Особливості формування поняття інформації

Поняття інформації - одне із фундаментальних понять курсу.

Якщо для вивчення понять алгоритму та комп'ютера вже створено певну методику, то, як показує практика, поняттю інформації вчителі майже не приділяють уваги. Часто в шкільній практиці на уроках інформатики, враховуючи те, що поняття інформації за програмою вивчається на перших уроках, або формально пояснюється це поняття або зовсім опускається його вивчення. Крім того, деякі вчителі вважають, що курс інформатики повинен починатися не з вивчення теоретичних питань, а з практичної роботи за комп'ютером, і будують шкільний курс, виходячи з таких міркувань. Сьогодні також методичною проблемою є побудова уроків, присвячених формуванню поняття інформації, відсутність відповідної системи завдань та вправ, методичної літератури з цього питання.

В більшості навчальних посібників з інформатики багато говориться про комп'ютери, алгоритми, програмні засоби, методи розв'язування задач з використанням комп'ютера, але майже нічого про поняття інформації. Тим самим створюється уявлення, що інформація - це дещо очевидне та зрозуміле, і говорити про це довго і систематично не слід. Разом з тим поняття інформації с ключовим поняттям, що зв'язує різні теми курсу. Доцільно виділити такі етапи

1)Введення поняття інформації і поняття повідомлення.

2)З'ясування взаємозв'язків між поняттями інформація і повідомлення.

3)Формування уявлень про носії повідомлень.

4)З'ясування питань про способи подання повідомлень.

5)Формування уявлень про види інформації.

6)З'ясування питань про оцінювання і вимірювання інформації, про шум та взаємоперетворення інформації і шуму.

7)Формування уявлень про кодування повідомлень, за допомогою яких передасться інформація.

8)З'ясування властивостей інформації.

9)Формування уявлень про інформаційні процеси.

Навколо поняття інформації групуються такі поняття інформатики, як знак, знакова система, мова, письмо, повідомлення, алгоритм, інтерпретація повідомлення, подання повідомлень, передавання повідомлень, шум, дезінформація та інші. Ретельне ознайомлення з поняттям інформації з перших кроків вивчення курсу інформатики дозволить аргументовано розкрити зміст навчального предмета інформатики, ознайомитись з його завданнями. Основні методи вивчення цього матеріалу - індуктивний за логікою, за джерелами подання інформації -пояснювально-ілюстративний, за ступенем самостійності учнів -репродуктивний. Поняття інформації відноситься до основних і не визначається через простіші поняття.

Відмітимо, що немає відповіді на питання ~ що таке інформація. Інформація - це лише одна із сторін відображення оточуючої дійсності нервовою системою живого організму, свідомістю людини. Тому вводиться поняття інформації конкретно-індуктивним способом, за допомогою наочних, добре знайомих учням прикладів.

При порівнянні прикладів слід виділити в них спільні суттєві та несуттєві ознаки. До суттєвих можна віднести розуміння того, що розглядається як мінімум дві системи. Одна система "породжує" деяку сукупність сигналів, відомостей, впливів; інша - приймає. Несуттєві: спосіб подання сукупності повідомлень; склад (якісний та кількісний) систем, які видають та сприймають сукупність сигналів.

Будемо під повідомленням розуміти вплив на нервову систему живого організму деякої сукупності сигналів, подразників, яка може бути подана різними способами в залежності від систем, які її видають та сприймають.

При цьому важливо підкреслити, що хоч інформація і є первинним і не означуваним поняттям і немає чіткої і точної відповіді на питання - що таке інформація, разом з тим аналіз деяких її властивостей дозволить з'ясувати відповідні суттєві ознаки.

Особливість цього поняття в тому, що воно використовується у всіх без винятку наукових і виробничих сферах: філософії, природничих і гуманітарних науках, біології, медицині і психології, фізіології людини і тварин, соціології, в техніці, економіці, у повсякденному житті. Тому конкретне тлумачення елементів, які пов'язані з поняттям "інформація", залежить від методів конкретної науки, мети дослідження, конкретної ситуації, моменту часу або просто від життєвого досвіду людини чи навіть її психічного стану,

Навчальні задачі з цієї теми в основному повинні сформувати відношення до поняття інформації як до поняття, яке лежить в основі сучасної інформаційної картини світу⁷, хоч І не має точного означення.

Вивчення цієї теми, відповідні цілі і завдання вимагають всебічного обговорення все можливих проявів оточуючої дійсності, відповідного проблемного діалогу. Основна мета - сформувати поняття, найбільш адекватне науковому сприйманню та поясненню реалій навколишнього світу.

Розгляд задач, які сприяють кращому розумінню того факту, що означення поняття інформація не існує, має не лише світоглядне значення, але і суттєву і важливу прикладну спрямованість, оскільки формує вміння працювати з поняттями.

Таким чином поняття інформації і повідомлення доцільно вводити на деяких конкретних прикладах, не намагаючись дати означення.

Підкреслимо, що існує різниця між поняттями інформації і повідомлення. Інформацію передають за допомогою повідомлень. Повідомлення передають за допомогою послідовності сигналів від джерела до приймача повідомлень. Середовище, через яке здійснюється передавання сигналів від джерела до приймача, називають каналом зв'язку. Повідомлення можуть бути усними, письмовими чи організованими якимось іншим чином.

Не існує взаем но двозначної відповідності між інформацією і повідомленням: одну і ту ж інформацію можна передати за допомогою різних повідомлень. І навпаки, одне і те ж повідомлення може нести різну інформацію залежно від того, як інтерпретують (тлумачать) повідомлення різні люди чи одні і ті ж люди за різних обставин, на який предмет (які властивості) досліджується той чи інший об'єкт (явище природи) деяким суб'єктом (людиною). Це твердження необхідно пояснювати за допомогою достатньої кількості наочних, добре відомих учням прикладів, як це зроблено у підручнику Інформатика-7" [76].

1)Наприклад, про місце, де дозволяється переходити вулицю пішоходам, можна повідомити написом на спеціальному щитові«Перехід», або пофарбувавши місце переходу на дорозі білими і темними смугами, або встановивши спеціальний дорожній знак.

