Тема: «Передача информации»
Цели и задачи (предметные): рассмотреть примеры передачи информации в различных сферах человеческой жизнедеятельности, выявить закономерности и составные компоненты процесса передачи информации, закрепить понятия источника и приёмника информации, ввести понятие информационного канала и помех, познакомить учащихся с принципами работы с электронной почтой, частично закрепить полученные знания в ходе парной, групповой и практической работы на компьютере.
Оборудование: мультимедийный проектор, компьютер учителя, презентация к уроку, раздаточный материал (для работа в парах и группах), рабочие тетради учащихся, компьютеры учащихся с установленным тренажером «Электронная почта».
2 мин
Этапы урока.определение основных участников процесса (при помощи анализа и обобщения конкретных примеров)
классификация примеров по типу и количеству участников (работа в парах)
введение и понятия информационного канала через решение проблемных вопросов и анализ ситуаций
первичное закрепление темы в форме фронтальной устной работы и просмотра фрагментов мультфильмов с их последующим обсуждением
анализ ситуаций, приводящих к потерям или искажению информации,
работа в группах с элементами закрепления и выявления степени осознанности усвоения материала
Организационный момент.
Актуализация знаний. Фронтальное повторение при помощи интерактивно-управляемой программы.
Определение темы урока через решение проблемной ситуации. Постановка целей и задач урока.
Составление схемы передачи информации и её анализ:
Фронтальная беседа с элементами объяснения по теме: «Что такое электронная почта и как с ней работать?»
Практическая работа на компьютерах (выполняется индивидуально) с тренажером «Электронная почта» - имитирует создание электронного ящика и отправку электронного письма.
Рефлексия. Самооценка достижений учащихся и результативности урока.
Подведение итогов урока учителем. Выставление оценок. Д/з.
Ход урока.
Здравствуйте, садитесь.
Предлагаю начать наш урок с небольшой разминки , которая позволит нам вспомнить, что мы изучали на предыдущих уроках (к тому же на следующем уроке вы будете выполнять контрольный тест по материалам 1 четверти, так что наше повторение будет вдвойне полезным).
Кстати, эта интерактивная программа была подготовлена для вас учениками 11 класса, которые изучили программирование на языке VisualBasic и вы, когда подрастете и будете учиться в 11 классе, то тоже сможете создавать подобные программы, а может даже лучше и сложнее.
Ну что ж, мы вошли в рабочий ритм, и я предлагаю вам посмотреть на слайд. Здесь изображены 3 ситуации : ученик отвечает перед классом домашнее задание, человек набирает текст на компьютере, мама разговаривает с сыном по телефону.
Подумайте, что объединяет эти ситуации ?… (в них происходит передача информации ) Это и есть тема нашего сегодняшнего урока. Мы обсудим, какие составляющие необходимы для осуществления передачи информации и всегда ли этот процесс возможен. Постараемся рассмотреть как можно больше примеров и способов передачи информации от древних до самых современных, которые мы с вами сейчас можем использовать.
По ходу урока мы попробуем составить схему передачи информации , откройте для этого свои Рабочие тетради №72 (стр.48), на которой отметим все необходимые составляющие этого процесса.
Итак, вернемся к уже рассмотренным примерам передачи информации,
пример про ученика, кто передает информацию? (мальчик), а кто ее получает? (остальные ученики)
пример про человека и компьютер (передает человек, получает компьютер)
пример про телефон (передает мама, получает сын и наоборот)
Какие же компоненты есть во всех этих примерах? (кто передает информацию и кто ее получает, как они называются /помните?/ ИСТОЧНИК и ПРИЕМНИК) запишем в схему
Этой схемой можно изобразить любой пример передачи информации, но при этом ситуации могут существенно отличаться друг от друга.
Работа в парах .
На каждой парте лежит список примеров передачи информации, сейчас, работая в парах, вы попробуете отобрать из этого списка те, которые будут соответствовать вашему заданию (учитель раздает задания на разрез. листах и комментирует) Проверяем.
Из списка примеров выберите те, в которых:
Один источник и один приёмник
Мальчик читает книгу. Учитель пишет на доске. Передача фотографии с одного сотового телефона на другой.
Один источник и несколько приёмников
Семья смотрит телевизор. Певец выступает перед публикой в зале.
Несколько источников и один приёмник
Выступления учащихся записываются на видеокамеру.
Источник – одушевлённый, а приёмник –нет
Учитель пишет на доске. Выступления учащихся записываются на видеокамеру.
Источник – неодушевлённый, а приёмник – одушевлённый
Мальчик читает книгу. Семья смотрит телевизор.
Ученик изучает публикации в Интернете для написания реферата.
Источник и приёмник – одушевлённые, источник и приёмник – неодушевлённые Певец выступает перед публикой в зале. Друзья обсуждают фильм. (Чем еще отличается этот пример?) Передача фотографии с одного сотового телефона на другой
Ситуации передачи могут также отличать по ее характеру : ситуация 1 – мальчик переходит улицу по сигналу светофора: источник светофор, приемник мальчик, могут они поменяться ролями? нет. Это односторонний характер передачи
ситуация 2 – мальчик играет за компьютером, источник – мальчик, приемник – компьютер, но компьютерная программа реагирует на действия мальчика, выдаёт сообщения, меняет что-то, а в ответ на это мальчик действует дальше. Т.О. источник и приемник меняются местами, это двусторонний характер передачи. Приведите еще пример двустороннего характера передачи .
