Пояснительная записка к методической разработке урока для 10 класса информационно-технологического профиля Предмет: информатика Тема урока: Измерение количества информации. Содержательный подход Продолжительность: 2 спаренных урока Программа: К.Ю. Поляков, Е.А. Еремин. Информатика. Программа для старшей школы: 10–11 классы. Углублённый уровень. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014.- 150 с. Учебник: Поляков К.Ю. Информатика. Углубленный уровень: учебник для 10 класса: в 2 ч. Ч1/К.Ю. Поляков, Е.А. Еремин.-М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013.-344 с. Поляков К.Ю. Информатика. Углубленный уровень: учебник для 10 класса: в 2 ч. Ч2/К.Ю. Поляков, Е.А. Еремин.-М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013.-344 с. Раздел: Кодирование информации Количество часов в неделю: 4 часа Количество часов в год: 136 часов В МБОУ г. Иркутска Лицей № 1 проводится эксперимент по опережающему введению ФГОС в 10 классах, в рамках которого разработан данный урок. Методическая разработка предназначена для 10 класса информационнотехнологического профиля, для которого профильными предметами являются математика, информатика, физика. Базовыми понятиями в информатике являются энтропия и информация, которую можно рассматривать как отрицательную энтропию. В курсе физики понятие энтропии не рассматривается. В методической разработке урока решено было ввести понятие энтропии, показать ее связь с информацией на конкретном примере кристаллической решетки с вакансией. На этапе открытия нового знания рассматриваются классические примеры с бросанием монеты, с угадыванием номера полки, на которой лежит книга, с угадыванием числа. В результате анализа этих ситуаций учащиеся выводят формулу N=2i, которая была предложена Р. Хартли в 1928 году. На этапе первичного закрепления знаний учащиеся выполняют интерактивный тест. На этапе выполнения практической работы по применению открытых знаний в новой ситуации учащиеся ведут поиск информации в сети Интернет по заданным темам, делают сообщения, формулируют связь энтропии и информации и применяют свои знания на практике – вычисляют энтропию кристалла. На этапе рефлексии учащиеся создают в графическом редакторе слоган на цветном фоне в соответствии со своим настроением. Нефедьева Лариса Михайловна, учитель информатики МБОУ города Иркутска лицей №1, высшая квалификационная категория Урок информатики для 10 класса (информационно-технологический профиль) по теме "Измерение количества информации. Содержательный подход" Технологическая карта урока Предмет Информатика Класс 10 класс информационно-технологического профиля Тип урока Урок открытия нового знания Технология построения урока Системно-деятельностный подход Тема Измерение количества информации. Содержательный подход Цель создание условий для овладения обучающимися знаниями о вероятностном подходе к измерению информации и для формирования умения применять полученные знания на практике создание условий для формирования интеллектуальной компетентности учащихся в информационном взаимодействии с учителем Информация, энтропия, уменьшение неопределенности знаний, 1 бит информации, формула Хартли Основные термины, понятия Планируемый результат Предметные умения: иметь представление о понятиях "информация", "энтропия", «снятая неопределенность» уметь измерять количество информации, используя содержательный подход уметь применять знания на практике Личностные УУД: устанавливать связь между целью учебной деятельности и ее мотивом; определять общие для всех правила поведения ; определять правила работы в группах; оценивать усваиваемое содержание (исходя личностных ценностей); устанавливать связь между целью деятельности и ее результатом. Регулятивные УУД: определять и формулировать цель деятельности на уроке; проговаривать последовательность действий на уроке; работать по плану, инструкции; высказывать свое предположение на основе учебного материала; отличать правильно выполненное задание от неверного; осуществлять самоконтроль; совместно с учителем и одноклассниками давать оценку деятельности на уроке. Познавательные УУД: ориентироваться в системе своих знаний проводить анализ учебного материала; проводить сравнение, объясняя критерии сравнения. Коммуникативные УУД: слушать и понимать речь других; уметь с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли; владеть диалогической формой речи Организация пространства Формы работы Фронтальная Групповая Работа в парах Индивидуальная Ресурсы Информационные источники: УМК: Е.А. Еремин, К.Ю. Поляков. Информатика и ИКТ: учебник для 10 класса: в 2 ч., издательство «БИНОМ. Лаборатория знаний». Интерактивные тесты Online Test Pad - http://onlinetestpad.com/ruru/Go/Izmerenie-informacii-Soderzhatelnyj-podkhod-23626/Default.aspx Ресурсы сети Интернет Технические средства обучения: Компьютер Медиапроектор Этапы урока Организационный (этап мотивации) Актуализация опорных знаний и умений Дидактические задачи этапов урока Дидактические задачи Подготовка учащихся к работе на уроке: выработка на личностно значимом уровне внутренней готовности выполнения нормативных требований учебной деятельности. Активизация соответствующих мыслительных операций (анализ, обобщение, классификация и т.