2)Слова «хороша погода» можуть означати і сонячну погоду, і дощову, і теплий літній день, і морозний зимовий. Слова«найкраща пора року» для одних людей можуть означат весну, для інших осінь, ще для інших - літо або зиму.

3)Слово "голова" може означати реальну голову людини чи тварини або рисунок голови, або людину, якщо це голова зборів, або мати значення, як у виразі "хліб - усьому голова".

4)Кивок головою згори донизу в українців є знаком згоди, а у болгарів - знаком заперечення.

5)Оливова гілка - знак миру.

6)Один і той самий метал можна досліджувати на придатність для виготовлення посуду, прикрас, на стійкість проти окислювання(іржавіння), на крихкість, на придатність до кування, на температуру плавлення, електропровідність і т.д. Тому, наприклад, повідомлення "алюміній" за різних обставин може мати різний зміст залежно від того, які властивості металу цікавлять дослідника.

7)Сигнали карети швидкої допомоги для людини, яка на неї чекає, очевидно означають щось зовсім інше (що саме, напевне не може сказати ніхто, окрім цієї людини), аніж для людини, яка випадково перетинала шлях карети чи просто побачила карету на вулиці.

Разом з тим важливо розуміти, що є цілий ряд все можливих повідомлень, команд, вимог, правил вуличного руху, правил техніки безпеки, правил поведінки, моралі, етики, законів суспільного життя, стосовно яких розбіжність тлумачень і відповідної поведінки дуже небажана, а часто і неприпустима.

Іноді за попередньою домовленістю з адресатом повідомлення навмисне конструюють так_: щоб інформація, яку воно несе, була доступна лише адресатові. Сторонні люди на таке повідомлення або не звернуть уваги, або нададуть йому тлумачення зовсім іншого від прихованого в ньому.

Оскільки кожна людина в одному і тому ж повідомленні бачить свою інформацію, по своєму його тлумачить, то краще говорити про носії повідомлень, а не про носії інформації, оскільки інформація з одному і тому ж повідомленні може бути різна.

Особливої уваги потребує поняття шуму. Слід звернути увагу на такі положення:

1.Якщо повідомлення не несе корисної інформації, тоді воно несе шум.

2.Інформація може перетворюватися в шум, і навпаки, шум може перетворюватись в інформацію.

Підтвердженням цих положень можуть служити приклади.

1) Досить часто різні розповіді про ліки та відповідні оголошення і описи на телебаченні, радіо, на рекламних щитах не привертають уваги глядача і не несуть для нього корисної інформації, тобто несуть шум. Однак, може трапитись, що багато разів бачене оголошення чи опис раптом приверне увагу глядача і він знайде в ньому корисну інформацію, наприклад в описах ліків в разі захворювання. В такий спосіб шум перетворюється на інформацію. Після цього це ж повідомлення знову перестане нести корисну для глядача інформацію, і в такий спосіб інформація перетворюється на шум.

2) Якщо кілька разів повідомляється про одну і ту ж таємницю, то перше повідомлення несе інформацію, а наступні такі ж повідомлення для однієї і тієї самої людини - шум. В такий спосіб інформація перетворюється в шум. Навпаки, якщо якомусь повідомленню спочатку не надавали значення і вважали, що воно не несе корисної інформації, а пізніше в цьому ж повідомленні виявили корисну інформацію, то в такий спосіб шум перетворюється в інформацію.

Доцільно зауважити, що з'ясування сутності всіх перерахованих понять та термінів потребує наведення значної кількості прикладів. Причому, як показує практика, приклади повинні бути наочними, тобто потрібні відповідні малюнки або комп'ютерні презентації.

Па наступному етапі ознайомлення учнів з поняттями інформації і повідомлення доцільно розглянути способи і засоби подання і передавання повідомлень, одним із яких є, мова

При поданні повідомлення може мати вигляд деякої послідовності знаків, жестів, нотного запису, живописного твору, музичного твору, звукозапису, відеозапису, кінофільму. Існує досить багато різних мов - мови різних народів, мова глухонімих, мова сигнальників на кораблях, мова спілкування двох людей, які не знають рідної мови один одного. Знаками можуть бути різні зображення, жести, кивання і похитування головою, кліпання очима, різні рухи рук, пальців, прикраси. Часто погляд, вираз обличчя може сказати набагато більше про душевний стан людини, ніж набір багатослівних речень.

Поняття мови не обмежується випадком спілкування між людьми, воно використовується і у випадку порівняно високо розвинених форм спілкування між іншими живими істотами. Так можна говорити про мову орієнтації бджіл, мову спілкування птахів, звірів (крики тривоги, закличні і загрожувальні звуки, різноманітні рухи, пози тощо).

Можливість переходу від одного способу подання повідомлень до іншого необхідно проілюструвати на конкретних прикладах. Подання однієї і тієї самої інформації за допомогою різних наборів символів та переходу від одного набору до іншого, наприклад від текстового повідомлення до графічного і ін.

Важливим є розуміння того, від чого залежить подання повідомлень саме обраною мовою і в яких випадках одне і те саме повідомлення подасться різними мовами.

Як правило, подання повідомлення добирається так, щоб його передавання було якомога швидшим і надійнішим, а його опрацювання було якомога зручнішим для адресата. Тому часто до текстів додають уточнюючі рисунки, схеми, фотографії, і навпаки, до рисунків, схем, фотографій - пояснюючі тексти.

Поняття носіїв повідомлень є важливим з точки зору їх класифікації на довгоіснуючі і недовгоіснуючі, в яких окремо слід виділити носії, які використовуються при роботі з комп'ютерною технікою.

Світоглядним с розуміння того, що виникнення поняття носія повідомлень спричинилося необхідністю зберігати та передавати повідомлення між людьми на відстані та через різні проміжки часу, навіть між далекими поколіннями людей.

Особливе значення має подання повідомлень на довгоіснуючих носіях. Таке подання називають письмом. Прикладами повідомлень

носіях є повідомлення, що на недовгоіснуючих телефоном, жестами.

Слід мати на увазі, що поняття носія повідомлень є важким для учнів, особливо, якщо мається на увазі не матеріальний предмет, а наприклад, хвиля (електромагнітна, акустична), стан речовини тощо.

