Кодирование текстовой информации в компьютере - порой неотъемлемое условие корректной работы устройства или отображения того или иного фрагмента. Как происходит этот процесс в ходе работы компьютера с текстом и визуальной информацией, звуком - все это мы разберем в данной статье.
Вступление
Электронная вычислительная машина (которую мы в повседневной жизни называем компьютером) воспринимает текст весьма специфично. Для нее кодирование текстовой информации очень важно, поскольку она воспринимает каждый текстовый фрагмент в качестве группы обособленных друг от друга символов.
Какие бывают символы?
В роли символов для компьютера выступают не только русские, английские и другие буквы, но и еще знаки препинания, а также другие знаки. Даже пробел, которым мы разделяем слова при печатании на компьютере, устройство воспринимает как символ. Чем-то очень напоминает высшую математику, ведь там, по мнению многих профессоров, ноль имеет двойное значение: он и является числом, и одновременно ничего не обозначает. Даже для философов вопрос пробела в тексте может стать актуальной проблемой. Шутка, конечно, но, как говорится, в каждой шутке есть доля правды.
Какая бывает информация?
Итак, для восприятия информации компьютеру необходимо запустить процессы обработки. А какая вообще бывает информация? Темой этой статьи является кодирование текстовой информации. Мы уделим особенное внимание этой задаче, но разберемся и с другими микротемами.
Информация может быть текстовой, числовой, звуковой, графической. Компьютер должен запустить процессы, обеспечивающие кодирование текстовой информации, чтобы вывести на экран то, что мы, например, печатаем на клавиатуре. Мы будем видеть символы и буквы, это понятно. А что же видит машина? Она воспринимает абсолютно всю информацию - и речь сейчас идет не только о тексте - в качестве определенной последовательности нулей и единиц. Они составляют основу так называемого двоичного кода. Соответственно, процесс, который преобразует поступающую на устройство информацию в понятную ему, имеет название “двоичное кодирование текстовой информации”.
Краткий принцип действия двоичного кода
Почему наибольшее распространение в электронных машинах получило именно кодирование информации двоичным кодом? Текстовой основой, которая кодируется при помощи нулей и единиц, может быть абсолютно любая последовательность символов и знаков. Однако это не единственное преимущество, которое имеет двоичное текстовое кодирование информации. Все дело в том, что принцип, на котором устроен такой способ кодирования, очень прост, но в то же время достаточно функционален. Когда есть электрический импульс, его маркируют (условно, конечно) единицей. Нет импульса - маркируют нулем. То есть текстовое кодирование информации базируется на принципе построения последовательности электрических импульсов. Логическая последовательность, составленная из символов двоичного кода, называется машинным языком. В то же время кодирование и обработка текстовой информации при помощи двоичного кода позволяют осуществлять операции за достаточно краткий промежуток времени.
Биты и байты
Цифра, воспринимаемая машиной, кроет в себе некоторое количество информации. Оно равно одному биту. Это касается каждой единицы и каждого нуля, которые составляют ту или иную последовательность зашифрованной информации.
Соответственно, количество информации в любом случае можно определить, просто зная количество символов в последовательности двоичного кода. Они будут численно равны между собой. 2 цифры в коде несут в себе информацию объемом в 2 бита, 10 цифр - 10 бит и так далее. Принцип определения информационного объема, который кроется в том или ином фрагменте двоичного кода, достаточно прост, как вы видите.
Кодирование текстовой информации в компьютере
Вот сейчас вы читаете статью, которая состоит из последовательности, как мы считаем, букв алфавита русского языка. А компьютер, как говорилось ранее, воспринимает всю информацию (и в данном случае тоже) в качестве последовательности не букв, а нулей и единиц, обозначающих отсутствие и наличие электрического импульса.
Все дело в том, что закодировать один символ, который мы видим на экране, можно при помощи условной единицы измерения, называемой байтом. Как написано выше, у двоичного кода есть так называемая информационная нагрузка. Напомним, что численно она равняется суммарному количеству нулей и единиц в выбранном фрагменте кода. Так вот, 8 бит составляют 1 байт. Комбинации сигналов при этом могут быть самыми разными, как это легко можно заметить, нарисовав на бумаге прямоугольник, состоящий из 8 ячеек равного размера.
Выходит, что закодировать текстовую информацию можно при помощи алфавита, имеющего мощность 256 символов. В чем заключается суть? Смысл кроется в том, что каждый символ будет обладать своим двоичным кодом. Комбинации, “привязываемые” к определенным символам, начинаются от 00000000 и заканчиваются 11111111. Если переходить от двоичной к десятичной системе счисления, то кодировать информацию в такой системе можно от 0 до 255.
Не стоит забывать о том, что сейчас есть различные таблицы, которые используют кодировку букв русского алфавита. Это, например, ISO и КОИ-8, Mac и CP в двух вариациях: 1251 и 866. Легко убедиться в том, что текст, закодированный в одной из таких таблиц, не отобразится корректно в отличной от данной кодировке. Это происходит из-за того, что в разных таблицах к одному и тому же двоичному коду соответствуют различные символы.
Поначалу это было проблемой. Однако в настоящее время в программах уже встроены специальные алгоритмы, которые конвертируют текст, приводя его к корректному виду. 1997 год ознаменовался созданием кодировки под названием Unicode. В ней каждый символ имеет в своем распоряжении сразу 2 байта. Это позволяет закодировать текст, имеющий гораздо большее количество символов. 256 и 65536: есть ведь разница?
