Класс: 3
Цель: формирование представления о механизме получения информации из окружающего мира человеком.
- вспомнить систему органов чувств человека;
- ввести классификацию видов информации;
- показать возможные достоинства и недостатки при получении информации разными органами чувств;
- совершенствовать навыки работы с мышью.
Оборудование: лимон, лук, чеснок, хлеб, мандарин; чай, молоко, кофе, сок, вода; кубик, мяч, машинка, грабли, грибок, мягкая игрушка; запись фрагмента балета “Щелкунчик” П. И. Чайковского; электронный учебник “Мир информатики” 1 год обучения Могилёв; аудиозапись сказки “У страха глаза велики”; учебник “Мир информатики” 1 год обучения Могилёв
Ход урока
1. Организационный момент. (Слайд 1. Презентация)
2. Повторение изученного ранее материала
Каждый день мы узнаём что-то новое, говоря по-научному, получаем информацию. Без неё человек жить не может. Почему? Докажите. Вспомните, последний урок, на котором мы знакомились с понятием “информация”. (Наводящий вопрос: при переходе улицы, загорелся красный сигнал светофора, вы этого не заметили, что может произойти?)
Что такое “информация”? (Сведения об окружающем мире)
Можно ли на данный вопрос ответить так? (Слайд 2)
- то, что передают по телевизору в выпусках новостей;
- прогноз погоды;
- то, что печатают в газете.
Какой из этих ответов самый полный? Докажите
3. Беседа о получении информации человеком
Сегодня на уроке мы должны выяснить, как человек получает информацию, какие виды информации различают, выполним практическую работу,
3.1. Вводная беседа
Как человек узнаёт о разных событиях, новостях, получает интересные сведения? (Слайд 3)
Всё, что вы назвали, это источники получения информации.
Но ведь человек узнаёт новости, события из этих источников с помощью чего-то. Может, вы догадались, как? Давайте приведём примеры: (слайд 4)
- утром зазвонил будильник, нам помогли его услышать … уши
- по телевизору идёт интересный мультфильм, мы его видим при помощи… глаз
- огонь костра сильно жжёт, мы ощутили это с помощью … ладоней рук
- коктейль оказался очень сладким, это мы узнали с помощью языка
- с улицы в комнату проник запах цветка, почувствовать этот запах нам помог … нос.
Оказывается, всю информацию об окружающем мире мы получаем с помощью пяти чувств восприятия: зрение, слух, обоняние, осязание, вкус. У человека есть специальные органы, с помощью которых возникают разные чувства
3.2. Практическая работа
1. Учащимся предлагается по запаху определить предмет: лимон, лук, чеснок, хлеб, мандарин.
Эта информация называется слуховая. Как вы думаете, почему?
2. Учащимся предлагается по вкусу определить предмет: чай, молоко, кофе, сок, вода.
С помощью какого органа чувств вы определили предмет? (Слайд 5)
Почему
3. Учащимся предлагается на ощупь определить предмет (волшебный мешочек): кубик, мяч, машинка, грабли, грибок, мягкая игрушка
С помощью какого органа чувств вы определили предмет? (Слайд 5)
Эта информация получена от органа осязания, поэтому её называют осязательная или тактильная.
А всегда ли стоит трогать предмет?
4. Учащимся предлагается по музыкальному фрагменту определить автора. (Щелкунчик П И Чайковский)
С помощью какого органа чувств вы определили автора произведения? (Слайд 5)
Как называется эта информация?
5. Учащимся предлагается из предложенных фигур выбрать. (Игра “Кто внимательный”) (Слайд 5 - гиперссылка на слово информация - слайды 9-13)
На слайде фигуры: Треугольники, Четырёхугольники, Круги, Овалы, Звёздочки.
Закрыть глаза. В это время меняется или фигура, или цвет, или расположение фигур, или размер
С помощью какого органа чувств вы определяли, что изменялось? (Слайд 13-гиперссылка на прямоугольник)
Как называется эта информация?
3.3. Обобщение об органах чувств и видах информации
Какого вида бывает информация? (Зрительная, звуковая, обонятельная, вкусовая и осязательная)
С чем связано название вида информации? (С органом чувств, который передаёт информацию)
3.4. Прослушивание МЛ “Как мы получаем информацию”
Повторим правила техники безопасности при работе за ПК.
3.5. Беседа о получении информации человеком и животными. (Слайд 5 - гиперссылка органы чувств - слайд 14)
Больше всего информации человек получает с помощью зрения: глазами мы воспринимаем буквы, цифры, рисунки; различаем цвет, форму, размер, расположение предметов. Известно, что свыше 80% информации, получаемой человеком из внешнего мира, приходится на зрение, около 10% - на тактильные ощущения и лишь 7% составляет информация, воспринимаемая в текстовой форме. (Слайд 14 - гиперссылка на виды информации - слайд 6)
Информацию об окружающем мире получают не только люди, но и все живые организмы. Собака-пастух может почувствовать приближение волка и лаем предупредить об этом своего хозяина. В Индии по берегам рек встречаются заросли удивительного растения “Стыдливая мимоза”. Когда начинается тропический ливень, и первые капли дождя падают на растение, мимоза спешит свернуть свои листочки. Информация заложена в каждой клетке живого организма, и это позволяет ему расти, развиваться, справляться с болезнями.
Животные также получают информацию с помощью своих органов чувств, но значимость того или иного органа чувств, для разных животных различна.
