Конспект урока с применением педагогических технологий в обучении информатике на тему «Кодирование и декодирование информации» (7 класс)

Пояснительная записка

План урока (структура)

1. Организационный момент 2 мин

2. Проверка домашнего задания 3 мин

3. Подготовка учащихся к изучению материала 8 мин

a) Актуализация опорных знаний 4 мин

b) Активное целеполагание 4 мин

4. Изучение нового материала  15 мин

5. Закрепление материала  10 мин

6. Инструкция дз     2 мин

7. Подведение итогов     3 мин

8. Рефлексия        2 мин

Ход урока

1. Организационный момент (приветствие, проверка присутствующих, психологический настрой)

2. Проверка домашнего задания

Прием «Тематический кроссворд».

Кроссворд выводится на экран или рисуется на доске. Учитель читает вопросы, а ученики по очереди предлагают ответы.

Прием «Логическая связь».

Класс делиться на группы, и выполняет задание.

Каждой группе необходимо продолжить логическую цепочку опираясь на данное понятие.

Задание «Логическая цепочка».

Дается одно понятие на группу. Необходимо продолжить логическую цепочку опираясь на данное понятие. Цепочка должна закончиться примером. Каждая группа объясняет построенную логическую цепочку.

Пример выполнения:

Для первой группы: информация – носитель информации - хранилище информации – объем информации – время доступа -…

Для второй группы: информационный процесс – передача – источник – канал – приемник -…

     b) Активное целеполагание

Круговое движение

-.- .-. ..- --. --- .-- --- . / -.. .-- .. ...- . -. .. .

Еовогурк еинеживд

Задание 1. Рассмотрите картинки и надписи. Определите что здесь написано.

- Что мешает вам разгадать представленные надписи?

- Встречали ли вы в своей жизни непонятные обозначения? Смогли ли вы их понять?

- Для чего это нужно?

Все эти ответы связаны с кодирование и декодированием информации

Итак, теперь вы можете сформулировать тему урока. (Кодирование и декодирование информации)

Какую задачу каждый из вас поставит для себя на этот урок? (цель: изучить понятие кодирование и декодирование информации, научиться кодировать и декодировать информацию и научиться использовать это в повседневной жизни)

Итак, задача урока ясна. Теперь необходимо составить план нашей работы.

Что такое код, кодирование и декодирование информации?

Какие способы кодирования информации существуют?

Где в жизни встречаемся с кодированием информации?

Создать свой собственный секретный код.

Расшифровать тайное послание.

4. Изучение нового материала

Прием «Работа над понятием».

Инструкция: класс делиться на группы по 3-4 человека, и выполняет задание.

Каждой группе необходимо найти определения понятия, выписать и проанализировать их.

Задание. «Работа над понятием»: необходимо найти 3 определения (понятия) «кодирование информации» из различных источников информации (учебник, справочный материал, интернет), выписать их, проанализировать найденные понятия (выявить общие черты, выявить различия), выбрать одно понятия являющееся на ваш взгляд полным и правильным и объяснить, почему именно его вы выбрали.

Пример выполнения:

Кодирование — это процесс перевода информации из формы, понятной человеку (текст, изображения, видео и т. д.), в некоторый код (сайт ЯКласс, 7 класс)

Кодирование – это трансформация информации из одной формы в другую, более удобную для ее передачи, обработки, хранения, с помощью некоторого кода

Кодирование — это представление информации в форме, удобной для её хранения, передачи и автоматической обработки (https://files.lbz.ru/authors/informatika/7/polyakov-10-1buuu-gl2.pdf)

Общие черты: представления информации в определенной форме, удобной для хранения, обработки и передачи, используется код

Различия: в первом определении не сказано о хранение и передачи, обработки информации. В третьем определении не сказано что информация представляется в некотором коде.

Вывод: второе определение полное и полностью описывает понятие «Кодирование информации».

    Обучение в сотрудничестве. Прием «Обучение в команде».

