Урок по теме «Передача информации». ТДМ Л. Г. Петерсон И. Г. Семакин

Технология деятельностного метода обучения Л.Г. Петерсон:

урок открытия нового знания

Тема урока «Передача информации»

Уроки открытия нового знания (ОНЗ) дают возможность организовать самостоятельную учебно-познавательную деятельность учащихся, целенаправленно и системно формируя у них весь спектр деятельностных способностей. Уроки ОНЗ имеют следующую структуру:

1) мотивация к учебной деятельности;

2) актуализация знаний и фиксирование индивидуальных затруднений в пробном учебном действии;

3) выявление места и причины затруднения;

4) построение проекта выхода из затруднения;

5) реализация построенного проекта;

6) первичное закрепление с проговариванием во внешней речи;

7) самостоятельная работа с самопроверкой по эталону;

8) включение нового знания в систему знаний и повторение;

9)  рефлексия учебной деятельности на уроке.

1. Основной целью этапа мотивации к учебной деятельности является выработка на личностно значимом уровне внутренней готовности выполнения нормативных требований к учебной деятельности. Для реализации этой цели используется механизм «надо» – «хочу» – «могу»:

1) определяется основная цель урока и актуализируются требования к учащимся со стороны учебной деятельности («надо»);

2) создаются условия для возникновения у учащихся желания включиться в учебную деятельность («хочу»);

3) организовать осознание учащимися тематических рамок урока («могу»).

2. Основной целью этапа актуализации знаний и фиксирования индивидуальных затруднений в пробном учебном действии является подготовка к построению нового знания (понятия, свойства, способа действия и пр.). Для этого необходимо организовать:

1) актуализацию знаний, достаточных для построения нового знания;

2) перечисление и фиксацию актуализированных знаний в речи и знаках;

3) обобщение актуализированных знаний;

4) выполнение учащимися мыслительных операций, достаточных для построения нового знания (сравнение, обобщение, аналогия и пр.);

5) мотивацию к пробному учебному действию («надо» – «могу» – «хочу»);

6) самостоятельное выполнение учащимися пробного учебного действия;

7) фиксацию ими индивидуальных затруднений в выполнении пробного учебного действия или его обосновании.

3. Основной целью этапа выявления места и причины затруднения является осознание учащимися того, каких именно знаний им не хватает. Для реализации этой цели необходимо организовать:

1) анализ (при необходимости, пошаговый) пробного действия;

2) фиксацию места затруднения – учащиеся фиксируют недостаточность их знаний:

а) для выполнения всего задания (сразу);

б) для выполнения некоторого шага пробного действия (в результате пошагового анализа);

в) для обоснования своей гипотезы (при попытке предъявить критерий).

3) выявление и фиксацию причины затруднения – учащиеся фиксируют, какого именно знания им не хватает (определения, правила, алгоритма и пр.) для выполнения пробного действия и заданий такого типа вообще («что я пока не знаю»).

Понимание причины затруднения позволяет учащимся осознанно поставить цель своей учебной деятельности (а именно, устранить его причину) и перейти к проектированию путей реализации поставленной цели.

4. Основной целью этапа построения проекта выхода из затруднения является проектирование учащимися процесса построения нового знания. Для этого необходимо, чтобы учащиеся под руководством учителя:

1) поставили цель своей учебной деятельности (целью всегда является устранение причины возникшего затруднения);

2) предложили и согласовали тему урока (учитель при необходимости может ее уточнить);

3) определили способ (аналогия, моделирование, эксперимент, измерение, поиск информации в различных источниках и пр.) и средства (алгоритмы, модели, справочники и т.д.) построения нового знания;

4) составили план реализации поставленной цели.

5. Основной целью этапа реализации построенного проекта является построение учащимися нового знания и определение области его применения. Для этого необходимо, чтобы учащиеся под руководством учителя:

1)  реализовали построенный проект в соответствии с планом (в ходе реализации проекта учащиеся выдвигают и обосновывают гипотезы, выполняют предметные действия с моделями, схемами и т.д., применяют новое знание для решения задачи, вызвавшей затруднение);

2)  зафиксировали новое знание в речи и знаках (с помощью эталона);

3)  соотнесли построенное новое знание с учебником или другим критерием истинности (образец, справочник, энциклопедия и пр.);

4)  зафиксировали преодоление затруднения;

5)  уточнили общий характер нового знания и область его применения.