А как по вашему: благодаря чему возможен или осуществляется переход информации от источника к приемнику? Например, когда мальчик переходит улицу или читает книгу: благодаря чему он получает информацию / бл. зрению /, когда зрители слушают выступление певца – слуху, когда мы нюхаем цветок – обонянию, т.о. органы чувств выполняют роль некоего посредника, который называется каналом связи или информационным каналом
А всегда ли будет достаточно только органов чувств для передачи информации? /нет, если приемник и источник находятся далеко друг от друга/ Что может помочь в этом случае? (телефон, Интернет, радио, телевидение, телеграф) До того, как человечество изобрело эти замечательные приспособления, люди использовали другие приемы – об этом желающие подготовят сообщение к следующему уроку (можно, и желательно с сопровождением в виде иллюстраций презентации), а когда и кем были созданы эти замечательные устройства вы все узнаете, когда будете выполнять д/з в рабочей тетради. Мы его запишем чуть позже.
Таким образом, делаем вывод: существуют 2 типа информационных каналов:
1 – биологические (органы чувств передают сигналы человеческому мозгу)
2– технические (различные технические устройства и приспособления помогают людям обмениваться информацией на расстоянии)
добавляем эту запись на схему
Задание: Определите канал и тип передачи информации (односторонний или двусторонний) (устно по цепочке)
Бабушка читает письмо
Мальчик просыпается от звонка будильника
Разговаривают подруги Таня и Лена
Учитель пишет на доске
Учитель объясняет материал классу
Передача фотографии с одного сотового телефона на другой
Примеры передачи информации можно встретить и в различных литературных произведениях . Давайте посмотрим:
Из какой сказки этот отрывок (сказка Пушкина «О мертвой царевне и 7 богатырях»). Кто или что является источником – зеркало, приемником – царица, каналом является – зрение и слух ,
Еще 1 отрывок из той же сказки. Кто или что является источником – солнце, месяц, ветер, приемником – царевич Елисей, каналом является – зрение и слух,
Из какой сказки этот отрывок (сказка Пушкина «О золотом петушке»). Кто или что является источником – петушок, приемником – царь, стражники, каналом является – слух. А какие еще способы передачи информации вы увидели в этом отрывке? (с помощью костров и с помощью колокола – так раньше можно было быстро по цепочке передать сигнал об опасности)
Из какой сказки этот отрывок (сказка Пушкина «О царе Салтане»). Кто или что является источником – царица , письмо, приемником – царь , каналом является – гонец. А что в этом примере произошло с информацией при ее передаче? Ткачиха с поварихой и сватьей бабой бабарихой заменили письмо царицы на другое и до царя дошла неверная искаженная информация.
Такие ситуации бывают нередко ? Они возникают в тех случаях, когда на информационный канал воздействую различные помехи. Например, гроза – прерывает или ухудшает качество передачи по радио или телевидению, сбой в работе сети – СМС сообщение или электронный файл доходит не полностью. А вспомните опять же в различных литературных произведениях иногда находят у моря бутылку с запиской внутри, но если в нее попала вода, то часть информации могла утратиться.
Вот и у меня произошла похожая ситуация. Во время распечатывания задания, компьютерный вирус испортил текст, часть информации пропала, а часть слов перепуталась так, что ничего не понятно. Попробуйте восстановить исходный вариант. Подсказка – эта информация связана с темой сегодняшнего урока.
Задание по группам
№1 Восстанови пропущенные слова:
«Тот, кто передает информацию, называется ……………. А тот, кто ее получает - ………………….. Передача происходит благодаря наличию …………………….. канала. Органы ………………… относятся к биологическим каналам, а телефон, компьютер – к …………………………»
№2 Расшифруй слова (в них перемешались буквы)
ИКЧНТОИС, РПЁИНМКИ, ЛАНАК, ХИМЕПО – основные понятия сегодняшнего урока
№3 В словах пропущены или добавлены лишние буквы, восстанови исходную информацию. ОАЫ УВТВ, ТРЕРЛРЕРФРОРНР, РРААДДИИОО, КЛКЛ – примеры инф. каналов
Проверка .
А скажите: какой способ передачи информации на дальние расстояния сейчас самый быстрый и эффективный? (Интернет: скайп или эл.почта ) Кто-то уже пользовался скайпом и эл.почтой?
Скажите, а чем электронное письмо и почта отличаются от обычных? (быстрее дойдет, можно красиво оформить, можно прикрепить фотографии, видео, музыку)
А что необходимо, чтобы иметь возможность посылать и получать эл.письма? (создать, зарегистрировать свой ящик – создать папку на сайте – почтовом сервере, через которую и будет происходить обмен корреспонденцией) Ему надо придумать имя и тогда ваш адрес будет состоять из 2х частей: имени ящика и имени сервера (сайта), на котором вы его создали, зарегистрировали. А между этими частями ставится специальный знак – эт. (см. слайд) Пример адреса: [email protected]
Сейчас с помощью специального компьютерного тренажера мы попробуем создать свой электронный почтовый ящик и отправить письмо. (Работать будем все вместе, внимательно слушайте меня) ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА.
