Учебно-методический комплекс дисциплины Бийск бпгу имени В. М. Шукшина

Вид материала

Учебно-методический комплекс

Содержание Характеристика информационного общества Построение информационного общества напрямую связано с процессом информатизации Информатика в настоящее время бурно развивается, в ее составе появляются новые науки и, следовательно, изменяются представления

Подобный материал:

• Учебно-методический комплекс дисциплины Бийск бпгу имени В. М. Шукшина, 2836.1kb.
• Учебно-методический комплекс дисциплины Бийск бпгу имени В. М. Шукшина, 2979.19kb.
• Учебно-методический комплекс дисциплины Бийск бпгу имени В. М. Шукшина, 2143.51kb.
• Учебно-методический комплекс дисциплины Бийск бпгу имени В. М. Шукшина, 785.31kb.
• Учебно-методический комплекс дисциплины Бийск бпгу имени В. М. Шукшина, 793.69kb.
• Учебно-методический комплекс дисциплины Бийск бпгу имени В. М. Шукшина, 901.29kb.
• Учебно-методический комплекс дисциплины Бийск бпгу имени В. М. Шукшина, 2591.69kb.
• Учебно-методический комплекс дисциплины Бийск бпгу имени В. М. Шукшина, 814.76kb.
• Учебно-методический комплекс дисциплины Бийск бпгу имени В. М. Шукшина, 2075.7kb.
• Учебно-методический комплекс дисциплины Бийск бпгу имени В. М. Шукшина, 1147.22kb.

Информатика в природе


Основная задача этого направления — изучение информационных процессов, протекающих в биологических системах, и использование накопленных знаний при организации и управлении природными системами и создании технических систем [4, c. 15]. Три самостоятельные науки, входящие в эту ветвь информатики, решают указанные задачи. Одна из них — биокибернетика. В сферу ее интересов входят проблемы, связанные с анализом информационно-управляющих процессов, протекающих в живых организмах, диагностика заболеваний и поиск путей их лечения. Благодаря биокибернетике медицина получила такие мощные средства для диагностирования заболеваний, как томограф, ультразвуковые устройства и т.п. Сюда же относятся системы, предназначенные для оценки биологической активности тех или иных химических соединений, без которых уже не может существовать фармакология, а также исследования моделей внутриклеточных процессов, лежащих в основе всего живого.

Вторая наука, входящая в это научное направление, — бионика. Эта наука занимается изучением принципов построения и функционирования живых систем для использования “идей” природы при создании технических устройств и систем. Люди издавна стремились подражать живой природе и использовать знания о работе биологических систем в своих интересах. В XIX веке были сделаны первые математические описания процессов, происходящих в биологических системах. Французский физиолог и физик Ж.Л. Пуазейль (1799 – 1840 гг.) исследовал ток крови в сосудах, а английский физик Д.Г. Стокс (1819 – 1903 гг.) математически описал полученные Пуазейлем результаты экспериментов, которые потом использовались в гидравлике.

В ХХ веке развивались смежные с биологией направления: биомеханика, биоэнергетика, биохимия и биофизика, исследовавшие живые системы в различных аспектах. Зарождение кибернетики привело к возникновению информационно-кибернетического подхода к биологическим объектам. Этот поход стимулировал исследования процессов управления, передачи и переработки информации в биологических объектах, исследования по управлению движениями, по переработке информации в рецепторных и анализаторных системах, воспринимающих и распознающих информацию, исследования нейронов и нервных сетей, изучение поведения живых организмов и их сообществ, ориентацию животных. Эти исследования стали основой для зарождения бионики. Сегодня бионика интенсивно развивается. Исследования ведутся в двух основных направлениях. Во-первых, целенаправленно изучаются те свойства, структуры и механизмы живых систем и их элементов, которые могут представлять интерес для техники и использоваться при создании эффективных технических систем и их элементов. Во-вторых, разрабатываются технические системы и устройства, построенные на принципах, заимствованных у живой природы и в той или иной степени воспроизводящих функции живых прототипов. В бионике выделился следующий ряд относительно самостоятельных разделов [4, c. 112 – 113].

