Дані та їх представлення

Розділ "Дані та їх представлення" (заключні 2 місяці навчального року) охоплює тематичні блоки способів кодування/розкодування даних, їх впорядкування та групування. Також розглядаються способи подання даних, зокрема у різних інформаційних продуктах.

4 ІФО 1-1.1-4 - відстежує здійснення інформаційного процесу та виявляє порушення (наприклад, момент виникнення шуму)

4 ІФО 1-1.2-7 - наводить приклади того, що одні і ті ж дані можна представляти більш ніж одним способом чи кодуванням

4 ІФО 1-1.2-8 - обирає спосіб представлення даних для різних життєвих ситуацій

4 ІФО 1-1.2-9 - виконує кодування / розкодування повідомлень за запропонованим правилом

4 ІФО 1.2-13 - представляє якісні дані графічно

4 ІФО 1-1.2-14 - вирізняє способи графічного представлення кількісних і якісних характеристик (організаційні діаграми – діаграми і графіки)

4 ІФО 1-1.2-16 - пропонує різні способи впорядкування об’єктів (за різними властивостями)

4 ІФО 1-1.3-4 - знаходить помилки у групуванні об’єктів та пояснює їх

4 ІФО 2-2.4-6 - обирає спосіб та представляє результати індивідуальної або групової роботи

4 ІФО 3-2.5-5 - отримує та порівнює відгуки на створений інформаційний продукт для вдосконалення проекту

4 ІФО 4-3.3-1 - добирає спосіб передачі інформації

4 ІФО 5-4.2-2 - добирає оптимальні форми подання інформації під час спілкування з людьми з особливими потребами та іншої культури безпосередньо і в мережі

Повторюємо назви інформаційних процесів, наводимо їх приклади. Зупиняючись на процесах отримання та передачі інформації, обговорюємо, яким чином чи способом можна передавати та отримувати інформацію. Можна (у загальних рисах, на конкретних прикладах) розглянути співвідношення між інформацією та повідомленням як формою її передачі.

Звертаємо увагу учнів, що комунікувати можуть між собою люди, тварини і пристрої. У кожному випадку є джерело інформації та її приймач. На прикладах з'ясовуємо джерела та отримувачів інформації у різних ситуаціях, доповнюємо власними.

Практичним завданням пропоную вправу, в якій потрібно пояснити, що має бути намальовано, не показуючи зображення. Учні працюють в парах. Після того, як створено зображення, варто порівняти його з оригіналом і спробувати пояснити, чому результат, ймовірно, відрізняється. І спробувати наступного разу точніше передавати інформацію. Учні можуть застосовувати різні стратегії опису зображення. Можна спробувати проаналізувати, наскільки ці різні стратегії придатні для передачі виконавцю, який не є однокласником - чи зрозумів би робот наведене пояснення?
Завдання придатне і для дистанційної роботи, тоді опис необхідно записати (до речі, ще один інформаційний процес, який розглянемо наступним). Можна не просто намалювати зображення на папері, але й у графічному редакторі.

Можна пограти в гру Зламаний телефон. Варто звернути увагу на втрату інформації в процесі, і подумати, чи можна їй запобігти та як?

Альтернативним фокусом обговорення може стати спілкування в режимі онлайн - варто згадати вже знайомі правила та засади такої комунікації і подумати, як передавати інформацію при спілкуванні в чатах якомога точніше, повніше, якісніше.

Наведена ілюстрація для дискусії про поняття інформації та даних. Інформація - це те, що ми бачимо загалом у вікно. Дані - зафіксована інформація, у вигляді чисел, текстів, зображень, відео тощо. Для збереження даних використовуються носії. Обговорюємо способи зберігання інформації, різноманітні носії (їх назви, можливості, обмеження).