Оскільки немає відповіді на питання про те. що таке інформація, то і питання про кількість інформації (багато інформації, мало інформації), та одиниці вимірювання інформації слід визнати некоректними.

Питання вимірювання інформації викликає дискусії серед науковців, методистів, вчителів. Багато авторів підручників з інформатики пропонують вводити поняття кількості інформації через біти і байти, забуваючи, що по суті мова йде про довжину двійкового коду повідомлення, а не про кількість інформації, яку несе таке повідомлення.

Для з'ясування цих питань корисним є розгляд прикладів гину:

1.Чи містить книжка, яка довго була у користуванні, стільки ж інформації, скільки така сама нова?

2.Чи несе кам'яна брила вагою в три тони для археологів стільки ж інформації, скільки її якісний фотознімок в журналі?

3.Коли радіостанція передає останні вісті, то чи одну і ту саму інформацію одержують всі люди, які слухають радіопередачу?

4.Чи завжди на магнітній дискеті зберігається однакова кількість інформації, якщо відомо, що на дискеті завжди зберігається двійковий код довжиною 1,44 мегабайт, який визначає місткість(ємність) дискети.

5.Чи однакова кількість інформації зберігається в книжці? в пачці з10 таких книг? в пачці з 10 книг та в пачці із 100 таких самих книг?

6.Якщо один і той самий текст записати підряд 6 разів, чи збільшиться в шість разів при цьому кількість інформації в такому повідомленні?

7.Чи залежить кількість інформації в слові від того, в якому порядку розташовані літери (наприклад, в словах кумач і чумак)?

8.Чи залежить кількість інформації в реченні від того, в якому порядку розташовані слова?

9.Після архівування повідомлення, довжина відповідного двійкового коду повідомлення суттєво зменшується. Чи зменшується при цьому кількість інформації, яку несе код заархівованого повідомлення?

10. Яку інформацію несе повідомлення "Нам з ним повезло"? Про що тут іде мова?

Аналізуючи такі приклади, можна зробити висновок, що потужність радіосигналу, вага носія повідомлення і подібні їх характеристики не можуть служити оцінкою інформації, яка переноситься за допомогою сигналів.

Наприклад, довжину текстового повідомлення природно вимірювати кількістю літер, довжину повідомлення, що передається за допомогою двох знаків "крапка" і "тире" (азбука Морзе) - кількістю таких знаків у повідомленні і т.д. Так в повідомлені "коса" - 4 літери, але яку саме інформацію несе таке повідомлення, не завжди зрозуміло.

Зауважимо, що при збереженні на носіях повідомлення займає певне місце. Тому цілком коректним є питання про величину (кількість знаків, довжину тексту, площу графічного зображення тощо) повідомлення та відповідні одиниці вимірювання.

При роботі з комп'ютером одиниці вимірювання ємності запам'ятовуючих пристроїв (тобто одиниці вимірювання довжини війкового коду) прийнято називати словами біт, байт, Кб, Мб, Гб, Тб тощо і за їх допомогою порівнювати, який обсяг в запам'ятовуючих пристроях займають повідомлення. Біт - це одне знакомісце в двійковому коді, один двійковий розряд, який має найменшу довжину серед усіх двійкових кодів, байт - це довжина двійкового восьмирозрядного коду повідомлення на електронному носієві, яке містить лише одну літеру чи інший знак, які використовують при поданні звичайних текстів, але не "одиниця вимірювання кількості інформації"'.

Крім того для подальшої роботи в інформаційному суспільстві важливо розуміти, що інформація може оцінюватися людьми з різних точок зору - за змістом, за важливістю. Справа в тому, що інформація, яку несе повідомлення, залежить від того, на основі яких знань, підходів, позицій здійснювався аналіз повідомлення і синтез нової інформації на основі такого аналізу. З одного й того ж повідомлення, одного і того ж запису, малюнка, із аналізу одного і того ж предмета, явища різні люди можуть зробити зовсім різні висновки, виконати різний аналіз однакового явища, тобто одержати різну інформацію, проводячи синтез результуючої інформації за різними правилами, в залежності від того, на базі якої інформації виконується аналіз вхідної та синтез нової інформації.

Слід зазначити, що довжина повідомлення, яку можна визначити тривалістю його передавання чи приймання, чи кількістю знаків, які воно містить, чи ще якимось чином, нічого не говорить про те, багато чи мало корисної інформації несе повідомлення, чи воно несе лише шум. Іноді повідомлення, що передається за допомогою лише одного знака, може нести набагато більше корисної інформації, ніж інше повідомлення, що передається за допомогою великої кількості знаків.

Наприклад, важко сказати, яке з трьох повідомлень "ж-ж-ж-ж", "ж-ж-ж-ж-ж-ж", "ж-ж-ж-ж-ж-ж-ж-ж-ж" несе більше інформації і якої саме. Неясно також, яку інформацію несуть повідомлення 2*2=5, 2+2=10.

Якщо повідомлення занадто довге і містить занадто велику кількість знаків, воно може бути не сприйнятим, і інформація, яку воно несе, швидше за все стане шумом.

Якщо ж таке довге повідомлення поділити на частини, тоді аналізуючи такі частини кожну окремо, іноді можна знайти у повідомленні набагато більше інформації, ніж при намаганні одразу сприйняти все повідомлення.

Інформацію можна класифікувати різними способами, і різні науки роблять це по-різному. Наприклад, у філософії розрізняють інформацію об'єктивну і суб'єктивну. Об'єктивна інформація відображає явища природи та людського суспільства, Суб'єктивна інформація створюється людиною та відображає її бачення навколишнього світу.

Для криміналістики, науки, медицини, економіки суттєво, що інформація буває повною і неповною, Істинною і хибною, вірогідною і невірогідною, вчасною і невчасною. Юристи розглядають інформацію як факти. Фізики розглядають інформацію як послідовність сигналів. Лінгвістика вивчає методи кодування і подання інформації мовними засобами.

Одна із існуючих класифікацій видів інформації відображена на рис. 4.1.1

В різних науках питання, пов'язані з інформацією, вивчаються з різних точок зору. Для інформатики основними є питання про пошук, зберігання, опрацювання, подання, передавання інформації (точніше, повідомлень).