1. Исследование рецепторных и анализаторных систем, принимающих и обрабатывающих поступающую в систему информацию, и работы по созданию разнообразных высокочувствительных малогабаритных датчиков и распознающих устройств. Это, например, устройства, выполняющие ряд функций человеческого глаза, устройства типа “искусственное ухо”.
   
2. Нейробионика. Эта наука занимается исследованием и моделированием нейронов, нервных сетей, принципов организации мозга живых организмов и применением результатов исследований для совершенствования технических (главным образом вычислительных) устройств и для поиска новых принципов построения интеллектуальных систем.
   
3. Создание новых навигационных устройств, средств локации, ориентации и связи, основанных на принципах, наблюдаемых в живой природе.
   
4. Биотехника. Занимается исследованием и моделированием сложных управляющих систем живой природы и их функций с целью построения на тех же принципах технических систем управления, в том числе протезов.
   
5. Исследования в области биомеханики, в том числе аэро- и гидромеханики биологических объектов, биоэнергетики и биохимии с целью создания и совершенствования технических систем.
   
6. Исследование взаимодействия биологических и технических систем, в том числе и систем типа человек – машина для создания новых форм такого взаимодействия. Цель этого направления – максимально приспособить технические системы к возможностям и особенностям человека, работающего с ними.
   
7. Исследования совместной деятельности живых организмов и человека в сложных условиях принятия решений и использование полученных результатов для создания сложных программ и систем, имитирующих эту деятельность. Это направление тесно сотрудничает с науками в области искусственного интеллекта.
   
8. Исследования принципов создания природных строительных конструкций для использования их при разработке новых архитектурных и строительных конструкций.
   

Третья наука — биогеоценология — нацелена на решение проблем, относящихся к системно-информационным моделям поддержания и сохранения равновесия природных систем и поиска таких воздействий на них, которые стабилизируют разрушающее воздействие человеческой цивилизации на биомассу Земли [4 , c. 15].


Информатика в обществе


Бурное развитие компьютерной техники и информационных технологий послужило толчком к развитию общества, построенного на использовании различной информации, общества, в котором огромную роль играют системы распространения, хранения и обработки информации. Такое общество получило название информационного. Термин “информационное общество” впервые появился в Японии. Понятие, им обозначенное, стало основным в докладе специальной группы по научным, техническим и экономическим исследованиям, созданной японским правительством для выработки перспектив развития экономики страны. Информационное общество — это общество, в котором большинство работающих занято производством, хранением, переработкой и реализацией информации, особенно высшей ее формы — знаний [3, c. 15].

Термин “информационное общество” возник во второй половине 60-х гг. ХХ века, когда человечество впервые осознало наличие “информационного взрыва”. Возрастание объема информации особенно стало заметно в XX веке. В литературе можно встретить разные данные, подтверждающие этот факт. Например, общая сумма знаний менялась вначале очень медленно, но уже с 1900 г. она удваивалась каждые 50 лет, к 1950 г. удвоение происходило каждые 10 лет, к 1970 г. — уже каждые 5 лет, с 1990 г. — ежегодно [3, c. 17]. Лавинообразный поток информации хлынул на человека, не давая ему возможности воспринять эту информацию в полной мере. В ежедневно появляющемся новом потоке информации ориентироваться становилось все труднее. Подчас выгоднее стало создавать новый материальный или интеллектуальный продукт, нежели вести розыск аналога, сделанного ранее. Образование больших потоков информации обусловливается [3, c. 17]:

• чрезвычайно быстрым ростом числа документов, отчетов, диссертаций, докладов и т.п., в которых излагаются результаты научных исследований и опытно-конструкторских работ;
  
• постоянно увеличивающимся числом периодических изданий по разным областям человеческой деятельности;
  
• появлением разнообразных данных (метеорологических, геофизических, медицинских, экономических и др.), записываемых обычно на магнитных лентах и поэтому не попадающих в сферу действия системы коммуникации.
  

