Имя материала: Методика преподавания информатики

Автор: М.П.ЛАПЧИК

7.1. методические проблемы определения информации

 

Подходы к раскрытию темы в учебной литературе

То, что понятие «информация» является центральным в курсе информатики, кажется очевидным уже хотя бы потому, что с этим термином связано название предмета. Однако если проанализировать существующие учебники и учебные пособия, то возникает вывод, что далеко не в каждом из них это обстоятельство находит отражение. Тому есть две причины.

Первая заключается в том, что в авторских концепциях ряда учебников на первое место ставится отнюдь не информация. В большей степени это относится к учебникам первого [20] и второго [16, 21, 22] поколения. В них главными понятиями и объектами изучения выступают «алгоритм» и «компьютер». Информация упоминается лишь вскользь и в основном определяется на интуитивном уровне.

Вторая причина — в объективной сложности самого понятия «информация». Это понятие относится к числу фундаментальных в науке, носит философский характер и является предметом постоянных научных дискуссий.

Развивающаяся в последнее время тенденция к фундаментали-зации содержания школьной информатики требует не декларативно, а фактически поставить в центре предмета понятие «информация». Но в таком случае не обойти разговор о том, что такое информация. Становится необходимым обсуждение на уроках сложной проблемы определения информации, однако в школе это можно делать только языком, доступным для детей.

Проанализируем варианты определения информации, данные в различных учебниках и пособиях по школьной информатике.

В учебнике А. П. Ершова и др. [20] такого определения нет вообще. Видимо, авторы полагали, что смысл понятия «информация» очевиден для школьников, и обсуждать его не требуется. В первых строчках учебника информация упоминается в следующих утверждениях: «Информатика исследует законы и методы переработки и накопления информации... Ее развитие связано с появлением электронно-вычислительных машин, мощных универсальных устройств для хранения и переработки информации». Все содержание учебника, за исключением вводного раздела, посвящено разбору вопросов: что такое ЭВМ и что такое алгоритм.

В учебнике второго поколения А. Г. Кушниренко и др. [16] в разделе 1.6 «Информация — первичное, неопределяемое понятие информатики» написано следующее: «Так что же такое «информация?» Увы! — этот термин в информатике является первичным, неопределяемым. Отсутствие самого определения, однако, не мешает нам измерять объем информации и обрабатывать ее, подобно тому, как отсутствие строгого определения прямой и точки в планиметрии не мешает нам рисовать треугольники, доказывать теоремы и решать задачи».

По поводу аналогии с понятием «точка» заметим следующее: безусловно, общность между понятиями «точка» и «информация» состоит в их первичном характере для соответствующих предметных областей. Однако считать, что понятие «информация» для человека столь же ясно, как и понятие «точка», вряд ли можно. Спросите ученика: «Что такое точка?» Объяснить словами он ничего не сможет, но возьмет карандаш, поставит точку на бумаге и скажет: «Вот это — точка». И он будет прав! Тому же ученику задайте вопрос: «Что такое информация?» Вряд ли, даже с помощью примеров, он сможет так точно и полно отразить свое представление об информации, как при ответе на вопрос о точке.

В учебнике А. Г. Гейна и др. [21] понятие «информация» встречается первый раз в первой главе в таком контексте: «Информация — постоянный спутник человека. Это те сведения, которые помогают ориентироваться нам в окружающем мире». Далее понятие «информация» лишь используется, и к определению этого понятия авторы возвращаются в предпоследней главе. «В интуитивном, житейском смысле под информацией понимают сведения, знания и т.п., которые кого-либо интересуют. И чем интереснее сообщаемые сведения, тем больше информации (с житейской точки зрения) в них содержится». Немного дальше дается другое определение информации с технической позиции: «когда речь идет об автоматической передаче информации, ее хранении и переработке, информация — это произвольная последовательность символов, т. е. любое слово; каждый новый символ увеличивает количество информации». Замечательным здесь является то, что авторы отражают два подхода к определению информации: с «житейской точки зрения» и с позиции информационной техники.

В третьем учебнике этого же поколения В. А. Каймина и др. [22] в первой главе написано: «Информация в наиболее общем определении — это отражение предметного мира с помощью знаков и сигналов». Очевидно, это определение претендует на универсальность с любых точек зрения.

Для истории литературы по школьной информатике значительным событием стал выход в 1994 г. книги «Информатика. Энциклопедический словарь для начинающих» [12]. В ней впервые в истинно-современном духе отражено все разнообразие предметной области информатики, ее научное содержание. В статье «Информация» дано следующее определение: «Информация — это содержание сообщения, сигнала, памяти, а также сведения, содержащиеся в сообщении, сигнале или памяти». В этом определении также делается попытка объединить «человеческую» и «техническую» позиции по отношению к информации. Однако в нем просматривается тавтология: в чем разница между содержанием, а также содержащимися сведениями? Вряд ли это можно объяснить ученику (да и понять учителю).

Наконец заглянем в учебники третьего поколения. В учебнике А. Г. Гейна и др. [5] на протяжении четырех глав (из шести) вообще обходятся без какого-либо определения информации. В 5-й главе практически повторяется определение из книги [21]: «В интуитивном житейском смысле под информацией понимают сведения, знания и т. п., которые кого-либо интересуют. И чем интереснее сообщаемые сведения, тем больше информации (с точки зрения человека, воспринимающего эту информацию) в них содержится». Сомнительным здесь является тезис об «интересности» сообщения, чем субъективизм определения еще более усиливается. «Интересность» может зависеть не только от понятности или новизны переданных сведений для принимающего субъекта, но и от его настроения, состояния здоровья в данный момент и пр.

Все эти нестрогости и неточности в определении информации объясняются как мнением авторов (может быть даже неосознанным) о несущественности такого определения для своего курса, так и объективной сложностью поиска корректного определения с научной точки зрения.

Если в центр содержания курса информатики ставить информацию (а не алгоритм, ЭВМ и пр.), если рассматривать это понятие как системообразующее для всего предмета, то обойти на уроках вопрос об определении информации нельзя. Бесспорно то, что нельзя дать единого, универсального определения информации. Но в науке и в практике известны различные подходы к информации, и в рамках каждого из них дается определение этого понятия (см., например, посвященные этому вопросу статьи в журнале «Информатика и образование» С. А. Бешенкова и др. [2]). Ученики должны знать, что в зависимости от контекста, в котором используется термин «информация», он может нести разный смысл.

В учебнике И. Г. Семакина и др. [26] раскрываются два подхода к понятию информации. Первый можно назвать субъективным подходом, при котором информация рассматривается с точки зрения ее роли в жизни и деятельности человека. С этой позиции информация — это знания, сведения, которыми обладает человек, которые он получает из окружающего мира.

Второй подход можно назвать кибернетическим, поскольку развитие он получил в кибернетике. Именно этот подход позволяет создавать машины, работающие с информацией. С этой точки зрения информация — это содержание последовательностей символов (сигналов) из некоторого алфавита. В таком случае все виды информационных процессов (хранение, передача, обработка) сводятся к действиям над символами, что и происходит в технических информационных системах.

 

Методические рекомендации по изучению темы

Изучаемые вопросы:

ª Чем является информация для человека.

ª Декларативные и процедурные знания (информация).

ª Кибернетический подход к информации.

ª Роль органов чувств человека в процессе восприятия им информации.

Субъективный подход. При раскрытии понятия «информация», с точки зрения субъективного (бытового, человеческого) подхода, следует отталкиваться от интуитивных представлений об информации, имеющихся у детей. Целесообразно вести беседу в форме Диалога, задавая ученикам вопросы, на которые они в состоянии ответить. Не следует сразу требовать от них определения информации, но подвести их к этому определению с помощью понятных вопросов вполне возможно. Вопросы, например, можно задавать в следующем порядке.

— Расскажите, откуда вы получаете информацию?

Наверняка услышите в ответ:

— Из книг, из радио и телепередач.

Дальше попросите учеников привести примеры какой-нибудь информации, которую они получили сегодня. Например, кто-нибудь ответит:

— Утром по радио я слышал прогноз погоды.

Ухватившись за такой ответ, учитель подводит учеников к окончательному выводу:

— Значит, вначале ты не знал, какая будет погода, а после прослушивания радио стал знать! Следовательно, получив информацию, ты получил новые знания!

Таким образом, учитель вместе с учениками приходит к определению: информация для человека — это знания, которые он получает из различных источников. Далее на многочисленных известных детям примерах следует закрепить это определение.

Приняв определение информации как знания людей, неизбежно приходишь к выводу, что информация — это содержимое нашей памяти, ибо человеческая память и есть средство хранения знаний. Разумно назвать такую информацию внутренней, оперативной информацией, которой обладает человек. Однако люди хранят информацию не только в собственной памяти, но и в записях на бумаге, на магнитных носителях и пр. Такую информацию можно назвать внешней (по отношению к человеку). Чтобы человек мог ей воспользоваться (например, приготовить блюдо по кулинарному рецепту), он должен сначала ее прочитать, т.е. обратить во внутреннюю форму, а затем уже производить какие-то действия. Вопрос о классификации знаний (а стало быть, информации) очень сложный. В науке существуют различные подходы к нему. Особенно много занимаются этим вопросом специалисты в области искусственного интеллекта. В рамках базового курса достаточно ограничиться делением знаний на декларативные и процедурные. Описание декларативных знаний можно начинать со слов: «Я знаю, что...». Описание процедурных знаний — со слов: «Я знаю, как...». Нетрудно дать примеры на оба типа знаний и предложить детям придумать свои примеры.

Учитель должен хорошо понимать пропедевтическое значение обсуждения данных вопросов для будущего знакомства учеников с устройством и работой компьютера. У компьютера, подобно человеку, есть внутренняя — оперативная память и внешняя — долговременная память. Деление знаний на декларативные и процедурные в дальнейшем следует увязать с делением компьютерной информации на данные — декларативная информация, и программы — процедурная информация. Использование дидактического приема аналогии между информационной функцией человека и компьютером позволит ученикам лучше понять суть устройства и работы ЭВМ.

Исходя из позиции «информация для человека — это знания», учитель сообщает ученикам, что и запахи, и вкусы, и тактильные (осязательные) ощущения тоже несут информацию человеку. Обоснование этому очень простое: раз мы помним знакомые запахи и вкусы, узнаем на ощупь знакомые предметы, значит эти ощущения хранятся в нашей памяти, а стало быть, являются информацией. Отсюда вывод: с помощью всех своих органов чувств человек получает информацию из внешнего мира.

Кибернетический подход. Между информатикой и кибернетикой существует тесная связь. Основал кибернетику в конце 1940-х гг. американский ученый Норберт Винер. Можно сказать, что кибернетика породила современную информатику, выполнила роль одного из ее источников. Сейчас кибернетика входит в информатику как составная часть.

Кибернетика имеет дело со сложными системами: машинами, живыми организмами, общественными системами. Но она не стремится разобраться в их внутреннем механизме. Кибернетику интересуют процессы взаимодействия между такими системами или их компонентами. Рассматривая такие взаимодействия как процессы управления, кибернетику определяют как науку об общих свойствах процессов управления в живых и неживых системах.

Для описания сложных систем в кибернетике используется модель «черного ящика». Термины «черный ящик» и «кибернетическая система» можно использовать как синонимы. Главные характеристики «черного ящика» — это входная и выходная информация. И если два таких черных ящика взаимодействуют между собой, то делают они это только путем обмена информацией.

Информация между кибернетическими системами передается в виде некоторых последовательностей сигналов. Выходные сигналы одних участников обмена являются входными для других.

Информационные обмены происходят везде и всюду: между людьми, между животными, между работающими совместно техническими устройствами, между людьми и техническими устройствами, между различными частями сложных устройств, между различными органами человека или животного и т. п. Во всех этих случаях информация передается в виде последовательностей сигналов разной природы: акустических, световых, графических, электрических и др.

С точки зрения кибернетики, информацией является содержание передаваемых сигнальных последовательностей. В частности, любой текст на каком-то языке есть последовательность букв (в письменной форме) или звуков (в устной форме), которые можно рассматривать как графические или акустические сигналы.

Передача сигналов требует определенных материальных и энергетических затрат. Например, при использовании электрической связи нужны провода и источники электроэнергии. Однако содержание сигналов не зависит от затрат вещества или энергии. В последовательностях сигналов закодированы определенные смысловые символы, в которых и заключается их содержание. Эти символы могут быть буквами текста на каком-то языке (например, в азбуке Морзе: «. -» обозначает букву «А») или целыми понятиями (например, красный сигнал светофора обозначает «стоять!»).

 

Страница: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 | 72 | 73 | 74 | 75 | 76 | 77 | 78 | 79 | 80 | 81 | 82 | 83 | 84 | 85 | 86 | 87 | 88 | 89 | 90 | 91 | 92 | 93 | 94 | 95 | 96 | 97 | 98 | 99 | 100 | 101 | 102 | 103 | 104 | 105 | 106 | 107 | 108 | 109 | 110 | 111 | 112 | 113 | 114 | 115 | 116 | 117 | 118 | 119 | 120 | 121 | 122 | 123 | 124 | 125 | 126 | 127 | 128 |