Слід відмітити, що в інформатиці і фізиці розрізняють сигнали неперервні і дискретні (аналогові і цифрові). Людина звикла мати справу з аналоговою інформацією, що подається за допомогою аналогових (неперервних) сигналів, а обчислювальна техніка в основному працює з цифровою інформацією, що подається за допомогою дискретних сигналів.

Різноманітну інформацію із навколишнього середовища людина отримує через органи чуття: слух, зір, смак, нюх, дотик.

Світло, звук і тепло - це енергетичні сигнали, а смак і запах - це результат впливу хімічних з'єднань, в основі яких лежить енергетична природа. Наприклад, температура повітря, води, металу може змінюватися в певних межах неперервно і повідомлення про неї за допомогою термометра є неперервним сигналом, показання якою можуть набувати будь-яких значень між найменшим можливим і найбільшим можливим. Розміри зелених листків на одному дереві, висота звуків можуть змінюватись неперервно. Якщо ж діапазон (множину) можливих значень неперервного сигналу поділити на деякі інтервали і за показання термометра вважати лише, наприклад, нижні межі таких інтервалів, тоді повідомлення передаються за допомогою дискретної множини значень сигналу.

кольори передавати за допомогою певних комбінацій цифр - номерів основних кольорів веселки, а різні звуки - за допомогою нот, то в такий спосіб аналоговий сигнал наближене можна подати за допомогою цифрового.

Музика, коли ми її слухаємо, передається за допомогою аналогових сигналів, але якщо її записати нотами, тоді вона передається за допомогою дискретних сигналів, оскільки всі ноти можна перенумерувати за допомогою дискретної множини чисел.

Різниця між аналоговими і цифровими повідомленнями перш за все полягає в тому, що аналогові повідомлення - неперервні, а цифрові - дискретні. Якщо сигнал неперервний, то між будь-якими двома значеннями аналогового сигналу існують і інші його значення, в той час як між двома найближчими значеннями дискретного сигналу інших значень цього сигналу не існує.

Точніше, сигнал називається неперервним, якщо множина Його значень неперервна, тобто якщо в як завгодно малому околі будь-якої точки такої множини знайдуться інші точки цієї ж множини; сигнал називається дискретним, якщо множина його значень дискретна, тобто така, що для будь-якої точки такої множини знайдеться окіл (інтервал) ненульового радіуса (довжини), який містить цю точку і не містить жодної іншої точки.

Окрім сприймання інформації за допомогою органів чуттів при безпосередньому контакті з об'єктами зовнішнього світу людина може зберігати, опрацьовувати інформацію, в результаті отримувати нові знання, нову інформацію і передавати її іншим людям за допомогою повідомлень. При цьому особливо важливо, щоб інформація, яку несуть повідомлення, сприяла прийманню на її основі правильних рішень, вона повинна характеризуватися такими властивостями, як вірогідність, повнота, актуальність, корисність, зрозумілість.

Для систематизації знань зручно скористатися таблицею 4.1.1, в якій вказані властивості інформації та тлумачення цих властивостей.

Таблиця 4,1.1

Особливе місце у вивченні поняття інформація відіграють питання про інформаційні процеси. Основними інформаційними процесами є: пошук - збирання - зберігання - передавання - опрацювання - використання - захист інформації.

Приймаючи повідомлення, людина фіксує його в свідомості, не обов'язково заглиблюючись в його зміст, і таким чином не обов'язково отримуючи Інформацію, яку несе повідомлення.

При цьому повідомлення поступають у вигляді деяких сигналів чи послідовностей сигналів, які сприймаються органами чуття людини (зір, слух, на дотик).

Сигнали - це умовні знаки, за допомогою яких звергають на щось увагу, оповіщають, передають розпорядження або проводять переговори, тобто передають повідомлення. Для подання сигналів (в тому числі і на далекі відстані) використовують найрізноманітніші сигнальні засоби - світлові та звукові джерела (дорожні знаки, петарди, прожектори, радіомаяки, світлофори, димові шашки, прапорці, гудки, дзвінки, сирени, дзвони, ракети, сигнальні лампи, повідомлення голосом, по радіо, написи, тексти, плакати і ін.).

Слід зауважити, що повідомлення не вважається прийнятим, якщо воно нанесене на деякий носій повідомлень, але відповідні сигнали не сприйняті органами чуття людини. Наприклад, якщо телеграфний апарат видрукував телеграму, але ніхто не звернув уваги на факт існування телеграми, то телеграму не можна вважати прийнятою.

Для передавання повідомлень люди з давніх часів використовують різноманітні способи і засоби - сторожові вишки, сигнальні вогні, через гінців, сплавляння носіїв повідомлень за течією рік.

Сьогодні повідомлення письмові, звукові, зображувальні передають за допомогою сучасних засобів теле комунікацій (віддаленого зв'язку) - телеграфних апаратів, телефонного, радіо та супутникового зв'язку на будь-які віддалі.

Опрацювання повідомлень необхідне для виявлення інформації, яку вони несуть. При цьому самі повідомлення є інформаційними моделями процесів і явищ, що описані в повідомленнях. Слово "модель" означає образ, зразок, замінник, опис. Різні типи моделей часто використовують для опису та вивчення тих чи інших характеристик об'єктів навколишнього світу. Наприклад, глобус є моделлю земної кулі, географічна карта с моделлю деякої частини земної поверхні, відтворення в уяві перебігу подій, що вже відбулися мислення модель цього перебігу подій, іграшковий автомобіль чи літачок - моделі справжніх автомобіля чи літака, опис якогось явища природи є описовою моделлю цього явища.

Вивчаючи різноманітні повідомлення, перевіряючи на їх основі все можливі припущення, тобто здійснюючи аналіз повідомлень, з наявних повідомлень виводять різні твердження та їх обґрунтування, висновки, узагальнення, тобто здобувають інформацію, подаючи результати у вигляді нових повідомлень, нових правил, тверджень, виявлених закономірностей, здійснюючи в такий спосіб синтез нових знань, нової інформації.