д.) и познавательных процессов (внимание, память). Постановка учебной проблемы Обеспечение мотивации для принятия обучающимися цели учебно-познавательной деятельности. Формулирование проблемы, планирование Создание условий для формулировки цели урока и постановки учебных задач. деятельности Открытие нового знания Обеспечение восприятия, осмысления и первичного запоминания знаний, связей и отношений в объекте изучения. Первичная проверка понимания Установление правильности и осознанности усвоения учебного материала, выявление пробелов, неверных представлений, их коррекция. Применение новых знаний Обеспечение усвоения новых знаний и способов действий на уровне применения в измененной ситуации. Рефлексия учебной деятельности Анализ и оценка успешности достижения цели; выявление качества и уровня овладения знаниями. Технология изучения Организационный Этапы урока Формируемые умения Метапредметные (УУД): регулятивные: осуществлять самоконтроль; овладевать умением прогнозировать; коммуникативные: слушать и понимать речь других; уметь с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли Деятельность учителя Приветствует учащихся, проверить готовность к уроку Деятельность обучающихся предлагает Обучающиеся проверяют готовность к уроку Актуализация знаний Постановка учебной проблемы Предметные формула определения количества информации с точки зрения алфавитного подхода На предыдущих уроках вы познакомились с понятием «информация» в различных областях человеческой деятельности и с алфавитным подходом к измерению количества информации. Повторим - как определить объем информационного сообщения Учащиеся отвечают на вопросы, в случае затруднения учитель задает наводящие вопросы, приводит примеры, помогая сформулировать понятия Как определить количество информации в сообщении, что из коробки с 32 познавательные: ориентироваться в своей системе знаний разноцветными карандашами достали синий карандаш? Можно ли определить количество (определять границы знания/незнания); символов в сообщении и информационный регулятивные: вес одного символа? высказывать свое предположение; А если в коробке лежат 10 синих коммуникативные: карандашей и 40 красных, какой карандаш точно и полно выражать свои мысли вероятнее достать? После коллективного обсуждения ситуации учащиеся приходят к выводу, что кроме алфавитного подхода должен быть еще какой-то метод определения количества информации. Метапредметные (УУД): регулятивные: осуществлять самоконтроль; овладевать умением прогнозировать; коммуникативные: слушать и понимать речь других; уметь с достаточной точностью выражать свои мысли; владеть диалогической формой речи Метапредметные (УУД): С помощью наводящих вопросов учителя делается предположение, что тема урока – определение количества информации с точки зрения содержательного подхода. Формулирование проблемы Личностные: устанавливать связь между целью учебной деятельности и ее мотивом. Метапредметные (УУД) регулятивные: определять и формулировать цель деятельности на уроке; определять последовательность действий на уроке. Вы правильно сделали вывод о том, что не для всех ситуаций подходит алфавитный подход, поэтому должен существовать и какой-то другой метод. Существуют два подхода к измерению информации. Второй называется содержательный или вероятностный. Из названия подхода можно сделать вывод, что количество информации зависит от ее содержания. Сообщение несет больше информации, если в нем содержатся новые и понятные сведения. Такое сообщение называется информативным. Рассмотрим понятие информативности с другой стороны. Если некоторое сообщение является информативным, оно пополняет нас знаниями или уменьшает неопределенность наших знаний. Продолжите, пожалуйста, такое Учащиеся в результате высказывание: Сообщение содержит обсуждения формулируют информацию, если … вывод; Сообщение содержит информацию, если оно приводит к уменьшению неопределенности наших знаний. Открытие нового знания Предметные: знать формулу Хартли знать определение бит с точки зрения уменьшения неопределенности знаний знать понятие «равновероятные события» Организует обсуждение примеров с бросанием монеты, с угадыванием номера полки, на которой лежит книга при условии, что в стеллаже 4 полки; с угадыванием числа, загаданного в интервале от 1 до 8. Задает вопросы: Личностные Можем ли мы перед броском сказать, как определять правила работы в группах; упадет монета? оценивать содержание усваиваемого Можем ли мы это событие предсказать? материала Во сколько раз уменьшается Метапредметные (УУД) неопределенность знаний после броска? Предположим, что у монеты обе стороны регулятивные: «орел». Существует ли неопределенность выдвигать свои гипотезы на основе знаний пред броском в этом случае? учебного материала; Получим ли мы новую информацию осуществлять самоконтроль; после броска? познавательные: Будет ли информативным сообщение о овладевать умением поиска и выделения результате броска? необходимой информации Чему равно количество информации в этом случае? коммуникативные: И т.