Методы обработки и передачи информации

Тема: "Понятие информации. Носители информации. Виды информации. Свойства информации"

Цель урока: Познакомить учащихся с понятием информации и носителями информации. Учащиеся должны понимать, что существуют различные подходы к определению информации в различных областях человеческой деятельности; знать виды носителей информации, а также познакомить учащихся с видами информации по способу восприятия, по форме представления, по общественному значению; рассмотреть качественные характеристики информации - свойства информации.

План урока.

I. Изложение нового материала.

1. Что такое информация?

2. Что является носителем информации?

3. Виды носителей.

4. Виды информации.

5. Свойства информации.

1. Закрепление.

2. Практическая работа на ЭВМ.

3. Домашнее задание.

Ход урока.

1. Изложение нового материала.

1. Что такое информация?

Информатика – это наука, находящаяся в процессе становления.. В становлении находятся и основные понятия информатики.

К основным понятиям информатики относятся информация, структура, модель, алгоритм. Есть и многие другие понятия, но эти – основные.

В любой науке, в информатике тоже, основные понятия определить достаточно сложно. Именно потому, что они основные. Нельзя однозначно определить точку в геометрии, материю в физике, информацию в информатике. Существуют и другие трудности. Понятие “информация” является одним из основных во многих других науках: в журналистике и философии, в экономике и физике, в математике и психологии. Социологи дают свое толкование информации, физики – свое и т. д.

Для большинства из нас слово “информация” – нечто само собой разумеющееся. Но попробуйте сформулировать, что такое информация.

Чтобы лучше разобраться в этом, давайте приведем примеры информации. (Если же дети затрудняются привести примеры, предложить рассмотреть следующие примеры)

• Жизнь впервые появилась в химически богатой воде около 3.5 миллиардов лет назад. Как свидетельствуют окаменелости, первыми живыми организмами были одноклеточные бактерии и водоросли.

• Реки обычно берут начало в горах, стекают по их склонам, принимая воду от притоков, и так достигают равнины. А река Кали-Гандак поступает точно наоборот. Рождаясь у края огромной Тибетской равнины, река устремляется прямо к горам. Невозможно поверить, что река была способна прорезать путь среди них.

• Ключ к отгадке не нужно искать далеко. Основная горная порода вокруг – хрупкий, легко рассыпающийся песчаник, в нем заключены тысячи завитых в плоские спирали раковин. Это аммониты. Они давным-давно вымерли, но около 100 млн. лет назад они жили в неимоверных количествах. Строение аммонитов и химический состав пород, в которых находят их окаменелые остатки, позволяют твердо заключить, что они обитали в море.

• Рисунки Тассили свидетельствуют, насколько недавно какое-то колебание мирового климата опустошило плодородные земли и создало Сахару.

• Любое существо, обитающее на бархане, должно решать немало сложных задач, так как удерживаться на очень горячей сыпучей поверхности, не проваливаясь, достаточно трудно.

• В Сахаре, едва стемнеет, на поверхность робко выбираются похожие на мышей песчанки и тушканчики. Миниатюрные лисички, навострив огромные треугольные уши, бесшумно бегают среди камней. Опущенными к земле носами они ловят запахи, которые могут рассказать, когда, кто и куда прошел тут.

• Вы смотрите фильм. На экране мирный пейзаж. Вдруг за кадром зазвучала тревожная мелодия. “Что-то произойдет”, – заволновались вы. Каким образом вы спрогнозировали события?

Надеемся, что примеры помогли вам лучше разобраться в понятии “информация”.

Можете ли вы теперь сформулировать определение информации?

Каким образом в вашем определении удалось отразить, что информация:

• Существует в неживой природе;

• Существует в биологических системах;

• Может не всегда быть выражена словами;

• Возникает в процессе общения;

• Хранится, перерабатывается, передается и т.д.

Поздравляем вас! Понимать все, во-первых, опасно, во-вторых, скучно, в-третьих, бесполезно. Непонимание - движущая сила любого знания. Смысл нельзя дать, его нужно найти. Смысл не может быть создан, он должен быть найден, и в поисках смысла человека направляет совесть.

