Преподавание информатики

Введение в предмет информатики. Понятие информации. Информативность сообщения

Цели урока:

• раскрыть области применения науки информатики;
• научить правилам по технике безопасности;
• познакомить с понятиями: информатика, информация, информационные процессы;
• развивать представление учащихся об информационной картине мира;
• воспитывать у учащихся информационную культуру.

Задачи урока:

• Освоить области применения науки информатики;
• Освоить общее и особенное в курсе школьной информатики;
• Освоить правила по технике безопасности.

УМК: презентация «Введение в предмет» (Приложение 1).

План урока

Этап урока	Время мин;
Знакомство учеников с компьютерным классом (ИТБ). Введение в предмет информатики. Понятие информации Информативность сообщения. Информационные процессы Закрепление изученного материала Итог и домашнее задание	10 5 5 5 5 12 3

ХОД УРОКА

Теоретическая основа урока

1. Правила по технике безопасности, т. к. кабинет информатики является кабинетом повышенной опасности. На тыльной части титульной страницы пишем: «Правила поведения и техники безопасности в компьютерном классе». (Можно раздать заготовленные распечатки правил и требований ученикам, чтобы они наклеили их на обороте обложки рабочей тетради:)

Общие положения:

• К работе в кабинете информатики допускаются школьники, прошедшие инструктаж по технике безопасности, соблюдающие указания учителя, расписавшиеся в журнале регистрации инструктажа.
• Необходимо неукоснительно соблюдать правила по технике безопасности.
• Нарушение этих правил может привести к поражению электрическим током, к получению механических повреждений и травм, вызвать возгорание.

Правила поведения в кабинете:

• Не входить в кабинет в верхней одежде, головных уборах, грязной обуви и с громоздкими предметами.
• Передвигаться в кабинете спокойно, не торопясь.
• Работать разрешается только на том компьютере, который выделен на данное занятие.
• Не разговаривать громко, не шуметь, не отвлекать других учеников.
• Перед началом работы ученик должен убедиться в отсутствии видимых повреждений оборудования на рабочем месте.
• Включать и выключать компьютеры только с разрешения учителя.

Требования безопасности во время работы:

• быть предельно осторожными при работе с техникой;
• не подключать кабели, разъемы и другую аппаратуру к компьютеру;
• соблюдать правила последовательности включения и выключения компьютера;
• при появлении изменений в функционировании аппаратуры, самопроизвольного ее отключения необходимо немедленно прекратить работу и сообщить об этом преподавателю;
• контролировать расстояние до экрана и правильную осанку;
• не допускать работы на максимальной яркости экрана дисплея.

Запрещается:

• пользоваться неисправной техникой;
• при включенном напряжении сети отключать, подключать кабели, соединяющие различные устройства компьютера;
• касаться экрана дисплея, тыльной стороны дисплея, разъемов, соединительных кабелей, токоведущих частей аппаратуры руками и/или острыми металлическими предметами;
• самостоятельно устранять неисправность работы клавиатуры;
• передвигать системный блок и дисплей;
• работать грязными, влажными руками, во влажной одежде;
• работать за дисплеем дольше положенного времени.

2. Ведение в предмет информатики

Вещественно-энергетическая картина мира (слайд 1)

Мы живем в макромире, то есть в мире, который состоит из объектов, по своим размерам сравнимых с человеком. Обычно макрообъекты разделяют на неживые (здания, средства транспорта, мебель, одежда, станки и механизмы и так далее) и живые (растения, животные, сам человек).
Макрообъекты состоят из молекул и атомов, которые, в свою очередь, состоят из элементарных частиц, размеры которых чрезвычайно малы. Этот мир называется микромиром.
Мы живем на планете Земля, которая входит в Солнечную систему, Солнце вместе с миллионами других звезд образует нашу галактику Млечный путь, а миллионы галактик образуют Вселенную. Все эти объекты имеют громадные размеры и образуют мегамир. Все многообразие этих объектов состоит из вещества.
Согласно физической теории «Большого взрыва» наша Вселенная образовалась в результате взрыва сгустка «перво-материи» около 20 миллиардов лет назад. Тогда материя существовала фактически в форме энергии. Затем на протяжении долей секунды начало образовываться вещество в форме элементарных частиц. Постепенно структура вещества стала усложняться, из элементарных частиц стали образовываться атомы, а из атомов – молекулы. Из атомов и молекул за счет сил гравитационного притяжения образовались сложные структуры мегамира (звезды, планеты, галактики).
Окружающий мир можно представить в виде иерархического ряда объектов: элементарных частиц, атомов, молекул, макротел, звезд, галактик и так далее. Молекулы и макротела с течением времени образуют все более сложные биологические, социальные и технические системы (слайд 2).
Вещественно-энергетическая картина мира начала складываться еще в античной философии, а с XVIII века формировалась в основном в рамках физической науки и химии. С середины XX века все большее внимание стало уделяться исследованию строения и функционирования сложных систем (биологических, социальных и технических) в рамках биологии и других наук. Однако не все особенности таких систем оказалось возможным объяснить в рамках традиционного вещественно-энергетического подхода.