Позднее был найден закон увеличения информации в обществе. Оказалось, что этот закон представляет собой экспоненциальную функцию у = е^х, что и позволило говорить об “информационном взрыве”. Информационный кризис (взрыв) имеет следующие проявления [14]:

• появляются противоречия между ограниченными возможностями человека по восприятию и переработке информации и существующими мощными потоками и массивами хранящейся информации.
  
• существует большое количество избыточной информации, которая затрудняет восприятие полезной для потребителя информации;
  
• возникают определенные экономические, политические и другие социальные барьеры, которые препятствуют распространению информации. Например, по причине соблюдения секретности часто необходимой информацией не могут воспользоваться работники разных ведомств.
  

Эти причины породили весьма парадоксальную ситуацию — в мире накоплен громадный информационный потенциал, но люди не могут им воспользоваться в полном объеме в силу ограниченности своих возможностей. Для того, чтобы справиться с лавиной информации нужны специальные средства обработки информации, ее хранения и использования. Внедрение ЭВМ, современных средств переработки и передачи информации в различные сферы деятельности послужило началом нового эволюционного процесса в развитии человеческого общества.

Грядущую эру в истории человечества стали называть не только информационным обществом, но и обществом знаний, постиндустриальным обществом, инфосферой. А.Тоффлер ввел в научный оборот теорию трех революций, согласно которой человечество пережило уже аграрную и индустриальную революции и стоит на пороге информационной революции.

^ Характеристика информационного общества [3, c. 15 –16; 4, c. 329]. Специалисты, предложившие этот термин, разъяснили, что он характеризует общество, в котором в изобилии циркулирует высокая по качеству информация, а также есть все необходимые средства для ее хранения, распределения и использования. Информация легко и быстро распространяется по требованиям заинтересованных людей и организаций и выдается им в привычной для них форме. Стоимость пользования информационными услугами настолько невысока, что они доступны каждому. Японские ученые считают, что в информационном обществе люди получат доступ к надежным источникам информации. Процесс компьютеризации избавит людей от рутинной работы, позволит обеспечить высокий уровень автоматизации обработки информации в производственной и социальной сферах. Движущей силой развития общества должно стать производство информационного, а не материального продукта. Материальный же продукт станет более информационно емким, что означает увеличение доли инноваций, дизайна и маркетинга в его стоимости.

В информационном обществе изменятся не только производство, но и весь уклад жизни, система ценностей, возрастет значимость культурного досуга по отношению к материальным ценностям. По сравнению с индустриальным обществом, где все направлено на производство и потребление товаров, в информационном обществе производятся и потребляются интеллект, знания, что приводит к увеличению доли умственного труда. От человека потребуется способность к творчеству, возрастет спрос на знания.

Материальной и технологической базой информационного общества станут различного рода системы на базе компьютерной техники и компьютерных сетей, информационной технологии, телекоммуникационной связи.

В реальной практике развития науки и техники передовых стран в конце XX в. постепенно приобретает зримые очертания созданная теоретиками картина информационного общества. Прогнозируется превращение всего мирового пространства в единое компьютеризированное и информационное сообщество людей, проживающих в электронных квартирах и коттеджах. Любое жилище оснащено всевозможными электронными приборами и компьютеризированными устройствами. Деятельность людей будет сосредоточена главным образом на обработке информации, а материальное производство и производство энергии будет возложено на машины. К 1980 г. в наиболее развитых странах мира сфера информационного бизнеса и информационных услуг резко выросла. Например, к этому времени в сельском хозяйстве США было занято 3% работающих, в промышленности — 20%, в сфере обслуживания —30% и 48% людей было занято в создании средств для работы с информацией и непосредственно самой работой с нею [4, c. 329].