(Запустите приложение «ЭП», перед вами открылось окно похожее на страницу всем известного сайта яндекс, найдите в правом верхнем углу раздел для регистрации и нажмите кнопку «Завести ящик», перед вами открылась форма, которую вы должны заполнить: имя, фамилия, логин – это имя вашего ящика, пароль – несколько символов: буквы, цифры, повторите его /эти данные нужно помнить и никому не сообщать/. Контрольный вопрос составляется на тот случай, если вы все же забыли пароль, но хотите попасть в свой почтовый ящик. Вводим код с картинки и нажимаем кнопку внизу.
Перед вами появилось окно, похожее на то, что мы видим заходя в свой почтовый ящик: слева папки - входящие, отправленные, удаленные, а по центру – можно написать письмо, вводим адрес – англ.буквами – , тема – это знак воспитания – приветствие, текст - …. Нажмите кнопку «отправить».
Всё. Вот теперь вы сможете и сами создать почтовый ящик дома и обмениваться с его помощью информацией с друзьями.
Но об этом мы поговорим еще в следующий раз, а сейчас пересаживаемся за парты и подведем итоги урока.
В электронных письмах, а иногда и в СМС-сообщениях люди часто используют «смайлики», отображающие их настроение или отношение. Сейчас с помощью таких смайликов я попрошу вас оценить сегодняшний урок и ваше участие в нем. (на отдельных листочках – подпишите свою фамилию и нарисуйте 2 смайлика).
Я хочу вас поблагодарить за хорошую работу на сегодняшнем уроке (оценки особо отличившимся), а насколько хорошо вы усвоили изученный материал мы проверим в ходе контрольного теста на следующем уроке. Итак, запишите домашнее задание.
краткое содержание других презентаций«Информационные процессы» - Кодирование целых чисел. Цветное изображение. Кодирование данных. Композиция. Недостаток иерархических структур данных. Отдельной наукой информатика была признана лишь в 70-х годах XX века. Примеры алфавитов. Линейные структуры данных (списки). Аксиоматизация. Разделы информатики. Определение буквы. Понятие информации. Одним битом могут быть выражены два понятия. Языки программирования. Кодирование данных двоичным кодом.
«Информационные процессы в информатике» - Информационные системы. Определите обратную связь, показанную на схеме. Текущая (рабочая) информация. Процессы, в результате которых происходит обмен, хранение и обработка. Информационные основы процессов управления. Автоматизированные системы управления. «Об информации, информатизации и защите информации». Автомобиль. Основные этапы развития вычислительной техники. Для достижения цели управления необходимо приложить некоторые усилия.
«Основные информационные процессы» - Висячие камни. Неосознанная обработка информации. Защита информации. Методы поиска информации. Способ передачи информации. Правило обработки данных исполнителем. Схема передачи информации. Информационные процессы. Поиск информации. Источник и получатель. Носитель информации. Входная информация. Стоунхендж. Органы чувств. Сбор информации. Пожарная служба. Обработка информации. Передача информации. Основные информационные процессы.
«Понятие информационного процесса» - Запах. Информация. Сведения. Девятый вал. Информационные процессы. Разъяснение. Передача информации. Понятие информации. Передача. Виды информации. Общение людей. Свойства информации.
««Информация и информационные процессы» информатика» - Информатика. Знания. Теоретическая информатика. Получение информации. Данные и информация. Законы. Информация. Информация и информационные процессы. Формы представления информации. Хранение информации. Свойства (идеальной) информации. Что можно делать с информацией. Создание новой информации. Передача информации. Информатика и информация. Информационные процессы. Измерение информации.
«Информация, основные информационные процессы» - Генетическая информация. Информационные процессы в обществе. Автоматизированные системы управления. Информационные процессы в технике. Свойства информации. Информация. Биотелеметрия. Информационные процессы в природе. Информация и информационные процессы. Интересные факты.
Информационные процессы.
Хранение, обработка и передача информации
Взаимосвязь процессов хранения, обработки и передачи информации, виды информационных носителей, способы обработки информации, виды источников и приемников информации, каналы связи, их виды и способы защиты от шума, единица измерения скорости передачи информации, пропускная способность канала связи
Процессы хранения, обработки и передачи информации являются основными информационными процессами. В разных сочетаниях они присутствуют в получении, поиске, защите, кодировании и других информационных процессах. Рассмотрим хранение, обработку и передачу информации на примере действий школьника, которые он выполняет с информацией при решении задачи.
Опишем информационную деятельность школьника по решению задачи в виде последовательности информационных процессов. Условие задачи (информация) хранится в учебнике. Посредством глаз происходит передача информации из учебника в собственную память школьника, в которой информация хранится . В процессе решения задачи мозг школьника выполняет обработку информации. Полученный результат хранится в памяти школьника. Передача результата - новой информации - происходит с помощью руки школьника посредством записи в тетради. Результат решения задачи хранится в тетради школьника.
Таким образом (рис. 9), можно выделить процессы хранения информации (в памяти человека, на бумаге, диске, аудио- или видеокассете и т. п.), передачи информации (с помощью органов чувств, речи и двигательной системы человека) и обработки информации (в клетках головного мозга человека).