Кодирование графики
Кодирование текстовой и графической информации имеет некоторые схожие моменты. Как известно, для вывода графической информации используется периферийное устройство компьютера под названием “монитор”. Графика сейчас (речь идет сейчас именно о компьютерной графике) широко используется в самых разных сферах. Благо, аппаратные возможности персональных компьютеров позволяют решать достаточно сложные графические задачи.
Обрабатывать видеоинформацию стало возможным в последние годы. Но текст при этом значительно “легче” графики, что, в принципе, понятно. Из-за этого конечный размер файлов графики необходимо увеличивать. Преодолеть подобные проблемы можно, зная суть, в которой представляется графическая информация.
Давайте для начала разберемся, на какие группы подразделяется данный вид информации. Во-первых, это растровая. Во-вторых, векторная.
Растровые изображения достаточно схожи с клетчатой бумагой. Каждая клетка на такой бумаге закрашивается тем или иным цветом. Такой принцип чем-то напоминает мозаику. То есть получается, что в растровой графике изображение разбивается на отдельные элементарные части. Их именуют пикселями. В переводе на русский язык пиксели обозначают “точки”. Логично, что пиксели упорядочены относительно строк. Графическая сетка состоит как раз из определенного количества пикселей. Ее также называют растром. Принимая во внимание эти два определения, можно сказать, что растровое изображение является не чем иным, как набором пикселей, которые отображаются на сетке прямоугольного типа.
Растр монитора и размер пикселя влияют на качество изображения. Оно будет тем выше, чем больше растр у монитора. Размеры растра - это разрешение экрана, о котором наверняка слышал каждый пользователь. Одной из наиболее важных характеристик, которые имеют экраны компьютера, является разрешающая способность, а не только разрешение. Оно показывает, сколько пикселей приходится на ту или иную единицу длины. Обычно разрешающая способность монитора измеряется в пикселях на дюйм. Чем больше пикселей будет приходиться на единицу длины, тем выше будет качество, поскольку “зернистость” при этом снижается.
Обработка звукового потока
Кодирование текстовой и звуковой информации, как и другие виды кодирования, имеет некоторые особенности. Речь сейчас пойдет о последнем процессе: кодировании звуковой информации.
Представление звукового потока (как и отдельного звука) может быть произведено при помощи двух способов.
Аналоговая форма представления звуковой информации
При этом величина может принимать действительно огромное количество различных значений. Причем эти самые значения не остаются постоянными: они очень быстро изменяются, и этот процесс непрерывен.
Дискретная форма представления звуковой информации
Если же говорить о дискретном способе, то в этом случае величина может принимать только ограниченное количество значений. При этом изменение происходит скачкообразно. Закодировать дискретно можно не только звуковую, но и графическую информацию. Что касается и аналоговой формы, кстати.
Аналоговая звуковая информация хранится на виниловых пластинках, например. А вот компакт-диск уже является дискретным способом представления информации звукового характера.
В самом начале мы говорили о том, что компьютер воспринимает всю информацию на машинном языке. Для этого информация кодируется в форме последовательности электрических импульсов - нулей и единиц. Кодирование звуковой информации не является исключением из этого правила. Чтобы обработать на компьютере звук, его для начала нужно превратить в ту самую последовательность. Только после этого над потоком или единичным звуком могут совершаться операции.
Когда происходит процесс кодирования, поток подвергается временной дискретизации. Звуковая волна непрерывна, она развивается на малые участки времени. Значение амплитуды при этом устанавливается для каждого определенного интервала отдельно.
Заключение
Итак, что же мы выяснили в ходе данной статьи? Во-первых, абсолютно вся информация, которая выводится на монитор компьютера, прежде чем там появиться, подвергается кодированию. Во-вторых, это кодирование заключается в переводе информации на машинный язык. В-третьих, машинный язык представляет собой не что иное, как последовательность электрических импульсов - нулей и единиц. В-четвертых, для кодирования различных символов существуют отдельные таблицы. И, в-пятых, представить графическую и звуковую информацию можно в аналоговом и дискретном виде. Вот, пожалуй, основные моменты, которые мы разобрали. Одной из дисциплин, изучающей данную область, является информатика. Кодирование текстовой информации и его основы объясняются еще в школе, поскольку ничего сложного в этом нет.
Тема урока: «Кодирование текстовой информации».
Предмет: Информатика и ИКТ .
Класс: 8
Учитель: Строкач Наталья Петровна
План-конспект урока
Оборудование : компьютер, мультимедийный проектор, доска, рабочие места учащихся (персональные компьютеры), учебник «Информатика и ИКТ. 9 класс» Н.Д. Угринович.
Тип урока : комбинированный.
Формы работы : фронтальная, коллективная, индивидуальная.
Материал к уроку: презентация, кодовые таблицы (ASCII , 5 кодовых таблиц русского языка: Windows , ISO , Mac , MS - DOS , КОИ-8), листы с заданиями практической работы.
Цели урока:
Обучающие:
Ввести понятия текстовой информации ;
формировать у учащихся представление о том, как текстовая информация кодируется в памяти компьютера;
Научить определять код символа и символ по коду с использованием кодовых таблиц и текстового редактора. Научить кодировать и перекодировать текстовую информацию.
Развивающие:
Развитие логического мышления, внимания, памяти;
Развитие устойчивого познавательного интереса у учащихся;
Воспитательные:
Формирование интереса к предмету, формирование мировоззрения;
Воспитание культуры поведения на уроке, умения слушать.
Требования к знаниям и умениям:
Учащиеся должны знать:
Принцип кодирования текстовой информации;
Структуру таблицы кодировки ASCII.