Для зберігання великих масивів повідомлень їх наносять на довгоіснуючі носії (папір, дерев'яні, металеві і інші поверхні, кінострічки, магнітні стрічки і диски, лазерні диски). При цьому повідомлення відповідним чином впорядковують - за галузями знань (математика, історія, література, мистецтвознавство і ін.), за мовами подання (англійська, іспанська, російська, українська), за алфавітом стосовно ключових слів (довідники, словники, енциклопедії), за типами повідомлень і носіїв (для книг - бібліотеки, для документів - архіви, для кінострічок - фільмотеки, для картин - картинні галереї, для історичних пам'яток - музеї, для відеофільмів - відеотеки, для рідкісних чи особливо цінних документів і речей - спеціальні сховища).

Збирання повідомлень не є самоціллю. Для того, щоб інформацію, яку несуть повідомлення, можна було використовувати, причому багатократно, їх необхідно зберігати.

Спосіб збереження повідомлень залежить від їх носіїв. Сховища повідомлень можуть бути різноманітні.

Інформаційно-довідкова система - це сховище повідомлень, яке включає засоби введення, зберігання, захисту, пошуку і подання повідомлень.

Однією із найважливіших операцій з повідомленнями є пошук повідомлень серед наявних, що містять принаймні якусь інформацію про ті чи інші явища, об'єкти, процеси. Пошук необхідних повідомлень невіддільний від опрацювання наявних. Разом з тим знайти потрібне повідомлення серед величезної маси все можливих повідомлень буває досить нелегко і без спеціальних засобів пошуку часто є. практично нездійсненною справою. Існують ручні і автоматизовані методи пошуку повідомлень в сховищах.

Для пошуку і збирання повідомлень, що несуть потрібну інформацію, використовують різноманітні засоби і методи: опитування; спостереження, досліди; експериментування (випробування); анкетування; консультації з фахівцями з питань, що вивчаються; читання відповідної літератури; перегляд відео, телепрограм; робота в бібліотеках, архівах; запити до інформаційно-довідкових систем.

При пошукові Інформації головне чітко розуміти, що потрібно шукати.

Сучасний світ взаємозалежний, взаємозв'язаний. Неправильне чи зловмисне використання інформації в системах управління, зв'язку, виробничих та суспільних процесах може привести до великих аварій, військових конфліктів, дезорганізації діяльності наукових центрів і лабораторій, краху банків і комерційних організацій, виробничих підприємств, соціальних криз і т.д. Тому інформацію необхідно захищати від спотворення, втрати, несанкціонованого доступу, зловмисного використання.

Розвиток промислового виробництва призвів до появи великої кількості нових знань. Разом з тим виникла необхідність частину таких знань приховувати від конкурентів, захищати їх. Інформація сьогодні стала продуктом і товаром, який можна купувати, продавати, обмінювати на щось інше.

Захистом інформації називають забезпечення неможливості: доступу до інформації сторонніх осіб (несанкціонований, нелегальний доступ); незумисного або недозволеного використання, зміни чи руйнування інформації.

Будь-яка робота з записами вимагає їх кодування. Як правило повідомленім зберігаються у вигляді кодів. Кодування повідомлень -це подання їх за допомогою деякої послідовності знаків. Кодування - спосіб зберігання і передавання повідомлень, форма подання їх на носієві. Одне і те саме повідомлення можна кодувати по-різному.

Питання опрацювання повідомлень (а значить і інформації, яку вони несуть) є одним із основних для курсу інформатики. Важливо розуміти, що люди в своїй діяльності постійно зустрічаються з необхідністю опрацьовувати деяку інформацію. Читаючи книгу, розглядаючи предмети, людина опрацьовує, запам'ятовує, накопичує інформацію. Поштою, телефоном, по радіо та за допомогою інших засобів зв'язку люди обмінюються повідомленнями - передають різноманітні повідомлення і одержують інші. Розв'язуючи задачі, аналізуючи явища, люди опрацьовують повідомлення: вхідні знання (умови задач) перетворюються в нові знання (розв’язки задач).

Одним із найефективніших сучасних засобів опрацювання повідомлень є комп'ютер. Опрацювання повідомлень в комп'ютері здійснюється за строгими формальними правилами. Можливості автоматичного опрацювання повідомлень базується на тому, що опрацювання повідомлень не завжди передбачає їх осмислення. Однак повідомлення про правила опрацювання повідомлень машині повинна наперед задати людина. Машина може працювати тільки за вказівками людини та опрацьовувати тільки такі повідомлення, які людина подає в формі, що дозволяє здійснити 'їх введення до пристроїв машини, які призначені для введення та зберігання повідомлень. Аналізувати наявну інформацію і синтезувати (творити) нову інформацію (тобто відкривати нові закони, властивості і т.д.) може тільки людина.

Слід зауважити, що при вивченні понять інформації, повідомлення, знака, мови і інших розглянутих в даному параграфі понять використання комп'ютера самими учнями зовсім не обов'язкова. Разом з там навколо розглянутих понять учням можна запропонувати досить багато різноманітних тем для самостійного, творчого опрацювання, підготовки рефератів, виступів на уроках і т.д

4.2. Особливості вивчення інформаційної системи

Аналіз існуючих програм, навчальних посібників з інформатики для школи свідчить, що практично у всіх наявний розділ, в якому об'єктом вивчення є комп'ютер, однак кожний з них має різні назви, найбільш поширені "Пристрої ЕОМ", "Архітектура ЕОМ" або "Принципи будови і робота ШМЛ

Незважаючи на різні назви, розділ фактично має однаковий зміст. Він або мас абстрактну теоретичну спрямованість, або суто практичну.

У зв'язку з цим деякі вчителі або виключають цей розділ з курсу інформатики, обмежуючись лише вивченням призначеного для користувача аспекту інформатики і основ програмування, або вивчають лише короткі теоретичні відомості про структуру комп'ютера.

Незважаючи на це, необхідність вивчення даного розділу в школі залишається. Учням треба знати, як користуватися комп'ютером, як його організовано і які принципи його конструювання. Йдеться про те, що учні повинні бути орієнтовані і як майбутні користувачі комп'ютера, і як люди, які в майбутньому можуть обрати професію, пов'язану із створенням, виробництвом та обслуговуванням інформаційних систем.

З відомостями про комп'ютер пов'язана одна із змістових ліній курсу інформатики. При вивченні більшості тем курсу учні матимуть справу з комп'ютером, поглиблюючи свої уявлення про його будову, можливості використання, розвиваючи власні навички роботи на комп'ютері. Опанування змістовою лінією ''Комп'ютер'⁷ відбувається за двома напрямами:

• теоретичне вивчення будови, принципів функціонування і зберігання даних (повідомлень) в комп'ютері;

• практичне опанування комп'ютера; одержання навичок застосування комп'ютера для виконання різних видів роботи з повідомленнями різноманітного характеру (програми, дані, музичні записи, тексти, графічні зображення та ін.).

Сформулюємо основні цілі вивчення цього розділу в школі:

• сформувати у учнів поїїяття: комп'ютер, інформаційна система, суттєві ознаки комп'ютера, програмні і апаратні складові інформаційної системи, архітектура комп'ютера, принципи функціонування комп'ютера, комп'ютерна мережа, канат зв'язку, сервер, робоча станція познайомитися з архітектурою конкретного комп'ютера і основними принципами роботи ЕОМ при опрацюванні повідомлень,

У курсі інформатики будова комп'ютера вивчається на рівні його архітектури. Під архітектурою мається на увазі опис будови і принципів роботи комп'ютера без подробиць технічного характеру (електронних схем, конструктивних деталей та ін.). Опис архітектури - це уявлення про комп'ютер, якого достатньо для людини, що працює за комп'ютером, але не конструює чи не ремонтує його.

Для того, щоб учні розуміли, що комп'ютер використовується не тільки для виконання різного роду обчислень, а і для опрацювання повідомлень різних типів, слід крім поняття комп'ютера ввести також поняття інформаційної системи. Однак при систематизації знань доцільно спочатку говорити про комп'ютер, а потім послідовно з відповідними обґрунтуваннями переходити до поняття інформаційної системи.

Процес формування поняття комп'ютера доцільно поділити на такі основні етапи, в кожному з яких вирішуються свої завдання:

1.Початкове ознайомлення з поняттям комп'ютера.

2.Вивчення функціональної структури комп'ютера, призначення основних пристроїв, формування уявлень про принципи їх дії, принципи збереження, введення і виведення інформації.

3.Робота на персональному комп'ютері. Техніка безпеки при роботі з комп'ютером.

4.Основні принципи функціонування комп'ютера.

5.Вивчення основних галузей застосування комп'ютера.

6.Початкове ознайомлення з поняттям локальних і глобальних комп'ютерних мереж.

На першому етапі необхідно систематизувати та узагальнити знання учнів про комп'ютер, які вони одержали з різних інформаційних джерел. Практика свідчить, що учні мають різні уявлення про комп'ютер і ці уявлення потребують узагальнення і систематизації.

При формуванні уявлень про комп'ютер слід виходити з того, що вони повинні бути зв'язаними з поняттями інформації і алгоритму. Саме на цьому етапі вже з самого початку с можливість з єднати воєдино три основних поняття курсу - інформація, алгоритм, комп'ютер.

Основний метод цього етапу - бесіда, побудована на частково-пошуковій основі та яка спирається на асоціативне мислення учнів, що активізується при порівняння комп'ютера з будь-яким пристроєм, призначеним для опрацювання деякої сировини, наприклад, м'ясорубки.

На перший погляд це зовсім незрівнянні речі, але, з іншого боку, порівняння саме з побутовим пристроєм, призначеним для опрацювання деякої сировини чи продуктів харчування, дозволить, спираючись на асоціативне мислення учнів, знайти разом з учнями суттєві ознаки комп'ютера.

Бесіда дозволяє учням самостійно дати описове означення та визначити суттєві ознаки комп'ютера. Практика свідчить, що поггяття комп'ютера при цьому засвоюється свідомо і учні легко та вільно пояснюють його функціональне призначення, вказують пристрої, без наявності яких комп'ютер не може працювати правильно.

Важливо при цьому формування свідомого використання поняття комп'ютер, для чого доцільним стає виділення суттєвих ознак компьютера:

1.Комп'ютер - досить складний електронний пристрій, що складається з деякої сукупності взаємозв'язаних і взаємодію цих електронних пристроїв, кожний з яких виконує свої функції, тобто комп'ютер - це система пристроїв (вже тут на інтуїтивному рівні вводиться поняття системи).

2.Комп'ютер призначений для автоматичного, без втручання людини, з великою швидкістю опрацювання повідомлень зазаздалегідь введеними до його запам'ятовуючих пристроїв правилами, сукупність яких називають програмою.

3.Комп'ютер "може" опрацьовувати різні (але не будь-які)повідомлення, які надходять через відповідні пристрої введення (втому числі і з мережі), що перетворюють повідомлення на сукупність електричних сигналів, які відповідно фіксуються в пам'яті комп'ютера.

4.Комп'ютер "може" запам'ятовувати в спеціальних запам'ятовуючих пристроях (зовнішніх та внутрішніх) як вхідні повідомлення, так і повідомлення, що одержуються після опрацювання.

Опрацьовані повідомлення комп'ютер "може" видавати в різній формі через відповідні пристрої виведення у вигляді рисунків, графіків, текстів, електричних сигналів, звукових повідомлень та ін

6. Комп'ютер "може" працювати лише за правилами (програмами), які заздалегідь були розроблені та введені до запам'ятовуючих пристроїв комп'ютера людиною.

Слід підкреслити, що на цьому етапі не слід намагатися означувати поняття програми. Воно також вводиться на інтуїтивному рівні та не викликає у учнів запитань щодо його сутності. Справа в тому, що слово "програма" часто зустрічається в життєвому оточенні учнів: програма концерту, змагань, телепередач, вечора тощо. Синонім цього слова, який допомагає вчителю дати йому описове означення - сукупність правил, порядок дій.