Информационные процессы взаимосвязаны. Например, обработка и передача информации невозможны без ее хранения, а для сохранения обработанной информации ее необходимо передать. Рассмотрим каждый информационный процесс более подробно.
Рис. 9. Взаимосвязь информационных процессов
Хранение информации является информационным процессом, в ходе которого информация остается неизменной во времени и пространстве.
Хранение информации не может осуществляться без физического носителя.
Носитель информации - физическая среда, непосредственно хранящая информацию.
Носителем информации, или информационным носителем , может быть:
■ материальный предмет (камень, доска, бумага, магнитные и оптические диски);
■ вещество в различных состояниях (жидкость, газ, твердое тело);
■ волна различной природы (акустическая, электромагнитная, гравитационная).
В примере о школьнике были рассмотрены такие носители информации, как бумага учебника и тетради (материальный предмет), биологическая память человека (вещество). При получении школьником визуальной информации носителем информации являлся отраженный от бумаги свет (волна).
Выделяют два вида информационных носителей: внутренние и внешние . Внутренние носители (например, биологическая память человека) обладают быстротой и оперативностью воспроизведения хранимой информации. Внешние носители (например, бумага, магнитные и оптические диски) более надежны, могут хранить большие объемы информации. Их используют для долговременного хранения информации.
Информацию на внешних носителях необходимо хранить так, чтобы можно было ее найти и, по возможности, достаточно быстро. Для этого информацию упорядочивают по алфавиту, времени поступления и другим параметрам. Внешние носители, собранные вместе и предназначенные для длительного хранения упорядоченной информации, являются хранилищем информации . К числу хранилищ информации можно отнести различные библиотеки, архивы, в том числе и электронные. Количество информации, которое может быть размещено на информационном носителе, определяет информационную емкость носителя. Как и количество информации в сообщении, информационная емкость носителя измеряется в битах.
Обработка информации является информационным процессом, в ходе которого информация изменяется содержательно или по форме.
Обработку информации осуществляет исполнитель по определенным правилам. Исполнителем может быть человек, коллектив* животное, машина.
Обрабатываемая информация хранится во внутренней памяти исполнителя. В результате обработки информации исполнителем из исходной информации получается содержательно новая информация или информация, представленная в другой форме (рис. 10).
Рис. 10. Обработка информации
Вернемся к рассмотренному примеру о школьнике, решившем задачу. Школьник, который являлся исполнителем , получил исходную информацию в виде условия задачи, обработал информацию в соответствии с определенными правилами (например, правилами решения математических задач) и получил новую информацию в виде искомого результата. В процессе обработки информация хранилась в памяти школьника, которая является внутренней памятью человека.
Обработка информации может осуществляться путем:
■ математических вычислений, логических рассуждений (например, решение задачи);
■ исправления или добавления информации (например, исправление орфографических ошибок);
■ изменения формы представления информации (например, замена текста графическим изображением);
■ кодирования информации (например, перевод текста с одного языка на другой);
■ упорядочения, структурирования информации (например, сортировка фамилий по алфавиту).
Вид обрабатываемой информации может быть различным, и правила обработки могут быть разными. Автоматизировать процесс обработки можно лишь в том случае, когда информация представлена специальным образом, а правила обработки четко определены.
Передача информации является информационным процессом, в ходе которого информация переносится с одного информационного носителя на другой.
Процесс передачи информации, как ее хранение и обработка, также невозможен без носителя информации. В примере о школьнике в тот момент, когда он читает условие задачи, информация передается с бумаги (с внешнего информационного носителя) в биологическую память школьника (на внутренний информационный носитель). Причем процесс передачи информации происходит с помощью отраженного от бумаги света - волны, которая является носителем информации.
Процесс передачи информации происходит между источником информации , который ее передает, и приемником информации , который ее принимает. Например, книга является источником информации для читающего ее человека, а читающий книгу человек - приемником информации. Передача информации от источника к приемнику осуществляется по каналу связи (рис.11). Каналом связи могут быть воздух, вода, металлические и оптоволоконные провода.
Рис. 11. Передача информации
Между источником и приемником информации может существовать обратная связь . В ответ на полученную информацию приемник может передавать информацию источнику. Если источник является одновременно и приемником информации, а приемник является источником, то такой процесс передачи информации называется обменом информацией.
В качестве примера рассмотрим устный ответ ученика учите лю на уроке. В этом случае источником информации являете! ученик, а приемником информации - учитель. Источник и приемник информации имеют носители информации - биологиче скую память. В процессе ответа ученика учителю происходи1: передача информации из памяти ученика в память учителя Каналом связи между учеником и учителем является воздух а процесс передачи информации осуществляется с помощью носителя информации- акустической волны. Если учитель ш только слушает, но и корректирует ответ ученика, а ученик учитывает замечания учителя, то между учителем и учеником происходит обмен информацией.
Информация передается по каналу связи с определенной скоростью, которая измеряется количеством передаваемой информации за единицу времени (бит/с). Реальная скорость передач* информации не может быть больше максимально возможно* скорости передачи информации по данному каналу связи, которая называется пропускной способностью канала связи и зависит от его физических свойств.
Скорость передачи информации - количество информации, передаваемое за единицу времени.
Пропускная способность канала связи - максимально возможная скорость передачи информации по данному каналу связи.