6. Основной целью этапа первичного закрепления с проговариванием во внешней речи является усвоение учащимися нового знания. Для этого необходимо, чтобы учащиеся:

1) выполнили (фронтально, в группах, в парах) несколько типовых заданий на применение нового знания в типовых ситуациях;

2) при этом проговаривали вслух выполненные шаги и их обоснование с помощью эталона.

7. Основной целью этапа самостоятельной работы с самопроверкой по эталону является самопроверка учащимися умения применять новое знание в типовых ситуациях и коррекцию допущенных ошибок. Для этого необходимо:

1) организовать самостоятельное выполнение учащимися типовых заданий на новое знание;

2) организовать самопроверку самостоятельной работы по эталону для самопроверки (на начальных этапах возможно использование образца или подробного образца);

3) организовать выявление и исправление учащимися допущенных ошибок;

4) создать (по возможности) ситуацию успеха для каждого ребенка.

В случае, когда при выполнении самостоятельной работы допущена ошибка, ситуация успеха заключается в ее выявлении и исправлении.

8. Основной целью этапа включения нового знания в систему знаний и повторения является выявление границ применимости нового знания и включение в систему изученных знаний, и одновременно – повторение изученного материала и подготовка к изучению следующих разделов курса. Для этого организуется:

1) выявление и фиксацию учащимися типов заданий, где используется новое знание;

2) выполнение заданий, в которых новое знание связывается с ранее изученными;

3) выполнение заданий, связанных либо с повторением и применением изученных ранее знаний, либо с пропедевтикой последующих тем.

9. Основной целью этапа рефлексии учебной деятельности на уроке является самооценка учащимися своей учебной деятельности. Для реализации этой цели необходимо организовать:

1) вербальную фиксацию цели учебной деятельности и нового содержания, изученного на уроке;

2) фиксацию способа, средств и шагов по достижению цели;

3) соотнесение поставленной цели и результатов учебной деятельности, фиксацию степени их соответствия;

4) самооценку учениками собственной учебной деятельности на уроке;

5) фиксацию направлений дальнейшей учебной деятельности и согласование домашнего задания (с элементами выбора, творчества).

Для того чтобы сделать процесс освоения новой технологией постепенным как для учителя, так и для учеников разработан базовый вариант реализации ТДМ. Базовый уровень реализации ТДМ предполагает большую самостоятельность учащихся по сравнению с методом проблемного объяснения учебного материала (и тем более традиционной объяснительно-иллюстративной технологией) и создает условия для формирования универсальных учебных действий (в том числе регулятивных). Следует понимать, что базовый уровень является упрощенным вариантом реализации ТДМ, эта переходная структура урока не является достаточной для того, чтобы умение учиться формировалось эффективно и надежно у всех учащихся, но необходима для того, чтобы переход к реализации ТДМ в полной ее мере стал возможным.

Тема урока «Передача информации»

Цели урока

Образовательная:

1. Изучение и закрепление знаний;

2. Актуализация ведущих знаний;

3. Ввести понятия способы передачи информации, каналы передачи информации, пропускная способность канала.

4. Рассмотреть технические сис­темы передачи информации.

Развивающая:

1. развивать познавательный интерес, творческую активность учащихся;

2. развивать дружеское и деловое общение учащихся в совместной работе.

Воспитательная:

1. воспитывать интерес к предмету, внимательность, дисциплинированность.

Тип урока: изучения нового материала и первичное закрепление знаний.
Оборудование: ПК, проектор, экран, презентация «Передача информации».
Виды работы: эвристическая беседа, лекция-демонстрация, самостоятельная работа учащихся.

Этапы урока:

1. Организационный момент.

2. Актуализация знаний:

3. Постановка цели урока.