Учащиеся должны уметь:
Кодировать и декодировать символы с помощью таблицы кодов;
План урока:
Организационный момент (3 мин)
Актуализация знаний
Изучение нового материала – ознакомиться с презентацией (15 мин)
Закрепление материала. Выполнение заданий (17 мин)
Проверка, выставление оценок, домашнее задание (5 мин)
Ход урока:
Организационный момент.
Постановка познавательной задачи
Вопрос:
Какие виды информации может обрабатывать компьютер? (числовую, графическую, текстовую, аудио, видео)
Вопрос:
В каком виде информация представлена в памяти компьютера? (в двоичном коде)
Вопрос:
Каким образом происходит преобразование графической информации из аналоговой в дискретную?(путём пространственной дискретизации изображение разбивается на пиксели)
Вопрос:
Как преобразуется звук в цифровую форму? (с помощью временной дискретизации)
Вопрос:
Как вы думаете, какую информацию человек чаще всего обрабатывает с помощью компьютера?
В настоящее время большая часть персональных компьютеров в мире (и по количеству, и по времени) занято обработкой текстовой информации. (слайд 1,2)
3. Сообщение темы, передача целей урока
Сегодня тема нашего урока: «Кодирование текстовой информации» (слайд 3,4).
Цель урока (слайд 5)
Познакомиться с понятиями кодирование текстовой информации, кодовая таблица.
Научиться определять код символа и символ по коду с помощью текстовых редакторов.
4.Введение новых знаний.
Вопрос:
Сколько символов необходимо для кодирования текстовой информации?
Воспользуемся методом «прикидки». Для этого нам необходимо вспомнить, какими символами мы пользуемся на письме.
33*2(заглавные и строчные) + 10(цифры) + 10(знаки препинания) =86 символов.
Вопрос:
Все ли тексты русскоязычные? Какие символы следует добавить на клавиатуру?
Для английского алфавита 26 + 26 = 52;
Получается, что нужно 127 символов. Остается еще 129 значений, которые можно использовать для обозначения знаков препинания, арифметических знаков, служебных операций (перевод строки, пробел и т. д).
Множество всех символов с помощью, которого записывается текст, называется алфавитом.(слайд 6)
Число символов в алфавите называется его мощностью. (слайд7)
Итак, на клавиатуре 256 символов. Все перечисленные символы компьютер должен уметь распознавать и переводить в двоичный код. (слайд 8)
Вопрос:
Каким образом компьютер различает символы?
Компьютер различает символы по комбинации электрических импульсов – двоичный код символа
Каким количеством бит информации можно закодировать 1 символ, если таких символов 256?
Вспомним формулу N =2 i . (слайд 9)
256=2 8 , следовательно, 1 символ кодируется 8 битами или 1 байтом. (слайды 10,11,12).
Двоичный код каждого символа можно записать в виде десятичного числа.
)Вопрос:
Можете сказать, какие слова закодированы числами на доске? (слайд 13)
65; 112; 112; 108; 101
200; 216; 228; 224
Вопрос: Что нужно, чтобы можно было раскодировать эти слова? (Таблицы для перевода)
Возьмите с края стола таблицы и назовите, какое первое слово у вас получилось (Apple)
Какое второе слово? Возникла проблемная ситуация – таблиц с кодами, большими 127, пять. И по разным кодовым таблицам получаются разные слова. (Шифр – по таблице ISO)
Кодовая таблица – таблица, в которой устанавливается соответствие между числовыми кодами и символами. (Слайд №14)
Существует международная общепринятая кодовая таблица, называемая ASCII (American Standard Code for Information Interchange) – Американский стандартный код для информационного обмена. (Слайд №15)
Части кодовой таблицы ASCII:
0-32 – это команды и функциональные клавиши;
33-127 – интернациональная часть (латиница);
128-255 – национальная часть.
Исторически так сложилось, что национальная часть кодовых таблиц появилась несогласованно в разных странах и в разных операционных системах. Кодовые таблицы ISO и КОИ-8 появились в СССР. Кодовая таблица MS-DOS была разработана для операционной системы Microsoft DOS, кодовая таблица Windows – для операционной системы Microsoft Windows. Кодовая таблица Mac используется в операционных системах Mac OS.
В настоящее время существует 5 кодовых таблиц для русских букв (Windows, MS-DOS, КОИ-8, Mac, ISO), поэтому тексты, созданные в одной кодировке, не будут правильно отображаться в другой.
Русские кодировки (кириллица): (Слайд №16)
Windows,
MS - DOS ,
КОИ-8,
Mac ,
ISO .
Вопрос: Как вы думаете, почему последний символ в кодовой таблице имеет номер 255, а ранее было сказано, что кодов 256. (Потому что нумерация начинается с 0.)
Иногда возникает необходимость в одном текстовом документе использовать не два языка, а больше. Например, при печати текста по геометрии могут понадобиться символы русского языка, латинские буквы, греческие буквы. Как быть в такой ситуации?
В мире существует примерно 6800 различных языков. Если прочитать текст, напечатанный в Японии на компьютере в России или США, то понять его будет нельзя. Чтобы буквы любой страны можно было читать на любом компьютере, в 1991 году был предложен новый стандарт кодов, где на каждый символ выделялось 2 байта памяти.
Кодовую таблицу назвали Unicode(Слайд №17)
В кодовой таблице Unicode 65536 символов (Слайд №18)
Юникод включает практически все современные письменности, в том числе: арабскую, армянскую, бенгальскую, бирманскую, греческую, грузинскую, деванагари, иврит, кириллицу, коптскую, кхмерскую, латинскую, тамильскую, хангыль, хань (Китай, Япония, Корея), чероки, эфиопскую, японскую (катакана, хирагана, кандзи) и другие.