По каналу связи информация передается с помощью сигналов. Сигнал - это физический процесс, соответствующий какому-либо событию и служащий для передачи сообщения об этом событии по каналу связи. Примерами сигналов являются взмахи флажками, мигания ламп, запуски сигнальных "ракет, телефонные звонки. Сигнал может передаваться с помощью волн. Например, радиосигнал передается электромагнитной волной, а звуковой сигнал - акустической волной. Преобразование сообщения в сигнал, который может быть передан по каналу связи от источника к приемнику информации, происходит посредством кодирования. Преобразование сигнала в сообщение, которое будет понятно приемнику информации, выполняется с помощью декодирования (рис. 12).
Рис. 12. Передача сигналов
Кодирование и декодирование может осуществляться как живым существом (например, человеком, животным), так и техническим устройством (например, компьютером, электронным переводчиком).
В процессе передачи информации возможны искажения или потери информации под воздействием помех, которые называются шумом . Шум возникает из-за плохого качества каналов связи или их незащищенности. Существуют разные способы защиты от шума, например техническая защита каналов связи или многократная передача информации.
Например, из-за шума улицы, доносящегося из открытого окна, ученик может не расслышать часть передаваемой учителем звуковой информации. Для того чтобы ученик услышал объяснение учителя без искажений, можно заранее закрыть окно или попросить учителя повторить сказанное.
Сигнал может быть непрерывным или дискретным. Непрерывный сигнал плавно меняет свои параметры во времени. Примером непрерывного сигнала являются изменения атмосферного давления, температуры воздуха, высоты Солнца над горизонтом. Дискретный сигнал скачкообразно меняет свои параметры и принимает конечное число значений в конечном числе моментов времени. Сигналы, представленные в виде отдельных знаков, являются дискретными. Например, сигналы азбуки Морзе, сигналы, служащие для передачи текстовой и числовой информации, - это дискретные сигналы. Поскольку каждому отдельному значению дискретного сигнала можно поставить в соответствие определенное число, то дискретные сигналы иногда называют цифровыми.
Сигналы одного вида могут быть преобразованы в сигналы другого вида. Например, график функции (непрерывный сигнал) может быть представлен в виде таблицы отдельных значений (дискретный сигнал). И наоборот, зная значения функции для разных значений аргументов, можно построить график функции по точкам. Звучащую музыку, которая передается непрерывным сигналом, можно представить в виде дискретной нотной записи. И наоборот, по дискретным нотам можно сыграть непрерывное музыкальное произведение. Во многих случаях преобразования одного вида сигнала в другой могут приводить к потере части информации.
Существуют технические устройства, которые работают с непрерывными сигналами (например, ртутный термометр, микрофон, магнитофон), и технические устройства, работающие с дискретными сигналами (например, проигрыватель для компакт-дисков, цифровой фотоаппарат, сотовый телефон). Компьютер может работать как с непрерывными, так и дискретными сигналами.
Цели урока:
- Закрепить понятие информации.
- Сформировать понятие о способах передачи информации на разных этапах развития человечества.
- Рассказать о языке передачи информации.
- Выяснить, с помощью каких технических средств можно передавать информацию.
- Сформировать понятие “помехи” и выяснить способы их преодоления.
Ход урока.
На доске написано число, тема урока: “Передача информации”, определение:
Информатика – это наука о способах передачи, хранения и переработки информации.
Развитие человечества было бы невозможно без обмена информацией. С давних времён люди из поколения в поколение передавали свои знания, извещали об опасности или передавали важную и срочную информацию, обменивались сведениями. Первоначально люди пользовались лишь средствами ближней связи: речь, слух, зрение.
1. Скажите что может быть общего между поэтом А.С. Пушкиным и информатикой?
Оказывается великий поэт, выразитель своей эпохи, оставил свидетельство о том, как в древности люди передавали информацию. Вспомните:
Ветер по-морю гуляет и кораблик подгоняет,
Он бежит себе в волнах на раздутых парусах.
Кораблик доставлял моряков в разные страны, они вели торг своими товарами, узнавали новости из разных стран и рассказывали о своей стране. На суше все важные новости доставлял гонец – человек, передающий устные сообщения. Развитие письменности породило - Почту.
2. Какими известными вам способами передвигалась почта с древних времён?
Известно, например, применение на Кавказе костровой связи. Два костровых сигнальщика находились на расстоянии прямой видимости на возвышенных местах или башнях. Когда приближалась опасность, сигнальщики, зажигая цепочку костров, предупреждали об этом население
Например, в Петербурге в начале XIX века была развита пожарная служба. В нескольких частях города были построены высокие каланчи, с которых обозревались окрестности. Если случался пожар, то на башне днём поднимался разноцветный флаг с той или иной геометрической фигурой, а ночью зажигалось несколько фонарей, число и расположение которых означало часть города, где произошёл пожар, а также степень его сложности.
- В каких произведениях пожарная каланча как средство визуального наблюдения? (Кошкин дом.)
- В каких фильмах вы встречали передачу сведений об опасности через зажигание костров на башнях ? (Мулан.)
- В каких фильмах использовалась передача информации через стражников на башнях? (Золушка.)
Рассмотрим ситуацию:
“Встретились двое глухих. Один держит в руке удочку.
