Правила поведінки і безпеки життєдіяльності (БЖ) в комп’ютерному класі. Опрацювання даних як інформаційний процес. Кодування та декодування повідомлень.

Урок 1

Тема:Правила поведінки і безпеки життєдіяльності (БЖ) в комп’ютерному класі. Опрацювання даних як інформаційний процес. Кодування та декодування повідомлень.

Мета: -- навчальна: ознайомити учнів з формами та способами подання повідомлень, кодуванням інформації, сучасними засобами зберігання і опрацювання повідомлень, носіями інформації та одиницями вимірювання ємності запам'ятовуючих пристроїв;

-- розвивальна: розвивати пізнавальні інтереси учнів, мислення;

-- виховна: виховувати інформаційну культуру учнів, уважність, дисциплінованість, акуратність, наполегливість.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Вид уроку: урок-лекція.

План уроку:

1. Організаційна частина. (1 хв.)

2. Актуалізація опорних знань. (5 хв.)

3. Повідомлення нового матеріалу. (32 хв.)

4. Закріплення нового матеріалу. (5 хв.)

5. Підведення підсумків уроку і домашнє завдання. (2 хв.)

Хід уроку

I. Організаційна частина.

Відмічаю відсутніх і перевіряю готовність класу до уроку.

II. Актуалізація опорних знань.

1. Що таке інформатика?

Інформатика - це наука про інформацію та інформаційні процеси в природі та суспільстві, методи та засоби одержання, зберігання, обробки, передачі, опрацювання, використання, захисту інформації та управління інформаційними процесами.

2. Що розуміється під терміном «інформація» ?

Інформація - це відомості про об'єкти навколишнього світу, які сприймаються людиною, твариною, рослинним світом або спеціальними пристроями.

3. Що розуміється під терміном «повідомлення»?

Під повідомленням розуміють вплив на нервову систему живого організму деякої сукупності сигналів, подразників, яка може бути подана різними способами в залежності від систем, які її видають та сприймають.

4. Які основні процеси виконуються з інформацією ?

Інформацію збирають, обробляють, зберігають і передають.

5. Які властивості повинна мати інформація?

Властивості інформації: вірогідність (правдивість), повнота, цінність (актуальність, своєчасність), зрозумілість.

6. Що таке шум?

Шумом є повідомлення, сформульовані невідомою мовою або які містять невідомі терміни. Але для тих, хто розуміє цю мову або знає зміст цих термінів, це повідомлення є інформацією.

III. Повідомлення нового матеріалу.

Носії інформації

Зростаючі потоки інформації, необхідність збереження її у великих обсягах сприяли розробці і застосуванню носіїв інформації, що забезпечують можливість довготривалого її зберігання в більш компактній формі.

Носій - фізичне середовище, у якому зберігаються повідомлення.

У «докомп'ютерні» часи інформацію зберігали на папері, фотокартках, кіноплівці, магнітній стрічці тощо.

З появою перших комп'ютерів знайшли широке використання перфокарти і перфострічки, які використовуються до цього часу в телеграфних апаратах, а також в автоматичних верстатах.

Перфокарта - це аркуш тонкого картону стандартних розмірів. В певних місцях перфокарти пробивають дірочки. Перфокарти з пробитими дірочками пропускали через спеціальний пристрій. Задана у вигляді дірочок інформація перетворювалася в систему електричних сигналів, які надходили до інших пристроїв комп'ютера.

Перфострічка - це стрічка цупкого паперу стандартної ширини, на яку заноситься інформація пробиванням дірочок у відповідних позиціях на 5-й або 8-й доріжках.

Звичайно, за дірочками, нанесеними на перфокарти або перфострічки, стоїть цілком певна інформація.

Магнітні стрічки і магнітні диски для зберігання інформації почали використовувати з розвитком обчислювальної техніки. Замість пробивки дірочок намагнічувались невеличкі області в потрібних місцях. Магнітні стрічки або диски встановлювались в спеціальні пристрої, де зчитувалася записана на них інформація і надходила до інших пристроїв комп'ютера.

Магнітні картки містять закодовану інформацію в кредитних, телефонних та реєстраційних картках, а також перепустках і «ключах» для кодових замків.