С академической целью добавлены многие исторические письменности, в том числе: древнегреческая, египетские иероглифы, клинопись, письменность майя, этрусский алфавит.
В Юникоде представлен широкий набор математических и музыкальных символов, а также пиктограмм.
Запись в тетради: (Слайд №19)
Кодовые таблицы:
ASCII
Unicode
Количество байт на 1 символ
1 байт
2 байта
Количество символов
256
65536
Итак, сделаем вывод: один и тот же код в разных кодовых таблицах дает разные символы.
5. Практическая работа
Вспомните цели урока.
Первая цель – познакомиться с понятием кодирование текстовой информации, кодовая таблица. Скажите, достигли мы данной цели? (Да )
Еще перед собой мы ставили цели, достигнуть которых нам поможет практическая работа «Кодирование текстовой информации». (Слайд №21)
Какие цели мы поставим перед собой в практической работе? (Научиться кодировать текстовую информацию, научиться определять код символа и символ по коду, используя кодовые таблицы и текстовый редактор )
Практическая работа состоит из двух частей:
Первая часть состоит из трех заданий и выполняется на компьютере:
Прочитайте задания, которые нужно выполнить на компьютере. Какую программу мы будем использовать при выполнении данных заданий? (Текстовые редакторы MS Word и Блокнот).
Сейчас перед вами на экране окно текстового редактора. (Слайд №22)
Мы будем определять код символа и находить символ по коду при помощи вставки специальных символов (Вставка →Символы).
Выбирая необходимый символ, мы видим его числовой код в нижнем правом углу окна. Все символы в таблице упорядочены по возрастанию числовых кодов, поэтому можно найти символ с заданным вам числовым кодом.
Все результаты вам нужно записать в тетрадь.
Есть вопросы по выполнению практической работы? (Нет).
Можно приступить к выполнению заданий на компьютерах. Возьмите тетради и ручки. Не забывайте о правилах техники безопасности, сохранения здоровья при работе за компьютером.
Учащиеся выполняют работу на компьютерах, учитель наблюдает, помогает, корректирует работу, следит за правильной посадкой за компьютером.
Учащиеся, справившиеся с выполнением первой части, выключают компьютеры, возвращаются за парты и выполняют вторую часть практической работы.
Учитель наблюдает за выполнением работы, помогает при возникновении трудностей.
Результат:
« WORD »
200 205 212 206 208 204 192 210 200 202 192- «ИНФОРМАТИКА» в « Windows »
УЧЕНИК
«Блокнот»: абвгдежий рстуфхцчшщ я хочу учиться
Вторая часть состоит из двух заданий и выполняется в тетрадях по кодовым таблицам:(слайд 23)
204 224 242 229 236 224 242 232 247 229 241 234 232 233 32 235 232 246 229 233
Маша послала своей подруге Оле письмо, написанное в кодировке Windows, а Оля прочитала его в кодировке ISO. Получилась бессмысленная фраза «Яючф№ртыџў!». Помоги Оле прочитать письмо.
Для тех, кто справится с заданиями быстрее, в работе предложено дополнительное задание: Закодировать фразу «Пришел, увидел, победил» в кодировке ISO.
3. Дополнительное задание
С помощью кодовой таблицы Windows раскодируйте фразу:
205 229 32 246 226 229 242 251 130 224 32 226 255 237 243 242
205 229 32 235 224 228 238 248 232 130 32 224 32 232 236 232 245 235 238 239 224 254 242
205 229 32 225 229 235 252 184 130 32 224 32 232 245 32 240 224 231 226 229 248 232 226 224 254 242
205 224 32 237 232 245 32 236 238 230 237 238 32 226 229 248 224 242 252 32 235 224 239 248 243
Разбить ребят на 4 группы по 3 человека. Каждой группе выдать по 1 строке. Когда все учащиеся справляются с заданием, осуществляется проверка его выполнения. У каждого из четырех вариантов закодированы строчки из загадки.
Не цветы, а вянут,
Не ладоши, а ими хлопают,
Не белье, а их развешивают
На них можно вешать лапшу.
Учащиеся по очереди читают свои варианты текста. Отгадываем вместе!
6. Итоги урока
Подведем итог урока.
Ответьте на следующие вопросы по материалу урока: (Слайд №25)
Что необходимо для кодирования текстовой информации на компьютере? (Кодовая таблица)
Как называется международная кодовая таблица? (ASCII)
Сколько существует кодировок русского языка? (Пять)
С какой целью ввели кодировку Unicode, которая позволяет закодировать 65 536 различных символов? (чтобы закодировать не только русский и латинский алфавиты, цифры, знаки и математические символы, но и греческий, арабский, иврит и другие алфавиты).
Вспомним цели урока: (Слайд №26)
Познакомиться с понятием кодирование текстовой информации, кодовая таблица.
Научиться кодировать и перекодировать текстовую информацию с помощью кодовых таблиц.
Научиться определять код символа и символ по коду с помощью текстового редактора.
Вопрос: Достигли мы данных целей? (Да, достигли)
Выставление оценок за урок.
7. Домашнее задание
Запись домашнего задания в дневниках или тетрадях: (Слайд №27)
Учебник, стр. 49 – 52, п. 2.1.
Контрольные вопросы на стр. 52
Задания для самостоятельного выполнения № 2.1., 2.2.