Другой спрашивает:
Ты что, на рыбалку собрался?
Да нет, я на рыбалку.
А я думал, ты на рыбалку…”
Что помешало обмену информацией? Информация была передана, но до адресата не дошла из-за отсутствия физической возможности её воспринять. Ведь при любом обмене информацией должны существовать её источник и её приёмник.
Когда ты читаешь книгу, эта книга является для тебя источником информации, а ты – приёмник этой информации. Убери книгу – и информация в ней станет для тебя недоступной, поскольку исчез её источник. Закрой глаза или выйди в другую комнату – тогда для книги не будет приёмника информации.
Первый вывод: Если есть передача информации, то обязательно есть её источник и её приёмник(получатель).
Вот несколько ситуаций, в которых можно обнаружить передачу информации. Определи, кто или что является источником, а кто или что - приёмником.
- Пешеход переходит дорогу по регулируемому перекрёстку.
- Школьник учит уроки по учебнику.
- Мальчик играет на компьютере.
- Ты набираешь телефонный номер, чтобы позвонить.
- Ты пишешь поздравительную открытку.
- Ты пишешь адрес и почтовый индекс на конверте.
Обратите внимание на то, что в одних ситуациях информация передаётся только в одну сторону, а в других происходит взаимный обмен информацией.
3. В каких из предыдущих ситуаций происходит обмен информацией и кто в какой момент становится то источником, то приёмником?
А может ли быть так, что:
1. Источник информации один, а приёмников – несколько? Привидите примеры.
2. Источников информации несколько, а приёмник один? Привидите примеры.
3. Привидите примеры с взаимным обменом информации.
При передаче информации важную роль играет форма представления информации. Она может быть понятна источнику информации, но недоступна для понимания получателя. Если я начну разговаривать с вами на английском языке, тогда несмотря на то, что вы изучаете английский язык с первого класса, вы не сможете понять меня, а поймёте только отдельные слова из моей речи.
А вот учащиеся лицеев с углублённым изучением английского языка, смогли бы понять мою речь, то есть восприятие информации от уровня подготовленности принимающего объекта.
Одну и ту же информацию можно передать разными сигналами и даже совсем разными способами. Для передачи информации не так уж существенно, каким образом передавать, а главное – заранее договориться о том, как понимать те или иные сигналы. И если мы об этом договорились, то уже получается код или шифр. Так, например, если горит красный сигнал – это значит нельзя переходить улицу. Загорелся зелёный – иди и не бойся.
А какие коды ты знаешь?
Просто есть коды, к которым мы давно привыкли, которые хорошо изучили и легко понимаем. А другие для нас в новинку, а то и вовсе непонятны.
Например: В русском языке – СОБАКА; в польском – Рies; ванглийском – Dog; во французском – Chien; в немецком – Нund.
Для оценки твоих знаний в школе тоже используются коды:
Отличные знания – “5”; хорошие – “4”; удовлетворительные – “3”;плохие – “2”, а если ничего не знаешь, то можно и единицу получить. Скажем, получил ты “5” и радостный идёшь домой. А немецкий мальчик идёт с пятёркой и горько плачет, потому что в той стране, тот же самый код “5” означает плохие знания – как у нас “1”. Получается, что одни и те же цифры 1, 2, 3, 4, 5 – в разных странах имеют для оценки знаний разный смысл.
Второй вывод: Сигнал сам по себе ещё не несёт информацию. Только когда с помощью сигналов передаётся некоторый код, мы можем говорить о передаче информации.
Для общения друг с другом мы используем код – русский язык. При разговоре этот код передаётся звуками, при письме он передаётся условными знаками – буквами.
Водитель, передавая рассеянному пешеходу информацию о том, что он едет по дороге, может мигнуть светом фар или дать гудок.
Когда ты звонишь по телефону, ты тоже передаёшь на телефонную станцию код – набираешь номер телефона.
Одна и та же кодовая запись может обозначать совершенно разные вещи в зависимости от того, какой смысл мы связываем с этим кодом. Например, набор цифр 120595 может обозначать:
Почтовый индекс;
Расстояние между городами в метрах;
Номер телефона;
Запиши несколько вариантов того, что могла бы означать запись 14-10?
Итак, в любом процессе передачи или обмена информацией существует её источник и получатель, а сама информация передаётся по каналу связи с помощью сигналов: механических, тепловых, электрических и других.
В обычной жизни для человека любой звук и свет являются сигналами, несущими смысловую нагрузку. Например, сирена – звуковой знак тревоги; звонок телефона – сигнал, чтобы взять трубку телефона; красный свет светофора – сигнал, запрещающий переход дороги. Если мы заметили какое-то изменение в окружающей обстановке, то можно сказать, что произошло событие. Школьный звонок вдруг зазвенел после длительного молчания – произошло событие – закончился урок. У чайника на плите вдруг из носика пошёл пар – произошло событие – вода в чайнике закипела.
Привести ещё примеры событий из вашей жизни.
Итак, в передаче информации участвует “Канал связи”. Разберёмся с ним.
Рассмотрим наш урок с точки зрения передачи информации.