Понятие информации – одно из самых фундаментальных в современной науке. Наряду с такими понятиями, как вещество, энергия, пространство и время, оно составляет основу современной научной картины мира.

• Что нам стоит дом построить? Просто вырыть котлован... А для этого нам нужны различные строительные материалы (вещество) + энергия машин и людей + чертежи, и знания, и опыт строителей.

• Что требуется, чтобы из желудя вырос дуб? Желудь, земля вода (вещество) + солнечный свет и тепло земли (энергия) + генетическая информация ДНК клеток желудя.

Вещество, энергия, информация – фундаментальные сущности

всех явлений нашего мира.

В зависимости от области знания существуют различные подходы к определению понятия информации.

Под информацией в быту (житейский аспект) понимают сведения об окружающем мире и протекающих в нем процессах, воспринимаемые человеком или специальными устройствами.

Под информацией в технике понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов.

Под информацией в теории информации понимают не любые сведения, а лишь те, которые снимают полностью или уменьшают существующую до их получения неопределенность. По определению К. Шеннона, информация – это снятая неопределенность.

Под информацией в кибернетике (теории управления), по определению Н. Виннера, понимают ту часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, т. е. в целях сохранения, совершенствования, развития системы.

Под информацией в семантической теории (смысл сообщения) понимают сведения, обладающие новизной.

Под информацией в документалистике понимают все то, что так или иначе зафиксировано в знаковой форме в виде документов.

Информация – это отражение внешнего мира с помощью знаков и сигналов.

Наиболее общим будет следующее определение: информация – это отражение внешнего мира с помощью знаков и сигналов.

Иногда говорят, что информация – это отраженное многообразие. Чтобы лучше понять, о чем идет речь, представьте себе, что вас поместили в темную комнату, стены, пол и потолок которой сделаны из одинакового материала, внутри не слышно ни одного звука, температура постоянна. Вокруг вас все неизменно... Установлено, что если человека полностью лишить информации об окружающем мире, а также всякого восприятия, то очень скоро у него возникнут резкие нарушения в психике. После нескольких дней лишения всех ощущений он не сможет выполнять самые простые движения, например, взять какой-либо предмет в руку.

Мы привыкли к тому, что мир вокруг нас изменчив, и замечаем его именно в процессе изменения, т. е. информация возникает тогда, когда нарушается однообразие и это нарушение каким-то образом проявляет себя, отражается.

2. Что является носителем информации?

Любой сигнал, будь то свет костра, телеграмма, код Морзе, написанный текст, несет какое-либо сведение или сообщение, т. е. информацию. Таким образом, сигнал есть способ передачи информации.

Любой переданный сигнал переносится либо энергией, либо веществом. Иначе и быть не может, ведь наш мир материален. Это либо акустическая волна (звук), либо электромагнитное излучение (свет, радиоволна), либо лист бумаги (написанный текст), либо каменная скрижаль с выбитыми на ней магическими знаками. Материальными носителями наследственности являются гены. Но ни переданная энергия, ни посланное вещество, ни гены сами по себе никакого значения не имеют. Они служат лишь носителями информации.

Само слово “сигнал” имеет общий корень с английским sign, что можно перевести как знак, символ. Написанное слово обозначает некоторое понятие и, таким образом, тоже является сигналом.

• Человек всегда стремился доступным ему способом зафиксировать сведения о том, что больше всего его волновало. Наши весьма давние предки оставили нам информацию о себе в виде наскальных росписей в пещерах, где они обитали. Отсюда и произошло идеографическое письмо, в основу которого положены идеограммы: “письменный знак (условное изображение или рисунок), соответствующий не отдельному звуку, а целому слову или морфеме”.

• Человек всегда изыскивал возможность сделать хранилища информации более компактными, что позволяло делать необходимую информацию транспортабельной, более удобной для хранения, а также ограничивал доступ к ней нежелательных лиц. Поэтому и появились носители информации, пригодные для транспортировки (глиняные таблицы, дощечки, папирус, пергамент, бумага... магнитные носители, лазерные носители и т. д.).

• С изменением носителей информации изменились и методы нанесения информации непосредственно на носители, что повлекло за собой необходимость изобретения соответствующих технических средств для работы с информацией: “обжиг глины – глиняные таблицы”, “бумага – книгопечатание”, “магнитные носители – компьютер”.