8.Рефлексия
Учащимся дается индивидуальная карточка, в которой нужно подчеркнуть фразы, характеризующие работу ученика на уроке по трем направлениям.
УрокЯ на уроке
Итог
1. интересно
1. работал
1. понял материал
2. скучно
2. отдыхал
2. узнал больше, чем знал
3.безразлично
3.помогал другим
3.не понял
Кодирование текстовой информации
Цель работы: научиться определять числовые коды символов, вводить символы с помощью числовых кодов, используя кодировку Windows , Unicode (Юникод).
Порядок выполнения работы:
Задание1.
Определение числового кода символа с помощью текстового редактора Word .
Запустить текстовый редактор Word командой [Программы/ Microsoft Word ]
Ввести команду [вставка/символ]. На экране появится диалоговая панель Символ . Для определения числового кода символа в кодировке Windows из: выбрать тип кодировки кириллица (дес.).
Код знака: появится десятичный числовой код символа (в данном случае 192).
Для определения шестнадцатеричного числового кода символа в кодировке Unicode с помощью раскрывающегося списка из: выбрать тип кодировки Юникод(шестн.)
В таблице символов выбрать символ (например, прописную букву «А»). В текстовом поле Код знака: появится шестнадцатеричный числовой код символа (в данном случае 0410).
Задание2.
Ввод символа с помощью числовых кодов в текстовом редакторе Блокнот
Запустить стандартное приложение Блокнот командой [Программы/ Стандартные/ Блокнот]
Alt } ввести число 0224, отпустить клавишу { Alt }, в документе появится символ «а». Повторить процедуру для числовых кодов от 0225 до 0233, в документе появится последовательность из 12 символов «абвгдежзий» в кодировке Windows .
С помощью дополнительной цифровой клавиатуры при нажатой клавише { Alt } ввести число 224, в документе появится символ «р». Повторить процедуру для числовых кодов от 225 до 233, в документе появится последовательность из 12 символов «рстуфхцчшщ» в кодировке MS - DOS
Задание3:
Используя кодировку Windows Microsoft Word закодировать слово ИНФОРМАТИКА
Используя кодировку Unicode , расположенную в текстовом редакторе Microsoft Word декодируйте слово 0423 0427 0415 041 D 0418 041А
Используя кодировку Windows , расположенную в приложении Блокнот декодируйте предложение:
0255 0032 0245 0238 0247 0243 0032 0243 0247 0232 0242 0252 0241 0255
Конспект урока по теме«Кодирование текстовой информации»
Цели: Создание условий для изучения темы кодирование текстовой информации.
Задачи:
Образовательные: Способствовать запоминанию основной терминологии, формированию представления о кодировании текстовой информации. Формированию умения работать с текстом. Создать условия для расширения и углубления знаний об истории развития кодирования. Способствовать развитию навыков работы в текстовом процессоре.
Воспитательные: Воспитывать интерес к изучаемому предмету; бережное отношение к своему здоровью и здоровью окружающих. Участвовать в формировании позитивного общения «учитель-ученик», «ученик-ученик».
Развивающие: Способствовать владению понятиями и их толкованиям; развитию умения анализировать, выделять главное, обобщать, предметно-речевых навыков говорить, слушать; совершенствовать умение школьников заполнять таблицы. Создавать условия для развития психологических особенностей у учащихся: памяти, мышления, внимания.
Ход урока.
1. Актуализация знаний.
Звучит музыка из кинофильма «Шерлок Холмс». Учитель читает рассказ: «На лестнице раздались тяжелые шаги, и через минуту к нам вошел высокий румяный, чисто выбритый джентльмен. Он уже собирался усесться, как вдруг взор его упал на листок с забавными значками, который я только что рассматривал и оставил на столе.
Что вы об этом думаете, мистер Холмс? – воскликнул он. – Мне рассказывали, что вы большой любитель всяких таинственных случаев. Я вам заранее выслала эту бумажку, чтобы у вас было время изучить ее до моего приезда.
Холм приподнял бумажку, и лучи солнца озарили ее. Это был листок, вырванный из записной книжки. На нем были начертаны карандашом вот такие знаки:
^ 209 236 229 245 ^ - 253 242 238^ ^241 238 235 237 246 229^
Холмс внимательно рассмотрел листок.
Это дело обещает много любопытного и необычайного, - сказал он».
Здравствуйте. Сегодня у нас с вами урок познания тайн. Вы познакомитесь со мной учителем информатики школы №12, меня зовут Алла Владимировна, я с вами. И я надеюсь, что познание этих тайн будет приятным для нас всех. Для того чтобы наш урок принес нам только положительные эмоции, давайте договоримся, что общаться будем при помощи правила поднятой руки.
Как вы думаете, о чем мы будем говорить на уроке? Сформулируйте тему нашего урока? Кодирование или шифрование чего?
Учитель выслушивает варианты и обобщает полученные ответы и сообщает тему урока – «Кодирование текстовой информации».
Как вы думаете, почему мы изучаем эту тему на уроке информатики? Где и для чего используется кодирование информации?
Что вы хотели бы узнать о кодировании текстовой информации?
Как вы думаете, с чего мы должны начать урок?
Вы знаете, что такое кодирование, текстовая информация?
План: 1. Определение понятий.
2. История развития кодирования.
3. Кодировки или как кодируются тексты сейчас.
2. Первичное освоение материала.