Я – источник, говорю с вами на русском языке, кодируя речь понятными для вас словами. Канал связи – воздушная среда, которая передаёт колебания, производимые мною. Вы – получатели информации. Ваше ухо воспринимает колебания воздуха, расшифровывает информацию и вы понимаете, о чём идёт речь на уроке. Представим себе, что вы отвлеклись, и тогда часть сказанного мною не дошла до вас, и вы уходите с урока так и не поняв, о чём говорилось на уроке. Знакомая ситуация, не правда ли? Именно поэтому вас постоянно просят учителя не отвлекаться и не отвлекать других, так как трудно усвоить материал, о котором ты не прослушал объяснения учителя.
Давайте немного отдохнём. Поиграем в игру: “Глухой телефон”. Ведущий передаёт слово первому игроку на ушко, чтобы никто не слышал. Тот, в свою очередь, передаёт следующему и так далее. Затем ведущий спрашивает услышанное слово у последнего игрока, затем у предыдущего и далее по цепочке. Выясняется, что первоначальная информация неимоверно исказилась. Причиной может быть и плохо услышанная информация, и специально неправильно переданное слово. На этом примере мы разбираемся, что не любая информация доходит до получателя в первоначальном виде.
Оказывается, чтобы попасть к своему адресату, информация проходит ещё более сложный путь. При разговоре люди кодируют свою речь понятными для окружающих словами. По воздуху колебания достигают уха собеседника, поступают в головной мозг, декодируются, и только тогда происходит процесс передачи информации. Вот так это происходит.
Полная схема передачи информации.
Если в качестве источника информации выступает техническое устройство (телефон, компьютер и что-то другое), то от него информация попадает на кодирующее устройство, которое предназначено для преобразования исходного сообщения в форму, удобную для передачи. С такими устройствами вы встречаетесь постоянно: микрофон телефона, лист бумаги и так далее.
По каналу связи информация попадает на декодирующее устройство получателя, которое преобразует кодированное сообщение в форму, понятную получателю.
Привести примеры кодирующих и декодирующих устройств.
Запишите, как происходит по этой схеме передача информации в компьютере от клавиатуры к экрану монитора.
Третий вывод: В процессе передачи информация может утрачиваться, искажаться ..
Это происходит из-за различных помех на канале связи, так и при кодировании и декодировании информации. С такими ситуациями вы встречаетесь достаточно часто: искажение звука в телефоне, помехи при телевизионной передаче, ошибки телеграфа, неполнота переданной информации, неверно выраженная мысль, ошибка в расчётах. Вспомним опять сказку о царе Салтане, да и другие литературные произведения, когда героям всегда кто-нибудь мешает. Существует огромное количество способов кодирования, которыми пользуются органы разведки, а ещё больше людей работают над декодированием информации в органах национальной безопасности. Вопросами, связанными с методами кодирования и декодирования информации, занимается специальная наука – криптография.
Человечество всегда стремилось к передаче информации без помех, создавая всё новые и надёжные средства связи.
В XVIII веке возник семафорный телеграф. Это световая связь.
Очень богатым на открытия в области связи был XIX век. В этом веке люди овладели электричеством, которое породило множество открытий. Сначала П.Л. Шеллинг в России в 1832 году изобрёл электрический телеграф. В 1837 году американец С. Морзе создал электромагнитный телеграфный аппарат и придумал специальный телеграфный код – азбуку, которая теперь носит его имя. В 1876 году американец А. Белл изобрёл телефон.
В 1895 году русский изобретатель А.С. Попов открыл эпоху радиосвязи. Самым замечательным изобретением XX века можно считать телевидение. Освоение космоса привело к созданию спутниковой связи. Среди самых последних новинок – оптоволоконная связь, но с ней мы познакомимся на выставке “Информатика и связь”. Самые современные средства связи будут представлены на ней, и вы увидите пока не реализованные проекты, которые составят гордость нашей науки и промышленности.
Домашнее задание: во время просмотра телевизионных передач, записать примеры средств связи; зафиксировать помехи, если они наблюдались, их частоту и причину.
Лекция 12. Передача информации в линии связи
Общая схема передачи информации в линиии связи
Характеристики канала связи
Влияние шумов на пропускную способность канала
1. Общая схема передачи информации в линии связи
Использование информации для решения каких-либо задач, безусловно, сопряжено с необходимостью ее распространения, то есть с необходимостью осуществления процессов передачи и приема информации. При этом приходится решать проблему согласования метода кодирования с характеристиками канала связи, а также обеспечивать защиту передаваемой информации от возможных искажений.
Источник информации определен как объект или субъект, порождающий информацию и имеющий возможность представить ее в виде сообщения, то есть последовательности сигналов в материальном носителе. Другими словами, источник информации связывает информацию с ее материальным носителем. Передача сообщения от источника к приемнику всегда связана с некоторым нестационарным процессом, происходящим в материальной среде – это условие является обязательным, поскольку сама информация материальным объектом не является.
Способов передачи информации существует множество: почта, телефон, радио, телевидение, компьютерные сети и пр. Однако при всем разноообразии конкретной реализации способов связи в них можно выделить общие элементы: источник и получатель информации, кодирующее и декодирующее устройства, преобразователь кодов в сигналы и преобразователь сигналов в коды, канал связи, а также источники шумов (помех) и факторы, обеспечивающие защиту от шумов (см. схему на рис. 4).