Класс делиться на группы по 4-5 человек и выполняют задания. Каждый учащийся вносит свой вклад в изучение нового материала. После завершения ребята выполняют тест, оценка зависти от всех участников группы (средняя арифметическая).

В качестве теоретической основы можно использовать учебник Босовой Л.Л., а также дополнительные материалы (https://yandex.ru/video/preview/6691953208810538826), (https://ppt-online.org/825355)

Рассматриваемые вопросы:

Словарь терминов

Вам необходимо составить словарь терминов и привести по одному-два примера для каждого термина:

Код

Алфавит

Кодирование

Декодирование

Штрих-код

QR-код

Шифрование

Код-символ

Кодирование с потерями

Система кодирования

Ошибка кодирования

Двоичное кодирование

Таблица типы и методы кодирования

Заполните таблицу:

Пример выполнения:

Словарь терминов:

QR-код — двумерный штрих-код, который может хранить большое количество информации и считывается с помощью камер мобильных устройств. Пример: Билеты на мероприятия: QR-коды также используются для электронных билетов на концерты, выставки и другие мероприятия. Посетители могут просто показать свой QR-код на входе, и его можно быстро отсканировать для проверки.

Кодирование с потерями — метод сжатия данных, при котором часть информации теряется для уменьшения размера файла (например, JPEG для изображений). Пример: Фотографии: Формат JPEG, который используется для хранения цифровых изображений, является классическим примером кодирования с потерями. При сохранении фотографии в формате JPEG часть данных теряется для уменьшения размера файла. Это позволяет сохранять больше фотографий на устройствах с ограниченным пространством, но может привести к потере качества изображения, особенно при сильном сжатии.

Тест по теме «Кодирование и декодирование информации»

Часть 1. Выберите один правильный ответ

1. Наименьшая единица измерения информации:

а) байт б) килобайт в) бит г) мегабайт

2. Процесс преобразования информации из одной формы в другую:

а) декодирование б) шифрование в) кодирование г) сжатие

3. Обратный процесс кодированию:

а) шифрование б) кодирование в) декодирование г) сжатие

4. Система знаков, используемая для представления информации:

а) алфавит б) код в) символ г) шифр

5. Двоичная система счисления использует:

а) 10 цифр б) 8 цифр в) 2 цифры г) 16 цифр

Часть 2. Задания открытого типа

Дайте определение термину «код».

Приведите два примера использования кодов в повседневной жизни.

3. Что такое ошибка кодирования, и какие причины могут её вызвать?

Часть 3. Задания на соотнесение

Соотнесите понятия (слева) с их определениями/примерами (справа):

Часть 4. Задания на анализ

Объясните, в чем состоит основное отличие между простой заменой и заменой с ключом.

Ответы:

Часть 1: 1-в, 2-в, 3-в, 4-б, 5-в

Часть 2: Ответы должны быть развернутыми и отражать понимание учеником темы.

Часть 3: 1-е, 2-в, 3-б, 4-д, 5-а, 6-г

Часть 4: Ответы должны быть развернутыми и обоснованными.

5. Закрепление материала

   Эвристическое задание.

Задание. Тайный язык геометрии

Часть 1. Напишите короткий рассказ (3 предложения), используя разработанный вами алфавит, где каждая буква русского алфавита (33 буквы) и основные знаки препинания, представлены уникальной комбинацией:

Геометрической фигуры: круг, квадрат, треугольник, прямоугольник, ромб, трапеция, звезда, многоугольник, или их комбинации (например, треугольник внутри квадрата). Можно придумать свои собственные фигуры

Размер: большой, средний, маленький

Цвета: любые оттенки

Правила для знаков препинания: определить, как будут обозначаться точка, запятая, вопросительный и восклицательный знаки.

Часть 2.

Оцените, насколько сложно кодировать и декодировать текст с помощью вашего алфавита.

Перечислите преимущества и недостатки разработанного алфавита.

   Кейс задание. Кейс "Похищенная картина"

Сюжет: Из музея была похищена ценная картина «Утро в сосновом бору». Во время расследования полиция обнаружила ряд подсказок, оставленных похитителем, известным как «Хитрец». Первая подсказка была найдена на обратной стороне картины-подделки, оставленной на месте оригинала, зашифрованный текст (луция Оршыънмэъснфяа), детектив считает что это зеркальное отражение. Вторую подсказку нашли около лестницы на второй этаж, в записки были лишь написанные цифры (72 111 117 115 101 32 110 117 109 98 101 114 00111001), но эксперты допустили ошибки в расшифрование (Hmute nukaer 4). Третья подсказка была найдена возле окна с текстом (фыьр), эксперты догадались, что это шифр Виженера и разгадали исходный текст (стол). А также был найден оставленный конверт в почтовом ящике, где были фотографии.

Задание 1: Расшифровать послание, найденное на обратной стороне картины-подделки.

Задание 2: Помогите экспертам найти и исправить ошибки в послании, найденном возле лестницы на второй этаж.

Задание 3. Разгадай ключ, исходя из букв исходного текста с помощью таблицы Виженера.

Задание 4: Разгадайте, что обозначают все 4 фотографии, найденные в почтовом ящике.

Пример выполнения.

Задание 1. В данной расшифровке действует правило зеркальной замены, то есть буква А заменяется на букву Я, буква Б заменяется буквой Ю, и тд. Расшифрованное послание: улица Рождественская

Задание 2. В данной расшифровке мы будем использовать двоичный код (ASCII), исправим ошибку экспертов, получим house number 4. Так же понадобятся знания английского языка, и наш ответ будет: номер дома 4

Задание 3. Воспользовавшись таблицей Виженера, для каждой пары букв (зашифрованная сверху, исходная снизу) найдем в таблице строку, соответствующую исходной букве. Затем найдем в этой строке зашифрованную букву. Столбец, в котором находится зашифрованная буква, даст вам букву ключа.

Ф (зашифрованная) и С (исходная): находим строку С. Буква Ф находится в этой строке в столбце С. Значит, первая буква ключа - С.

Ы (зашифрованная) и Т (исходная): находим строку Т. Буква Ы находится в этой строке в столбце Е. Значит, вторая буква ключа - Е.

Ь (зашифрованная) и О (исходная): находим строку О. Буква Ь находится в этой строке в столбце Й. Значит, третья буква ключа - Й.

Р (зашифрованная) и Л (исходная): находим строку Л. Буква Р находится в этой строке в столбце Ф. Значит, четвертая буква ключа - Ф.

Результат: Ключ - СЕЙФ.

Задание 4. Стол, раковина, диван и картина указывают на гостиную, совмещенную со столовой.

Стол: Может быть обеденным столом (столовая) или журнальным столиком (гостиная).

Раковина: Нетипичный предмет для гостиной, небольшой кухонной зоны в совмещенном пространстве. Встречается в гостиных, совмещённых с кухней.

Диван: Главный атрибут гостиной.

Картина: Распространенный элемент декора гостиной.

Наиболее вероятный ответ - гостиная-столовая или студия.

    Практико-ориентированное задание.

Ситуация:

Вы – элитный отряд "Цифровых Рыцарей" в онлайн-игре «Мир Энигмы». Сегодня ваш рейд на заброшенный храм был назначен на 20:00. Вы опоздали из-за внезапного отключения интернета! Зайдя в командный чат, вы обнаруживаете странные сообщения от ваших друзей. Для того чтобы остаться в игре и помочь своей команде, тебе предстоит прочитать шифр и выполнить данные указания от команды.

Зашифрованные сообщения:

Сообщение 1: @7$%2&*! ^#№$%&* 5(9)

Сообщение 2:Кл@в!я р@б0т@ет н@ п0лн0й м0щн0сти.