Для того чтобы мы понимали сегодня друг друга на уроке и говорили с вами на одном я зыке, мы должны познакомиться с основными понятиями данной темы. У вас на столах есть папка с рабочими листами, сейчас вам понадобиться лист №1. На нем вы видите словарик с терминами, я дам вам 2 минуты внимательно познакомиться с этими терминами. Время пошла, приступаем к работе.
Время для работы истекло. Давайте проверим, как вы усвоили эти понятия. На доске написаны слова и их определения, совместите пожалуйста и получите терминологический словарь.
Мы готовы к познанию тайн, и для этого я предлагаю совершить путешествие на машине времени.
История кодирования насчитывает около 4 тысяч лет. Её можно условно разделить на два периода, в зависимости от того, какие появлялись шифры.
Наша машина времени остановилась в древнем Риме, где был создан один из самых первых известных шифров, который носит имя римского императора Юлия Цезаря (I век до н. э.). Кто знает шифр Цезаря?
Давайте я вам расскажу о нем: суть этого шифра в следующем: каждая буква исходного алфавита заменяется третьей после нее буквой в алфавите, который считает написанным по кругу, т. е. после буквы «Я» следует буква «А». Например, закодируем при помощи шифра Цезаря слово «код» при кодировании шифром Цезаря преобразуется – «нсж». (Учитель на интерактивной доске двигает буквы и дети хором ему помогают).
Теперь я предлагаю вам выполнить задание самим. Переведем слово «Зрение», используя код Цезаря. Один человек выполняет задание у доски, другие в рабочих листах №2.
А теперь давайте расшифруем слово, записанное при помощи шифра Цезаря «НСПТЯБХЗУ». Выполняем в рабочих листах задание №2.
Ответ: «Компьютер».
Как вы думаете, почему я кодировала именно эти слова?
Как работа за компьютером влияет на зрение человека? Можно ли уменьшить это вредное воздействие? Может быть, кто-то знает как?
Сегодня на уроке мы познакомимся с некоторыми способами, позволяющими ослабить это вредное воздействие. Вот первый способ – это упражнения для глаз.
Физкультминутка:
1. Не поворачивая головы, посмотрите «вправо – вверх – влево - вниз», а затем вдаль будем выполнять это упражнение под счет от 1 до 6. Проделать тоже, но «влево – вверх – вправо - вниз» и снова посмотреть вдаль.
2. Возьмите в руки карандаш или ручку. Расположите карандаш на расстоянии вытянутой руки от кончика носа. Приближайте карандаш к носу и следите за ним глазами и возвращайте его в исходное положение. Повторим 3 раза.
3. Положите кончики пальцев на виски, слегка сжав их. 10 раз быстро и легко моргните. Закройте глаза и отдохните, сделав 2-3 глубоких вдоха и выдоха.
Наши глазки отдохнули и мы продолжаем наш урок, а тем временем наша машина времени остановилась в 19 веке.
Нас встречает странный звук. Как вы думаете, что этот звук значит?
Вы правы, это азбука Морзе. Именно с её изобретением связан второй этап развития кодирования текстовой информации. Самюэль Финли Морзе – американский изобретатель и художник, его называли «американским Леонардо да Винчи»
Таблица, при помощи которой записана азбука Морзе, называется кодовая таблица.
Посмотрите внимательно на кодовую таблицу азбуки Морзе. Скажите, какие символы используются при кодировании букв в этой таблице?
Сколько различных символов используется при кодировании?
Как вы думаете, как называется такое кодирование символов?
Такое кодирование называется двоичным, т. е. кодирование, в котором используется алфавит из двух символов «.» и «-«.
3. Осознание и осмысление учебной информации.
Как вы думаете, почему мы остановились именно на двоичном кодировании текстовой информации?
Наша машина времени сообщает нам о том, что пора возвращаться домой в 21 век. Действительно, текстовая информация в современных компьютерах записывается при помощи двоичного кода. Посмотрите на экран вы наверняка не догадывались, что нажимая букву на клавиатуре компьютер, а точнее процессор кодирует ее двоичным кодом, затем перекодирует ее обратно и только после этого вы видите изображение буквы на экране монитора.
4. Первичное закрепление учебного материала.
Сегодня мы с вами познакомимся с одной из кодировок, которая используется для кодирования текстовой информации и в частности для кодирования русского алфавита. У вас на столах есть рабочий лист №3. Возьмите его, прочитайте информацию и ответьте в рабочих листах на вопросы №3 -5.
Время для работы истекло, давайте проверим, что у вас получилось.
Как называется международная таблица кодировки символов? (ASCII) Что эти буквы означают?
Из каких двух частей состоит эта кодовая таблица? (В системе ASCII закреплены две таблицы кодирования – базовая и расширенная. Базовая таблица закрепляет значения кодов от 0 до 127, а расширенная относится к символам с номерами от 128 до 255).
Заполним таблицу:
Перейдем к работе за компьютером. Я предлагаю вам разгадать рецепт витаминного салата. Для этого открой те на рабочем столе компьютера папку «Кодирование информации» и документ «Салат».
На листе вы видите салатницу, в которой вместо ингредиентов находятся их коды, записанные в кодировке ASCII. Определите ингредиенты салата, поставив на место кода соответствующую картинку.
Чтобы развитие дистрофии сетчатки глаза не наступило, в рационе каждого человека должны быть продукты, в которых содержится большое количество бета-каротина, витамина С, Е, лютеина, цинка и омега-3 жира. Можно сделать салат из перца и свеклы – это блюдо еще и очень вкусное, особенно, если приправить его оливковым маслом, или соком цитрусовых. Между прочим туда можно добавить и морковь.
5. Рефлексия (подведение итогов урока).