Для розгляду проблеми якісного збереження даних, пропоную зробити "фокус". Для нього потрібно мати 36 двосторонніх карток (зручно, коли вони магнітні для прикріплення на дошку, але не обов'язково). Спочатку учні випадковим чином розкладають 25 карток в сітку 5х5. Після цього вчитель, стверджуючи, що така сітка надто легка, доповнює її до розміру 6х6, але таким чином, щоб у кожному рядку та стовпці була парна кількість карток кожного з кольорів. Таким чином ми "непомітно" додаємо контрольний рядок та стовпець до початкової сітки. Далі вчитель закриває очі, а учні перевертають ОДНУ картку, будь-яку на власний розсуд. Вчитель може легко визначити, яку картку було перевернуто, адже вона знаходиться на перетині рядка та стовпця з непарною кількістю карток різних кольорів.
Учні можуть сформулювати гіпотези роботи такого "фокусу", а потім - виконати його самостійно. Варто поекспериментувати і дізнатись, чи можна визначити перевертання двох, трьох, чотирьох карток? Також цікаво поміркувати про картку нижнього правого кутика - її потрібно заповнювати, орієнтуючись на стовпець вище, чи рядок ліворуч? (Відповідь - це не має значення, результат однаковий). Чи важливий розмір сітки, з якою працюємо?
Опис вправи https://classic.csunplugged.org/wp-content/uploads/2014/12/Document4.pdf

Висновок з цієї вправи - при збереженні інформації можна додавати контрольні показники, щоб забезпечити коректність передавання/збереження даних. Аналогічні технології застосовуються, наприклад, до штрих-кодів та номерів кредитних карток. Варто обговорити на скільки збільшується обсяг інформації, коли додаються контрольні розряди.

До речі, кожна картка представляє 1 біт інформації в одному з двох станів. Які ще значення можуть використовуватись для подібного кодування, крім двох кольорів і чисел 1 та 0? (це питання є зв'язком з наступною темою).

Можна виконати вправи з заповнення пропусків на основі мовного чи математичного матеріалу.

Питання для роздумів та дискусії - чи завжди більший збережений обсяг даних означає більше інформації? Більша книга (у сторінках чи за форматом сторінок) - означає більше інформації? Розмір літер? Кількість ілюстрацій? Довший фільм? Більша за розміром картина? За кількістю використаних кольорів? Роздуми мають підштовхнути до висновку, що інформативність далеко не завжди залежить від обсягу збережених даних.

У наступній частині теми говоримо про перетворення (кодування) інформації, її подання різними способами та системами кодування.

Вправи на кодування та декодування можуть базуватись на текстових чи графічних даних. Можна розкодувати наведений на слайді текст, а також створити власний алфавіт та здійснити кодування повідомлення. Можна скористатись діяльністю з книги "Квест STEM. Інструменти, роботизація й безліч гаджетів" зі створення інструментів кодування з підручних предметів.

Також можна скористатись робочим аркушем для подання першої літери свого імені двійковим кодом: https://code.org/curriculum/course2/14/Activity14-BinaryBracelets.pdf Відрізавши нижню частину з кодом літери, з неї можна створити браслет. Його, до речі, можна створити і з намистинок двох різних форм чи кольорів. Якщо це дрібне намисто/бісер, то можна спробувати закодувати не лише першу літеру свого імені, а ціле ім'я, прізвище, назву школи тощо.

Якщо цікавіше працювати із зображеннями, то для прикладу, пропоную розкодувати наступне зображення бджілки. Учні можуть запропонувати власний спосіб кодування цього зображення. А також, звичайно, закодувати власне і запропонувати іншим для розкодування.

На сайті https://edufuntime.com/worksheet-generators/pixel-art-coding/ можна створити власні піксельні малюнки. Хоча учні цілком можуть працювати з таким ресурсом онлайн, основною навчальною метою в даному випадку є процес кодування та декодування. До роботи у середовищі графічного редактора доцільно переходити лише після обговорення досвіду виконання цих процесів вручну.

При наявності робототехнічних пристроїв можна здійснювати кодування у середовищі програмування, наприклад для виведення двоколірного коду на екрані CodeyRocky чи microbit.