Компакт-диски (оптичні диски або CD) - це диск із спеціальної пластмаси із дзеркальним покриттям з того боку, з якого записується і зчитується інформація.

Інформація на диск записується так: диск обертається, і на його поверхні лазером в певних місцях наносяться «пошкодження» таким чином, щоб від них не відбивався промінь лазера при зчитуванні. Таким чином на диск можна записати різноманітну текстову і графічну інформацію, музику, рухомі зображення тощо. Щільність запису інформації лазером мікроскопічних «пошкоджень» дуже велика, і такі диски містять набагато більше інформації, ніж магнітні диски таких самих розмірів.

Інформація з оптичних дисків читається на спеціальних пристроях (дисководах), які входять до комплекту сучасних комп'ютерів. Завдяки оптичним дискам на сучасному комп'ютері можна якісно переглядати фільми і слухати музику.

Форми і способи подання інформації

Інформація буває досить різноманітною і може призначатися як для живих організмів, так і для різних машин. Приклади:

* «Фас!» - інформація для собаки;

* сигнал точного часу - інформація для людини;

* ключ від квартири - інформація для механічного замка. Існують такі форми подання інформації: символьна, текстова, графічна. Є інші форми, наприклад, звукова, відео...

Символьна форма подання інформації є найбільш простою, в ній кожний символ має якесь значення. Наприклад: червоне світло світлофора, показники повороту на транспортних засобах, різні жести, скорочення і позначення у формулах тощо.

У символьній формі використовуються букви, цифри, знаки, світлові сигнали, сигнали прапорцями, покажчики приладів тощо. Кожний символ має певне значення. Наприклад: літера V може означати об'єм; дорожній знак «!» у червоному колі означає «Попереду небезпека!».

Текстова форма подання інформації є більш складною. Ця форма передбачає, що зміст повідомлення передається не через окремі символи (цифри, букви, знаки), а їх порядком розміщення. Послідовно розташовані символи утворюють слова, які у свою чергу можуть утворювати речення. Текстова інформація викорис¬товується у книжках, брошурах, газетах, журналах тощо.

Графічна форма подання інформації, як правило, має найбільший об'єм. До цієї форми належать фотографії, картини, креслення, графіки тощо. Графічна форма більш інформативна. Наприклад, картина Іллі Рєпіна «Запорожці пишуть листа турецькому султану» дає глядачу багато відомостей про своїх героїв (побут, одяг, зброя, обличчя, характер...). Мабуть, тому, коли беремо в руки нову книжку, шукаємо в ній малюнки, щоб створити про неї найбільш повне враження.

Інформація може бути подана одним із способів: літерами і знаками, жестами, нотами музики, малюнками, картинами, скульптурами, звукозаписом, відеозаписом, кінофільмами тощо.

Як правило, подання повідомлення добирається так, щоб його передавання було якомога швидшим і надійнішим, а його опрацювання було якомога зручнішим для адресата. Тому часто до текстів додають уточнюючі рисунки, схеми, фотографії, і навпаки, до рисунків, схем, фотографій - пояснюючі тексти.

Важливо також, щоб повідомлення по можливості було коротшим, тобто його можна було якомога швидше прийняти і опрацювати, і разом з тим, за його допомогою можна було передати якомога більше інформації. До такого типу повідомлень відносяться, як правило, графічні образи з відповідними короткими текстовими поясненнями - географічні карти, схеми, креслення, таблиці, діаграми, спеціальні коди і ін.

Кодування інформації

Щоб передати інформацію за допомогою технічних приладів, її необхідно закодувати відповідно до природи каналу передачі. Наприклад, розмова по телефону (звукові сигнали) автоматично кодується в електричні сигнали, які по мережі передаються до співрозмовника і там знову перетворюються у звукові сигнали.

Таким чином, простежується послідовність:

Джерело -> Кодування -> Канал передачі -> Декодування -^ Приймач

Кодування - це перетворення інформації без зміни її змісту в інший вигляд за допомогою певного коду.

Код - це набір правил перетворення для кодування.