Сообщение 3 (рисунок): (Прилагается изображение – квадратная сетка 5x5 с расположенными в ней буквами русского алфавита в случайном порядке. Внизу рисунка – ряд цифр: 35 22 14 22 34 31 55 25)

Друзья, перед тем как войти в храм, использовали разные методы шифрования, оставив вам лишь короткие подсказки:

Подсказка к сообщению 1: «Замена символов на буквы по таблице, но не все символы являются буквами!»

Подсказка к сообщению 2: «Подмена букв похожими по написанию цифрами. Смотрите внимательно!»

Подсказка к сообщению 3: «Полибианский квадрат. Цифры указывают на координаты. Координаты указывают на буквы»

Задание 1: Дешифровка секретных сообщений.

Сообщение 1: Попробуйте расшифровать первое сообщение. Для этого вам понадобится немного фантазии и умение замечать закономерности. (Подсказка: обратите внимание на расположение символов на клавиатуре!)

Сообщение 2: Расшифруйте второе сообщение, используя подсказку о похожих по написанию символах.

Сообщение 3: Воспользуйтесь подсказкой и расшифруйте сообщение, используя изображенный полибианский квадрат. Запишите расшифрованные буквы по порядку, используя координаты.

Задание 2: Создание собственного шифра:

Придумайте свой собственный метод шифрования, более надежный, чем те, что использовали ваши друзья. Зашифруйте короткое сообщение (например, "Встречаемся у входа") и укажите ключ к его расшифровке. Опишите, как работает ваш шифр.

Пример выполнения заданий с конкретными данными.

Сообщение 1:

Предположим, что «@» означает +2, «$» означает +3, «%» означает -1, «&» означает +1, «*» означает 0, «!» означает -2, «^» означает +4, «#» означает -3, «№» означает +5.

Тогда «@7» =7 + 2 = 9; «$%2» = 2 + 3 - 1 = 4; «&*!» = 0 +1 -2 = -1.

«^#№$%&*» = 4 - 3 + 5 + 3 + 1 + 0 = 10.

«5(9)» = (Здесь скобки могут обозначать умножение) 5 * 9 = 45.

Получаем последовательность чисел: 9 4 -1 10 45. Это может быть код от сейфа, координаты на карте, или что-то другое, связанное с игровым процессом. 

В контексте игры это может быть комбинация для открытия двери в храме или код доступа к чему-либо.

Сообщение 2:

Заметим, что «@» заменяет «а», «!» заменяет «й», «0» заменяет «о».

Расшифрованное сообщение: Клавия работает на полной мощности. 

Это означает, что клавиатура товарища по команде работает исправно, и он может эффективно участвовать в рейде.

Сообщение 3:

Используем цифры как координаты в сетке (строка, столбец). Нумерация начинается с 1.

С: 35 (3 строка, 5 столбец)

Е: 22 (2 строка, 2 столбец)

В: 14 (1 строка, 4 столбец)

Е: 22 (2 строка, 2 столбец)

Р: 34 (3 строка, 4 столбец)

Н: 31 (3 строка, 1 столбец)

Ы: 55 (5 строка, 5 столбец)

Й: 25 (2 строка, 5 столбец)

Получаем слово: "СЕВЕРНЫЙ"

Указывает на место встречи - "Северные ворота" или "Северный сервер".

Пример выполнения создание собственного шифра

Шифр «Таблица умножения с ключевым числом»

Описание шифра:

Ключевое число: Выбираем ключевое число от 2 до 9 (например, 5).

Таблица умножения: Используем таблицу умножения на ключевое число. Например, для ключа 5: 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80…

Алфавит с номерами: Присваиваем каждой букве алфавита порядковый номер от 1 до 33 (А=1, Б=2, В=3, ... Я=33). Важно, чтобы нумерация начиналась с 1, а не с 0, чтобы избежать проблем с делением на ноль.

Шифрование: Находим номер каждой буквы сообщения в алфавите. Умножаем этот номер на соответствующее число из таблицы умножения. Для первой буквы сообщения используем первое число таблицы, для второй буквы - второе число, и так далее. Если таблица умножения заканчивается, начинаем её сначала.