Понимать схему нужно следующим образом. Источник , порождающий информацию, для передачи должен представить ее виде сообщения, то есть последовательности сигналов. При этом для представления информации он дожен использовать некоторую систему кодирования.Устройство, выполняющее операцию кодирования информации, может являться подсистемой источника информации. Например, наш мозг порождает информацию и он же кодирует эту информацию с помощью языка (например, русского), а затем представляет информацию в виде речевого сообщения посредством органов речи. Компьютер обрабатывает и хранит информацию в двоичном представлении, но при выводе ее на экран монитора он же – компьютер – производит ее перекодировку пользователю виду.
Возможна ситуация, когда кодирующее устройство оказывается внешним по отношению к источнику информации, например, телеграфный аппарат или компьютер по отношению к человеку – работающему на нем оператору. Далее коды должны быть переведены в последовательность материальных сигналов, то есть помещены на материальный носитель – эту операцию выполняет преобразователь . Преобразователь может бытьсовмещен с кодирующим устройством (например, телеграфный аппарат), но может быть исамостоятельным элементом линиии связи (например, модем, преобразующий электрические дискретные сигналы с частотой компьютера в аналоговые сигналы с частотой, на которой их затухание в телефонных линиях будет наименьшим).
К преобразователям относят также устройства, которые переводят сообщение с одного носителя на другой . Например:
телефонный аппарат, преобразующий звуковые сигналы в электрические;
радипередатчик, преобразующий звуковые сигналы в радиоволны;
телекамера, преобразующая изображение в последовательность электрических импульсов.
Рис. 4. Общая схема передачи информации
В общем случае при преобразовании выходные сигналы воспроизводят не полностью все особенности входного сообщения, а лишь его наиболее существенные стороны, то есть при преобразовании часть информации теряется. Например, полоса пропускания частот при телефонной связи находится в промежутке от 300 до 3400 Гц, в то время как частоты, воспринимаемые человеческим ухом, лежат в интервале от 16 до 20000 Гц.
Таким образом, телефонные линиии «обрезают» высокие частоты, что приводитк искажениям звука; в черно-белом телевидении при преобразовании сообщения в сигналы теряется цвет изображения. Именно в связи с этими проблемами возникает задача выработки такого способа кодирования сообщения, который обеспечивал бы возможно более полное представление исходной информации при преобразовании, и, в то же время, этот способ был бы согласован со скоростью передачи информации по данной линии связи.
После преобразователя сигналы поступают в канал связи и распространяются в нем.Понятие канала связи включает в себя материальную среду , а также физический или иной процесс , посредством которого осуществляется передача сообщения, то есть распространение сигналов в пространстве с течением времени.
В табл. 20приведены примеры некоторых каналов связи.
Табл. 20. Примеры каналов связи
|
Канал связи |
Среда |
Носитель сообщения |
Процесс, используемый для передачи сообщения |
|
Среда обитания человека |
Механическое перемещение носителя |
||
|
Телефон, компьютерные сети |
Проводник |
Электрические заряды |
Перемещение зарядов (ток) |
|
Радио, телевидение |
Электромагнитное |
Электромагнитные |
Распространение электромагнитных волн |
|
Звуковые волны |
Распространение звуковых волн |
||
|
Обоняние, вкус |
Воздух, пища |
Химические вещества |
Химические реакции |
|
Осязание |
Поверхность кожи |
Ввоздействующий на кожу объект |
Теплопередача, давление |
Любой реальный канал связи подвержен внешним воздействиям, а также в нем могут происходить внутренние процессы, в результате которых искажаются передаваемые сигналы, и, следовательно, связанные с этими сигналами сообщения. Такие воздействия называютсяшумами (помехами ). Источники помех могут бытьвнешними ивнутренними . Квнешним помехам относятся, например, так называемые «наводки» от мощных потребителей электричества или атмосферных явлений; одновременное действие нескольких близкорасположенных однотипых источников сообщений (одновременный разговор нескольких человек). К помехам могут привоить ивнутренние особенности данного канала связи, например, физические неоднородности носителя; процессы затухания сигнала в линии связи, существенные при большой удаленности приемника от источника.
Если уровень помех оказывается соизмеримым с мощностью несущего информацию сигнала, то передача информации по данному каналу оказывается невозможной. Даже шумы относительно низких уровней могут вызвать существенные искажения передаваемого сигнала.
Существуют и применяются различные методы защиты от помех . Например, используется экранирование элетрических линий связи; улучшение избирательности примного устройства и так далее Другим способом защиты от помех является использование специальных методов кодирования информации.
После прохождения сообщения по каналу связи сигналы с помощью приемного преобразователя переводятся в последовательность кодов, которыедекодирующим устройством представляются в форме, необходимой для примника информации (в воспринимаемой приемником форме). На этапе приема, как и при передаче, преобразователь может быть совмещенным с декодирующим устройством (например, радиоприемник или телевизор) или существовать отдельно от декодирующего устройства (преобразователь модем может существует отдельно от компьютера).
Понятие «линия связи » объединяет элементы представленной на рис. 1 схемы между источником и приемником информации.Характеристиками любой линии связи являютсяскорость , с которой возможна передача сообщения в ней, а такжестепень искажения сообщения в процессе передачи.