Прикладом кодування є такий прийом: виписується алфавіт і всі букви нумеруються за порядком. Наприклад, так (с. 26 в підр.):

А-1 Д-6 И-11 Л-16 Р-21 Х-26 Ь-31

Б-2 Е-7 І-12 М-17 С-22 Ц-27 Ю-32

В-3 Є-8 ї-13 Н-18 Т-23 4-28 Я-33

Г-4 Ж-9 Й-14 0-19 У-24 Ш-29

Ґ-5 3-Ю К-15 П-20 Ф-25 Щ-30

За допомогою цієї кодової таблиці можна написати закодовану записку, де букви замінені відповідними числами. Наприклад, таку:

3 1 22 33 6 1 14 22 20 11 22 1 23 11 1 16 4 7 2 21 24

Одержувач такої записки повинен користуватися цією ж кодовою таблицею, щоб розшифрувати і прочитати повідомлення.

У комп'ютері носіями інформації є електричні або магнітні сигнали, які можуть набувати лише двох значень: 0 - вимкнуто (нема струму, розмагнічено) або 1 - ввімкнуто (є струм, намагнічено).

За допомогою таких 0 і 1 кодують будь-яку інформацію, яку обробляє комп'ютер. Такий код називають двійковий.

Якщо застосувати згаданий метод, то цифр 0 і 1 вистачить на позначення лише двох символів. Можна застосувати кодування комбінацією із кількох 0 і l. Якщо взяти по два знаки (00, 01, 10, 11), це дозволить кодувати вже 4 символи. Тризначний код дає 8 комбінацій, чотиризначний - 16. Цього мало для зображення літер алфавіту, цифр і розділових знаків, спеціальних символів тощо.

Для кодування інформації в комп'ютерах використовується восьмизначний двійковий код.

Такої кількості символів вистачає для відображення літер, цифр, розділових, а також графічних елементів. Малюнки і звуки кодуються тими ж комбінаціями, але перед ними стоїть спеціальний знак, який вказує на характер інформації. повідомлення інформація кодування ємність

Усі символи, які використовує комп'ютер, заносяться в таблицю і нумеруються десятковими числами, які перетворюються у двійковий код із 8 знаків 0 і 1 - виходить кодова таблиця символів.

Біт (англ. Bit - двійкова одиниця) - найменша довжина двійкового коду (один двійковий розряд). Байт - це послідовність з 8 бітів. Загальна кількість різних комбінацій двійкових значень в байті дорівнює 28=256. Для кодування різних символів та для їх зберігання в запам'ятовуючих пристроях клмп'ютера найчастіше використовують американський стандартний код для обміну інформацією - ASCII (англ. Amecan Standart Code for Information Interchange), який являє собою стандартну таблицю кодування знаків.

Восьмизначний код ASCII, розрахований на 256 символів. Код кожного символу - це послідовність з 8-ми цифр 0 і l, що позначає певний символ.

Наприклад: 10001100 - буква М; 10011001 - буква Щ.

У комп'ютер заноситься та обробляється текстова інформація, цілі і дійсні числа, графічні зображення, малюнки і музика. І всі вони представлені у вигляді комбінацій із восьми «0» і «1» - байтів. Яка б інформація (текст, зображення, звук, відео) в комп'ютері не оброблялась, вона завжди кодується байтами.

Визначимо головну відмінність між книгою і текстом, занесеним в комп'ютер. Вона полягає в тому, що коли ми відкриваємо книгу, то бачимо зображення символів, сформованих дрібними крих¬тами друкарської фарби. А якщо ж «відкриємо» пам'ять комп'ютера, то «побачимо» коди літер, складені із 0 і 1. Звичайний текст зображується в комп'ютері послідовністю кодів. Тобто замість кож¬ної літери тексту зберігається її номер за кодовою таблицею. І тільки при виведенні літер у зовнішнє середовище (на папір або екран монітора) проводиться формування звичних на вигляд літер.

В сучасних програмах розповсюджене кодування символів 16-бітним кодом (2 байти) UNICODE з номерами від 0 до 65535, що практично вміщує алфавіти всіх народів світу.

Вимірювання об'єму інформації

Інформація кодується байтами і її об'єм вимірюється кількіс¬тю байт у повідомленні. Наприклад, текст «Андрій грає у футбол» має 20 байтів, і це можна порахувати.

