Вы не зарегистрированы

Авторизация



Дискретное представление информации

Данные об авторе
Автор(ы): 
Волгина Наталья Геннадьевна
Регион: 
Московская область
Характеристики урока (занятия)
Уровень образования: 
среднее (полное) общее образование
Целевая аудитория: 
Учащийся (студент)
Целевая аудитория: 
Учитель (преподаватель)
Класс(ы): 
11 класс
Предмет(ы): 
Информатика и ИКТ
Цель урока: 
Дать представление о различиях в видах представления информации (информация дискретная и аналоговая)
Тип урока: 
Урок изучения и первичного закрепления новых знаний
Учеников в классе: 
15
Используемые учебники и учебные пособия: 

Угринович Информатика 10-11 класс

Краткое описание: 
Тема позволяет раскрыть особенности восприятия информации человеком, в связи с чем необходимо нацелить внимание учащихся на особенности протекания информации внутри человека. Урок как единица учебного процесса рассматривается с позиции открытой базовой информационно-коммуникационной системы, где субъекты коммуникации сами выступают в форме информационных подсистем. Информационная система характеризуется, как правило, своими специфическими для информационной системы параметрами: структурой данных, информационным объемом, скоростью обмена информацией между структурными элементами системы и пр. Любое последовательное изменение этих параметров будет свидетельствовать о наличии некоего процесса и характеризовать этот процесс: «есть изменения какого-либо параметра – есть информационный процесс». В процессе передачи информации информационные подсистемы выполняют последовательно роль источника и приемника информации. Строго говоря, конкретной передачи между источником и приемником информации нет, передаются знаки (В.М. Солнцев), в приемнике информации возникает не переданная информация, а аналогичная (в случае адекватной интерпретации знака) мысль. Информация не передается, а лишь резонансно возбуждается. Поэтому понятие, являясь формой абстрактного мышления, должно иметь адекватное отражение в любых информационных системах для осуществления информационного обмена. Тема достаточно сложно воспринимается учащимися в виду их неспособности к детализации непрерывного процесса. Необходимо попытаться визуализировать данный процесс: показав, например, рисунок, сделанный штрихами (линиями), и рисунок, выполненный точками, дать понять, что если отвлечься от их способ представления, мы в том и другом случаях видим рисунок или образ, изображенный художником.

v\:* {behavior:url(#default#VML);} o\:* {behavior:url(#default#VML);} w\:* {behavior:url(#default#VML);} .shape {behavior:url(#default#VML);} Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4 st1\:*{behavior:url(#ieooui) } /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {mso-style-name:"Обычная таблица"; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-noshow:yes; mso-style-parent:""; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-para-margin:0cm; mso-para-margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:10.0pt; font-family:"Times New Roman"; mso-ansi-language:#0400; mso-fareast-language:#0400; mso-bidi-language:#0400;} table.MsoTableGrid {mso-style-name:"Сетка таблицы"; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; border:solid windowtext 1.0pt; mso-border-alt:solid windowtext .5pt; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-border-insideh:.5pt solid windowtext; mso-border-insidev:.5pt solid windowtext; mso-para-margin:0cm; mso-para-margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:10.0pt; font-family:"Times New Roman"; mso-ansi-language:#0400; mso-fareast-language:#0400; mso-bidi-language:#0400;}

I. Организационный момент

II. Актуализация знаний

- Какие основные аспекты теоретической информатики мы рассматривали в 10 классе? (Информация и информационные процессы; моделирование и формализация; системы и управление. Каждый из этих разделов позволяет судить о том, что информатика не прикладная наука. Она изучает достаточно широкий спектр теоретических вопросов, которые существенно влияют на развитие общества, человека и производственных сфер взаимодействия).

- Насколько изменились ваши представления об информатике как науке?

- В каких областях производственной деятельности человека информатика способствует  качественному изменению труда? (Возрастает доля в сфере информационной деятельности. Причем возникает потребность в развитии таких  качеств человека, которые считались несущественными в период развития индустриального общества. Оперирование большими массивами информации требует наличия таких качеств, как умение структурировать и систематизировать данные, критически относиться к получаемым знаниям и др.)

- Перечислите основные понятия информатики. (Самые основные: информация, информационный процесс, система, модель, управление. Для информатики как прикладной науки важное значение имеет также и понятие «алгоритм»)

- Изменилось ли ваше представление о содержании некоторых понятий?

 

III. Теоретический материал урока

     Мы начинает рассматривать вопросы достаточно сложные для понимания и усвоения, но необходимые для общего развития и дальнейшей успешной учебы в тех направлениях, которые вы для себя выберете.

     Давайте подумаем об информации как о сигнале. Мы знаем, что сигнал рассматривается с позиции носителя информации по техническим средствам передачи. Какие виды информации различают в системах передачи информации?

