116318 (Различные подходы к определению количества информации. Единицы измерения количества информации)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СОЦИАЛЬНО-ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ»

КАФЕДРА ИНФОРМАТИКИ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ОБРАЗОВАНИИ

Учебно-методический проект

на тему:

Различные подходы к определению количества информации. Единицы измерения количества информации

Бирск-2011

Содержание

1. Отражение темы в ГОСТе

2. Анализ раскрытия темы в школьных учебниках различных авторских коллективов

3. Методика изучения темы

4. Конспект урока №1

5. Конспект урока №2

6. Конспект урока №3

7. Конспект урока №4

8. Итоговый тест

9. Использованная литература

1. Отражение темы в ГОСТе

Отражение темы «Различные подходы к определению количества информации. Единицы измерения количества информации» в ГОСТе.

ОБЯЗАТЕЛЬНЫЙ МИНИМУМ СОДЕРЖАНИЯ ОСНОВНЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ПРОГРАММ

Представление информации.

Информация, информационные объекты различных видов. Язык как способ представления информации: естественные и формальные языки. Формализация описания реальных объектов и процессов, примеры моделирования объектов и процессов, в том числе – компьютерного. Информационные процессы: хранение, передача и обработка информации. Дискретная форма представления информации. Единицы измерения информации. Управление, обратная связь. Основные этапы развития средств информационных технологий

(Курсивом в тексте выделен материал, который подлежит изучению, но не включен в Требования к уровню подготовки выпускников).

ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА ОСНОВНОГО ОБЩЕГО ОБРАЗОВАНИЯ ПО ИНФОРМАТИКЕ И ИНФОРМАЦИОННЫМ ТЕХНОЛОГИЯМ

Согласно стандарту основного общего образования по информатике и информационным технологиям, утвержденному в 2004 году, Федеральный базисный учебный план для образовательных учреждений Российской Федерации отводит 105 часов для обязательного изучения информатики и информационных технологий на ступени основного общего образования. В том числе в VIII классе – 35 учебных часов из расчета 1 учебный час в неделю и IX классе – 70 учебных часов из расчета 2 учебных часа в неделю. В примерной программе предусмотрен резерв свободного учебного времени в объеме 11 часов (10,5%) для реализации авторских подходов, использования разнообразных форм организации учебного процесса, внедрения современных методов обучения и педагогических технологий, учета региональных условий. В примерной программе на изучение раздела «Информация и информационные процессы», куда входит тема «Понятие количества информации: различные подходы. Единицы измерения количества информации» отводится 4 часа.

ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ПОДГОТОВКИ ВЫПУСКНИКОВ

по теме «Понятие количества информации: различные подходы. Единицы измерения количества информации»

Ученик должен

знать/понимать единицы измерения количества и скорости передачи информации;

уметь оценивать числовые параметры информационных объектов и процессов: объем памяти, необходимый для хранения информации; скорость передачи информации.

Практические работы:

Фиксация аудио- и видео информации, наблюдений, измерений, относящихся к объектам и событиям окружающего мира, использование для этого цифровых камер и устройств звукозаписи.

Учитывая сложность подачи материала по данной теме, обилием новых понятий, определений, и то, что тема измерения количества информации выносится на ЕГЭ по информатике, можно предложить следующее тематическое планирование уроков по разделу «Информация и информационные процессы»:

2. Анализ раскрытия темы в школьных учебниках различных авторских

коллективов

Рассмотрим учебное пособие под редакцией Макаровой Н.В. –это пособие по информатике для 7-9 классов [1].

Здесь тема «количество информации» особо не выделяется. Вводятся понятие информации, ее свойства, способы восприятия информации, форма и язык представления информации.

При изучении темы 2. «Представление информации», которая раскрывается в следующих двух пунктах

2.1. Форма и язык представления информации

2.2. Кодирование информации выясняются:

• что является основой представления информации,

• какие бывают формы представления информации,

• что такое код и кодирование информации,

• какие единицы измерения используются для определения объема информации.

Так независимо от формы представления и способа передачи, информация передается с помощью какого-либо языка. Языки делятся на естественные (разговорные) и формальные. Основу любого языка составляет алфавит – набор однозначно определенных знаков (символов), из которых формируется сообщение.

Понятия кода и кодирования вводятся следующим образом: код – набор символов (условных обозначений) для представления информации; кодирование – процесс представления информации в виде кода. На примерах приводятся различные способы кодирования информации, один из них – способ представления информации с помощью языка, содержащего два символа алфавита — 0 и 1. «Эти два символа 0 и 1 принято называть двоичными цифрами или битами (от англ. binary digit −двоичный знак)». Дается определение бита: бит – наименьшая единица измерения объема информации, а также приводится таблица более крупных единиц измерения информации.

В учебном пособии под редакцией Семакина И.Г. – это пособие по информатике для 7-9 классов [2] тема измерения количества информации рассмотрена в разделе «Человек и информация» в параграфе «Количество информации».

В учебнике материал дается в двух частях:

Часть I. Базовый курс информатики. Основная часть.

Часть II. Материал для углубленного изучения базового курса.

В обеих частях присутствует тема «Количество информации»

В первой части количество информации определяется с точки зрения алфавитного подхода. «Алфавитный подход позволяет измерять информацию, заключенную в тексте на некотором языке (естественном или формальном)». Вводятся понятия «мощность алфавита» (это полное число символов в алфавите), «информационный вес», «двоичный алфавит», и говорится о том, что информационный вес символа двоичного алфавита принят за единицу информации и называется 1 бит. Вводится формула: , где — информационный вес каждого символа, а — мощность алфавита, причем объяснен каждый шаг того, каким образом появляется данная формула. Приводится таблица перевода одних единиц измерения информации в другие.

Во второй части данная тема раскрывается в трех пунктах:

1.1. Неопределенность знаний и единица информации

1.2. Вероятность и информация

1.3. Алфавитный подход и вероятность

Здесь обсуждаются два подхода к измерению информации: содержательный и алфавитный.

При изучении содержательного подхода дается определение единицы измерения информации (сообщение, уменьшающее неопределенность знаний в два раза, несет 1 бит информации), достаточно подробно, с примерами объясняется, что такое неопределенность знаний события (это количество возможных результатов события), что такое равновероятные события. Пошагово объясняется, как выводится формула для определения количества информации для равновероятных событий.

Рассматривается случай и неравновероятных событий. Приводятся примеры таких событий, объясняется, как подсчитывается количество информации в таких случаях.

В изучении алфавитного подхода отличительной особенностью является рассмотрение формулы Клода Шеннона для оценки средней информативности символов алфавита с учетом разной вероятности их встречаемости.

В учебном пособии под редакцией Н.Д. Угриновича − это пособие по информатике для 8 класса [3].

Тема измерения количества информации здесь рассматривается в главе «Информация и информационные процессы» в пункте

1.3. Количество информации разделяется на следующие подпункты:

1.3.1.Количество информации как мера уменьшения неопределенности знания

1.3.2. Определение количества информации

1.3.3. Алфавитный подход к определению информации

В этом учебном пособии последовательно прослеживаются два подхода к измерению информации: с точки зрения содержательной и кибернетической (алфавитной) концепций.

«Количество информации можно рассматривать как меру уменьшения неопределенности знания при получении информационных сообщений. Рассмотренный выше подход к информации как мере уменьшения неопределенности знания позволяет количественно измерять информацию. Существует формула, которая связывает между собой количество возможных информационных сообщений и количество информации , которое несет полученное сообщение: ». «За единицу количества информации принимается такое количество информации, которое содержится в информационном сообщении, уменьшающем неопределенность знания в два раза. Такая единица называется битом».

Далее рассматриваются более крупные единицы измерения количества информации, и приводится таблица перевода одних единиц измерения в другие.

При алфавитном подходе к определению количества информации отвлекаются от содержания информации и рассматривают информационное сообщение как последовательность знаков определенной знаковой системы. «Информационная емкость знака двоичной знаковой системы составляет 1 бит. Чем большее количество знаков содержит алфавит знаковой системы, тем большее количество информации несет один знак».

Поясняется, как определить количество информации в сообщении: «Сообщение состоит из последовательности знаков, каждый из которых несет определенное количество информации. Если знаки несут одинаковое количество информации, то количество информации в сообщении можно подсчитать, умножив количество информации , которое несет один знак, на длину кода (количество знаков в сообщении)

: »

3. Методика изучения темы

Различные подходы к измерению количества информации в сообщении определяются различием подходов к определению самого понятия «информация». Содержательный подход к измерению информативности сообщения основан на то, что информация – это снятая неопределенность. Неопределенность некоторого события связывают с количеством возможных исходов данного события. Алфавитный подход исходит из того, что любое сообщение можно закодировать конечной последовательностью символов некоторого алфавита. Я считаю, что в школьном курсе информатики, надо рассматривать и водить оба подхода.

Изучение содержательного подхода к измерению информативности сообщения в школьном курсе «Информатика и ИКТ» позволяет грамотно, и с методической точки зрения, верно, ввести единицу измерения информации – бит. Алфавитный подход дает возможность перейти к более крупным единицам измерения информации (байт, килобайт, мегабайт и т.д.), установить взаимосвязь между количеством информации в сообщении и количеством двоичных цифр, циркулирующих в компьютере. Отметим, что алфавитный подход следует изучать после содержательного подхода, показывая согласованность обоих подходов, их возможности и ограничения при нахождении количества информации в сообщении.

4. Конспект урока №1

Тема урока:

Количество информации

(содержательный подход)

Тип урока: Объяснение нового материала.

Цели:

образовательные:

• познакомить учащихся с содержательным подходом к измерению информации;

развивающие:

• формирование представления о содержательном подходе к определению количества информации;

воспитательные:

• интерес к теме количество информации (содержательный подход)

Задачи: