Формы представления чисел в ЭВМ. Кодирование текстовой и графической информации

Технологическая карта конструирования учебного занятия: предметная дидактическая цель, хронометраж, материально-техническое оснащение и матрица деятельности преподавателя и студентов для сетки 80 и 60 минут.

1. Параметры организации учебного занятия

Тема занятия Формы представления чисел в ЭВМ. Кодирование текстовой и графической информации
Дидактическая цель Сформировать систему понятий об аппаратном представлении чисел (дополнительный код, стандарт IEEE 754), кодировании текстовой информации (ASCII, CP1251, UTF-8) и растровой графики в ЭВМ, выработать навык составления цифровых схем-протоколов кодирования данных.
Хронометраж Основной сценарий — 80 минут; сокращённый сценарий — ровно 60 минут
Материально-техническое оснащение Персональный компьютер преподавателя, мультимедийный проектор или интерактивная панель, презентация занятия; компьютеры обучающихся либо печатные индивидуальные бланки заданий
Оценочный продукт занятия Индивидуальная схема-протокол цифрового кодирования данных (полный цикл расчетных блоков выполняется очно в аудитории как при 80, так и при 60 минутах; шкала 4 балла: корректность 2, объяснение 1, проверка 1).

2. Технологическая матрица этапов занятия

Этап и время (80 / 60 мин) Деятельность преподавателя Деятельность обучающихся Методы и средства Контроль результата
1. Вводно-мотивационный
5 мин / 5 мин		 Организует внимание. Ставит проблемный вопрос: почему ячейка памяти 11111111 нейтральна к типу данных и как АЛУ понимает разницу между целым, float и символом? Обозначает предметную цель и план занятия. Анализируют противоречие, формулируют гипотезы об инструкциях процессора и разрядной сетке. Проблемная беседа, вводный слайд презентации Устные ответы, готовность к работе
2. Сообщение новых знаний
25 мин / 18 мин		 Излагает теорию: 1) Целые числа: беззнаковые, дополнительный код как замена вычитания. 2) Стандарт IEEE 754: 32-битный float (S, E, M), смещение порядка +127, неявная единица. 3) Текст: ASCII, кодовые страницы CP1251, схема префиксов UTF-8. 4) Графика: растр $W \times H$, глубина цвета $b$, расчет памяти $V = W \times H \times b$. Слушают, фиксируют формулы, анализируют структуру 32-битного слова IEEE 754 и битовую схему UTF-8. В сетке 60 мин конспектируют формулы компактно. Информационно-иллюстративная лекция, слайды презентации 2–14 Фронтальные вопросы на понимание формата полей
3. Демонстрационный показ
15 мин / 10 мин		 Показывает пошаговое построение IEEE 754 для числа $-13.5_{10}$, посимвольный расчет строки текста в CP1251 и UTF-8, расчет растра $16 \times 16$. В 60-мин сетке демонстрация оптимизируется с опорой на готовые слайды. Следят за логикой нормализации и смещения порядка, проверяют расчет тетрад HEX. Демонстрационный разбор у доски / на экране Самопроверка понимания этапов алгоритма
4. Самостоятельная работа
20 мин / 15 мин		 Организует очную самостоятельную работу по вариантам (1–4) в бланке zanyatie.html: кодирование вещественного и целого числа, текст, графика, десятичная проверка. Проводит индивидуальный скрининг. Самостоятельно выполняют индивидуальную схему-протокол кодирования по своему варианту, проводят обратную проверку. Выполняется очно в обоих регламентах! Индивидуальная практическая работа, интерактивный лист Промежуточный контроль преподавателя
5. Обратная связь
10 мин / 7 мин		 Проводит оперативный разбор типичных ошибок (включение неявной единицы в мантиссу, путаница бит и байт, подсчет UTF-8). Демонстрирует эталонные решения. Сверяют решения с эталонными ключами, вносят корректировки, задают уточняющие вопросы. Аналитическая беседа, демонстрация ключей Самокоррекция решений
6. Итог занятия и рефлексия
5 мин / 5 мин		 Подводит итоги занятия, оценивает индивидуальные протоколы (4 балла), информирует о резервном домашнем задании domashnee_zadanie.html для пропустивших занятие. Сохраняют чистовые бланки в PDF / сдают на проверку, фиксируют резервное задание, участвуют в рефлексии. Итоговая беседа, инструктаж Выставление оценок по 4-балльной матрице

3. Методическая адаптация сокращённого сценария (60 минут)

При проведении занятия в сокращённом 60-минутном регламенте сохраняются все ключевые этапы и гарантируется очное выполнение оцениваемого продукта:

  • Сохранение очного оценивания: Самостоятельное составление схемы-протокола по индивидуальному варианту проводится очно в аудитории (15 минут), что исключает неконтролируемое списывание и обеспечивает объективность выставления оценки.
  • Оптимизация теории (-7 минут): Теоретический материал излагается концентрированно: упор делается на архитектурную триаду IEEE 754 ($S, E, M$) и формулу растра $W \times H \times b$. Подробный математический вывод формул денормализованных чисел и исторический экскурс по кодовым страницам переносятся в конспект lekciya.html для домашнего чтения.
  • Интенсификация демонстрации (-5 минут): Демонстрация у доски опирается на заранее заготовленные слайды презентации, что исключает затраты времени на ручную отрисовку разрядной сетки мелом/маркером.
  • Динамичная обратная связь (-3 минуты): Разбор ошибок фокусируется на двух главных критических узлах: смещении порядка $+127$ и побайтовом расчете кириллицы в UTF-8.