Информационная картина мира (слайд 3) Строение и функционирование сложных систем различной природы (биологических, социальных, технических) оказалось невозможным объяснить, не рассматривая общих закономерностей информационных процессов. К концу XX века стала складываться, сначала в рамках кибернетики и биологии, а затем информатики, информационная картина мира. Информационная картина мира рассматривает окружающий мир под особым, информационным углом зрения, при этом она не противопоставлена вещественно-энергетической картине мира, но дополняет и развивает ее.

Информация в природе. На нашей планете многое происходит наоборот: идет саморазвитие, эволюция живой природы, то есть повышение сложности и разнообразия живых систем. Жизнь является системой открытой, многообразными путями в нее поступают и вещество, и энергия, и информация. Потребляя энергию солнечного излучения в процессе фотосинтеза, растения строят сложные биологические молекулы из простых неорганических, далее животные, поедающие растения и друг друга, создают все более сложные живые структуры и так далее.
Таким образом, энтропия в живой природе уменьшается, а информация (антиэнтропия) – увеличивается.
Получение и преобразование информации является условием жизнедеятельности любого организма. Даже простейшие одноклеточные организмы постоянно воспринимают и используют информацию, например, о температуре и химическом составе среды для выбора наиболее благоприятных условий существования. Биологи образно говорят, что «живое питается информацией», создавая, накапливая и активно используя ее.

Генетическая информация. Любой живой организм, в том числе человек, является носителем генетической информации, которая передается по наследству. Генетическая информация хранится в каждой клетке организма в молекулах ДНК, которые состоят из отдельных участков (генов). Каждый ген «отвечает» за определенные особенности строения и функционирования организма и определяют как его возможности, так и предрасположенность к различным наследственным болезням.
Чем сложнее и высокоорганизованнее организм, тем большее количество генов содержится в молекуле ДНК. Работы по расшифровке структуры генома человека, который содержит более 20 тысяч различных генов, проводились с использованием компьютерных технологий и были в основном закончены в 2000 году.

Человек и информация. Человек живет в мире информации. Человек воспринимает окружающий мир (получает информацию) с помощью органов чувств. Наибольшее количество информации (около 90%) человек получает с помощью зрения, около 9% – с помощью слуха и только 1% с помощью других органов чувств (обоняния, осязания и вкуса). Полученная человеком информация в форме зрительных, слуховых и других образов хранится в его памяти. Человеческое мышление можно рассматривать как процессы обработки информации в мозгу человека. На основе информации, полученной с помощью органов чувств, и теоретических знаний, приобретенных в процессе обучения, человек создает информационные модели окружающего мира. Такие модели позволяют человеку ориентироваться в окружающем мире и принимать правильные решения для достижения поставленных целей.

Информация и общество. В процессе общения с другими людьми человек передает и получает информацию. Обмен информацией между людьми может осуществляться ъ различных формах (письменной, устной или с помощью жестов). Для обмена информацией всегда используется определенный язык (русский, азбука Морзе и так далее). Для тоге чтобы информация была понятна, язык должен быть известен всем людям, участвующим в общении. Чем большее количество языков вы знаете, тем шире круг вашего общения.
История человеческого общества – это, в определенной смысле, история накопления и преобразования информации. Весь процесс познания является процессом получения, преобразования и накопления информации (знаний). Полученная информация хранится на носителях информации различных типов (книги, аудио- и видеокассеты и так далее), а в послед нее время все большее на электронных носителях информации в цифровой форме (магнитные и лазерные диски и др.).
Объединение компьютеров в глобальную сеть Интернет позволило обеспечить для каждого человека потенциальную возможность быстрого доступа ко всему объему информации, накопленному человечеством за всю его историю.

Информационные процессы в технике. Информационные процессы характерны не только для природы, человека и общества, но и для техники. Нормальное функционирование технических устройств связано с процессами управления, которые включают в себя получение, хранение, преобразование и передачу информации. В некоторых случаях главную роль в процессе управления выполняет человек (например, вождение автомобиля), в других управление берет на себя само техническое устройство (например, кондиционер).

3. Информативность сообщения (слайд 4)

Informatio– интуитивное, неопределяемое понятие, в переводе с латинского означает сведение, разъяснение, ознакомление (слайд 5).

