые он получает из окружающего мира;

2) кибернетический (позволяет создать машины, работающие с информацией): информация – это сод-е последовательностей символов (сигналов) из некоторого алфавита.

Ключевые понятия: память, носители информации, источник информации, приемник информации, канал связи.

Для обмена информацией между людьми используются языки – естественные и формальные. Получив информацию, мы ее запоминаем (храним). Хранение информации – способ распределения информации в пространстве и времени. Обработка происходит в уме или с помощью технических средств по определенным правилам для компьютера – это алгоритм или программа. Следует дать понять ученикам, что какую бы сложную работу с информацией не выполнял человек, она сводится к 3-м составляющим: хранению, передаче, обработке. Процессы передачи, хранения и обработки информации называются ИП. Человек получает информацию с помощью органов чувств: зрение, слух, вкус, обоняние, осязание.

Бит - единица измерения информации. Для объяснения нужно раскрыть понятие “неопределенность знаний”. Это число возможных вариантов результата. Существует 2 подхода: вероятностный и объемный.

1) Количеством информации называют числовую характеристику сигнала, отражающую ту степень неопределенности, которая исчезает после получения сигнала. Под единицей информации понимают такое ее кол-во, которое уменьшает неопределенность в 2 раза. Единица измерения информации - бит. N - кол-во событий, i - кол-во информации. Формула: 2ⁱ=N.

2) Объем информации в памяти ЭВМ или на носителе равен количеству бит.

Гейн в последней главе дает тему: Информация и измерение ее количества. Кушниренко в самом начале рассматривает Информацию, ИП, бит, байт, измерение информации. Ершов дает бит, байт и кодирование.

2. Методика изложения раздела «Представление информации в компьютере». Язык как способ представления информации: естественные и формальные языки. Компьютерное представление текстовой информации. Кодирование графической информации. Кодирование звуковой информации.

Язык – это знаковая система, используемая для целей коммуникации и познания. Основой большинства языков является алфавит – набор символов, из которых можно составлять слова и фразы данного языка.

Язык характеризуется: 1) набором используемых знаков; 2) правилами образования из этих знаков таких языковых конструкций, как “слова”, “фразы” и “тексты”; 3) набором синтаксических, семантических и прагматических правил использования этих языковых конструкций.

Все языки можно разделить на: естественные и формальные.

Естественными называются “обычные”, “разговорные” языки, которые складываются стихийно и в течение долгого времени. Основными функциями естественного языка являются: 1) коммуникативная; 2) когнитивная; 3) эмоциональная; 4) директивная.

Формализованный язык – язык, характеризующийся точными правилами построения выражений и их понимания.

В отличие от естественных языков формальным языкам присущи четко сформулированные правила семантической интерпретации и синтаксического преобразования используемых знаков, а также то, что смысл и значение знаков не изменяется в зависимости от каких-либо прагматических обстоятельств.

Текстовая информация.

Основные цели: 1) познакомить учащихся со способами представления и организации текстов в компьютерной памяти; 2) раскрыть назначение текстовых редакторов; 3) обучить основным приемам работы с текстовым редактором.

Изучаемые вопросы: 1) Кодирование текстов; 2) Структура текстового документа; 3) Текстовые редакторы и текстовые процессоры; 4) Интеллектуальные системы работы с текстом; 5) Практическая работа с текстовым редактором.

Настоящая тема является первой в базовом курсе, относящейся к содержательной линии «Информационные технологии».

Начать объяснение следует с напоминания того факта, что компьютер может работать с четырьмя видами информации: текстовой, графической, числовой и звуковой. Одним из самых массовых приложений компьютера является работа с текстами. Термины «текстовая информация» и «символьная информация» используются как синонимы. С точки зрения компьютера, текст — это любая последовательность символов из компьютерного алфавита.

Первая задача — познакомить учеников с символьным алфавитом компьютера.

Далее следует ввести понятие о таблице кодировки. Таблица кодировки — стандарт, ставящий в соответствие каждому символу алфавита свой порядковый номер.

Графическая информация.

Основные цели: 1) Познакомить учащихся с назначением и областями применения компьютерной графики; 2) Дать представление об устройстве и функционировании видеосистемы компьютера; 3) Раскрыть способы кодирования графического изображения; 4) Обучить основным приемам работы с графическим редактором.

Изучаемые вопросы: 1) Области применения компьютерной трафики. 2) Аппаратные компоненты видеосистемы компьютера. 3) Кодирование изображения. 4) Графические редакторы. 5) Практическая работа с графическим редактором.

К теоретическому содержанию данного раздела базового курса следует отнести: 1) вопросы состава и функционирования технических средств компьютерной графики; 2) вопросы представления изображения в памяти компьютера.

Главным теоретическим вопросом данного раздела информатики является вопрос о представлении изображения в памяти компьютера. Существуют два подхода к проблеме представления изображения: растровый и векторный.

Звуковая информация.

