Задание к разделу 2, Шебаршина В.Г.. Задание к разделу 2 по дисциплине Теория и методика обучения информатике
 Скачать 60.49 Kb.
|
Задание к разделу 2 по дисциплине «Теория и методика обучения информатике» Расчетное практическое задание
Москва 2021 Вопрос 1. Перечислите основные содержательные линии курса информатики в основной и старшей школе. Ответ: В информатике применяется общая методология познания: объект познания — инструмент познания — области применения. Основываясь на этом можно выделить следующие основные содержательные линии курса информатики. В направлении «Информация, информационные процессы»: • информационные процессы; • информационные ресурсы. В направлении «Информационные модели»: • моделирование и формализация; • представление информации; • алгоритмизация и программирование; • исполнитель; • компьютер. В направлении «Области применения методов и средств информатики»: • информационные и коммуникационные технологии; • информационные основы управления; • информационная цивилизация. Названные направления (перечень содержательных линий) задают структуру содержания общеобразовательного курса информатики: а) формирование представлений об основном предмете информатике — информационных процессах, их принципиальном отличие от других видов процессов (физических, химических, биологических и пр.), а также методах и средствах их автоматизации, то есть реализации логической цепочки — от информационных процессов к информационным технологиям; б) развитие умений строить, изучать, оценивать модели информационных процессов из различных областей, в том числе с использованием возможностей компьютера; в) формирование умений применять методы и средства информатики, в частности, построение и исследование информационных моделей для решения задач в различных областях человеческой деятельности, прежде всего в области технологий, управления, социальной сфере. Вопрос 2. Почему двоичный код считают универсальной формой представления информации? Ответ: Двоичное кодирование - один из распространенных способов представления информации. В вычислительных машинах, в роботах и станках с числовым программным управлением, как правило, вся информация, с которой имеет дело устройство, кодируется в виде слов двоичного алфавита. Вся информация, которая попадает в компьютер, преобразуется в последовательность электрических импульсов. Наличие импульса принято условно обозначать "1", а его отсутствие - "0".Такой способ кодирования информации называется двоичным или бинарным. Двоичная система очень популярна в использовании потому, что она имеет ряд преимуществ перед другими системами: - для ее реализации нужны технические устройства с двумя устойчивыми состояниями (есть ток - нет тока, намагничен - не намагничен и т. п.), а не, например, с десятью, - как в десятичной; - представление информации посредством только двух состояний надежно и помехоустойчиво; - возможно применение аппарата алгебры логики для выполнения логических преобразований информации; - двоичная арифметика намного проще десятичной. Недостаток двоичной системы - это быстрый рост числа разрядов, необходимых для записи даже относительно небольших чисел. Также достоинством двоичного кодирования является простота технической реализации Двоичное кодирование универсально, т.к с его помощью может быть представлена любая информация на естественных и формальных языках, а также изображения и звуки. В основном это объясняется тем, что построить техническое устройство, безошибочно различающее 2 разных состояния сигнала, технически оказалось проще, чем то, которое бы безошибочно различало 5 или 10 различных состояний. Вопрос 3. Какие представления об устройстве и работе ПК входят в понятие «архитектура»? Ответ: Архитектурой компьютера считается его представление на некотором общем уровне, включающее описание пользовательских возможностей программирования, системы команд, системы адресации, организации памяти и т. д. Архитектура определяет принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера: процессора, оперативного запоминающего устройства (ОЗУ, ОП), внешних ЗУ и периферийных устройств. Общность архитектуры разных компьютеров обеспечивает их совместимость с точки зрения пользователя. В основу построения большинства компьютеров положены принципы, сформулированные Джоном фон Нейманом: - принцип программного управления - программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности; - принцип однородности памяти - программы и иные хранятся в одной и той же памяти; над командами можно выполнять те же действия, что и над данными; - принцип адресности - основная память структурно состоит из пронумерованных ячеек. Компьютеры, построенные на этих принципах, имеют классическую архитектуру. Помимо классической архитектуры ЭВМ, существуют еще следующие: - многопроцессорная архитектура; - многомашинная