Вы помните, что сегодня у нас урок познания тайн. Все ли тайны мы сегодня разгадали?
Давайте вернемся к началу урока.
Мы можем разгадать эту тайну сейчас. Какой кодировкой вы пользовались при этом?
«Смех – это солнце: оно прогоняет зиму с человеческого лица» Виктор Гюго. Сейчас на улице зима, недавно были очень сильные морозы, если вы будете улыбаться друг другу, то любая погода вам будет в радость.
Как вы думаете, что еще можно закодировать? Вы когда-нибудь пользовались кодированием в жизни? При помощи написания смс сообщений?
Оказывается, что кроме текста можно закодировать еще и эмоции. При помощи смайликов, которые изображены на доске.
Чтобы оценить наше сотрудничество, я предлагаю вам закодировать свое настроение: в начале урока и в конце урока. Если примеры смайликов с презентации не отразили ваше настроение, можете придумать свои. Спасибо за сотрудничество.
6. Домашнее задание: придумайте своё кодирование русского алфавита и представьте кодировку в форме кодовой таблицы.
Урок № 13
Тема урока: “Кодирование текстовой информации”.
Тип урока : Обучающий.
Цели урока:
Познакомить учащихся со способами кодирования информации в компьютере;
Рассмотреть примеры решения задач;
Способствовать развитию познавательных интересов учащихся.
Воспитывать выдержку и терпение в работе, чувства товарищества и взаимопонимания.
Задачи урока:
Формировать знания учащихся по теме “Кодирование текстовой (символьной) информации”;
Содействовать формированию у школьников образного мышления;
Развить навыки анализа и самоанализа;
Формировать умения планировать свою деятельность.
Оборудование:
рабочие места учеников (персональный компьютер),
рабочее место учителя,
интерактивная доска,
мультимедийный проектор,
мультимедийная презентация,
Ход урока
I. Организационный момент.
На интерактивной доске первый слайд мультимедийной презентации с темой урока.
Учитель: Здравствуйте, ребята. Садитесь. Дежурный, доложите об отсутствующих. (Доклад дежурного). Спасибо.
II. Работа над темой урока.
1. Объяснение нового материала.
Объяснение нового материала проходит в форме эвристической беседы с одновременным показом мультимедийной презентации на интерактивной доске (Приложение 1).
Учитель: Кодирование какой информации мы изучали на предыдущих занятиях?
Ответ : Кодирование графической и мультимедийной информации.
Учитель : Перейдём к изучению нового материала. Запишите тему урока “Кодирование текстовой информации” (слайд 1). Рассматриваемые вопросы (слайд 2):
Исторический экскурс;
Двоичное кодирование текстовой информации;
Расчет количества текстовой информации.
Исторический экскурс
Человечество использует шифрование (кодировку) текста с того самого момента, когда появилась первая секретная информация. Перед вами несколько приёмов кодирования текста, которые были изобретены на различных этапах развития человеческой мысли (слайд 3) :
Криптография - это тайнопись, система изменения письма с целью сделать текст непонятным для непосвященных лиц;
Азбука Морзе или неравномерный телеграфный код, в котором каждая буква или знак представлены своей комбинацией коротких элементарных посылок электрического тока (точек) и элементарных посылок утроенной продолжительности (тире);
Сурдожесты - язык жестов, используемый людьми с нарушениями слуха.
Вопрос : Какие примеры кодирования текстовой информации можно привести еще?
Учащиеся приводят примеры (дорожные знаки, электрические схемы, штрих-код товара).
Учитель : (Показ слайда 4). Один из самых первых известных методов шифрования носит имя римского императора Юлия Цезаря (I век до н.э.) . Этот метод основан на замене каждой буквы шифруемого текста, на другую, путем смещения в алфавите от исходной буквы на фиксированное количество символов, причем алфавит читается по кругу, то есть после буквы я рассматривается а . Так слово байт при смещении на два символа вправо кодируется словом гвлф . Обратный процесс расшифровки данного слова - необходимо заменять каждую зашифрованную букву, на вторую слева от неё.
(Показ слайда 5) Расшифруйте фразу персидского поэта Джалаледдина Руми “ кгнусм ёогкг фесл тцфхя фзужщз фхгрзх ёогксп ”, закодированную с помощью шифра Цезаря. Известно, что каждая буква исходного текста заменяется третьей после нее буквой. В качестве опоры используйте буквы русского алфавита, расположенные на слайде.
Вопрос : Что у вас получилось?
Ответ учащихся :
Закрой глаза свои пусть сердце станет глазом
Ответ сравнивается с появившемся на слайде 5 правильным ответом.
Двоичное кодирование текстовой информации
Информация, выраженная с помощью естественных и формальных языков в письменной форме, называется текстовой информацией (слайд 6).
Какое количество информации необходимо, чтобы закодировать каждый знак, можно вычислить по формуле: N = 2 I .
Вопрос : В каком из перечисленных приёмов кодирования используется двоичный принцип кодирования информации?
Ответ учащихся: В азбуке Морзе.
Учитель : В компьютере также используют принцип двоичного кодирования информации. Только вместо точки и тире используют 0 и 1 (слайд 7) .
Традиционно для кодирования одного символа используется 1 байт информации.
Вопрос : Какое количество различных символов можно закодировать? (напомнить, что 1 байт=8 бит)
Ответ учащихся : N = 2 I = 2 8 = 256.
Учитель : Верно. Достаточно ли этого для представления текстовой информации, включая прописные и строчные буквы русского и латинского алфавита, цифры и другие символы?