Об'єм інформації вимірюється кількістю байт у повідомленні (текстовому, графічному тощо).

В тексті розділові знаки і «пропуски» - теж символи.

Нехай на аркуші 56 рядків по 64 символи у рядку. Підрахуємо кількість інформації на аркуші: 56?64 = 3584 байт.

Для вимірювання великих об'ємів інформації використовують кіло-, мета-, гігабайти. В інформатиці, обчислювальній техніці префікси кіло-, мега- і гіга- мають дещо інший зміст, ніж в інших науках. Кіло- - префікс, коефіцієнт 210 = 1024.

1 КБ(кілобайт) = 210 байтам = 1024 байтам

1 МБ(мегабайт) = 210 КБ = 1024 КБ

1 ГБ(гігабайт) = 210 МБ = 1024 МБ

Якщо є необхідність приблизно підрахувати об'єм інформації книжки, необхідно кількість символів на одній сторінці помножити на кількість сторінок. Наприклад, нехай книжка має 256 сторінок по 3584 байти на сторінці. Об'єм інформації такої книги:

3584x256= 917504 байт = 896 кілобайт = 0,875 мегабайта.

Засоби зберігання та опрацювання інформації

Традиційні засоби зберігання інформації

Накопичена віками інформація у вигляді книжок, газет, журналів, документів, креслень, картин, скульптур, кінофільмів, нот зберігається у бібліотеках, архівах, музеях, фондах, колекціях. Обслуговуванням цих сховищ (значною мірою вручну) займається велика кількість людей.

Книги, журнали, газети, документи, фотоальбоми, кіноплівки тощо лежать на поличках, у шафах і сейфах. Ознайомитися з інформацією або зробити з неї копії можна лише у сховищі. Доступ до цієї інформації складний і потребує тривалого часу. Необхідно зробити заявку на потрібну інформацію і чекати її виконання.

Сучасні засоби зберігання інформації

Комп'ютери дали змогу перетворити інформацію зі звичного вигляду - тексти книжок і журналів, креслення і малюнки, картини і скульптури, музику і рухомі зображення тощо - в електричні сигнали, які можна записати на магнітні та оптичні носії для зберігання, передати по електричних каналах на будь-яку відстань, відтворити у звичний вигляд для сприймання людиною.

Застосування комп'ютерів, магнітних та оптичних носіїв дало можливість замінити традиційні форми зберігання і використання інформації на сучасні.

Об'єм інформації, що зберігається на магнітних носіях і оптичних дисках, величезний. Вони набагато менші за розміром від традиційних носіїв інформації. Завдяки оснащенню комп'ютерами зменшилася кількість людей для обслуговування сховищ.

Магнітні і оптичні диски з інформацією знаходяться у спеціальних пристроях постійно діючих комп'ютерів для того, щоб була можливість звернутися до них і отримати необхідну інформацію з будь-якої відстані. У разі потреби можна не тільки ознайомитися з інформацією, але й переписати її на свої носії, роздрукувати, відтворити зображення і звук.

В різних країнах на потужних комп'ютерах створюються такі сховища у вигляді баз даних і банків знань з різноманітною інформацією. Ці вузлові комп'ютери об'єднуються у комп'ютерні мережі, які охоплюють увесь світ. Користуватися цими мережами може кожен громадянин будь-якої держави через комп'ютер, підключений до такої мережі.

Організація сучасних сховищ у вигляді баз даних і банків знань дозволяє звертатися до них по лініях зв'язку.

Завдяки комп'ютерам обробку інформації автоматизовано. Інформацію можна тиражувати на магнітних та оптичних дисках, як улюблену музику записують на касети до магнітофона, роздрукувати на папері тексти і малюнки. Окрім того, будь-яку інформацію в формі електричних сигналів можна передавати по каналах зв'язку: телефону, радіо, телебаченню тощо.

Для збирання, обробки, зберігання і використання інформації в сучасних сховищах необхідна комп'ютерна техніка і спеціальні програмні системи управління масивами інформації. Потрібна служба підтримки таких сховищ, яка обробляє нову інформацію, редагує і зберігає існуючу.