Американский специалист Ф. Махлуп еще в начале 60-х гг. говорил, что информация может рассматриваться как своего рода промышленный продукт и производство ее — один из видов промышленной индустрии. Об этом же писал чуть позже В. М. Глушков, предложивший концепцию безбумажной технологии в организации сферы управления и распределения в обществе. Но именно японцы стали активными пропагандистами идеи о промышленном значении информации. И они блестяще использовали ее в конкурентной борьбе на мировом рынке. Японские приборы, системы и вычислительные машины, без которых невозможно создать техносферу для информационного общества, преобладают на мировом рынке.

Переход к информационному обществу не сулит каких-либо перемен в социальных благах. Останется расслоение населения на более обеспеченных и менее обеспеченных, в различной мере способных воспользоваться плодами информатизации. Сфера информационных услуг, конечно, будет дифференцирована, и ряд наиболее важных услуг по своей стоимости будет выше возможностей среднего члена общества. Проблема равного доступа к информации возникает не только внутри одной страны, но будет проявляться (и уже проявляется, например, в обмене информацией, полученной из космоса) на межгосударственном уровне. Создание и владение большими банками данных о различных отраслях промышленности и сельского хозяйства, о потенциальных продавцах и покупателях уже сейчас составляют главное богатство многих бирж, брокерских контор и других организаций, занятых перераспределением товаров. Поговаривают даже об информационной войне.

Одна из особенностей информационного общества — возрастание удельного веса индивидуального труда, почти исчезнувшего в индустриальном обществе. Развитая сеть автоматизированных рабочих мест позволит многим специалистам, не выходя из дома, принимать участие в общественном производстве. Уже опубликован ряд фактических материалов, свидетельствующих, что это не утопия, а неизбежная реальность недалекого будущего. По данным социологического исследования, проведенного в США, уже сейчас 27 млн. работающих могут осуществить свою деятельность, не выходя из дома, а 1/3 всех недавно зарегистрированных фирм основана на широком использовании самостоятельной занятости. В США к категории самостоятельно занятых были отнесены: в 1980 г. — 5,7 млн. человек, в 1989 г. — 14,6 млн., а в 1995 г. — 20,7 млн. человек [3, c. 16].

Большие изменения ожидаются в сфере образования, которое также станет в значительной степени индивидуальным. Предполагаются крупные изменения и в организации научной деятельности. Быстрый обмен результатами по вычислительным сетям, не связанный с задержками на полиграфическое производство, уже сейчас в развитых странах позволяет значительно ускорить темпы развития научных исследований.

Внедрение в индустриальное производство новых информационных технологий и робототехнических систем изменит характер труда в промышленности, резко снизит число людей, занятых в этой сфере, изменит саму технологию и организацию производства.

Ряд ученых выделяют характерные черты информационного общества [3, c. 16]:

• решена проблема информационного кризиса, т.е. разрешено противоречие между информационной лавиной и информационным голодом;
  
• обеспечен приоритет информации по сравнению с другими ресурсами;
  
• главной формой развития станет информационная экономика;
  
• в основу общества будут заложены автоматизированные генерация, хранение, обработка и использование знаний с помощью новейшей информационной техники и технологии;
  
• информационная технология приобретет глобальный характер, охватывая все сферы социальной деятельности человека;
  
• формируется информационное единство всей человеческой цивилизации;
  
• с помощью средств информатики реализован свободный доступ каждого человека к информационным ресурсам всей цивилизации;
  
• реализованы гуманистические принципы управления обществом и воздействия на окружающую среду.
  

Кроме положительных моментов прогнозируются и опасные тенденции [3, c. 16]:

• все большее влияние на общество средств массовой информации;
  
• информационные технологии могут разрушить частную жизнь людей и организаций;
  
• существует проблема отбора качественной и достоверной информации;
  
• многим людям будет трудно адаптироваться к среде информационного общества. Существует опасность разрыва между “информационной элитой” (людьми, занимающимися разработкой информационных технологий) и потребителями.
  

Ближе всех на пути к информационному обществу стоят страны с развитой информационной индустрией, к числу которых следует отнести США, Японию, Англию, Германию, страны Западной Европы. В этих странах уже давно одним из направлений государственной политики является направление, связанное с инвестициями и поддержкой инноваций в информационную индустрию, в развитие компьютерных систем и телекоммуникаций.

^ Построение информационного общества напрямую связано с процессом информатизации. “Информатизация общества — реализация комплекса мер, направленных на обеспечение полного и своевременного использования достоверных знаний во всех общественно значимых видах человеческой деятельности. Основной целью информатизации является обеспечение решения актуальных внутренних проблем государства и, прежде всего, – удовлетворение спроса на информационные продукты и услуги” [11, c. 86]. Информатизация общества является одной из закономерностей современного социального прогресса. Этот термин все настойчивее вытесняет широко используемый до недавнего времени термин “компьютеризация общества”. “Компьютеризация – процесс развития индустрии компьютерных продуктов и услуг и их широкого использования в обществе; оснащение предприятий, учреждений и учебных заведений страны вычислительной техникой и повышение образовательного уровня населения в области ее применения” [11, c. 109]. Авторы [3, c. 18] отмечают, что при внешней похожести понятий “компьютеризация общества” и “информатизация общества” они имеют существенное различие. При компьютеризации общества основное внимание уделяется развитию технической базы компьютеров, обеспечивающих оперативное получение результатов переработки информации и ее накопление. При информатизации общества основное внимание уделяется комплексу мер, направленных на обеспечение полного использования достоверного, исчерпывающего и своевременного знания во всех видах человеческой деятельности. Таким образом, “информатизация общества” является более широким понятием, чем “компьютеризация общества”, и направлена на скорейшее овладение информацией для удовлетворения своих потребностей. В понятии “информатизация общества” акцент надо делать не столько на технических средствах, сколько на сущности и цели социально-технического прогресса. Компьютеры являются базовой технической составляющей процесса информатизации общества.

Информатизация на базе внедрения компьютерных и телекоммуникационных технологий является реакцией общества на потребность в существенном увеличении производительности труда в информационном секторе общественного производства, где сосредоточено более половины трудоспособного населения. Так, например, в информационной сфере США занято более 60% трудоспособного населения, в СНГ — около 40% [3, c. 18].

В настоящее время все страны мира в той или иной степени осуществляют процесс информатизации. Неправильно выбранная стратегия информатизации или ее недостаточные динамизм и мобильность могут привести к существенным, а подчас драматическим изменениям во всех сферах жизни страны.


^ Информатика в настоящее время бурно развивается, в ее составе появляются новые науки и, следовательно, изменяются представления о её структуре. Приведенная выше структура проста для понимания, но соответствует представлениям ученых конца 80-х годов ХХ века. К началу XXI, по мнению академика Д.А. Поспелова, структуру информатики составляют следующие основные области исследования [10, c. 8 – 9]:

• теория алгоритмов (формальные модели алгоритмов, проблемы вычислимости, сложность вычислений и т.п.);
  
• логические модели (дедуктивные системы, сложность вывода, нетрадиционные исчисления: индуктивный и дедуктивный вывод, вывод по аналогии, правдоподобный вывод, немонотонные рассуждения и т.п.);
  
• базы данных (структуры данных, поиск ответов на запросы, логический вывод в базах данных, активные базы и т.п.);
  
• искусственный интеллект (представление знаний, вывод на знаниях, обучение, экспертные системы и т.п.);
  
• бионика (математические модели в биологии, модели поведения, генетические системы и алгоритмы и т.п.);
  
• распознавание образов и обработка зрительных сцен (статистические методы распознавания, использование признанных пространств, теория распознающих алгоритмов, трехмерные сцены и т.п.); теория роботов (автономные роботы, представление знаний о мире, децентрализованное управление, планирование целесообразного поведения и т.п.);
  
• инженерия математического обеспечения (языки программирования, технологии создания программных систем, инструментальные системы и т.п.);
  
• теория компьютеров и вычислительных сетей (архитектурные решения, многоагентные системы, новые принципы переработки информации и т.н.);
  
• компьютерная лингвистика (модели языка, анализ и синтез текстов, машинный перевод и т.п.);
  
• числовые и символьные вычисления (компьютерно-ориентированные методы вычислений, модели переработки информации в различных прикладных областях, работа с естественно-языко­выми текстами и т.п.);
  
• системы человеко-машинного взаимодействия (модели дискурса, распределение работ в смешанных системах, организация коллективных процедур, деятельность в телекоммуникационных системах и т.п.);
  
• нейроматематика и нейросистемы (теория формальных нейронных сетей, использование нейронных сетей для обучения, нейрокомпьютеры и т.п.);
  
• использование компьютеров в замкнутых системах (модели реального времени, интеллектуальное управление, системы мониторинга и т.п.).
  

Очевидно, что большая часть направлений из приведенной ранее структуры сохранилась, а некоторые науки заняли положение целых направлений.


Библиографический список

1. Бешенков С.А., Лыскова В.Ю., Ракитина Е.А. Информация и информационные процессы // Информатика и образование. – 1998.   № 8. – С. 39 – 50.
   
2. Информатика. Базовый курс: Учебник для вузов / Симонович С.В. и др. – СПб.: «Питер», 1999.
   
3. Информатика: Учебник / Под ред. проф. Н.В. Макаровой. – 2-е изд. – М.: Финансы и статистика, 1998.
   
4. Информатика: Энциклопедический словарь для начинающих / Сост. Д.А. Поспелов. – М.: Педагогика-Пресс, 1994.
   
5. Левин А. Самоучитель работы на компьютере, 7-е изд. – СПб.: Питер, 2003.
   
6. Леонтьев В. Новейшая энциклопедия персонального компьютера. – М.: ОЛМА-ПРЕСС, 1999.
   
7. Математический энциклопедический словарь / Гл. ред. Ю.В. Прохоров. – М.: Сов. Энциклопедия, 1988.
   
8. Могилев А.В., Пак Н.И., Хеннер Е.К. Информатика: Учеб. пособие для студ. пед. вузов / Под ред. Е.К. Хеннера. – М.: Изд. центр «Академия», 1999.
   
9. Основы современных компьютерных технологий: Учебное пособие / Под ред. проф. А.Д.Хомоненко. – СПб.: КОРОНА принт, 1998.
   
10. Очерки истории информатики в России / Ред.-сост. Д.А. Поспелов, Я.И. Фет. – Новосибирск: Науч.-изд. центр ОИГГМ СО РАН, 1998.
    
11. Першиков В.И., Марков А.С., Савинков В.М. Русско-английский толковый словарь по информатике. – 3-е перераб. изд. – М.: Финансы и статистика, 1999.
    
12. Синклер А. Большой толковый словарь компьютерных терминов. – М.: Вече, АСТ, 1998.
    
13. Суханов А.П. Информация и прогресс. – Новосибирск: Наука, 1988.
    
14. Урсул А.Д. Информатизация общества (Введение в социальную информатику): Учеб. пособие. – М.: 1990.
    
15. Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя.   Изд. 7-е, перераб. и доп. – М.: ИНФРА-М, 1998.
    

Учебно-теоретическое издание


Ирина Владимировна Старовикова


Теория и методика обучения информатике


Учебно-методический комплекс дисциплины


Сдано в набор 10.03.2009. Подписано в печать

Формат . Гарнитура Times. Бумага офсетная. Печать оперативная.

Усл. печ. л. 5,7. Тираж экз.

Заказ , с. (сп.) .


Редакционно-издательский отдел Бийского педагогического государственного университета имени В.М. Шукшина – 659333, г. Бийск, ул. Короленко, 53.


УППЛ Бийского педагогического государственного

университета им. В.М. Шукшина – 659333, г. Бийск, ул. Короленко, 55/1.