     Для передачи информации, или, правильнее сказать, данных, используется физический процесс, который может быть описан математической формулой и называется сигналом. Именно сигналы различают по способу их представления как аналоговые и дискретные (см рис. 1 и 2).


v\:* {behavior:url(#default#VML);} o\:* {behavior:url(#default#VML);} w\:* {behavior:url(#default#VML);} .shape {behavior:url(#default#VML);} Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4 /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {mso-style-name:"Обычная таблица"; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-noshow:yes; mso-style-parent:""; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-para-margin:0cm; mso-para-margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:10.0pt; font-family:"Times New Roman"; mso-ansi-language:#0400; mso-fareast-language:#0400; mso-bidi-language:#0400;}

Рис. 1. Аналоговый сигнал

Рис. 2.  Дискретный сигнал

 

     В литературе постоянно ставят знак равенства между дискретными и цифровыми сигналами. Но их все-таки необходимо различать.

? Каковы различия между аналоговыми, дискретными и цифровыми сигналами?

     Аналоговая информация характеризуется плавным изменением ее параметров. Основные параметры наиболее простых синусоидальных аналоговых сигналов могут непрерывно и плавно меняться.

     Дискретная информация базируется на ряде фиксированных уровней представления заданных параметров, взятых в определенные промежутки времени. Если этих уровней много, можно говорить о цифровом представлении информации, то есть когда в определенные дискретные моменты они принимают конкретные дискретные значения. К счастью, аналоговую информацию легко преобразовать в цифровую. Это делают так называемые аналогоцифровые преобразователи (АЦП). Обратное преобразование обеспечивают цифроаналоговые преобразователи (ЦАП).

     В качестве носителей аналоговой информации могут использоваться различные физические величины, принимающие различные значения на некотором интервале, например, электрический ток, радиоволна и т.д. При дискретизации, то есть при преобразовании непрерывных изображений и звука в набор дискретных значений в форме кодов, за основу берется какое-либо конкретное значение, а любые другие, отличающиеся от нормы, просто игнорируются.

 

 

? Какие устройства можно отнести к аналоговым, а какие – к дискретным?

Аналоговыми устройствами являются:

·        телевизор -  луч кинескопа непрерывно перемещается по экрану, чем сильнее луч, тем ярче светится точка, в которую он попадает; изменение свечения точек происходит плавно и непрерывно;

·        проигрыватель грампластинок – чем больше высота неровностей на звуковой дорожке, тем громче звучит звук;

·        телефон – чем громче мы говорим в трубку, тем выше сила тока, проходящего по проводам, тем громче звук, который слышит собеседник.

К дискретным устройствам относятся:

·        монитор – яркость луча изменяется не плавно, а скачкообразно (дискретно). Луч либо есть, либо его нет. Если луч есть, то мы видим яркую точку (белую или цветную). Если луча нет, мы видим черную точку. Поэтому изображение на экране монитора получается более четким, чем на экране телевизора;

·        проигрыватель аудиокомпакт-дисков – звуковая дорожка представлена участками с разной отражающей способностью;

·        струйный принтер – изображение состоит из отдельных точек разного цвета.

 

     Человек благодаря своим органам чувств привык иметь дело с  аналоговой информацией, а в компьютере информация представлена в цифровом виде. Преобразование графической и звуковой информации из аналоговой формы в дискретную производится путем дискретизации, то есть разбиения непрерывного графического изображения или звукового сигнала на отдельные элементы.

     Дискретизация – это преобразование непрерывных изображений и звука в набор дискретных значений в форме кодов.

     При передаче дискретных данных по каналам связи применяются два основных типа физического кодирования – на основе синусоидального несущего сигнала и на основе последовательности прямоугольных импульсов. Первый способ часто называется также модуляцией  или аналоговой модуляцией, подчеркивая тот факт, что кодирование осуществляется за счет изменения параметров аналогового сигнала.  Второй способ обычно называют цифровым кодированием. Эти способы отличаются шириной спектра результатирующего сигнала и сложностью аппаратуры, необходимой для их реализации.

     В настоящее время все чаще данные, изначально имеющие аналоговую форму (речь, телевизионное изображение), передаются по каналам связи в дискретном виде, то есть в виде последовательности единиц и нулей. Процесс представления аналоговой информации в дискретной форме называется дискретной модуляцией. Аналоговая модуляция применяется для передачи дискретных данных по каналам с узкой полосой частот, типичным представителем которых является канал тональной частоты (телефонная сеть).

     В простых вычислительных машинах, в таких, как цифровые электромеханические или аналоговые, перенастройка на различные задачи осуществлялась с помощью изменения системы связей между элементами на специальной коммутационной панели. В современных универсальных компьютерах такие изменения производятся с помощью запоминания в специальном устройстве, накапливающем информацию, той или иной программы ее работы.

     В отличие от аналоговых машин, оперирующих непрерывной информацией,  современные компьютеры имеют дело с дискретной информацией, на входе и выходе которых в качестве такой информации могут выступать любые последовательности десятичных цифр, букв, знаков препинания и других символов. Внутри системы эта информация кодируется в виде последовательности сигналов, принимающих лишь два различных значения.

     В то время как возможности аналоговых машин ограничены преобразованиями строго ограниченных типов сигналов, современные компьютеры обладают свойством универсальности, иными словами, компьютер может производить преобразования любых буквенно-цифровых данных благодаря программе, составленной для выполнения той или иной задачи. Эта способность компьютера достигается за счет универсальности его системы команд, то есть элементарных преобразований информации.

     Свойство универсальности компьютера не ограничивается возможностью оперирования одной лишь буквенно-цифровой информацией. В данном виде может быть представлена (закодирована) любая дискретная информация, а также – с любой заданной степенью точности – произвольная непрерывная информация. Таким образом, компьютеры могут рассматриваться как универсальные преобразователи информации. Свойство универсальности современных компьютеров открывает возможность моделирования с их помощью любых других преобразователей информации, в том числе любых мыслительных процессов.

     Технологии цифровой обработки акустических сигналов и изображений находят все более широкое применение в различных областях, в частности при идентификации пользователей или для построения многоуровневых систем защиты. Вместе с тем в перечне основных предъявляемым к соответствующим системам  требований на первом месте стоит универсальность, быстрота и эффективность выполнения различных процедур обработки на основе использования стандартных недорогих технических средств, входящих в комплект традиционной офисной техники и компьютерной телефонии: ПК, сканера, принтера, звуковой платы, модема. Для реализации таких систем нужны подходы, позволяющие обрабатывать акустический сигнал и речь.

     Практически 80% информации человек получает через зрение, что означает доминирование зрительных рецепторов в жизнедеятельности человека. Вся информация в аппарате мышления человека сохраняется в виде образов, причем в этом образе сконцентрирована информация, полученная всеми рецепторами человека. Можно сделать вывод, что информация в памяти человека хранится в виде графических объектов. Развивая гипотезу о том, что любая информация, получаемая человеком извне, проходит стадию преобразования в изображения с последующей их целенаправленной обработкой, можно вывести последовательность процедур, пригодную для реализации в автоматизированных системах обработки данных различного рода, в том числе и в речи:

·        предобработка, когда независимо от вида полученной информации осуществляется ее преобразование к общему виду первичных описаний в виде двухмерных матриц данных, имеющих неотрицательные значения, которые можно рассматривать как изображения, образы;

·        обработка предполагает, что на основе каких-либо общих принципов, методов и алгоритмов осуществляются преобразования полученных первичных данных для достижения поставленных целей (сжатие, «шумоочистка», сравнение, распознавание и др.);

·        получение новых знаний и принятие решений основываются на заключении из характера и вида полученной из внешнего мира информации, а также результатов ее обработки для выполнения конкретных действий  в соответствии с общей стратегией поведения человека.

 

     Практическая значимость этой гипотезы состоит в том, что интеллектуальные возможности человека по анализу и обработке визуальной информации, а также наработанный научный потенциал в области восстановления, распознавания и обработки изображений можно распространить сегодня на существующие технологии обработки информации иного рода, в том числе на акустические сигналы и речь.

     Люди воспринимают пространство как «глубину», и изображения, формируемые мысленным взором, представляются им трехмерными. Однако в точных дисциплинах редко применяется обработка трехмерных изображений, что объясняется очевидными техническими трудностями работы с ними, а также недостаточным пониманием природы процесса восприятия изображений. В большинстве практических приложений исследователи имеют дело с квазитрехмерными изображениями, когда по двум известным параметрам, например, частоте и времени, строится некая двухмерная матрица, значения которой определяются значениями третьего известного параметра, например, мощностью и амплитудой рассчитанного мгновенного спектра.

 

IV. Закрепление изученного материала

- Приведите примеры, где используются аналоговые и дискретные способы представления информации.

- Перечислите преимущества, которые представляет цифровая форма представления данных.

- Ответьте письменно на вопрос: вся ли дискретная информация является цифровой или нет. Приведите примеры.

 

Домашнее задание.

 

 


»  Тэги к этому документу:
»  Размещено в сообществах:   

На: Дискретное представление информации


Очень хорошая и подробная разработка урока.

Романов



На: Дискретное представление информации


Это дублирование один в один урока А.Х.Шелеповой 10-11 класс. Издательство ВАКО, 2007 год.

Позор



Поиск

Loading

Оценка материала

...
Глобальная школьная лаборатория