Посмотрите на картинку и ответьте на вопрос: Какое, по вашему мнению, чувство является самым главным и наиболее развито у орла; волка; летучей мыши; дельфина; крота? Слайд 6)
Посмотрите на картинку и ответьте на вопрос: Какого вида информацию не получает средняя обезьянка? (Слайд 7)
4. Выполнение упражнений по закреплению материала
4.1. Беседа по сказке “У страха глаза велики”. (Слайд 8)
Информация бывает полезная, понятная, достоверная, полная. Это свойства информации. В доказательство этих слов мы прослушаем сказку “У страха глаза велики”.
Учебник, стр. 46.
Всегда ли мы верно воспринимаем информацию, которую нам передают органы чувств?
О каких свойствах информации можно говорит после чтения сказки?
4.2. Игра “испорченный телефон”
Вывод: при передаче информация может искажаться, стать неверной.
Написать 5 загадок об органах чувств
6. Итог. (Слайд 16)
Продолжите предложения:
Я узнал, что…
Я понял, что…
Мне было интересно …
Вопрос «Зачем?» является одним из самых сложных, ставящих в трудное положение. Можно обсуждать все, что угодно, в общем виде или в деталях. А вопрос «А зачем это нужно вообще?» может поставить в тупик.
Мы много и часто говорим о том, что компьютер является важным помощником человека в получении необходимой . Действительно, компьютер используется чаще всего в этом качестве, в роли незаменимого помощника в поиске и обработке интересующей информации.
Вроде бы все просто и ясно. Пока не поставишь вопрос: «А зачем вообще нужна информация?». Та самая информация, ради поиска и обработки которой мы предпринимаем беспрецедентные усилия. Зачем она нужна?
И это не абстрактный вопрос научного характера.
Некоторые закономерности
Зачем знать цены на товары? – Чтобы делать правильный выбор товаров, оценить возможность их приобретения. Или чтобы получить представление о ситуации на товарных рынках.
Зачем знать текущую ситуацию в Гондурасе? – Чтобы сравнить с это с ситуацией у себя дома и оценить ее. Или чтобы знать, что происходит в этой далекой (но вместе с тем близкой!) стране.
Зачем знать повадки птиц? – Чтобы не ходить под навесами крыш, на которых птицы отдыхают. Или чтобы понимать, почему перелетные птицы улетают на зиму в теплые края.
Список подобных вопросов и ответов можно продолжать до бесконечности. Вместе с тем можно заметить определенные закономерности. Если задуматься над каждым вопросом, то довольно часто ответом на это будут 2 варианта.
Первый вариант. Информация нужна человеку для принятия решения . Ответы «Чтобы сделать правильный выбор» или «Чтобы не ходить под навесами крыш» – суть «принятие решения».
Второй вариант. Информация нужна человеку для накопления им знаний . Эти знания пригодятся ему не сейчас, а в будущем. Причем важно понимать, что многие из полученных знаний могут так никогда и не пригодиться. А могут и пригодиться, и заранее этого никто не знает. Ответы «Чтобы получить представление о ситуации на рынке» или «Чтобы знать, что происходит в другой стране» – суть новое знание, которое может пригодиться в будущем.
Связь принятия решений и знаний
Для принятия решения (первый вариант ответа на вопрос «Зачем?») нужна информация. Чем сложнее принимаемое решение, тем больше нужно информации.
Но эта информация должна быть истинной, иначе решение может оказаться неверным. И тут важную роль начинает играть знание (второй вариант ответа на вопрос «Зачем?»). Чем больше мы знаем, тем меньше информации нам нужно для принятия решения.
И наоборот, чем меньше мы знаем, тем больше достоверной, истинной информации нам нужно для принятия решения.
Например, если говорить по теме «Компьютерная грамотность», предположим, что ПК стал работать со сбоями. Если у нас есть знания о причинах сбоев ПК, и эти знания помогают нам выяснить причины сбоев, то мы можем принять правильное решение о методах устранения проблемы.
И, наоборот, если мы встречаемся с таким вариантом сбоя ПК, когда наших знаний явно не хватает, то мы нуждаемся в большом количестве конкретной информации о том, как подобные сбои ПК можно устранить. Причем в этом случае мы становимся чрезвычайно зависимыми от того, насколько достоверна информация, получаемая нами в условиях отсутствия собственных знаний.
К чему приводит такая связь между информацией и знаниями? Если говорить в общем виде, то мы стремимся к тому, чтобы знать максимально больше и чтобы не зависеть в момент принятия решения от наличия или отсутствия необходимой информации.
Но так как знать все невозможно, то мы начинаем прибегать к посторонней помощи. В том числе к помощи компьютера.
А что нужно, чтобы больше знать? Надо иметь как можно больше достоверной информации, и ее систематизировать для преобразования простой несвязанной информации в структурированные знания.
А значит? Мы стремимся к тому, чтобы иметь как можно больше информации, в том числе «впрок». И стремимся к тому, чтобы эту запасенную впрок информацию предварительно структурировать. Стремимся связать между собой отдельные разрозненные кусочки информации и превратить в знания.
В ответственный момент принятия решения нам нужно знать ответ и решение здесь и сейчас, без промедления, без всяких сомнений. И в случае, если сомнения все-таки остаются, нам нужно как можно быстрее недостающую информацию найти, получить и обработать.
О накоплении информации
Мы не только стремимся к постоянному накоплению информации, но и делаем все от нас зависящее для превращения этой информации в знание. И это потому, что так устроен человек, вернее его мозг.
Все, что фиксирует наш мозг, откладывается в памяти. Ученые утверждают, что мозг способен помнить все, что человек видел или слышал, или чувствовал. Он запоминает всю информацию, которая поступает от органов чувств.
