Информационные процессы: передача информации, помехи и скорость передачи
Цели и задачи
- Цель по SMART: к концу урока научиться описывать передачу информации по схеме «источник — канал связи — приёмник», выявлять помехи и решать не менее двух задач на вычисление скорости передачи данных по формуле v = I/t.
- Образовательная задача: сформировать представление об источнике, приёмнике, сообщении, канале связи, помехах и скорости передачи информации.
- Развивающая задача: развивать умение анализировать информационные ситуации, выделять причину и следствие, работать с формулой и единицами измерения.
- Метапредметная задача: учить планировать способ решения, проверять результат и аргументированно объяснять выбор канала связи.
- Воспитательная задача: формировать ответственное отношение к передаче цифровой информации и понимание роли точности, надёжности и безопасности коммуникации.
Планируемые результаты
Личностные
- Осознают значение точной и безопасной передачи информации в учебной, профессиональной и повседневной коммуникации.
- Проявляют познавательный интерес к устройству цифровых сетей и современным профессиям, связанным с информационными технологиями.
- Понимают личную ответственность за содержание отправляемых сообщений и корректность цифрового взаимодействия.
- Принимают возможность разных способов решения практической задачи и уважительно относятся к аргументам одноклассников.
Метапредметные
- Познавательные: выделяют элементы процесса передачи информации, классифицируют каналы связи и устанавливают причины и последствия помех.
- Регулятивные: формулируют цель, выбирают алгоритм решения задачи, сверяют результат с условием и исправляют ошибки.
- Коммуникативные: формулируют вопрос, работают в паре, распределяют роли и обосновывают вывод в устной форме.
- Работают с таблицей, схемой, условием задачи и единицами измерения, преобразуют информацию из текста в модель.
- Используют цифровые устройства осмысленно, оценивая надёжность канала и возможные источники искажения сообщения.
Предметные
- Знать понятия «источник информации», «приёмник информации», «сообщение», «канал связи», «помеха», «скорость передачи информации».
- Уметь представлять передачу сообщения в виде схемы «источник — канал — приёмник».
- Уметь приводить примеры проводных и беспроводных каналов связи и объяснять влияние помех на качество передачи.
- Уметь вычислять скорость передачи информации по формуле v = I/t и находить объём информации или время передачи по преобразованной формуле.
- Владеть навыком записи ответа с указанием единиц измерения: бит/с, Кбит/с, Мбит/с, Гбит/с.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Осмысливают, почему качество передачи информации влияет на результат совместной деятельности.
- Определяют личную позицию в ситуации выбора между быстрым и надёжным каналом связи.
- Проявляют готовность проверять информацию перед отправкой и учитывать возможные искажения сообщения.
- Связывают изучаемые понятия с будущими профессиями программиста, системного администратора, инженера связи или специалиста по информационной безопасности.
Регулятивные УУД
- Совместно с учителем формулируют цель изучения передачи информации и критерии успешного выполнения задания.
- Составляют последовательность решения задачи: выделить данные, выбрать формулу, привести единицы, вычислить, проверить.
- Осуществляют самопроверку по эталону и фиксируют, на каком шаге возникло затруднение.
- Корректируют решение, если обнаруживают несоответствие единиц измерения или ответа условию.
Познавательные УУД
- Строят информационную модель передачи сообщения между источником и приёмником.
- Сравнивают проводные и беспроводные каналы по скорости, дальности, устойчивости и удобству.
- Выделяют существенные признаки помехи и устанавливают её влияние на сообщение.
- Преобразуют текстовую информацию задачи в математическую модель и применяют формулу v = I/t.
- Анализируют ошибочное решение и находят нарушение в единицах или последовательности вычислений.
Коммуникативные УУД
- Распределяют роли в паре: читатель условия, вычислитель, проверяющий и докладчик.
- Задают уточняющие вопросы о способе передачи, источнике помех и единицах измерения.
- Аргументируют выбор канала связи, используя не менее двух характеристик.
- Слушают решение другой пары и формулируют согласие, возражение или уточняющий вопрос.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить презентацию или один экран с изображением схемы «источник — канал связи — приёмник», примерами радиосвязи, оптоволокна, Wi‑Fi и помех.
- Распечатать по одной карточке на парту с ситуациями передачи информации: телефонный разговор, радиосвязь, отправка файла, передача сигнала от датчика.
- Распечатать по одной карточке на каждого ученика с двумя задачами на скорость передачи и мини-заданием на выявление ошибки.
- Подготовить цветные стикеры или карточки зелёного, жёлтого и красного цвета для приёма «Светофор».
- Вывести на доску или слайд формулы v = I/t, I = vt, t = I/v и таблицу единиц: 1 байт = 8 бит, 1 Кбит = 1024 бит, 1 Мбит = 1024 Кбит.
- Подготовить два коротких сообщения одинакового содержания: одно без помех, второе с пропусками или искажёнными символами.
- Подготовить таймер на 2–3 минуты для работы в парах и группах.
- Организовать проектор или интерактивную доску, компьютер учителя и доступ к заранее подготовленной презентации без обязательного подключения к сети.
- Разместить на доске проблемный вопрос: «Почему быстро переданное сообщение не всегда является качественно переданным?»
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: включить учащихся в учебную деятельность через проблемную ситуацию, связанную с искажением цифрового сообщения.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс и показывает на экране два сообщения: «Встречаемся у школы в 15:00» и «Встре...ся у шк...ы в 15:00». «Ребята, оба сообщения были отправлены одному адресату. Какое из них удобнее использовать для действия? Что произошло со вторым сообщением? Сегодня мы разберёмся, как информация движется от отправителя к получателю и почему по пути она может измениться». | Сравнивают сообщения, называют пропуски и искажения, формулируют предположение: «Второе сообщение столкнулось с помехами». |
2 мин | Учитель обращается к классу: «Поднимите зелёную карточку, если вы уверены, что интернет всегда передаёт данные без потерь; жёлтую — если сомневаетесь; красную — если уверены, что возможны искажения. Объясните один выбор соседу». Учитель фиксирует на доске слово «помехи». | Поднимают карточки, обсуждают выбор в парах и приводят примеры: «плохой сигнал», «перегрузка сети», «повреждение кабеля». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы увидели, что сообщение может быть искажено во время передачи. Теперь восстановим уже известные элементы информационного процесса и найдём место, где возникает затруднение».
Этап 2. Актуализация знаний (5 мин)
Цель этапа: актуализировать понятия информации, сообщения, источника и приёмника и подготовить модель передачи.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель проводит приём «Подумай — обсуди в паре — поделись»: «Вспомните ситуацию, когда один человек или прибор передаёт информацию другому. Кто является источником? Кто принимает сообщение? Что именно передаётся? Сначала подумайте молча, затем обсудите пример в паре и подготовьте одну точную формулировку». | Индивидуально выбирают пример, затем в парах разбирают телефонный разговор или отправку фотографии и формулируют: «Человек — источник, телефон — средство передачи, собеседник — приёмник». |
2 мин | Учитель показывает на доске незаполненную схему: «источник → ______ → приёмник». «Какое звено нужно добавить, чтобы сообщение дошло от одного участника к другому? Приведите разные варианты». | Дополняют схему словом «канал связи», называют кабель, радиоволну, оптоволокно, Wi‑Fi и звуковую волну. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы вспомнили источник, сообщение и приёмник, а также поняли, что между ними существует канал связи. Теперь проверим, достаточно ли этой схемы, чтобы объяснить искажение сообщения и скорость его передачи».
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (4 мин)
Цель этапа: сформулировать учебную проблему и определить план открытия новых способов действия.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель предлагает ситуацию: «Датчик отправляет сигнал на компьютер по радиоканалу. В ясную погоду сигнал принимается правильно, а рядом с работающим мощным устройством появляются ошибки. Какую часть схемы нужно исследовать? Можно ли считать передачу успешной, если файл пришёл быстро, но часть данных повреждена?» | Выделяют канал связи как место возникновения проблем, отвечают: «Быстрая передача не всегда качественная; нужно учитывать помехи». |
2 мин | Учитель записывает на доске план: «1. Описать процесс передачи. 2. Найти источники помех. 3. Узнать, как измеряется скорость. 4. Решить практические задачи». «Сформулируйте цель урока своими словами». | Предлагают формулировки: «Научиться описывать передачу информации, объяснять помехи и считать скорость передачи». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Проблема поставлена: сообщение должно не только быстро двигаться, но и сохранять содержание. Перейдём к построению полной модели процесса и математическому описанию скорости».
Этап 4. Открытие нового знания (10 мин)
Цель этапа: открыть понятия канала связи, помехи и скорости передачи информации, связать их со схемой и формулами.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | Учитель выводит на экран схему и комментирует: «Источник формирует сообщение, например текст, звук или изображение. Кодирующее устройство может представить его в виде сигналов. Канал связи переносит сигнал, а приёмник получает и восстанавливает сообщение. Запишите цепочку: источник → передатчик → канал связи → приёмник. Канал бывает проводным или беспроводным». Учитель просит распределить примеры по двум группам. | Записывают схему, распределяют примеры: кабель и оптоволокно — проводные; радиоволны, Wi‑Fi и Bluetooth — беспроводные. |
3 мин | Учитель показывает карточки «шум», «преграда», «перегрузка сети», «повреждение кабеля». «Помеха — это воздействие, которое изменяет или затрудняет передачу сигнала. Объясните, как каждая помеха повлияет на сообщение». | Соотносят помехи и последствия: «шум искажает звук», «преграда ослабляет радиосигнал», «перегрузка увеличивает время передачи», «повреждение кабеля приводит к потере данных». |
3 мин | Учитель записывает формулу: «Скорость передачи показывает, какой объём информации передаётся за единицу времени. Поэтому v = I/t. Если известны скорость и время, используем I = vt; если известны объём и скорость, t = I/v. Следите за единицами: объём и скорость должны быть согласованы». Учитель разбирает устно: «Файл объёмом 600 Мбайт передали за 60 секунд. Какой средний объём в мегабайтах передавался за секунду?» | Называют формулу и вычисляют: «v = 600/60 = 10 Мбайт/с». Делают вывод: скорость характеризует количество информации, переданное за единицу времени. |
Запись в тетрадях
Ученики записывают: «Передача информации: источник → передатчик → канал связи → приёмник. Помеха — воздействие, искажающее или затрудняющее передачу сигнала. Скорость передачи информации: v = I/t; I = vt; t = I/v». Отдельно фиксируют: «1 байт = 8 бит».
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Теперь у нас есть и модель, и формула. Проверим новое знание сначала вместе, проговаривая каждый шаг, а затем вы самостоятельно выберете уровень задания».
Этап 5. Первичное закрепление (7 мин)
Цель этапа: закрепить распознавание элементов передачи, причин помех и применение формулы скорости в совместной работе.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель раздаёт парам карточки с ситуациями и объясняет приём «Информационный конструктор»: «Для каждой ситуации назовите источник, приёмник, канал и возможную помеху. Первая ситуация: смартфон отправляет фотографию через Wi‑Fi на ноутбук. Вторая: датчик температуры передаёт показания на управляющий компьютер по кабелю». | В парах заполняют четыре позиции. Для первой ситуации называют смартфон, ноутбук, Wi‑Fi и перегрузку или слабый сигнал; для второй — датчик, компьютер, кабель и повреждение линии. |
2 мин | Учитель разбирает задачу: «Сообщение объёмом 2400 бит передаётся за 6 секунд. Найдите скорость передачи». «Сначала назовите данные, затем формулу и единицу ответа». | Записывают: I = 2400 бит, t = 6 с, v = I/t = 2400/6 = 400 бит/с. Проговаривают: «Скорость равна 400 бит/с». |
2 мин | Учитель предлагает проверить ошибочное решение на доске: «Ученик записал: v = 4 Кбайт / 2 с = 2 Кбит/с. Найдите ошибку». | Отмечают, что байты нельзя без преобразования приравнивать к битам. Исправляют: 4 Кбайт = 32 Кбит; 32/2 = 16 Кбит/с. |
Эталон решения
Для задачи: I = 2400 бит, t = 6 с. По формуле v = I/t. Подставляем: v = 2400 бит / 6 с = 400 бит/с. Ответ: 400 бит/с. Для ошибочного решения: 4 Кбайт = 4 · 8 Кбит = 32 Кбит; v = 32 Кбит / 2 с = 16 Кбит/с.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы научились описывать ситуацию передачи и увидели, что главная математическая ошибка возникает при несогласованных единицах. Теперь каждый проверит себя индивидуально, выбрав базовый или повышенный вариант».
Этап 6. Самостоятельная работа с самопроверкой (9 мин)
Цель этапа: проверить индивидуальное понимание схемы передачи, помех и вычисления скорости.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель предлагает выбор: «Выполните базовый вариант, если хотите закрепить алгоритм, или повышенный, если готовы работать с преобразованием единиц и анализом канала. Критерии одинаковы: схема, формула, вычисления и единица ответа». | Выбирают вариант и записывают его название в тетради. |
5 мин | Учитель раздаёт карточки. Базовый вариант: «Передан текст объёмом 3600 бит за 12 секунд. Найдите скорость. Укажите источник, приёмник и канал в ситуации отправки сообщения с компьютера на сервер». Повышенный вариант: «Файл объёмом 5 Мбайт передан за 10 секунд. Найдите скорость в Мбайт/с и Мбит/с. Назовите одну возможную помеху при беспроводной передаче». | Индивидуально решают задачи: в базовом варианте получают 300 бит/с; в повышенном — 0,5 Мбайт/с и 4 Мбит/с, называют, например, слабый сигнал или перегрузку сети. |
3 мин | Учитель открывает эталон: «Сверьте не только число, но и все шаги. Поставьте плюс за правильные данные, формулу, вычисления и единицу. Если есть ошибка, подчеркните место и исправьте его». | Проверяют решение по эталону, исправляют ошибки, показывают зелёную, жёлтую или красную карточку по степени уверенности. |
Эталон решения
Базовый вариант: I = 3600 бит, t = 12 с; v = I/t = 3600/12 = 300 бит/с. Повышенный вариант: I = 5 Мбайт, t = 10 с; v = 5/10 = 0,5 Мбайт/с. Так как 1 байт = 8 бит, 0,5 Мбайт/с = 4 Мбит/с. Ответы должны содержать единицы измерения.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Самостоятельная работа показала, что алгоритм работает для разных единиц и уровней сложности. В конце объединим знания в одну жизненную задачу и сформулируем главный вывод урока».
Этап 7. Включение в систему знаний, рефлексия и домашнее задание (7 мин)
Цель этапа: применить понятия в реальном контексте, оценить достижение цели и определить направление дальнейшей работы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель предлагает мини-кейс: «Вам нужно передать большой файл из школьной лаборатории в другой кабинет. Есть два варианта: быстрый беспроводной канал с возможными помехами и более медленный проводной канал. Какой вариант выберете для срочной презентации, а какой — для точной передачи результатов измерений? Обоснуйте выбор по двум критериям». | В парах сравнивают варианты и формулируют: «Для срочной передачи можно выбрать быстрый Wi‑Fi при хорошем сигнале; для важных измерений предпочтительнее устойчивый проводной канал, даже если он медленнее». |
2 мин | Учитель проводит «Билет на выход»: «На отдельной строке ответьте на три вопроса: что такое помеха; как вычислить скорость; какую ошибку в единицах нельзя допускать?» | Пишут краткие ответы: «Помеха искажает сигнал», «v = I/t», «нельзя складывать или сравнивать байты и биты без перевода». |
2 мин | Учитель возвращается к цели: «Мы ставили задачу описать передачу, объяснить помехи и рассчитать скорость. Отметьте в листе самооценки пункты “могу уверенно”, “нужна тренировка”, “нужна помощь”». | Заполняют самооценку, называют один освоенный навык и один вопрос, который требует повторения. |
Запись в тетрадях: ученики фиксируют итоговый вывод: «Качество передачи определяется не только скоростью, но и устойчивостью канала к помехам и сохранением содержания сообщения».
Критерии оценивания практической работы
- «5» — верно выполнены обе части выбранного варианта, записаны данные, формула, вычисления и единицы измерения; схема передачи содержит все основные элементы; помеха названа и объяснено её влияние.
- «4» — правильно решена задача и построена схема, но допущена одна неточность в объяснении помехи, оформлении или переводе единиц, не повлиявшая на основной результат.
- «3» — выполнена базовая часть, но допущены ошибки в одном из ключевых действий: выборе формулы, вычислении, указании единицы или определении элемента передачи; после подсказки решение корректируется.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
«Какие элементы входят в схему передачи информации?» | Проверка понимания структуры информационного процесса. |
«Что может стать помехой в выбранной вами ситуации и как она изменит сообщение?» | Выявление умения переносить понятие помехи на практический контекст. |
«Какой шаг алгоритма вычисления скорости оказался самым трудным?» | Выявление точек затруднения: формула, единицы, вычисления или оформление. |
«Можете ли вы объяснить, почему скорость не является единственным показателем качества канала?» | Проверка осмысленного вывода и уровня анализа. |
Завершающее слово учителя
«Сегодня мы увидели, что передача информации — это не просто отправка сообщения, а целый процесс с источником, каналом, приёмником и возможными помехами. Мы научились находить скорость передачи по объёму информации и времени, а также проверять единицы измерения. Помните: высокая скорость не гарантирует сохранность сообщения, если канал нестабилен или зашумлён. На следующем уроке мы продолжим изучать способы представления и обработки информации и применим сегодняшнюю модель к компьютерным сетям».
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Решить 4 задачи на нахождение скорости, объёма информации и времени передачи по формуле v = I/t; в двух задачах использовать биты и байты с предварительным переводом единиц. | Закрепляет алгоритм вычислений; при проверке обратить внимание на запись данных, формулу и единицы измерения. |
Средний (повышающий) | Составить таблицу сравнения трёх каналов связи: проводного, Wi‑Fi и мобильной радиосвязи; указать для каждого скорость, устойчивость, возможные помехи и подходящую область применения. | Развивает умение классифицировать каналы и аргументировать выбор на основе нескольких характеристик. |
Продвинутый (дополнительный) | Разработать короткий проект «Надёжная передача данных для школьной лаборатории»: изобразить схему, выбрать канал, назвать не менее трёх помех и предложить способы уменьшения их влияния; добавить пример расчёта скорости. | Формирует навыки проектирования, анализа реального контекста и применения предметных понятий в новой ситуации. |
Контрольные вопросы перед выходом из класса: «Кто является источником и приёмником в сообщении, отправленном с телефона на сервер? Чем помеха отличается от канала связи? По какой формуле находят скорость передачи? Почему перед вычислением нужно проверить единицы измерения?»