вычислительная система; - архитектура с параллельными процессорами. Вопрос 4. Назовите методы познания, привнесенные и развитые информатикой Ответ: Методы познания — это система принципов и правил практической и теоретической деятельности. В информатике рассматриваются методы научного исследования, наиболее популярными из которых являются: 1. метод информационного моделирования Этапы построения информационной модели Любая модель строится для решения некоторой задачи. Построение информационной модели начинается с анализа условия этой задачи, выраженного на естественном языке. В результате анализа условия задачи определяется объект моделирования и цель моделирования. После определения цели моделирования в объекте моделирования выделяются свойства, основные части и связи между ними, существенные с точки зрения именно этой цели. При этом должно быть чётко определено, что дано (какие исходные данные известны, какие данные допустимы) и что требуется найти в решаемой задаче. Также должны быть указаны связи между исходными данными и результатами. Следующим этапом построения информационной модели является формализация — представление выявленных связей и выделенных существенных признаков объекта моделирования в некоторой форме (словесное описание, таблица, рисунок, схема, чертёж, формула, алгоритм, компьютерная программа и т. д.). 2. метод информационного подхода. При информационном подходе отправной точкой являются данные, характеризующие исследуемый объект, и модель «подстраивается по действительность». Данные методы широко используются не только в самой информатике, но также и во многих других областях науки, то есть они уже стали междисциплинарными. Новым и весьма перспективным методом является такой сравнительно новый метод информатики, как виртуальная реальность. Хотя, после поверхностного знакомства с основополагающими принципами данного метода, в первую очередь открываются его сильные стороны при изучении природы и свойств человеческой психики, а также процессов мышления и сознания, он уже нашел свое применение и в других областях науки. Вопрос 5. Перечислите критерии выбора языка программирования для изучения в основной школе. Ответ: Язык программирования — формальная знаковая система, предназначенная для записи компьютерных программ. Язык программирования определяет набор лексических, синтаксических и семантических правил, определяющих внешний вид программы и действия, которые выполнит исполнитель (обычно — ЭВМ) под её управлением. Основная задача школы - это научить учащихся решать задачи, строить алгоритмы. Подавляющее большинство задач - вычислительные. Один из критериев выбора языка программирования задается в неявной форме стандартом образования. Из-за дифициат учебного времени учитель информатики не может, согласно стандарту образования, уделить достаточно времени для полноценного знакомства с языком программирования. Именно поэтому требуется достаточно простой язык, позволяющий с минимальными временными затратами решить задачу "знакомства с языком программирования". Вопрос о критерии выбора языка программирования для обучения школьников должен определяться тем классом задач, которые необходимо решать. Можно предложить для изучения программирования следующие классы задач: графические, вычислительные. Для знакомства с построением программ графики язык программирования Qbasic более удобен, чем язык программирования Pascal. Это связано с тем, что для программирования графики в Qbasic достаточно знать два графических оператора (Line: и Circle:) и оператор переключения режима отображения информации на экран монитора (Screen:). В Pascal и графических операторов гораздо больше, и требуется инициация модуля GRAPH. Следовательно, необходимо больше потратить времени на их изучение для решения тех же, что в QBASIC, графических задач. Для вычислительных задач язык программирования Pascal более удобен относительно QBasic, так как в Pascal меньше операторов, реализующих основные структуры алгоритмов. Для вычислительных задач язык программирования Pascal лучше, чем Си, так как в Си дополнительно необходимо знать, когда и какие модули необходимо подключать, а это тоже время на изучение данного вопроса. Именно поэтому, для вычислительных задач лучше использовать Pascal (тем более что он специально разрабатывался для учебных целей), чем Си. Обобщая выше изложенное, можно предложить следующие критерии выбора языка программирования: - по возможности применения, как среды реализации алгоритмов, для вычислительных работ в школе можно использовать любой операторный язык программирования; - по точности вычислений можно утверждать, что для вычислительных работ в школе можно использовать любой операторный язык программирования; - для программирования графики BASIC наиболее удобен, так как содержит в своем арсенале наименьшее количество графических операторов; - для вычислительных задач язык программирования Pascal более удобен, так как в нем меньше операторов, реализующих основные структуры алгоритмов. Поэтому целесообразным является использование Qbasic для преподавания программирования графики в 5-6 классах; а в 7-11 классах, для программирования вычислительных задач используется PASCAL. Вопрос 6. Изобразите общую методическую схему изучения информационных технологий в основной школе. Ответ: Информационные технологии — процессы, методы поиска, сбора, хранения, обработки, предоставления, распространения информации и способы осуществления таких процессов и методов. Главная цель введения курса "Информатика. Информационные технологии" – создание такой системы обучения данному предмету, которая позволит эффективно решать следующие задачи: –обеспечение компьютерной грамотности всех учащихся на уровне, позволяющем использовать информационные технологии в качестве средства обучения; –формирование информационной культуры у выпускников общеобразовательной школы, позволяющей эффективно использовать информационные технологии в будущей профессиональной деятельности; Последовательность изучения предмета « информационные технологии»: 1. Знакомство с компьютером, освоение понятий «информация» и «информатика». 2. Изучение основных компонентов Microsoft office. 3. Изучение дисциплин «Операционные системы», «Вычислительные системы». 4. Изучение программирования (языки программирования, разработка алгоритмов программ). Вопрос 7. Приведите примеры расчетных задач, которые должны уметь решать учащиеся основной и старшей школы по указанной теме. Ответ: Кодирование информации — процесс преобразования информации из формы, удобной для непосредственного использования, в форму, удобную для передачи, хранения или автоматической переработки.Задачи: 1.Автоматическое устройство осуществило перекодировку информационного сообщения на русском языке длиной в 20 символов, первоначально записанного в 2-байтном коде Unicode, в 8-битную кодировку КОИ-8. На сколько бит уменьшилась длина сообщения? В ответе запишите только число. Решение: 1) при 16-битной кодировке объем сообщения – 16*20 бит 2) когда его перекодировали в 8-битный код, его объем стал равен– 8*20 бит 3) таким образом, сообщение уменьшилось на 16*20 – 8*20 = 8*20 = 160 бит Ответ: 160 1. Для хранения растрового изображения размером 32×32 пикселя отвели 512 байтов памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения? Решение: При кодировании с палитрой количество бит на 1 пиксель (K) зависит от количества цветов в палитре N, они связаны формулой:  ; объем памяти на все изображение вычисляется по формуле  , где  – число бит на пиксель, а  – общее количество пикселей.1) находим общее количество пикселей  2) находим объем памяти в битах  байт байт бит бит3) определяем количество бит на пиксель:  бита на пиксель4) по таблице степеней двойки находим, что 4 бита позволяют закодировать 24 = 16 цветов Ответ: 3 1. Определить размер (в байтах) цифрового аудиофайла, время звучания которого составляет 10 секунд при частоте дискретизации 22,05 кГц и разрешении 8 бит. Файл сжатию не подвержен. Решение: Формула для расчета размера (в байтах) цифрового аудио-файла: A=F*T*I/8. Для перевода в байты полученную величину надо разделить на 8 бит. 22,05 кГц =22,05 * 1000 Гц =22050 Гц A=F*T*I/8 = 22050 х 10 х 8 / 8 = 220500 байт. Ответ: 220500 Вопрос 8. Составьте таблицу изучения теоретических основ и формирования практических навыков по теме «Технология обработки текстовой информации» по трем ступеням (пропедевтика, основная школа, старшая школа). Ответ:
Вопрос 9. Для чего используют сжатие звука? Ответ: Сжатие (компрессия) аудиоданных представляет собой процесс уменьшения скорости цифрового потока за счет сокращения статистической и психоакустиеской избыточности цифрового звукового сигнала. Методы сокращения статистической избыточности аудиоданных также называют сжатием без потерь, а, соответственно, методы сокращения психоакустической избыточности — сжатием с потерями. Сокращение статистической избыточности основано на учете свойств самих звуковых сигналов. Она определяется наличием корреляционной связи между соседними отсчетами цифрового звукового сигнала, устранение которой позволяет сокращать объем передаваемых данных на 15…25 % по сравнению с их исходной величиной. Для передачи сигнала необходимо получить более компактное его представление, что возможно осуществить с помощью ортогонального преобразования. Важными условиями применения такого метода преобразования являются: возможность восстанавливать исходный сигнал без искажений способность обеспечивать наибольшую концентрацию энергии в небольшом числе коэффициентов преобразования быстрый вычислительный алгоритм Уменьшить скорость цифрового потока позволяют методы кодирования, учитывающие статистику звуковых сигналов, например, вероятности появления уровней разной величины. Одним из таких методов является код Хаффмана, где наиболее вероятным значениям сигнала приписываются более короткие кодовые слова, а значения отсчетов, вероятность появления которых мала, кодируются кодовыми словами большей длины. Именно в силу этих двух причин в наиболее эффективных алгоритмах компрессии цифровых аудиоданных кодированию подвергаются не сами отсчеты звукового сигнала, а коэффициенты МДКП. Вопрос 10. Выделите специфику изучения указанной темы в основной и старшей школе? Ответ: Теория и методика обучения информатике в настоящее время интенсивно развивается. Школьному предмету информатики уже почти два десятка лет, но многие задачи в новой педагогической науке возникли совсем недавно и не успели получить еще ни глубокого теоретического обоснования, ни длительной опытной проверки. Содержание учебного предмета методики обучения информатике определяет его два основных раздела: общая методика, в которой рассматриваются общие теоретические основы методики преподавания информатики, совокупности основных программно-технических средств, и частная (конкретная) методика – методы изучения конкретных тем школьного курса информатики на пропедевтическом, базовом и профильном этапах обучения. Преподавание информатики на современном уровне опирается на сведения из различных областей научного знания: биологии (биологические самоуправляемые системы, такие как человек, другой живой организм), истории и обществоведения (общественные социальные системы), русского языка (грамматика, синтаксис, семантика и пр.), логики (мышление, формальные операции, истина, ложь), математики (числа, переменные, функции, множества, знаки, действия), психологии (восприятие, мышление, коммуникации). Дисциплина «Теория и методика обучения информатике» имеет ряд отличительных особенностей: 1. Молодая научная дисциплина (она вошла в планы педагогических вузов сравнительно недавно. Это произошло в середине 80-х годов прошлого века, практически одновременно с введением в школу предмета – основы информатики и вычислительной техники), отсюда: - не разработанность методических подходов к преподаванию информатики; - необработанность, недостаточность методической литературы; - отсутствие налаженной системы подготовки и переподготовки кадров. 2. Новизна научной дисциплины «Информатика» и школьного предмета «Основы информатики и вычислительной техники», отсюда: - постоянные изменения в содержании обучения. 3. Тесная связь школьной информатики с другими предметами, что позволяет использовать приемы методик других дисциплин, а также опираться на знания учащихся из других областей знания. Вопрос 11. Какие сервисы сетей изучаются в основной школе? Ответ: Сервисы интернет – это услуги, представляемые пользователю серверами сети интернет. Сервисы в сети «Интернет» изучаемые в основной школе делятся на два типа: 1.Сервисы для поиска и использования данных 2. Коммуникационные сервисы Все эти сервисы работают по принципу клиент-сервер. Основные сервисы изучаемые в основной школе: 1. World Wide Web - распределенная система, предоставляющая доступ к связанным между собой документам, расположенным на различных компьютерах, подключенных к Интернету. 2. Электронная почта - технология и служба по пересылке и получению электронных сообщений между пользователями компьютерной сети 3. FTP передача файлов - протокол передачи файлов по сети. Вопрос 12. Как возник информационный кризис? Ответ: ИНФОРМАЦИОННЫЙ КРИЗИС - несоответствие между быстро растущими из поколения в поколение умственными способностями людей и еще более быстро растущим потоком информации. В результате этого несоответствия возникает противоречие, суть которого заключается в том, что современный человек не в состоянии в полном объеме воспринимать, перерабатывать поступающую к нему информацию. Информационный кризис проявляется в следующем: Информационный поток превосходит ограниченные возможности человека по восприятию и переработке информации. Возникает большое количество избыточной информации, которая затрудняет восприятие полезной для потребителя информации. Возникают экономические, политические и другие барьеры, которые препятствуют распространению информации. Ученые называют различные причины информационного кризиса. Среди них принято выделять общие и конкретные. К общим относятся: любые эволюционные процессы с течением времени исчерпывают сами себя; научная ценность со временем замещается чем-то иным. Конкретные причины кризиса можно выразить так: недоступность необходимых сведений для научного развития; недостатки в сборе и обрабатывании информации различных сфер деятельности человека; невозможность нахождения информации для небольших организаций; коммерциализация информационной сферы; нерациональная трата средств при распространении сведений. |