Виділені основні суттєві ознаки комп'ютера дозволяють швидко і чітко визначити призначення основних пристроїв комп'ютера, скласти уявлення про сфери застосування комп'ютера, про різні типи комп'ютерів, про доцільність використання того чи іншого типу комп'ютера залежно від кола задач, які розв'язуються з його допомогою та від умов, за яких він експлуатується.

Учні повинні засвоїти, що:

1)за допомогою комп'ютера можна опрацьовувати такі види повідомлень: символьні, числові, графічні, звукові;

2)будь-яка інформація в пам'яті комп'ютера подається у вигляді двійкового коду.

При цьому не потрібно вводити правила опрацювання двійкових кодів повідомлень та пропонувати учням вивчення алгоритмів переведення чисел із двійкової системи в шістнадцяткову (або десяткову) ї навпаки, двійкових кодів літер і т.п. Цей матеріал на сучасному етапі розвитку комп'ютерної техніки не є практично значущим та світоглядним. Той факт, що тема "Двійкова система числення" до цього часу лишається в деяких шкільних підручниках для базової школи, слід вважати консервативними поглядами на добір змісту для вивчення.

Важливо підкреслити факт швидкого розвитку апаратної і програмної складових комп'ютера та факт, що з часом технічні характеристики комп'ютера постійно продовжують удосконалюватися, що приводить до розширення можливостей його використання при опрацюванні різних повідомлень - текстових, графічних, звукових та ін. Саме тому з наукової точки зору такий пристрій (разом з відповідним програмним забезпеченням та наборами даних) правильно називати не обчислювальною системою, а системою для опрацювання інформації, тобто інформаційною системою.

Важливо розуміння учнями того факту, що сучасний комп'ютер являє собою триєдину систему, яка складається з апаратної частини, програмної і інформаційної частин {програми + дані) та має відповідні ресурси.

Сучасний комп'ютер доступний практично кожному. Ця доступність обумовлена тим, що комп'ютер оснащений потужним програмним забезпеченням. Якщо користувачеві необхідно виконати деяку роботу на комп'ютері, то він повинен знайти потрібну для розв'язування таких задач програму із програмного забезпечення, опрацювати за її допомогою потрібні дані, отримати результати та проаналізувати їх. Таким чином, використання комп'ютера людиною відбувається за схемою: Задача - добір та ініціалізація програми - опрацювання вхідних даних - аналіз отриманих результатів.

Термін задача приймається в цьому контексті в широкому розумінні та означає будь-яку інформаційну потребу користувача, яку можна задовольнити за допомогою комп'ютера: створити текстовий документ, підготувати ілюстрацію, виконати обчислення, отримати довідку, прийняти та відправити пошту та ін.

Вважливо надалі протягом всього курсу інформатики звертати увагу на те, щоб учні чітко розуміли, за допомогою яких програмних засобів які інформаційні задачі можна розв'язувати і за допомогою яких такі задачі можна розв'язувати ефективніше (швидше, якісніше, точніше тощо). При цьому учні повинні навчитися відрізняти задачі, які можна розв'язати за допомогою послуг операційної системи, від задач, для розв'язування яких потрібно скористатися прикладними програмами загального чи конкретного (спеціального) призначення.

Крім того, суттєво розуміння поняття інформаційної частини (програм і даних, які опрацьовуються на комп'ютері за допомогою обраної користувачем програми І які необхідно звідкись "взята").

Вивчення правил роботи на комп'ютері проводиться паралельно з вивченням основного матеріалу. При цьому навчання роботи на комп'ютері проходить ряд етапів.

Перш за все відбувається ознайомлення з правилами техніки безпеки при роботі з комп'ютером. На перших уроках доцільно дозволити учням лише доступ до клавіатури та мишки. Навчати їх користуванню будь-якими іншими засобами управління комп'ютером на цьому етапі не слід. Вчитель повинен самостійно підготувати комп'ютер до роботи, завантажити необхідне програмне забезпечення для організації навчальної діяльності, підготувати всі пристрої машин до роботи і лише після цього запропонувати учням почати роботу з комп'ютером. Те саме стосується і закінчення робота - після виконання учнями всіх вправ учитель сам вимикає пристрої комп'ютера. Якщо ж все необхідне програмне забезпечення знаходиться в постійній пам'яті комп'ютера, тоді після вивчення правил техніки безпеки вчитель може дозволити учням самим ввімкнути живлення комп'ютера.

Дія вивчення призначення клавіш клавіатури слід використовувати клавіатурний тренажер.

На наступному етапі ознайомлення з роботою комп'ютера учні навчаються розуміти повідомлення операційної системи, правильно на них реагувати, вводити програму до запам'ятовуючих пристроїв комп'ютера, запускати на виконання програму, аналізувати одержані результати. Далі в процесі виконання практичних і лабораторних робіт учні закріплюють навички роботи з комп'ютером, його периферійними пристроями та комп'ютерною мережею.

Серед питань, які пов'язані з вивченням апаратури комп'ютера, пристроїв та принципів дії комп'ютера, можна виділити чотири основні групи:

1.Структура комп'ютера (на рівні структурної функціональної схеми машини) і функції та призначення її основних пристроїв.

2.Принципи взаємодії апаратної і програмної складових комп’ютера.

3.Фізичні основи функціонування основних елементів комп'ютера.(Фізичні основи будови і дії комп'ютера більш глибоко повинні вивчатися на уроках фізики).

4.Арифметико-логічні основи будови і дії комп'ютера.

При обговоренні призначення основних складових апаратури комп'ютера, їх зовнішнього вигляду, призначення та функцій, доцільно спиратися на наочну схему інформаційної системи, мета використання якої - систематизація знань.

Вивчення основних понять інформаційної системи доцільно будувати циклічно, коли формуються лише найзагальніші уявлення про об'єкт вивчення, з часом дещо уточнюють його характеристики (чи ознаки поняття, якщо йдеться про його формування), далі (можливо в наступних класах чи при вивченні інших навчальних предметів) ці уточнення стають ще детальнішими, і нарешті у кожного учня буде сформоване своє власне бачення об'єкта вивчення, оскільки з одержаних повідомлень кожен учень здобуває свою інформацію (таким чином інформація, яку несе повідомлення.

виявляється суб'єктно залежною). Такий підхід до формування знань дещо нагадує метод послідовних уточнень при розробці алгоритмів і програм і взагалі структуризацію знань, понять та ін.

Особливо складними для учнів при вивченні цієї теми с питання, що стосуються функціональної схеми роботи комп'ютера, магістрально-модульного принципу та інших принципів функціонування пристроїв комп'ютера.

Для досить ефективного використання комп'ютера в навчально-пізнавальній діяльності та різних видах виробничої діяльності немає потреби детально роз'яснювати принципи будови і дії пристроїв комп'ютера. Пересічному користувачеві досить знати, що до складу сучасного комп'ютера входить системний блок та пристрої введення/виведення, що під'єднуються до системного блоку. Окрім того, в спеціальні роз'єми (слоти) на системній (материнський) платі можуть встановлюватися контролери (спеціальні мікросхеми) додаткових периферійних пристроїв (внутрішній модем, сканер, плотер, дігітайзер та ін.), до яких за допомогою кабелю під'єднуються відповідні зовнішні пристрої. Таким чином під'єднання нових пристроїв (модулів) комп'ютера не викликає особливих принципових ускладнень та розширює його функціональні можливості.

Різні пристрої комп'ютера пов'язані між собою каналами передавання послідовностей сигналів (кодів команд і даних) - в цьому випадку проводиться етап пропедевтики поняття каналу зв'язку, який може зв'язувати між собою різні комп'ютери в локальних і глобальних мережах. Суто світоглядними важливими для розуміння процесів, що відбуваються при опрацюванні кодів повідомлень, є знання про те, що із зовнішнього світу повідомлення (дані і програми) надходять до комп'ютера через пристрої введення до внутрішньої пам'яті. Якщо необхідно повідомлення зберігати протягом тривалого часу, то із внутрішньої пам'яті вони переписуються до зовнішньої. Опрацювання кодів повідомлень здійснюється процесором при неперервному двосторонньому зв'язку з внутрішньою пам'яттю, звідки вибираються вхідні дані, туди ж розміщуються результати опрацювання,

Важливо звернути увагу учнів на основні принципи функціонування комп'ютера, який має фон-нейманівську архітектуру: , 1. Принцип двійкового кодування даних і програм:

повідомлення будь-якого типу та програми в оперативному

запам'ятовуючому пристрої подаються за допомогою двійкових кодів

- впорядкованих наборів нулів та одиниць.

2.Принцип програмного управління полягає в тому, що всі арифметико-логічні та управляючі операції в комп'ютері здійснюються за програмами, які зберігаються в оперативному запам'ятовуючому пристрої.

3.Принцип адресності полягає в тому, що дані та програми знаходяться в окремих полях простору для зберігання кодів повідомлень (комірках, регістрах) в оперативному запам'ятовуючому пристрої, кожне з яких має свою адресу - місце його знаходження в загальному просторі для зберігання кодів повідомлень (внутрішньої "пам'яті"). При опрацюванні кодів повідомлень процесор вибирає дані та програми із пам'яті за конкретними адресами їх знаходження. Ці адреси пересилаються до процесора через спеціальну шину адрес, а дані спрямовуються до запам'ятовуючого пристрою або до процесора через шину даних. Управляючі сигнали надходять від процесора до периферійних пристроїв та запам'ятовуючих пристроїв через шину управління.

4.Магістрально-модульний принцип, який полягає в тому, що до інформаційної магістралі комп'ютера (шини даних) можуть під'єднуватися додаткові периферійні пристрої, одні моделі пристроїв можуть замінюватися на інші. Можливе збільшення внутрішньої пам'яті, заміна мікропроцесора на більш потужний.

Заслуговує на особливу увагу модульний принцип будови комп'ютера, який дозволяє користувачеві самому комплектувати потрібну йому конфігурацію комп'ютера і проводити при необхідності його модернізацію. Цей принцип ще називають принципом відкритої архітектури.

Практичну значущість має ознайомлювальний матеріал про різні типи комп'ютерів, можливості їх використання та сфери застосування. Від правильного вибору методів для ознайомлення з цим матеріалом залежить успіх вирішення завдань підвищення мотивації до вивчення змісту курсу. До проведення уроків з теми ''Основні галузі застосування комп'ютера" доцільно готуватися практично на кожному уроці: кілька хвилин кожного уроку з інформатики можуть бути присвячені питанням історії створення комп'ютерів та різним галузям їх застосування.

Необхідно зазначити, що такий підхід до вивчення поняття інформаційної системи дає можливість значно підвищити пізнавальну активність та інтерес учнів до інформатики, що в свою чергу впливає на ефективність засвоєння основних понять інформатики та досягнення цілей навчання з використанням комп'ютерно-орієнтованих дидактичних систем .

Слід відмітити, що знання історії створення комп'ютера, дат та прізвищ не є обов'язковими, але разом з тим вони сприяють формуванню загального рівня культури, головне завдання при ознайомленні учнів з основними поняттями теми - формування уявлень та знань про те, що при зміні апаратної складової основні принципи функціонування комп'ютера залишаються незмінними. Важливо також, щоб учні розуміли вплив науково-технічного прогресу на діяльність людини. Також слід відзначити роль вітчизняних вчених у розвитку обчислювальної техніки в світі, а вона неперевершена. На жаль в шкільних підручниках з інформатики майже відсутня пізнавальна інформація про С.О.Лєбедева, В.М. Глушкова та ін.

Логічним завершенням вивчення цієї теми на сучасному етапі розвитку інформаційного суспільства є ознайомлення з поняттями комп'ютерної мережі, оскільки значна кількість сучасних інформаційних технологій заснована на використанні комп'ютерних мереж. Важливими для розуміння впливу соціальних запитів суспільства на розвиток комп'ютерних технологій є знання про те, що першопричиною створення комп'ютерних мереж послужило бажання економити ресурси. З поняттям ресурси також відбувається ознайомлення учнів поетапно - спочатку на інтуїтивному рівні, а потім більш глибоко стосовно об'єкту, що вивчається.

Очевидно, що цей матеріал є світоглядним, саме тому він має особливе значення. Методика ознайомлення учнів з основними поняттями цієї теми описана в роботах [191, 194-196].