Маючи у своєму розпорядженні комп'ютер, під'єднаний до всесвітньої комп'ютерної мережі Інтернет, користувач має можливість отримувати різноманітну інформацію з комп'ютерних сховищ всього світу.

Структура інформаційного процесу

Інформаційний процес може включати операції пошуку, збирання, збереження, передавання, опрацювання, використання і захисту інформації.

Наприклад, під час перепису населення обліковці заходять до всіх осель і збирають відомості про всіх людей, які мешкають там (вік, стать, освіта, фах, місце роботи тощо). Потім ці відомості передають на комп'ютери для зберігання та опрацювання. Після обробки інформацію використовують державні установи для прийняття економічних і політичних рішень.

Інформаційні технології

Зі стародавніх часів людське суспільство вдосконалювало способи «виробництва» інформації і методи доставки її до користувача. Значення своєчасного одержання інформації було настільки великим, що створювались громіздкі споруди для передачі різних відомостей. Стародавні греки передавали важливі відомості за допомогою дзеркал. Про напад ворога козаки попереджали, запалюючи діжки зі смолою на вежах. У часи Наполеона в Європі і Росії існувала система передачі повідомлень за допомогою ланцюгів семафорів, які з'єднували столиці великих держав. Пізніше виникли телеграф і телефон, супутниковий зв'язок і телебачення.

Збирання, обробка і передача інформації з розвитком науки і техніки стали вимагати спеціальних технологій.

Інформаційні технології - це сукупність засобів і методів збирання, обробки, зберігання, передачі, захисту і використання інформації.

Наприклад, для реферату учень зібрав матеріали в бібліотеках, наукових публікаціях, в Інтернеті, текстовим редактором набрав ці матеріали, сканером зняв малюнки і креслення, надрукував роботу на принтері або передав її за допомогою електронної пошти.

IV. Закріплення нового матеріалу.

1. Як записується інформація на магнітні стрічки і диски ?

Інформація на диск записується так: намагнічуються невеличкі області в потрібних місцях

2. Як записується інформація на оптичний диск?

Інформація на диск записується так: диск обертається, і на його поверхні лазером в певних місцях наносяться «пошкодження» таким чином, щоб від них не відбивався промінь лазера при зчитуванні.

3. Яким чином кодується інформація в комп'ютері?

Для кодування інформації в комп'ютерах використовується восьмизначний двійковий код.

4. Якими одиницями вимірюють кількість інформації?

Біт, байт, кілобайт, мегабайт, гігабайт.

5. Що таке «байт»?

Байт - це послідовність з 8 бітів. Біт (англ. Bit - двійкова одиниця) - найменша довжина двійкового коду (один двійковий розряд).

6. Скільки байт містить кілобайт?

1 КБ(кілобайт) - 210 байтам = 1024 байтам

7. Скільки кілобайт містить мегабайт?

1 МБ(мегабайт) = 210 КБ = 1024 КБ

8. Скільки байт містить мегабайт?

1 ГБ(гігабайт) = 210 МБ = 1024 МБ

V. Підведення підсумків уроку і домашнє завдання.

Домашнє завдання: по підручники прочитати пункти 1.3-1.5 на с. 18-20, 25-32.

На цьому уроці ми продовжили вивчати поняття інформації і повідомлення, вивчили як кодується інформація, ознайомилися з носіями інформації та одиницями вимірювання ємності запам'ятовуючих пристроїв.

 Завдання №1

Один з найдавніших шифрів розробив Полібій (III ст. до н.е.) -грецький історик, полководець, державний діяч. У шифрі, який назвали «квадрат Полібія», кожна літера алфавіту (або пара літер, що відповідають близьким за вимовою звукам) міститься в таблиці. Під час кодування повідомлення кожна літера замінюється парою цифр – номерами стовпця та рядка таблиці, на перетині яких вона розміщена. Для кодування повідомлень українською мовою    кодом “Квадрат Полібія” може бути використана таблиця, зображена нижче.