Информация это отражение предметного мира с помощью знаков и сигналов
Информация – это знания человека (слайд 6).
Отсюда следует вывод, что сообщение информативно (содержит ненулевую информацию), если оно пополняет знания человека. Например, прогноз погоды на завтра – информативное сообщение, а сообщение о вчерашней погоде неинформативно: нам это уже известно.
Нетрудно понять, что информативность одного и того же сообщения может быть разной для разных людей. Например: 2x2 = 4 информативно для первоклассника, изучающего таблицу умножения, и неинформативно для старшеклассника. Отсюда, казалось бы, следует вывод, что сообщение информативно для человека, если оно содержит новые сведения, и неинформативно, если сведения старые, известные.
Но вот вы раскрыли учебник по высшей математике и прочитали там такое определение:
– Значение определенного интеграла равно разности значений первообразной подынтегральной функции на верхнем и на нижнем пределах.
Пополнил этот текст ваши знания? Скорее всего, нет! Он вам непонятен, а поэтому – неинформативен. Быть понятным, значит быть логически связанным с предыдущими знаниями человека. Для того, чтобы понять данное определение, нужно изучить элементарную математики и знать начала высшей.
Получение всяких знаний должно идти от простого к сложному. И тогда каждое новое сообщение будет понятным, а значит, будет нести информацию для человека.
Сообщение несет информацию для человека, если содержащиеся в нем сведения являются для него новыми и понятными (слайд 7).
Пока мы с вами научились различать лишь две ситуации: «нет информации» – «есть информация», то есть количество информации равно нулю или не равно нулю. Но, очевидно, для измерения информации этого недостаточно. Нужна единица измерения, тогда мы сможем определять, в каком сообщении информации больше, в каком – меньше (слайд 8).
Единица измерения информации была определена в науке, которая называется теорией информации. Эта единица называется «бит». Ее определение звучит так:
Сообщение, уменьшающее неопределенность знаний в два раза, несет 1 бит информации.
В этом определении есть понятия, которые требуют пояснения.
Что такое «неопределенность знаний»? Лучше всего это объяснить на примерах.
Допустим, вы бросаете монету, загадывая, что выпадет: орел или решка? Есть всего два варианта возможного результата бросания монеты. Причем, ни один из этих вариантов не имеет преимущества перед другим. В таком случае говорят, что они равновероятны¹.
Так вот, в этом случае перед подбрасыванием монеты неопределенность знаний о результате равна двум.
Игральный кубик с шестью гранями может с равной вероятностью упасть на любую из них. Значит, неопределенность знаний о результате бросания кубика равна шести.
Еще пример: спортсмены-лыжники перед забегом путем жеребьевки определяют свой порядковый номер на старте. Допустим неопределенность знаний спортсменом своего номера до жеребьевки равна ста.
Следовательно, можно сказать так: неопределенность знаний о некотором событии – это количество возможных результатов события (бросания монеты, кубика; вытаскивания жребия).

Информационные процессы – (слайд 9) это обмен сведениями между людьми, человеком и автоматом, обмен сигналами между живой и неживой природой в животном и растительном мире, а так же генетическая информация. Это процессы всегда предполагают существование источника и потребителя информации.

Упражнение 1. Люди каких профессий получают деньги за

металлург, редактор, доярка, учитель, фотограф, переводчик, шофер, повар, композитор, хирург, фотомодель, бухгалтер, биржевой маклер, директор, парикмахер, программист, дизайнер, архитектор, художник, телеведущий, дворник, сценарист, поэт, библиотекарь, продавец, машинист, машинистка, балерина, пастух.

Упражнение 2.

Заполните таблицу. В каждом из приведенных примеров вещество, или Энергия, или информация либо передаются, либо хранятся, любо обрабатываются. Причем эти процессы происходят или в природе, или в обществе, или в технике.

(см. Приложение 2)

Подводя итог:

• то на что нацелено внимание человека, с целью изучения окружающей действительности, принято называть объектом;
• наблюдение за окружающей действительностью порождает огромное количество информации;
• необходимо фиксировать не только информацию об объектах, но и сам процесс сбора, хранения и преобразования информации;
• информатика изучает все методы и средства сбора, хранения, передачи и преобразования информации.
• сообщение несет информацию для человека, если содержащиеся в нем сведения являются для него новыми и понятными.
• неопределенность знаний о некотором событии – это количество возможных результатов события (бросания монеты, кубика; вытаскивания жребия).

Домашнее задание

Знать основные определения рассмотренных понятий. Подумать, где приходится сталкиваться с информацией в обычной жизни.

Источники информации и используемая литература:

• Н. Угринович. Информатика и информационные технологии. Учебник для 10-11 классов. М.: Бином. Лаборатория знаний, 2002.
• И.Г. Семакин. Информатика. Базовый курс. 7-9. М.: Бином. Лаборатория знаний, 2002.
• А.Горячев, Ю.Шафрин. Практикум по информационным технологиям. М.: Бином. Лаборатория Базовых Знаний, 2001.