4. Изучение нового материала.

5. Подведение итогов урока.

6. Постановка домашнего задания.

Ход урока

I. Актуализация знаний

Передача информации происходит от источника к получателю (приемнику) информации. Источникоминформации может быть все, что угодно: любой объект или явление живой или неживой природы. Процесс передачи информации протекает в некоторой материальной среде, разделяющей источника и получателя информации, которая называется каналомпередачи информации. Информация передается через канал в форме некоторой последовательности сигналов, символов, знаков, которые называются сообщением.

Получатель информации — это объект, принимающий сообщение, в результате чего происходят определенные изменения его состояния. Все сказанное выше схематически изображено на рисунке. Человек получает информацию от всего, что его окружает, посредством органов чувств: слуха, зрения, обоняния, осязания, вкуса. Наибольший объем информации человек получает через слух и зрение. На слух воспринимаются звуковые сообщения — акустические сигналы в сплошной среде (чаще всего — в воздухе). Зрение воспринимает световые сигналы, переносящие изображение объектов.

Информационный канал может иметь либо естественную природу (атмосферный воздух, через который переносятся звуковые волны, солнечный свет, отраженный от наблюдаемых объектов), либо быть искусственно созданным. Искусственно созданные – это как раз технические средства связи.

И так тема нашего урока «Передача информации»

II. Постановка цели урока

Приступим к изучению нового материала. Тему урока запишите в тетрадь.
Сегодня на уроке мы с вами познакомимся с техническими сис­темами передачи информации, как осуществляется процесс передачи информации, решим практические задачи.

III. Изучение нового материала.

Первым техническим средством передачи информации на расстояние стал телеграф, изобретенный в 1837 году американцем Сэмюэлем Морзе. В 1876 году американец А.Белл изобретает телефон. На основании открытия немецким физиком Генрихом Герцем электромагнитных волн (1886 г.), А.С. Поповым в России в 1895 году и почти одновременно с ним в 1896 году Г.Маркони в Италии, было изобретено радио. Телевидение и Интернет появились в ХХ век.

Модель передачи информации К. Шеннона

В се перечисленные способы информационной связи основаны на передаче на расстояние физического (элек­трического или электромагнитного) сигнала и подчиня­ются некоторым общим законам. Исследованием этих законов занимается теория связи, возникшая в 1920-х годах. Математический аппарат теории связи — матема­тическую теорию связи, разработал американский уче­ный Клод Шеннон.

Модель передачи информации по техническим каналам связи

Клодом Шенноном была предложена модель процесса передачи информации по техническим каналам связи. Под кодированием здесь понимается любое преобразование информации, идущей от источника, в форму, пригодную для ее передачи по каналу связи. Декодирование — обратное преобразование сигнальной последовательности.

Работу такой схемы можно пояснить на знакомом всем процессе разго­вора по телефону. Источником информации является говорящий человек. Кодирующим устройством — микрофон телефонной трубки, с помощью которого звуковые волны (речь) преобразуются в электрические сигналы. Каналом связи служит телефонная сеть (провода, коммутаторы телефон­ных узлов, через которые проходит сигнал). Декодирующим устройством является телефонная трубка (наушник) слушающего человека — приемника информации. Здесь пришедший электрический сигнал превращается в звук.

Современные компьютерные системы передачи информации — компьютерные сети, работают по тому же принципу. Есть процесс кодирования, преобразующий двоичный компьютерный код в физический сигнал того типа, который передается по каналу связи. Декодирование заключается в обратном преобразовании передаваемого сигнала в компьютерный код. Например, при использовании телефонных линий в компьютерных сетях функции кодирования-декодирования выполняет прибор, который называется модемом.

Пропускная способность канала и скорость передачи информации

Разработчикам технических систем передачи информации приходится решать две взаимосвязанные задачи: как обеспечить наибольшую скорость передачи информации и как уменьшить потери информации при передаче. К. Шеннон был первым ученым, взявшимся за решение этих задач создавшим новую для того времени науку — теорию информации. Шеннон определил способ измерения количества информации, переда­ваемой по каналам связи. Им было введено понятие пропускной способности канала как максимально возможной скорости передачи информа­ции.Эта скорость измеряется в битах в секунду (а также килобитах в секунду, мегабитах в секунду).