п. слушать и понимать речь других; умение точно выражать свои мысли; После вывода формулы на доске учитель владеть диалогической формой речи в сообщает, что в 1928 г. американский соответствии с грамматическими и инженер Роберт Хартли предложил научный синтаксическими нормами родного языка. подход к оценке сообщений. Предложенная им формула имела следующий вид: i = log2 N , N=2i Учащиеся отвечают на вопросы, с помощью наводящих вопросов учителя чертят на доске таблицу и заносят в нее данные обсуждения: Количество равновероятных событий, N 2 4 8 … Количество информации, i 1 2 3 … На основании табличных данных получают формулу, которая связывает количество возможных событий и количество информации: N = 2i , где N — количество возможных вариантов, i количество информации. Первичное закрепление знаний Предметные: уметь определять количество информации, если рассматривать информацию как меру уменьшения неопределенности знаний Метапредметные (УУД) Регулятивные: осуществлять самоконтроль познавательные: осуществлять анализ учебного материала; коммуникативные: слушать и понимать речь других; умение точно выражать свои мысли. Сейчас проверим, насколько понятен для вас материал. Загружаем интерактивные тесты Online Test Pad по ссылке http://onlinetestpad.com/ruru/Go/Izmerenie-informaciiSoderzhatelnyj-podkhod23626/Default.aspx Учащиеся выполняют тест по определению количества информации. Непонятные моменты обсуждаются коллективно, с помощью наводящих вопросов учителя находят правильное решение Предметные: уметь определять количество информации, если рассматривать информацию как меру уменьшения неопределенности знаний Применение нового знания на практике Метапредметные (УУД) регулятивные: отличать верно выполненное задание от неверного; осуществлять самоконтроль; познавательные: осуществлять анализ учебного материала; корректно вести поиск и выделять необходимую информацию; смысловое чтение коммуникативные: слушать и понимать речь других; умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли. Формируем команды по два-три Учащиеся находят информацию по своей человека. Каждая получает задание – теме и делают короткие сообщения (2-4 найти в интернете информацию по минуты) теме: Команда 1. Рудольф Клаузиус (краткая биография, направления работы) Команда 2. Людвиг Больцман (краткая биография, направления работы) Команда 3. Понятия «энтропия», «термо-динамическая вероятность» Команда 4. Кристалл, кристаллическая решетка Команда 5. Дефекты структуры решетки, называемые «вакансия» Для проверки умения применять открытые знаний на практике учащимся предлагается следующая задача: Вычислить энтропию двухмерного кристалла, показанного на рисунке, у которого вакансия может быть в любом из всех узлов решетки. Учитель подтверждает правильность вычислений учащихся. На основании анализа сообщений каждой команды по найденной теме учащиеся делают вывод и предлагают решение: Энтропия есть функция состояния, описывающая степень неупорядоченности системы. Количественная связь между энтропией и термодинамической вероятностью выражается формулой Больцмана S=k lnW, где k – постоянная Больцмана, S – энтропия, W – термодинамическая вероятность. В этом кристалле 9*11–1= 98 атомов. Вакансия может быть в любом из 99 узлов решетки, следовательно, термодинамическая вероятность W=99, тогда S= 1,38*10-23 *·ln99= 1,38*10-23*4,60 = 6,35·10-23 Дж/К. Рефлексия учебной деятельности Личностные: устанавливать связь между целью деятельности и ее результатом. Метапредметные (УУД): регулятивные: осуществлять самоконтроль; совместно с учителем и одноклассниками давать оценку деятельности на уроке; выделять и осознавать то, что уже усвоено и что нужно еще усвоить; коммуникативные: умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли Давайте подведем итоги урока. Подумайте, что вы узнали нового, что осталось непонятным или неинтересным. Оцените свое настроение. Для этого загрузите Gimp, создайте файл c градиентной заливкой в цветовой гамме, соответствующей вашему настроению, и придумайте соответствующий слоган для пояснения вашего настроения. Учитель подводит итоги урока, благодарит учащихся за хорошую и активную работу. Учащиеся в графическом редакторе Gimp создают цветной файл со слоганом в соответствии со своим настроением и отношением к уроку и демонстрируют его на экране мониторов Медиаресурсы 1. Интерактивные тесты Online Test Pad - http://onlinetestpad.com/ru-ru/Go/Izmerenie-informacii-Soderzhatelnyjpodkhod-23626/Default.aspx 2. Информация и энтропия - http://holism.narod.ru/book1/2_10.htm 3. Строение реальных кристаллов и дефекты кристаллической решетки - http://www.tyap-lyap.org/metall/stroenie.shtml Литература 1. Хуторской А.В. Системно-деятельностный подход в обучении: Научно-методическое пособие. — М.: Издательство «Эйдос»; Издательство Института образования человека, 2012. — 63 с. 2. Деятельностно-ориентированный подход к образованию//Управление школой. Газета изд. Дома «Первое сентября».-2011.-№9.-с.14-15.