Основные цели: 1) Раскрыть понятие мультимедиа. 2) Познакомить учащихся со способами аналогового и цифрового представления звука, с техническими средствами мультимедиа. 3) Научить создавать несложные презентации.

Изучаемые вопросы: 1) Области применения мультимедиа. 2) Представление звука. 3) Технические средства мультимедиа. 4) Разработка компьютерных презентаций.

Данная тема относится к содержательной линии информационных технологий.

Преобразование информации из аналоговой формы в дискретную является общим техническим принципом работы компьютерной техники, и поэтому данный вопрос должен быть усвоен учениками.

Основное понятие в этом разделе: частота дискретизации - частота взятия отсчетов непрерывного во времени сигнала при его дискретизации (в частности, аналого-цифровым преобразователем). Измеряется в Герцах.

3. Методика изложения раздела «Представление и обработка чисел в компьютере». Системы счисления. Представление чисел в различных системах счисления.

Содержательные линии «Информация, СС, основы логики» (базовый уровень): двоичный алфавит, двоичная СС, двоичное кодирование числовой информации, перевод чисел из одной СС в другую.

Учащиеся должны: 1) знать особенности и преимущества двоичной СС; 2) уметь записывать десятичные числа в двоичную СС.

Актуальность: Тема «СС» имеет прямое отношение к математической теории чисел. Необходимость изучения этой темы в курсе информатики связано с тем, что числа в памяти компьютера представлены в двоичной СС, а для внешнего представления содержимого памяти, адресов памяти используют 16-ую или 8-ую СС. Это одна из традиционных тем. Данная тема вносит вклад и в фун­даментальное математическое образование школьников.

Типы задач: а) Определение основания, базиса, алфавита СС; б) Перевод чисел в 10-ую СС; в) Перевод целых чисел из разных СС в 10-ую СС по заданным алгоритмам; г) Перевод чисел в кратных СС; д) Арифметические действия над целыми числами в 2-ой СС.

Фрагмент методики: Ученики 8 класса знакомы с запи­сью чисел как римскими, так и арабскими цифрами. Сделав ударение на слове «позиция», учитель сообщает, что римский способ записи чисел называется непо­зиционный, а арабский- позиционный. После ввести термин «СС». СС – определенный способ представления чисел и соответствующие ему правила действия над числами. Римский способ записи чисел является примером непозиционной СС, а арабский - позиционный СС.

Далее надо научить учеников записывать натуральный ряд чисел в различных позиционных СС.

Для указания на основание СС, к которому от­носится число, вводим индексное обозначение. Еще одно важное замечание: не­льзя называть недесятичные числа так же, как десяти­чные. Сущность позиционного представления чисел от­ражается в развернутой форме записи чисел.

4. Методика изложения раздела «Представление информации в компьютере». Представление целых и вещественных чисел в памяти компьютера.

Цель обучения: сформировать представление  о способах представления чисел в компьютере и операциях над ними.

Учащиеся должны знать: правила записи числа в памяти компьютера.

Учащиеся должны уметь: выполнять простейшие арифметические операции с целыми и вещественными десятичными числами в памяти компьютера.

Типы задач: а) Представление целых и вещественных чисел по правилам хранения их в памяти компьютера; б) Выполнение операций над числами в нормализованном виде; в) Использование прямого, обратного, дополнительного кодов.

Целые числа в компьютере хранятся в формате с фиксированной запятой. В этом случае каждому разряду ячейки памяти соответствует всегда один и тот же разряд числа, а «запятая» «находится» справа после младшего разряда, то есть вне разрядной сетки.

Для хранения целых неотрицательных чисел отводится одна ячейка памяти (8 битов).

Для хранения целых чисел со знаком отводится 2 ячейки памяти (16 битов), причем старший (левый) разряд отводится под знак числа.

Представление в компьютере положительных чисел с использованием формата знак - величина называется прямым кодом числа.

Для представления отрицательных чисел используется дополнительный код. Дополнительный код позволяет заменить арифметическую операцию вычитания операцией сложения.

Для получения дополнительного кода отрицательного числа можно использовать алгоритм: 1) Модуль числа записать в прямом коде в n двоичных разрядах; 2) Получить обратный код числа, для этого значения всех битов инвертировать; З) К полученному обратному коду прибавить единицу.

Достоинствами представления чисел в формате с фиксированной запятой является простота и наглядность представления чисел, а также простота алгоритмов реализации арифметических операций. Недостатком – небольшой диапазон представления величин, недостаточный для решения математических, физических, экономических и других задач.

Система вещественных чисел, представимых в компьютере, является дискретной (прерывной) и конечной. Для представления вещественных чисел используется форма записи чисел с порядком основания СС.

Любое число N в СС с основанием q можно записать в виде: N = Mqp, где M - множитель, содержащий все цифры числа (мантисса), а p - целое число, называемое порядком. Такой способ записи чисел называется представлением числа с плавающей точкой. 

Мантисса должна быть правильной дробью, у которой первая цифра после точки отлична от нуля: 0.12 <= |M| < 1. Если это требование выполнено, то число называется нормализованным.