Дети подсчитывают количество различных символов:
33 строчные буквы русского алфавита + 33 прописные буквы = 66;
Для английского алфавита 26 + 26 = 52;
Цифры от 0 до 9 и т.д.
Учитель : Ваш вывод?
Вывод учащихся : Получается, что нужно 127 символов. Остается еще 129 значений, которые можно использовать для обозначения знаков препинания, арифметических знаков, служебных операций (перевод строки, пробел и т.д.. Следовательно, одного байта вполне хватает, чтобы закодировать необходимые символы для кодирования текстовой информации.
Учитель : В компьютере каждый символ кодируется уникальным кодом.
Принято интернациональное соглашение о присвоении каждому символу своего уникального кода. В качестве международного стандарта принята кодовая таблица ASCII (American Standard Code for Information Interchange) (слайд 8).
В этой таблице представлены коды от 0 до 127 (буквы английского алфавита, знаки математических операций, служебные символы и т.д.), причем коды от 0 до 32 отведены не символам, а функциональным клавишам. Запишите название этой кодовой таблицы и диапазон кодируемых символов.
Коды с 128 по 255 выделены для национальных стандартов каждой страны. Этого достаточно для большинства развитых стран.
Для России были введены несколько различных стандартов кодовой таблицы (коды с 128 по 255).
Вот некоторые из них (слайд 9-10). Рассмотрим и запишем их названия:
КОИ8-Р, СР1251, СР866, Мас, ISO.
Откройте практикум по информатике на стр. 65-66 и прочитайте про эти кодировочные таблицы.
Учитель : В текстовом редакторе MS Word чтобы вывести на экране символ по его номеру кода, необходимо удерживая на клавиатуре клавишу “ALT” набрать код символа на дополнительной цифровой клавиатуре (слайд 11):
Понятие кодировки Unicode
Решение : В данной фразе 108 символов, учитывая знаки препинания, кавычки и пробелы. Умножаем это количество на 8 бит. Получаем 108*8=864 бита.
Учитель : Рассмотрим задачу № 2. (Условие выводится на интерактивной доске). <Рисунок 3> Запишите её условие: Лазерный принтер Canon LBP печатает со скоростью в среднем 6,3 Кбит в секунду. Сколько времени понадобится для распечатки 8-ми страничного документа, если известно, что на одной странице в среднем по 45 строк, в строке 70 символов (1 символ - 1 байт) (см. рис. 2).
Решение:
1) Находим количество информации, содержащейся на 1 странице:
45 * 70 * 8 бит = 25200 бит
2) Находим количество информации на 8 страницах:
25200 * 8 = 201600 бит
3) Приводим к единым единицам измерения. Для этого Кбиты переводим в биты:
6,3*1024=6451,2 бит/сек.
4) Находим время печати: 201600: 6451,2 = 31,25 секунд.
III. Обобщение
Вопросы учителя (слайд 14):
1. Какой принцип кодирования текстовой информации используется в компьютере?
2. Как называется международная таблица кодировки символов?
3. Перечислите названия таблиц кодировок для русскоязычных символов.
4. В какой системе счисления представлены коды в перечисленных вами таблицах кодировок?
Мы кодировали символы, звук и графику. А можно закодировать эмоции?
Демонстрируется слайд 14.
IV. Итог урока. Домашнее задание
§ 2.1,задача 2.1, записи в тетрадях.
Текстовую информацию кодируют двоичным кодом через обозначение каждого символа алфавита определенным целым числом. С помощью восьми двоичных разрядов возможно закодировать 256 различных символов. Данного количества символов достаточно для выражения всех символов английского и русского алфавитов.
В первые годы развития компьютерной техники трудности кодирования текстовой информации были вызваны отсутствием необходимых стандартов кодирования. В настоящее время, напротив, существующие трудности связаны с множеством одновременно действующих и зачастую противоречивых стандартов.
Для английского языка, который является неофициальным международным средством общения, эти трудности были решены. Институт стандартизации США выработал и ввел в обращение систему кодирования ASCII (American Standard Code for Information Interchange – стандартный код информационного обмена США).
Для кодировки русского алфавита были разработаны несколько вариантов кодировок:
1) Windows-1251 – введена компанией Microsoft; с учетом широкого распространения операционных систем (ОС) и других программных продуктов этой компании в Российской Федерации она нашла широкое распространение;
2) КОИ-8 (Код Обмена Информацией, восьмизначный) – другая популярная кодировка российского алфавита, распространенная в компьютерных сетях на территории Российской Федерации и в российском секторе Интернет;
3) ISO (International Standard Organization – Международный институт стандартизации) – международный стандарт кодирования символов русского языка. На практике эта кодировка используется редко.
Ограниченный набор кодов (256) создает трудности для разработчиков единой системы кодирования текстовой информации. Вследствие этого было предложено кодировать символы не 8-разрядными двоичными числами, а числами с большим разрядом, что вызвало расширение диапазона возможных значений кодов. Система 16-разрядного кодирования символов называется универсальной – UNICODE. Шестнадцать разрядов позволяет обеспечить уникальные коды для 65 536 символов, что вполне достаточно для размещения в одной таблице символов большинства языков.
Несмотря на простоту предложенного подхода, практический переход на данную систему кодировки очень долго не мог осуществиться из-за недостатков ресурсов средств вычислительной техники, так как в системе кодирования UNICODE все текстовые документы становятся автоматически вдвое больше. В конце 1990-х гг. технические средства достигли необходимого уровня, начался постепенный перевод документов и программных средств на систему кодирования UNICODE.