	1	2	3	4	5	6
1	А	Б	В	Г/Ґ	Д	Е
2	Є	Ж	З	И/Й	І/Ї	К
3	Л	М	Н	О	П	Р
4	С	Т	У	Ф	X	Ц
5	Ч	Ш	Щ	Ь	Ю	Я

Декодуйте повідомлення, закодовані за розглянутими вище правилами з використанням наведеної таблиці:

а) 53 43 13 52 21 52 42;

б) 62 43 51 34 31 11 33 33 65.

Завдання №2

Закодуйте повідомлення, використавши правила кодування, наведені в попередньому завданні:

а)    інформатика;

б)    повідомлення.

Запропонуйте власні правила кодування символів тексту та закодуйте за цими правилами повідомлення:

а)    сьогодні гарний день (для дівчат);

б)    мені подобається футбол (для хлопців).

Матеріал для вивчення

Опрацьовувати дані можна з використанням різноманітних пристроїв, у тому числі з використанням комп’ютера. Для цього потрібно подати дані у вигляді, придатному для опрацювання пристроями комп’ютера, та визначити правила, за якими повинно відбуватися опрацювання.

З метою зберігання, передавання, опрацювання, захисту повідомлень часто змінюють спосіб їх подання.

Усні повідомлення записують на папері, замінюючи звуки людської мови літерами алфавіту. При цьому виконується збереження повідомлень. Під час розмови по телефону звуки перетворюються на електричні сигнали. Це робить можливим передавання повідомлень на великі відстані. Розв’язуючи задачу на уроці математики, слова, що позначають числа, записують цифрами, а математичні операції – спеціальними знаками. Це спрощує виконання операцій з опрацювання повідомлень. Для захисту змісту повідомлень від сторонніх осіб проводять шифрування, замінюючи літери в тексті повідомлення іншими літерами, числами або умовними позначеннями.

Код (лат. codex – книга) – система умовних знаків, сигналів для передавання, опрацювання та збереження повідомлень.

Кодування повідомлень — це процес перетворення за певними правилами одного подання набору даних в інший. Під час кодування повідомлення відбувається зміна вигляду повідомлення без зміни його змісту.

Кодування – це перетворення повідомлень у зручну для передавання, зберігання опрацювання форму.

Декодування – це перетворення закодованого повідомлення у форму, прийнятну для приймача.

Наприклад, з історії добре відомий шифр, яким користувався для секретного листування зі своїми генералами римський імператор Гай Юлій Цезар (100-44 рр. до н. е.). Правила кодування полягають у тому, що кожна літера в тексті повідомлення замінюється іншою, що міститься в алфавіті на відстані кількох позицій від заданої літери:

А

Б

В

Г

Д

Е

Є

Ж

З

И

І

К

Л

М

Н

О

П

Р

С

Т

У

Ф

Ч

Ц

Ч

Ш

Щ

Ь

Ю

Я

Щ

Ь

Ю

Я

А

Б

В

Г

Д

Е

Є

Ж

З

И

І

К

Л

М

Н

О

П

Р

С

Т

У

Ф

Ч

Ц

Ч

Ш

Так, закодувавши повідомлення «привіт» з використанням шифру Цезаря зі зсувом на 4 літери праворуч, отримаємо повідомлення «ЛМЕЮЄО» .

Процес отримання початкового повідомлення із закодованого називають декодуванням повідомлення.

Декодування повідомлень відбувається, коли ми читаємо вголос надрукований текст, виконуємо музичний твір по нотах, розшифровуємо повідомлення, визначаємо за штрих-кодом країну, в якій виготовлено товар, тощо.

Для декодування повідомлення, закодованого шифром Цезаря зі зсувом на 4 літери праворуч, потрібно кожну літеру закодованого повідомлення замінити іншою, що розміщена в алфавіті на 4 позиції ліворуч від заданої. Таким чином, декодувавши повідомлення «зтдфкн зисб», отримаємо «добрий день».

Кодування та декодування повідомлень є прикладами процесів опрацювання даних.

Найважливіше в цьому пункті

Опрацювання даних – це процес отримання нових даних з наявних.

Кодування повідомлення – це процес заміни однієї послідовності сигналів, якою подано повідомлення, іншою послідовністю сигналів.

Кодування повідомлень виконується з метою їх зберігання, передавання, опрацювання, захисту