Пропускная способность канала связи зависит от его технической реа­лизации. Например, в компьютерных сетях используются следующие средства связи:

• телефонные линии;

• электрическая кабельная связь;

• оптоволоконная кабельная связь;

• радиосвязь.

Пропускная способность телефонных линий — десятки и сотни Кбит/с; пропускная способность оптоволоконных линий и линий радиосвязи из­меряется десятками и сотнями Мбит/с.

Однако существует проблема, которая на схеме, предложенной К. Шенноном, отмечена сло­вом «шум».

Шум, защита от шума

Термином «шум» называют разного рода помехи, искажающие переда­ваемый сигнал и приводящие к потере информации. Такие помехи, пре­жде всего, возникают по техническим причинам, таким как плохое качество линий связи,незащищенность друг от друга различных потоков информации, передаваемых по одним и тем же каналам. Иногда, беседуя по телефону, мы слышим шум, треск, мешающие понять собеседника, или на наш разговор накладывается разговор других людей.

Наличие шума приводит к потере передаваемой информации. В таких случаях необходима защита от шума. Для этого в первую очередь приме­няются технические способы защиты каналов связи от воздействия шу­мов. Такие способы бывают самыми разными, иногда простыми, иногда очень сложными. Например: использование экранированного кабеля вместо «голого» провода; применение разного рода фильтров, отделяю­щих полезный сигнал от шума и пр.

Шеннон разработал специальную теорию кодирования, дающую мето­ды борьбы с шумом. Одна из важных идей этой теории состоит в том, что передаваемый по линии связи код должен быть избыточным.За счет это­го потеря какой-то части информации при передаче может быть компен­сирована. Например, если при разговоре по телефону вас плохо слышно, то, повторяя каждое слово дважды, вы имеете больше шансов на то, что со­беседник поймет вас правильно.

Избыточность кода — это многократное повторение передаваемых данных.

Однако нельзя делать избыточность слишком большой. Это приведет к задержкам и удорожанию связи. Теория кодирования как раз и позволяет получить такой код, который будет оптимальным: избыточность переда­ваемой информации будет минимально возможной, а достоверность при­нятой информации — максимальной.

Большой вклад в научную теорию связи внес известный советский ученый Владимир Александрович Котельни­ков. В 1940-1950-х годах им получены фундаментальные научные результаты по проблеме помехоустойчивости систем передачи информации.

В современных системах цифровой связи для борьбы с потерей информации при передаче часто применяется сле­дующий прием. Все сообщение разбивается на порции — блоки. Для каждого блокавычисляется контрольная сум­ма (сумма двоичных цифр), которая передается вместе с данным блоком. В месте приема заново вычисляется кон­трольная сумма принятого блока и, если она не совпадает с первоначальной суммой, передача данного блока повторяется. Так происхо­дит до тех пор, пока исходная и конечная контрольные суммы не совпадут.

Самостоятельная работа. У учащихся карточки с заданиями, которые они должны выполнить.

Задания для самостоятельной работы

1. Пропускная способность канала связи 100 Мбит/с. Канал не подвержен воз­действию шума (например, оптоволоконная линия). Определите, за какое время по каналу будет передан текст, информационный объем которого со­ставляет 100 Кб.

2. Пропускная способность канала связи 10 Мбит/с. Канал подвержен воздей­ствию шума, поэтому избыточность кода передачи составляет 20%. Определи­те, за сколько времени по каналу будет передан текст, информационный объем которого составляет 100 Кб.

IV. Итоги урока

Наш урок подошел к концу. Что нового вы сегодня узнали на уроке и чему научились?

V. Рефлексия.

 Я предлагаю оценить себя самостоятельно (говорю правильные ответы).Оценки за урок.

VI. Постановка домашнего задания

Параграф 8, вопрос 1-8.