• В 90-х гг. ХХ в. появился дешевый и весьма компактный способ хранения информации с возможностью быстрого доступа к ней. Это лазерные компактные диски – СD-RОМ диски (англ. Compact disk read-only memory – память на компакт-диске, предназначенная только для чтения). Один такой диск может вмещать в себя небольшую домашнюю библиотеку в 300 – 400 томов. Кроме того, он позволяет хранить на нем не только тексты, но и живую речь, музыку и даже движущееся изображение, причем диаметр диска 8 – 12 см и толщина 1,8 мм. Несущая информацию тончайшая металлическая пластина защищена 2 – 3 слоями прозрачной пластмассы, благодаря которой диск можно ронять, царапать. Срок годности такого диска – до 100 лет.

                                            Виды информации.

Какие типы или виды информации можно выделить?

Во-первых, по способу восприятия информации.

У человека пять органов чувств:

• зрение; с помощью глаз люди различают цвета, воспринимают зрительную информацию, к которой относятся и текстовая, и числовая, и графическая;

• слух; уши помогают воспринимать звуковую информацию – речь, музыку, звуковые сигналы, шум;

• обоняние; с помощью носа люди получают информацию о запахах окружающего мира;

• вкус; вкусовые рецепторы языка дают возможность получить информацию о том, каков предмет на вкус – горький, кислый, сладкий, соленый;

• осязание; кончиками пальцев (или просто кожей), на ощупь можно получить информацию о температуре предмета – горячий он или холодный, о качестве его поверхности – гладкий или шершавый.

Человек получает информацию о внешнем мире с помощью своих органов чувств. Практически около 90% информации человек получает при помощи органов зрения (визуальный), примерно 9% – при помощи органов слуха (аудиальный) и только 1% при помощи остальных органов чувств (обоняния, вкуса, осязания). Следует отметить, что органы чувств человека получили название анализаторов, поскольку именно через эти органы информация попадает в головной мозг. А вот, например, для лисы, собаки и многих других животных основная информация та, которая поступает через нос. У них хорошо развито обоняние. Для летучих мышей главная информация – звуковая, они воспринимают ее своими большими, чуткими ушами.

Компьютер, помогающий человеку хранить и обрабатывать информацию, приспособлен в первую очередь для обработки текстовой, числовой, графической информации.

Во-вторых, по форме представления информации.

Рассмотрим только те виды информации, которые “понимают” технические устройства (в частности, компьютер).

Текстовая информация, например текст в учебнике, сочинение в тетради, реплика актера в спектакле, прогноз погоды, переданный по радио. Заметим, что в устном общении (личная беседа, разговор по телефону, радиопостановка спектакля) информация может быть представлена только в словесной, текстовой форме. Числовая информация, например таблица умножения, арифметический пример, счет в хоккейном матче, время прибытия поезда и др. В чистом виде числовая информация встречается редко, разве что на контрольных по математике. Чаще всего используется комбинированная форма представления информации.

• Рассмотрим пример. Вы получили телеграмму: “Встречайте двенадцатого. Поезд прибывает в восемь вечера”. В данном тексте слова “двенадцатого” и “восемь” мы понимаем как числа, хотя они и выражены словами.

Графическая информация: рисунки, схемы, чертежи, фотографии. Такая форма представления информации наиболее доступна, так как сразу передает необходимый образ (модель), а словесная и числовая требуют мысленного воссоздания образа. В то же время графическая форма представления не дает исчерпывающих разъяснений о передаваемой информации. Поэтому наиболее эффективно сочетание текста, числа и графики.

• Например, при решении задач по геометрии мы используем чертеж (графика) + пояснительный текст (текст) + числовые расчеты (числа).

Музыкальная (звуковая) информация.

В настоящее время мультимедийная (многосредовая, комбинированная) форма представления информации в вычислительной техники становится основной. Цветная графика сочетается в этих системах со звуком и текстом, с движущимися видеоизображением и трехмерными образами.

В-третьих, по общественному значению информации.

Информация может быть:

• личной – это знания, опыт, интуиция, умения, эмоции, наследственность конкретного человека;

• общественной – общественно-политическая, научно-популярная, т. е. то, что мы получаем из средств массовой информации. Кроме того, это опыт всего человечества, исторические, культурные и национальные традиции и др.;

• обыденная – та, которой мы обмениваемся в процессе общения;

• эстетическая – изобразительное искусство, музыка, театр и др.;

• специальная – научная, производственная, техническая, управленческая.

Свойства информации

Информация нам нужна для того, чтобы принимать правильные решения.

Рассмотрим свойства информации, т.е. качественные признаки.

1. Объективность информации. Информация – это отражение внешнего мира, а он существует независимо от нашего сознания и желания. Поэтому в качестве свойства информации можно выделить ее объективность. Информация объективна, если она не зависит от чьего либо мнения, суждения.

• Пример. Сообщение “На улице тепло” несет субъективную информацию, а сообщение “На улице 220С” - объективную (если термометр исправен).

Объективную информацию можно получить с помощью исправных датчиков, измерительных приборов. Но, отражаясь в сознании конкретного человека, информация перестает быть объективной, т.к. преобразовывается (в большей или меньшей степени) в зависимости от мнения, суждения, опыта, знания или “вредности” конкретного субъекта.

1. Достоверность информации. Информация достоверна, если она отражает истинное положение дел.

Объективная информация всегда достоверна, но достоверная информация может быть как объективной, так и субъективной.

Достоверная информация помогает принять нам правильное решение.

Недостоверной информация может быть по следующим причинам:

• Преднамеренное искажение (дезинформация);

• Искажение в результате воздействия помех (“испорченный телефон”);

• Когда значение реального факта преуменьшается или преувеличивается (слухи, рыбацкие истории).

1. Полнота информации. Информацию можно назвать полной, если ее достаточно для понимания и принятия решения.

• Например, мечта историка – иметь полную информацию о минувших эпохах. Но историческая информация никогда не бывает полной, и полнота информации уменьшается по мере удаленности от нас исторической эпохи. Даже события происходившие на наших глазах, не полностью документируются, многое забывается, и воспоминания подвергаются искажению.

Неполная информация может привести к ошибочному выводу или решению. Не зря русская пословица гласит: “Недоученный хуже неученого”.

1. Актуальность (своевременность) информации – важность, существенность для настоящего времени. Только вовремя полученная информация может принести необходимую пользу. Неактуальной информация может быть по двум причинам: она может быть устаревшей (прошлогодняя газета) либо незначимой, ненужной (например, сообщение о том, что в Италии снижены цены на 5%).

2. Полезность или бесполезность (ценность) информации.

Так как границы между этими понятиями нет, то следует говорить о степени полезности применительно к нуждам конкретных людей. Полезность информации оценивается по тем задачам, которые мы можем решить с ее помощью.

Самая ценная для нас информация – достаточно полезная, полная, объективная, достоверная и новая. При этом примем во внимание, что небольшой процент бесполезной информации даже помогает, позволяя отдохнуть на неинформативных участках текста. А самая полная, самая достоверная информация не может быть новой.

С точки зрения техники свойство полезности рассматривать бессмысленно, так как задачи машине ставит человек.

1. Понятность.

Информация понятна, если она выражена на языке, доступном для получателя.

Закрепление.

Примеры задач и методические рекомендации по их решению

Учебные задачи по этому разделу в основном должны сформировать отношение к понятию информации как лежащему в основе современной информационной картины мира.

Задачи этого раздела требуют всестороннего обсуждения с учащимися, проблемного диалога. Главное — показать неоднозначность их решения, вытекающую из множественности возможных моделей определения понятия “информация”. Основная цель — сформировать у учащихся модель этого понятия, наиболее адекватную той, которая используется в науке информатики.

1. Являются ли информацией для вас сведения, содержащиеся в библиотеке затонувшей Атлантиды или хотя бы в Библиотеке Конгресса США?

2. Являются ли информацией нерасшифрованные космические послания?

3. Получаете ли вы информацию при повторном прочтении книги, учебника?

4. Является ли вакуум носителем информации?

Задачи данной серии способствуют лучшему пониманию учащимися того факта, что единого общепризнанного (общеупотребимого) определения понятия “информация” не существует, и призваны закрепить “правильность” работы с известными определениями. Поиск ответов на вопросы требует дискуссии и, как правило, протекает в виде проблемного диалога. Обсуждать вопросы приходится на уровне “здравого смысла” и формального соответствия. Возможные ответы (но не единственно правильные, так как понятие информации относится к фундаментальным и точного единого определения не имеет) можно свести в следующую таблицу:

Ответ “спорно” в 3-м столбце вытекает из того, что, читая второй раз книгу, мы не получаем новых сведений “извне”, но так как мы читаем ее в другое время, в другом состоянии и настроении, то мысли и чувства, навеваемые книгой, будут иными, чем в первый раз. Мы получаем новые сведения “изнутри”.

Ответы “неопределенно” в 4-м столбце обусловлены тем, что соответствующие ему определения информации подразумевают существование получателя информации, а из формулировки вопроса неясно, есть ли он.

Включение подобных задач носит не только мировоззренческий характер, но и прикладную направленность, так как формирует умение работать с определениями понятий, что немаловажно для курса информатики.

Задача № 5.

Приведите примеры информации:

• в неживой природе (например, в археологии или геологии);

• в биологических системах (например, из жизни животных и растений);

• в технических устройствах (например, телевидение, телеграфные сообщения);

• в жизни общества (например, исторические сведения, реклама, средства массовой информации).

Задача № 6. Назовите виды информации, которые являются основными для человека, животных, компьютера.

При решении этих задач учащиеся должны оперировать различными типами классификации видов информации.

Так, для человека основными видами информации являются зрительная (по способу восприятия), текстовая (по способу представления) и личная (по общественному значению); для животных — обонятельная (по способу восприятия), для компьютера — числовая (по форме представления). Говорить о видах информации по форме представления по отношению к животным и о видах информации по способу восприятия по отношению к компьютеру неправомерно.

Задача № 7. В следующих примерах определите свойства встречающейся информации:

а) Идет вступительный экзамен по математике. Вы попросили у соседа его решение задачи. Шпаргалка содержала полное и правильное решение, но ... на японском языке.

б) На следующий день вступительная комиссия вывесила правильные решения всех задач.

в) Один персидский царь, собираясь завоевать соседнее государство, обратился к оракулу с вопросом: “Что произойдет, если я со своим войском переправлюсь через пограничную реку?” Оракул ответил: “Государь, ты разрушишь великое царство”. Удовлетворившись таким предсказанием, завоеватель переправился со своим войском через реку и был разгромлен войском противной стороны. В гневе он обратился к оракулу, обвиняя того в обмане. На что оракул ответил: “Государь, а разве твое царство было не велико?”

Задача № 8. . Поговорку “Ты, парень, срубил дерево не по плечу” можно трактовать как:

срубить - срубил, а унести не смог;

завоевал женщину, которую не удержать;

пробился к месту, которое не по способностям.

Какие свойства информации здесь проявляются?

Задача 8 — пример неполноты информации, которая встречается в обыденной жизни повсеместно. Фраза, вырванная из текста без сопутствующего ей контекста, без связи с конкретной ситуацией может трактоваться неоднозначно. При обсуждении этой задачи стоит заострить внимание учащихся на том, что именно неполнота информации чаще всего бывает причиной принятия неверного решения.

1. Практическая работа на ЭВМ.

На каждое рабочее место загружен файл со следующей задачей:

Укажите, в каком виде представлена информация в следующих примерах:

Пример решения задачи:

Задания сохраняются на диске А: под своим именем.

1. Домашнее задание (задание прокомментировать)

Домашнее задание.

Выучить опорный конспект к данному уроку и выполнить упражнения.

1. Приведите примеры информации с указанием ее носителя. Какого типа сигнал передает эту информацию?

2. Приведите примеры непрерывных сигналов.

3. Приведите примеры дискретных сигналов.

4. Получаете ли вы информацию при повторном прочтении книги, учебника?

5. Приведите пример, в котором числовая информация используется вместе с текстовой, графическая вместе с числовой.

6. Приведите примеры:

а) достоверной, но необъективной информации;

б) объективной, но недостоверной информации;

в) полной, достоверной, но бесполезной информации;

г) неактуальной информации;

д) актуальной, но непонятной информации