Результат: Записываем полученные числа, разделяя их пробелами. Это и будет зашифрованный текст.

Пример выполнения:

Зашифруем сообщение «Встречаемся у лестницы» 

Шифрование:

В (3): 3 * 5 = 15

с (19): 19 * 10 = 190

т (20): 20 * 15 = 300

р (18): 18 * 20 = 360

е (6): 6 * 25 = 150

ч (25): 25 * 30 = 750

а (1): 1 * 35 = 35

е (6): 6 * 40 = 240

м (14): 14 * 45 = 630

с (19): 19 * 50 = 950

я (33): 33 * 55 = 1815

(пробел): (оставляем пробел или другой разделитель, например, «-»)

у (21): 21 * 5 = 105

(пробел): -

л (13): 13 * 10 = 130

е (6): 6 * 15 = 90

с (19): 19 * 20 = 380

т (20): 20 * 25 = 500

н (15): 15 * 30 = 450

и (10): 10 * 35 = 350

ц (24): 24 * 40 = 960

ы (29): 29 * 45 = 1305

Зашифрованное сообщение: 15 190 300 360 150 750 35 240 630 950 1815 - 105 - 130 90 380 500 450 350 960 1305

Расшифровка (пример для первых нескольких чисел):

15: 15 / 5 = 3 -> В

190: 190 / 10 = 19 -> с

300: 300 / 15 = 20 -> т и тд.

6. Информация о домашнем задании

Домашнее задание с использованием QR-кодов: "Цифровой следопыт"

Задание:

1. Найдите в интернете интересный и полезный ресурс по теме "Кодирование информации". Это может быть:

• Статья о различных видах кодов.

• Видеоролик о применении кодирования в жизни.

• Онлайн-игра, связанная с шифрами или кодированием.

• Сайт с информацией об истории криптографии.

• Другой ресурс по вашему выбору, связанный с темой урока.

2. Создай QR-код: С помощью онлайн-генератора QR-кодов (например, QR Code Tiger, QR Code Monkey) создайте QR-код, содержащий ссылку на выбранный вами ресурс. Убедитесь, что ссылка работает корректно.

3. Распечатай QR-код: Распечатайте полученный QR-код на листе бумаги. Подпишите его своим именем и фамилией.

4. Подготовь краткое описание (2-3 предложения): Напишите краткое описание выбранного вами ресурса: о чем он, что интересного можно на нем найти, кому он может быть полезен. Это описание вы представите классу устно.

5. Принеси на урок: Принесите распечатанный QR-код и подготовленное описание на следующий урок.

На уроке:

• Ученики обменяются QR-кодами и отсканируют их с помощью своих смартфонов или планшетов.

• Каждый ученик кратко представит классу ресурс, на который ведет его QR-код.

Критерии оценки:

• QR-код создан и работает корректно: 2 балла.

• Ресурс соответствует теме "Кодирование информации": 2 балла.

• Описание ресурса краткое и информативное: 1 балл.

• Активное участие в обсуждении: 1 балл.

7. Итог урока

Сегодня мы познакомились с важными понятиями – кодирование и декодирование информации. Мы узнали, что кодирование – это преобразование информации в удобную для хранения, передачи и обработки форму, а декодирование – это обратный процесс. Вы убедились, что кодирование используется повсеместно – от простых штрих-кодов в магазине до сложных компьютерных программ.

Вы узнали, что существуют разные виды кодов – от простой замены букв до сложных математических алгоритмов. Важно понимать, что выбор кода зависит от цели кодирования – секретность, эффективность хранения, скорость передачи и т.д. В дальнейшем мы продолжим изучать различные коды и их применение.

8. Рефлексия

Прием «Бортовой журнал».

Задание «Бортовой журнал»: определить основные понятия сегодняшнего урока, дать определения, придумать графическую форму, если возможно.

ФИО ученика:

Тема:

Дата:

Пример выполнения: