Урок "Архівування та стиснення даних. Види стиснення даних"

ПОУРОЧНИЙ ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКУ З ІНФОРМАТИКИ (8 КЛАС)

Тема: Архівування та стиснення даних. Види стиснення даних

1. Мета та завдання уроку

• Освітня (навчальна): сформувати поняття стиснення та архівування даних; ознайомити з історією та принципами кодування (від азбуки Морзе до алгоритмів RLE та Хаффмана); розкрити відмінності між стисненням без втрат і з втратами даних; навчити створювати стиснуті ZIP-папки за допомогою алгоритму ОС Windows (ст. 33).

• Розвивальна: розвивати логічне та аналітичне мислення, алгоритмічну культуру, вміння порівнювати обсяги файлів до та після стиснення, робити висновки щодо доцільності використання різних форматів.

• Виховна: виховувати інформаційну культуру, відповідальне та дбайливе ставлення до ресурсів пам'яті комп'ютера, навички самостійності під час виконання практичних завдань.

• Ключові компетентності: цифрова грамотність, уміння вчитися впродовж життя, логіко-математична компетентність.

2. Обладнання та наочність

• Технічне забезпечення: комп'ютери з ОС Windows 10/11, мультимедійний проектор/інтерактивна панель.

• Методичні матеріали: підручник «Інформатика. 8 клас» (Й. Я. Ривкінд та ін., § 2.1, ст. 30–33), презентація до уроку, картки з практичним завданням, заготовлена навчальна папка з файлами різних типів (TXT, BMP, JPG, DOCX).

3. Структура та хронометраж уроку (45 хв)

4. Детальний перебіг уроку

I. Організаційний момент (2 хв)

• Діяльність учителя: Вітання з учнями, фіксація присутніх.

• Пряма мова вчителя: «Добрий день! Перевірте порядок на робочих місцях та готовність до уроку. Сьогодні ми дізнаємося, як зробити наші файли більш компактними та ефективніше використовувати пам'ять комп'ютера».

• Діяльність учнів: Привітання, підготовка робочого місця, налаштування на навчальну діяльність.

II. Актуалізація опорних знань (5 хв)

Проведення фронтальної бесіди за рубрикою «Пригадайте» (підручник Й. Я. Ривкінда, ст. 30):

• Як здійснюється кодування текстових і числових даних у комп'ютері? (Кожен символ кодується певною послідовністю бітів, наприклад, у кодуванні ASCII або Unicode).

• Скільки пам'яті займає один символ у кодуванні ASCII та таблицях Unicode (Windows-1251 — 1 байт, UTF-16 — 2 байти)?

• Як здійснюється кодування мультимедійних даних (зображень, звуку, відео)? (Графічні зображення розбиваються на пікселі; звукові хвилі — дискретизуються; відео складається з кадрів та звукових доріжок).

III. Мотивація навчальної діяльності (3 хв)

Створення проблемної ситуації:

• Проблемне питання: «Уявіть, що вам потрібно надіслати електронною поштою або через месенджер фотоальбом із 100 фотографій високої якості загальним обсягом 500 МБ, або цілу папку з документами проєкту. Програма обмежує розмір вкладення до 25 МБ, а інтернет-з'єднання повільне. Як вирішити цю проблему без втрати важливої інформації?»

• Відповіді учнів: Висловлюють припущення (зменшити розмір, зменшити якість, об'єднати файли, «заархівувати»).

• Підсумок вчителя: Формулювання теми та мети уроку, запис теми в зошити.

IV. Пояснення нового матеріалу (15 хв)

Аспект 1: 1. Поняття стиснення даних та історія (Азбука Морзе)

• Означення (ст. 30): Стиснення даних — це процес кодування даних, який здійснюється з метою зменшення їх обсягу для подальшого передавання або зберігання.

• Історичний приклад (ст. 30): Одним із перших застосувань стиснення даних була азбука Морзе. Її особливістю є врахування частотності використання літер у мові. Найчастіше вживана в англійській мові літера «e» кодується одним символом «.» (крапка), «t» — «-» (тире), а рідкісні («z», «q») — 4 символами.

• Порівняння (ст. 31): У кодуванні ASCII текст «HELLO WORLD» містить 80 бітів (Таблиця 2.1, ст. 31). В азбуці Морзе ця ж фраза займає лише 32 символи. Проте український варіант азбуки Морзе не забезпечує в повній мірі стиснення даних, оскільки базується на співвіднесеності звуків, а не частотності літер (ст. 31).

Аспект 2: 2. Види стиснення даних: Без втрат vs З втратами

• 1) Алгоритми без втрат даних (ст. 31): Забезпечують відновлення початкових даних у повному обсязі без жодних змін (100% точність). Застосовується для текстових, числових даних, програм, де втрата навіть одного біта є неприпустимою.

• 2) Алгоритми з частковою втратою даних (ст. 31): Передбачають часткову втрату даних. Використовуються, коли цілісність даних не є критичною (графічні, відео-, звукові файли), оскільки органи чуття людини не помічають незначної різниці у відтінках чи звуках. Не застосовуються до текстів і чисел!

Аспект 3: 3. Огляд алгоритмів стиснення (рубрика «Для тих, хто хоче знати більше»)

• Алгоритми Д. Хаффмана та Шеннона-Фано: Кодують символи змінною кількістю бітів: часті символи — коротшим кодом, рідкісні — довшим (ст. 31).

• Алгоритм RLE (Run-Length Encoding): Замінює послідовності однакових даних кодом кольору та кількістю повторів (ст. 32, Мал. 2.1 з логотипом Apple).

Аспект 4: 4. Архівування даних та засоби ОС Windows

• Архівування даних: Створення копій даних (архівів) за допомогою спеціальних програм або вбудованих засобів ОС для зменшення обсягу та упаковки файлів і папок у один архівний файл (ст. 33).

• Покроковий алгоритм в ОС Windows (ст. 33): 1. Зробити поточною папку з файлами. 2. Виділити об'єкти. 3. Контекстне меню -> Надіслати -> Стиснута ZIP-папка. 4. Увести ім'я архівного файлу. 5. Натиснути Enter (ст. 33, Мал. 2.3).

V. Робота за комп'ютерами (12 хв)

Інструктаж з безпеки життєдіяльності під час роботи з комп'ютером.

Виконання завдань з підручника.

VI. Закріплення та узагальнення знань (4 хв)

Фронтальне блискавичне опитування (за матеріалом § 2.1):

• Чому алгоритми з втратою даних не можна застосовувати до текстових і числових файлів? (Це призводить до повного спотворення закодованих даних, ст. 31).

• Який приклад стиснення зображення за допомогою RLE наведено в підручнику? (Двоколірне логотип Apple, де рядки пікселів описуються кодом кольору та кількістю повторів, ст. 32).

• За допомогою якої команди контекстного меню в Windows створюється архівний файл? (Надіслати -> Стиснута ZIP-папка, ст. 33).

VII. Рефлексія (2 хв)

Прийом «Незакінчене речення». Учні по черзі завершують вислови:

• «Сьогодні на уроці я дізнався/дізналася, що...»

• «Найбільше мене здивувало те, що...»

• «Тепер я вмію заархівувати файли за допомогою...»

VIII. Домашнє завдання (2 хв)

• Обов'язкове: Опрацювати матеріал підручника Й. Я. Ривкінда та ін.: § 2.1 (ст. 30–33).

• Завдання у зошиті: Дати відповіді на контрольні запитання на ст. 37.

• Творче/Практичне завдання: Дослідити вдома: заархівувати домашню папку з фотографіями та текстовим документом, порівняти розміри до і після стиснення.