Это запоминание мозг делает постоянно, не пропуская ничего. Но при этом, чтобы избавить себя же от перегрузки, мозг помещает увиденную и услышанную информацию туда, откуда ее непросто достать. Это делается, чтобы не мешать работе мозга и не перегружать его во многом ненужной в данный момент информацией.
И только в нужный момент, когда эта информация действительно востребована, мозг сможет ее отыскать и обработать для принятия решений. Данный совершенный механизм запоминания и вспоминания есть следствие длительной эволюции живых существ на Земле. Итог развития и эволюции длиной несколько миллиардов лет.
Компьютер – незаменимый помощник человека. Он является своего рода продолжением самого человека в части хранения и обработки информации. Поэтому и здесь каждый отдельно взятый человек и человечество в целом придерживаются аналогичных подходов.
А именно. Мы получаем информацию, накапливаем и храним ее в компьютерах, не доверяя собственной памяти. Систематизируем накапливаемую информация и используем ее по назначению в моменты принятия решений. Это про отдельного человека – пользователя ПК.
Если же говорить про человечество в целом, то оно создало глобальные сети из тех же компьютеров. И это опять же для накопления информации, ее систематизации и использования для принятия решений.
Действовать по-другому мы не можем и не хотим, так как весь ход многовековой эволюции подсказывает нам наиболее приемлемый способ работы с информацией. Приемлемый потому, что при таком подходе требуемые нам для принятия решения информация и знания будут получены нами в необходимом количестве и в нужное время
Приятные и неприятные следствия накопления информации
Важнейшим следствием постоянного накопления информации и превращения ее в знания является тот факт, что любая накапливаемая нами информация является избыточной. Мы накапливаем эту информацию в избытке. Впрок, про запас. Также как это делает мозг.
Мы загружаем в свои ПК нужные и ненужные нам файлы. Зачем? Потому, что мы не знаем, когда и какая информация может пригодиться для принятия очередного решения. И поэтому собираем все больше и больше данных.
В попытках систематизировать накопленную информацию мы придумываем различные системы связей. От простейших папок, в которых размещаем в том или ином порядке. До сложнейших специальным образом структурируемых баз данных и баз знаний, в которых информация хранится в систематизированном виде.
То же делаем мы (люди, человечество) в глобальных масштабах. Создали глобальную сеть Интернет. Соединили в сеть множество серверов. Разместили на них огромные массивы информации. Затем создали так называемые поисковые машины, которые день и ночь без перерыва систематизируют эти массивы информации с тем, чтобы по любому запросу любого пользователя этой сети выдать ему максимально большое количество доподлинной информации и знаний.
Все это ведет к неизбежной избыточности накапливаемой информации. И это плохое следствие накопления информации. Результатом плохого следствия является то, что в наших компьютерах хранится очень много ненужной или устаревшей информации, хранится про запас. И что бы мы ни делали для очистки компьютеров от лишней ставшей ненужной информации, мы никогда не добьемся, чтобы в ПК (или на сетевых серверах) были только нужные нам файлы данных. Это невозможно, так как избыточность информации есть первооснова современных информационных технологий.
Хорошее же следствие избыточности информации состоит в том, что мы научились использовать огромные массивы данных для своевременного и правильного принятия решений. И компьютеры, и сети стали нашими союзниками в данных вопросах, несмотря на то, что они перегружены избыточной информацией.
Писатели-фантасты середины XX века описывали так называемые «центральные информатории» в виде огромных вычислительных машин, где по замыслу должна была храниться вся доступная и достоверная информация и знания человечества. Это означало, что на любой вопрос в этой грандиозной системе можно найти один или несколько совершенно точных ответов. Избыточность информации, по замыслу фантастов, отсутствует.
Инженеры, создавшие ПК и глобальные сети, поступили иначе, и даже с точностью до наоборот. Они создали условия для хранения и обработки избыточной информации. Но это позволило смоделировать накопление и обработку информации так же, как это происходит в голове человека, в его мозгу. Поэтому компьютеры и сети стали незаменимыми помощниками человека.
Конечно, неплохо было бы иметь единый «центральный информаторий», где есть ответы на все вопросы и где хранятся все знания человечества. Правда, невозможно представить себе, кто и в какие сроки сможет наполнить такой «информаторий» знаниями. Да и располагаем ли мы сами ответами на все вопросы? Все ли мы знаем?
Правда и ложь в информатике и в жизни
Истинна или ложна информация, которую нам предоставляют компьютерные системы (ПК, сети, Интернет и т.п.)? Можно ли на нее положиться и использовать для принятия решений?
В компьютерных программах (в программах, тексты которых понимает и исполняет компьютер) понятия «истина» и «ложь» имеют свое однозначное представление. Любое выражение, понимаемое компьютером, может быть однозначно интерпретировано только как истинное или ложное. Ошибки исключены!
Для интерпретации этих понятий, как истина и ложь есть постоянные и переменные величины, имеющие значения «истина» (иногда это обозначают цифрой «1») или «ложь» (здесь может применяться цифра «0»).
Поэтому, например, в текстах компьютерных программ можно увидеть такие бессмысленные с человеческой точки зрения выражения: 5>2=1 или 4>9=0. Первое означает (в переводе на человеческий язык) «утверждение о том, что 5 больше 2 – истинно». Второе означает «утверждение о том, что 4 больше 9 – ложно».
С цифрами можно выполнять арифметические действия, их можно складывать, вычитать, умножать, делить и т.п. И с логикой («истина» и «ложь») можно тоже выполнять так называемые логические действия. Этих действий предусмотрено всего 3: «не» (или иными словами логическое отрицание), «и» (логическое умножение) и «или» (логическое сложение).
Логическое действие «не» означает отрицание. Все просто: программное утверждение «не ложь» означает «истина», а программное утверждение «не истина» означает «ложь».
Логическое действие «и» означает логическое умножение. Если представить «истину» как «1», а «ложь» как «0», то «и» (логическое умножение) можно заменить на знак умножения. Тогда любое умножение на «0» дает в ответе «0», и только перемножение двух единиц даст в ответе «1» (1×1=1). Таким образом, результатом логического умножения может быть «истина» только в том случае, если умножаются две «истины». В остальных случаях ответом будет «ложь».
Логическое действие «или» означает логическое сложение. В двоичной системе (в каковой существуют понятия «истина» – «1» и «ложь» – «0») нулевой результат сложения может быть только в том случае, если складывать два нуля. В остальных случаях результат будет «1». Таким образом, результатом логического сложения может быть «ложь» только в том случае, если складываются две «лжи». В остальных случаях результатом является «истина».
И вот с помощью этого простого и в чем-то даже примитивного набора логических операций строятся все , которые призваны выяснять истинность или ложность тех или иных компьютерных высказываний. Подобная простота приводит к тому, что компьютер не может ошибиться, интерпретируя истинность или ложность выражений (конечно, если программа составлена правильно, но это уже совсем другая история!).
Однако такое безошибочное поведение компьютера возможно только в том случае, если изначально понятно, что есть «истина» и что есть «ложь». А если не понятно? А вот тут уж компьютер нам ничем помочь не может!
Если изначально в ПК ввести заведомо ложную информацию, но при этом подразумевать ее истинной, то все дальнейшие компьютерные безошибочные логические преобразования не будут иметь смысла. А так как информация в компьютеры попадает из внешнего мира в основном с помощью людей, которые сами порой не могут отличать истину от лжи, то безудержно полагаться на ПК в поиске истиной или ложной информации по меньшей мере безответственно.
Есть и другая причина, когда нельзя полагаться на ПК в этом вопросе. Этой причиной является время. Дело в том, что любая самая истинная информация с течением времени может стать ложной, может устареть, потерять актуальность и даже смысл. Все течет, все изменяется, и изменяются наши представления о мире, о вещах и событиях.
Значит, безответственно полагаться на компьютеры и сети нельзя. А как быть?
Как отличить правду от лжи?
Информацию можно условно поделить
- на техническую и
- гуманитарную.
Техническая информация – это информация, касающаяся каких-либо технических устройств и систем, информация о взаимодействии технических устройств между собой, о взаимодействии человека с машинами. Техническая информация формализуется и оцифровывается. Она более или менее точна, и часто ее можно измерить приборами.
Гуманитарная информация – это информация о взаимоотношениях между людьми, между сообществами людей, между целыми странами и народами. Гуманитарная информация – это слабо формализуемая информация, она наиболее спорна в отношении истинности или ложности тех или иных положений и высказываний. Ее труднее измерить, а иногда совершенно невозможно объективно оценивать.
Поэтому все, что касается технической информации, здесь легче отличить правдивую (точную, достоверную) информацию от ложной (неточной, недостоверной). Но и тут могут быть проблемы.
Представьте себе, например, гипотетический случай. Предположим, инопланетяне (если, конечно верить в их существование!) подключились к нашему Интернету и выложили туда чертеж своей летающей тарелки. Техническая информация? Да, техническая. Поверим? Допустим. А сможем сделать по ней аналог? Вряд ли… Почему?
Потому что чертеж ранее неизвестного устройства – это еще далеко неполная информация. А как изготовить все это? Из каких материалов? А как эти материалы создать? А на каком оборудовании можно это изготовить? А есть ли чертежи этого оборудования? А опять же где технологии производства оборудования для производства летающих тарелок? И так далее. Чем больше вопросов, тем меньше ответов.
Правда, в приведенном фантастическом примере чертеж летающей тарелки можно условно считать истинным, так как, предположим, он дан нам без каких-то искажений. Но так как мы с этим ничего не можем сделать, то вопросы истинности или ложности этой информации становятся неразрешимыми.
Также может происходить и с вполне земной технической информацией. Есть-то она есть, но истинная ли она? Попробуй, проверь…
А вот с гуманитарной информацией нам и без инопланетян невозможно разобраться с точки зрения ее истинности или ложности. Можно ли считать истинными те или иные взаимоотношения людей, философские категории, рассуждения о жизни? Для кого-то это действительно то, что он искал. Для другого – совсем не то.
Вывод. Истина или ложна предоставленная ПК и Интернетом информация – это решение остается за пользователем, который эту информацию запросил. Как говорится, фирма не гарантирует! Полностью полагаться на ПК нельзя, особенно если от принятия решения на основании компьютерных данных зависит судьба человека или человечества.
И все-таки компьютер – незаменимый помощник человека
Почему же тогда люди постоянно применяют ПК, в том числе там, где нужно постоянно принимать решения? Почему люди доверяют компьютерной информации?
Почему компьютерам часто доверяют даже людские жизни? Это я про компьютеры, которые управляют самолетами, автомобилями, поездами.
На самом деле все просто. Мы говорили о том, что компьютер не ошибается, интерпретирую информацию, безошибочно отделяя истину от лжи в своих внутренних программах. И это его неоценимое свойство очень нам полезно.
Человеку свойственно делать ошибки даже при условии получения объективной и истинной информации. Почему? Из-за эмоций, из-за усталости, из-за перенапряжения и тому подобных факторов. Компьютер же не устает и не обладает эмоциями (пока не обладает!).
Но у ПК есть существенный недостаток. Он не может отличить правду от лжи в момент ввода в него информации. Если эту информацию вводит в него человек, особенно если вводимая информация является гуманитарной, не подлежащей строгому измерению и .
А если этот недостаток преодолеть? А как? Да очень просто! Давайте, во-первых, попробуем вводить в ПК информацию, минуя участие человека. А там, где это невозможно, во-вторых, давайте сделаем так, чтобы эту информацию вводил наиболее осведомленный человек, самый умный и самый компетентный в этом вопросе.
Первый вариант (ввод информации без участия человека) используется при управлении техническими объектами. Например, компьютер самолета получает множество информации от датчиков, работающих автоматически без участия человека. Если датчики исправны (а для этого предусматриваются варианты их дублирования и резервирования), то поступающая информация (например, о скорости самолета, высоте полета и пр.) будет истинной. Соответственно, компьютеру можно доверить управление самолетом. Так как он, получив истинную информацию от всех датчиков и приборов, выберет наиболее оптимальные варианты пилотирования. Без эмоций, без ошибок.
Второй вариант (ввод информации наиболее осведомленными людьми) применяется в человеко-машинных системах. Например, кассир в супермаркете пробивает покупателю чек. Все, что он пробил в чеке покупателя (руками или с помощью сканера, что уменьшает вероятность ввода ошибочных данных о товаре) можно автоматически ввести в компьютер. А значит, введенная информация о произведенной покупке является истинной. Дальше компьютер может ее обрабатывать и выдавать истинные результаты (кто и сколько купил, какие продукты и товары покупают больше всего и т.п.).
Подводя итоги можно сказать, что
получение истинной информации с применением ПК и сетей гарантированно возможно в том случае, если введенная в ПК и в сети информация истинна. И если эта информация не устарела с течением времени.
Во всех остальных случаях, если пользователь компьютера не уверен в достоверности введенной информации (или не может проверить достоверность введенной информации), доверять на сто процентов полученной информации нельзя. Опасайтесь подделок!!!
И пока еще не ясно, когда будут найдены решения, позволяющие гарантировать пользователям достоверность получаемой посредством ПК и сетей информации. Да и возможны ли такие решения? Я считаю это маловероятным с учетом того, что движемся мы совершенно другим путем. Путем обеспечения максимальной избыточности информации вместо того, чтобы добиваться хранения только достоверной и единственной в своем роде информации.
Кто не верит всему вышесказанному, пусть попробует на своем ПК хотя бы раз расчистить диски так, чтобы на них осталась только нужная в данный момент информация. Предлагаю только перед проведением этого эксперимента сначала скопировать отдельно всю хранимую в ПК информацию, чтобы не потерять ее безвозвратно.
Уверен, что эксперимент не получится. Потому что мы не можем существовать без избыточной информации, так предопределено всем ходом развития жизни. Мы нуждаемся в избыточной информационной среде для получения и развития знаний, и в конечном итоге для принятия ответственных (и не очень) решений.
Информации много не бывает! Бывает ложная и недостоверная информация. А бывает достоверная и точная. Последняя всегда нужна нам, как воздух.
Дайте информацию, еще информацию, еще, еще!..
Получайте актуальные статьи по компьютерной грамотности прямо на ваш почтовый ящик
.
Уже более 3.000 подписчиков
Ни для кого не секрет, что наибольший объем информации человек получает при помощи глаз, но и другие органы чувств нельзя оставлять без внимания. Все они, безусловно, нужны и важны в нашей жизни.
Благодаря сенсорным системам человек может не только наслаждаться жизнью, но и обеспечивать себе комфортное проживание, уберегать себя от неприятностей. Несмотря на то что наибольший объем информации человек получает при помощи зрения, мы поговорим о значении каждого органа чувств человека, о способах защиты. Все, что мы видим, слышим, чувствуем - это заслуги нашей сенсорной системы, мы должны ей быть благодарными и беречь, как и она нас уберегает от опасности.
Органы чувств
Что такое сенсорная система? У человека всего пять органов, отвечающих за чувства. Давайте их перечислим:
- Глаза (орган зрения).
- Нос (обоняние).
- Уши (орган слуха).
- Язык (орган вкуса).
- Кожа (осязание).
Мы слушаем пение птиц, значит, информацию нам доносят уши, видим прекрасную картину - работают глаза, чувствуем, как вкусно пахнет на кухне, носом, пьем кофе и слышим все оттенки вкуса - заслуга вкусовых рецепторов, укололи иголкой палец - сработала сенсорная система осязания.
Давайте рассмотрим классификацию органов чувств. Они все делятся на две обширные группы: дистантные и контактные. К первой категории относятся те, которые воспринимают раздражитель на расстоянии, им нет необходимости непосредственно соприкасаться с человеком, а во второй все наоборот - орган воспринимает раздражение при контакте. Для примера, к дистантным можно отнести наибольший объем информации человек получает при помощи именно их, а к контактным - осязание.
Наверняка многие слышали про так называемое шестое чувство. Не стоит относить это к основным системам человека, так как органа, отвечающего за него, у нас просто нет. Его можно назвать просто хорошо развитой интуицией. Пока наука не в состоянии объяснить этот феномен.
Зрение
Как уже говорилось неоднократно, наибольший объем информации человек получает при помощи органов зрения. Без глаз человек не смог бы существовать, мы не могли бы обустроить комфортное жилье, достать себе пищу, наверняка прогресс бы не дошел до такого уровня, на котором он сейчас. Развитие зрительного восприятия начинается с самого рождения. Именно с помощью зрения малыш изучает новый для него мир. Он видит все, что его окружает, знакомится с родителями и так далее. Очень важно соблюдать основную гигиену глаз, некоторые правила, чтобы сохранить свое зрение.
Многие просто массу времени проводят в компьютерах, телевизорах, телефонах и планшетах. Этого делать нельзя, ведь наши глаза очень восприимчивы к подобного рода раздражениям. Они быстро устают от напряжения. Читать в сумерках также нельзя - все это грозит ухудшением зрения.
Многие слышали такой миф, что плохое зрение может передаваться по наследству, но есть статистика, что дети с патологиями зрения рождаются в трех случаях из ста, у остальных 97 процентов проблемы появляются в процессе жизнедеятельности. Нужно учитывать многие факторы, в том числе и ритм жизни, ведь сейчас почти каждый подвержен стрессу. Поэтому не стоит верить этому предубеждению, плохое зрение и генетика - это вещи несовместимые.
Обоняние
Мы рассмотрели зрение, впереди еще предстоит познакомиться с понятиями «обоняние», «осязание», «слух» и «вкус». Начнем с первого в нашем списке.
Наш нос - это главный орган, отвечающий за обоняние. Мы, как правило, мало следим за ним, вспоминаем только тогда, когда развивается сильный насморк, мешающий вкушать все ароматы. Гигиену полости носа также необходимо проводить ежедневно.
Обоняние, осязание, зрение и другие чувства человека - это инструменты, благодаря которым мы получаем информацию. Именно нос в первую очередь предупреждает нас об опасности (запах гари, газа и так далее). Также обоняние может влиять и на другие чувства, например, запах из пекарни способен повышать аппетит, при запахе лимона у нас начинает обильно выделяться слюна, таких примеров может быть множество.
Осязание
Человек получает информацию с помощью органов чувств, один из которых кожа, отвечающая за осязание. Чувство холода, жары, прикосновения и многие другие основываются на правильной работе рецепторов, расположенных в большом количестве на всей поверхности тела человека. Большинство из них расположено на более чувствительных местах, таких как кончики пальцев или губы. То есть они концентрируются там, где соприкосновения наиболее частые.
Этот орган чувств имеет немаленькое значение в нашей жизни, за каждый тип отвечают определенные рецепторы. За определение температуры - одни, за боль - другие и так далее. Все органы чувств очень важны для человека, без осязания наша жизнь была бы не менее затруднительна, чем без зрения или слуха.
Слух
Нервная система и органы чувств постоянно взаимодействуют. Грубо говоря, человек - это механизм, в котором все взаимосвязано, нервная и сенсорная система позволяют нам ориентироваться в мире, что необходимо для выживания. Что же такое слух? Это способность улавливать звуковые колебания. Звук распространяется в воздухе и воде, то есть, для этого нужна среда, в вакууме мы ничего слышать не будем. Слух - это одно из пяти чувств, его также называют акустическим восприятием.
Вкус
Последний орган чувств - это язык, а точнее, Вкус нам так же необходим, как и остальные четыре чувства. Для сохранения этой способности необходимо соблюдать правила гигиены, учитывать некоторые запреты: не есть и не пить очень горячее, не разговаривать во время еды и тому подобные.
ЗАПОМНИТЕ! К каждому рабочему месту подведено опасное для жизни напряжение.
Во время работы следует быть предельно внимательным.
Во избежание несчастного случая, поражения электрическим током, поломки оборудования рекомендуется выполнять следующие правила:
Входите в компьютерный класс спокойно, не торопясь, не толкаясь, не задевая мебель и оборудование и только с разрешения преподавателя.
Не включайте и не выключайте компьютеры без разрешения преподавателя.
Не трогайте питающие провода и разъёмы соединительных кабелей.
Не прикасайтесь к экрану и тыльной стороне монитора.
Не размещайте на рабочем месте посторонние предметы.
Не вставайте со своих мест, когда в кабинет входят посетители.
Не пытайтесь самостоятельно устранять неисправности в работе аппаратуры; при неполадках и сбоях в работе компьютера немедленно прекратите работу и сообщите об этом преподавателю.
Работайте на клавиатуре чистыми, сухими руками; легко нажимайте на клавиши, не допуская резких ударов и не задерживая клавиши в нажатом положении.
ЗАПОМНИТЕ! Если не принимать мер предосторожности, работа за компьютером может оказаться вредной для здоровья.
Чтобы не навредить своему здоровью, необходимо соблюдать ряд простых рекомендаций:
Неправильная посадка за компьютером может стать причиной боли в плечах и пояснице. Поэтому садитесь свободно, без напряжения, не сутулясь, не наклоняясь и не наваливаясь на спинку стула. Ноги ставьте прямо на пол, одна возле другой, но вытягивайте их и не подгибайте.
Если стул с регулируемой высотой, то её следует отрегулировать так, чтобы угол между плечом и предплечьем был чуть больше прямого. Туловище должно находиться от стола на расстоянии 15-16 см. Линия взора должна быть направлена в центр экрана. Если вы имеете очки для постоянного ношения, работайте в очках.
Плечи при работе должны быть расслаблены, локти - слегка касаться туловища. Предплечья должны находиться на той же высоте, что и клавиатура.
При напряжённой длительной работе глаза переутомляются, поэтому каждые 5 минут отрывайте взгляд от экрана и смотрите на что-нибудь, находящееся вдали.
Правильная посадка
Самое главное
1. При работе за компьютером необходимо помнить: к каждому рабочему месту подведено опасное для жизни напряжение. Поэтому во время работы надо быть предельно внимательным и соблюдать все требования техники безопасности.
2. Чтобы работа за компьютером не оказалась вредной для здоровья, необходимо принимать меры предосторожности и следить за правильной организацией своего рабочего места.
Плакат «Техника безопасности»
Понятие об информации. Представление информации
Окружающий мир очень разнообразен и состоит из огромного количества взаимосвязанных объектов. Чтобы найти свое место в жизни, вы с раннего детства вместе с родителями, а затем с учителями шаг за шагом познаете все это многообразие. В школе вы приобретаете знания, которые накопило человечество за многие тысячелетия. Каждая учебная дисциплина помогает вам познать мир с позиции своей области знаний.
Так, на уроках географии вы изучаете географические объекты и процессы, происходящие на планете Земля, а на уроках истории знакомитесь с этапами развития человеческого общества. Объектами изучения биологии являются представители живой природы: растения, животные, человек. На уроках физики вы изучаете физические свойства объектов и физические процессы, а на уроках химии - химические свойства объектов и химические процессы. Таким образом, вы формируете физическую, биологическую, историческую и другие картины мира.
Чтобы свести эти представления в единое целое, надо попытаться найти что-то общее во всем этом многообразии. Этим общим является информация. Человек получает информацию из окружающего мира и на основании этой информации формирует свое представление о нем, то есть создает информационную картину мира. Очень важно, чтобы человек научился правильно воспринимать мир, получая и обрабатывая для этого необходимую информацию.
Этот раздел позволит вам встать на путь формирования представления об информационной картине мира. Что для этого надо? Окончательный ответ на этот вопрос сегодня дать очень трудно. Однако совершенно очевидно, что сначала надо научиться целенаправленной работе с информацией.
Любой человек воспринимает информацию с помощью органов чувств и представляет ее в удобной для дальнейшей работы форме с помощью какого-либо языка. Важно правильно выбрать язык и форму представления информации, чтобы они были понятны окружающим. Форма представления информации может быть различной в зависимости от области ее использования и возможностей человека, работающего с ней. Для того чтобы ориентироваться в огромном море разнообразной информации, необходимо знать, какими свойствами она обладает и какие действия с ней можно совершать.
Однако информация существует не сама по себе. Информация несет человеку знания обо всем, что его окружает и происходит вокруг, то есть об объектах, процессах и явлениях реального мира. В этом разделе вы познакомитесь с такими понятиями, как объект, система, информационный процесс, научитесь выделять наиболее существенную о них информацию, чтобы составленная вами информационная картина мира достаточно полно отражала многообразие окружающего мира. Очень важное значение имеют темы, посвященные моделям и моделированию. Что такое информационная модель и как ее создать, чем отличаются информационная модель объекта и системы, что такое моделирование и какие этапы надо пройти, чтобы получить ожидаемый результат - это только небольшая часть вопросов, на которые вы получите ответы, изучив материал этого раздела.
В окружающем мире всюду протекают различные информационные процессы, управление которыми позволяет человеку грамотно организовать не только производство, но и отношения между людьми. Для того чтобы принимать продуманные, а не скоропалительные решения, надо учиться анализировать все, что происходит вокруг, и уметь делать выводы. Это возможно только при условии, что вы научитесь работать с информацией, привлекая при необходимости современные технические средства, в том числе и компьютер.
Из этого раздела вы узнаете, как человек воспринимает информацию об окружающем мире, в чем заключается информационная деятельность человека, какие устройства ему в этом помогают, какую роль играет при этом компьютер.
Приобретение, хранение, умножение знаний основывается на умении собирать и целенаправленно обрабатывать информацию об объектах окружающего мира.
Тема 1.
Понятие об информации
 |
 |
 |
Изучив эту тему, вы узнаете:
- что означает термин «информация»;
- какие виды информации существуют;
- как человек воспринимает информацию;
- какими свойствами обладает информация.
1.1. Что такое информация
Познавая окружающий мир , каждый из нас формирует свое представление о нем. Ежедневно мы узнаем что-то новое - получаем информацию .
Термин «информация» в переводе с латинского означает «разъяснение, изложение, набор сведений» . Информация - это очень емкое и глубокое понятие, которому не просто дать четкое определение. Информацию вы получаете из разных источников : когда читаете или слушаете, смотрите телепередачу или разглядываете картину в музее, дотрагиваетесь до предмета или пробуете какую-нибудь еду и пр. Информация всегда предназначена конкретному получателю, в некоторых областях деятельности называемому приемником.
Существует информация для узкого круга людей , специализирующихся в определенной научной области: химии, биологии, математике, физике, информатике, литературе и пр. Такую информацию называют научной .
Информация, которую вы получаете при знакомстве с произведением искусства (картины, музыкальные произведения, танцы, киноискусство), вызывает разнообразные чувства, эмоции, настроение. Такую информацию называют эстетической .
Для человека важную роль также играют сведения, распространяемые средствами массовой информации: радио, телевидением, газетами и журналами. Это и общественно-политическая, и научно-популярная, и культурологическая информация, которая позволяет человеку узнавать о событиях в мире, науке и искусстве.
Есть еще информация, предназначенная только для одного человека - совершенно секретная или очень личная. Например, готовя подарок ко дню рождения своего друга, вы постараетесь сохранить эту информацию в тайне.
Информация несет человеку знания об окружающем мире.
В наши дни человечество накопило огромное количество информации! Подсчитано, что общая сумма человеческих знаний до недавнего времени удваивалась каждые 50 лет. Сейчас объем информации удваивается через каждые два года. Представьте себе колоссальную библиотеку, содержащую эти сведения! От умения человека правильно воспринимать и обрабатывать информацию зависит во многом его способность к познанию окружающего мира.
1.2. Восприятие информации
Мир вокруг нас полон всевозможных образов, звуков, запахов, и всю эту информацию доносят до сознания человека его органы чувств: зрение, слух, обоняние, вкус и осязание . С их помощью человек формирует свое первое представление о любом предмете, живом существе, произведении искусства, явлении и пр.
Глазами люди воспринимают зрительную (визуальную) информацию. Это может быть текст книги, картина в музее, географическая карта, дорожный знак, танец балерины.
Органы слуха доставляют информацию в виде звуков (аудиальную): речь, звонки телефона, пение птиц, музыку, шум. У разных людей этот орган чувств может работать по-разному: одни слышат лучше, другие - хуже. Современники великого скрипача Николо Паганини утверждали, что он слышал переговаривающихся шепотом людей на расстоянии 10 метров.
Органы обоняния позволяют человеку ощущать запахи. Обычно вы не задумываетесь о том, что окружающие вас запахи - это тоже очень важная информация. Когда вы хотите охарактеризовать запах, то стараетесь дать ему сравнительную оценку: тяжелый, легкий, пряный, приятный. Существует очень редкая специальность - «парфюмер». Этот человек смешивает экстракты разных цветов, фруктов и получает новое сочетание, которое используется при изготовлении духов, туалетной воды и других парфюмерных изделий. Иногда запахи усиливают восприятие окружающего мира. Например, запах бергамотного масла обостряет зрительные ощущения, а запах герани - слух.
Органы вкуса несут человеку информацию о вкусе еды. Представьте себе, что было бы, если бы вы не обладали этим чувством! Вы не смогли бы отличить апельсин, например, от соленых огурцов. Исторические исследования показали, что встречаются люди с обостренным чувством вкуса. Например, найдены записи о том, что древнеримские гастрономы по вкусу рыбы определяли, в каком месте реки Тибр она была выловлена.
Органы осязания позволяют получить другую информацию, например о температуре предмета (горячий или холодный), о состоянии поверхности (гладкая или шершавая, мокрая или сухая). Такая информация называется тактильной. Оказавшись в полной темноте, вы не сможете отличить черный шарик от белого. Зато если один из них сделан из резины, а другой из стекла, то вы без труда их различите. Для этого достаточно их ощупать кончиками пальцев.
Каждый запах, цвет и звук действуют на человека. Одни цвета раздражают, другие успокаивают. Например, красный цвет считается согревающим, активным, жизнерадостным; желтый цвет - теплым, веселым. Звуки оказывают влияние на эмоции и физическое состояние человека. Например, грустная музыка учащает и углубляет дыхание и пульс, радостная - имеет обратное воздействие.
Виды информации, которые человек получает с помощью органов чувств, называют органолептпической информацией . Практически 90 % информации человек получает при помощи органов зрения, примерно 9 % - посредством органов слуха и только 1 % - при помощи остальных органов чувств.
Однако информацию может воспринимать не только человек, но и животные и растения
. Вы много читали или слышали о способностях собак, работающих в спасательных службах. Их органы обоняния настолько чутки, что позволяют находить людей даже под снегом. Собаки чувствительны к запахам следов, но у них понижено восприятие запахов трав, цветов, которые образуют фон. Многие животные слышат высокие звуки, которые не способен воспринять человек. Органы чувств человека и животных по-разному воспринимают окружающий мир.
1.3. Свойства информации
Люди, обмениваясь между собой информацией, постоянно должны задавать себе вопросы: понятна, актуальна и полезна ли она для окружающих, достоверны ли полученные сведения. Это позволит лучше понять друг друга, найти правильное решение в любой ситуации. Вы постоянно анализируете свойства информации, часто не придавая этому значения. В повседневной жизни от свойств информации часто зависят жизнь и здоровье людей, экономическое развитие общества.
В каком классе информации дают больше - в 8-м или 10-м? «Конечно, в десятом», - скажете вы. Может быть, сразу пойти в 10-й класс, получить всю информацию за один год и быстрее закончить школу? Оказывается, не все так просто. В 10-м классе информации вы получите больше, но вот поймете ли ее? Учебник по физике 8-го класса содержит для вас полезную информацию, но для ученика 10-го класса в нем нет ничего нового. Учебник по физике 10-го класса совершенно непонятен восьмикласснику, так как в нем содержатся «странные» термины и формулы. Информация становится понятной, если она выражена языком, который воспринимает тот, кому она предназначена. Предположим, к вам обратится иностранец с просьбой объяснить, как пройти к какому-нибудь памятнику архитектуры. Смогли бы вы ему помочь, не зная иностранного языка?
Однако не только это важно в жизни. Лишь актуальная - вовремя полученная информация может принести пользу людям. Недаром существуют прогнозы погоды, а ученые стараются найти более надежные способы предупреждения о землетрясениях, ураганах, других стихийных бедствиях.
Иногда бывает, что в процессе разговора по телефону расслышать собеседника мешает шум, из-за чего вы не всегда точно воспринимаете информацию. Такое случается и в других ситуациях. Если вы отправили телеграмму с просьбой встретить вас на вокзале, а телеграфист ошибся в дате, то вряд ли вас встретят вовремя. Недостоверная информация может привести к неправильному пониманию или принятию неверного решения.
Если двое договорились о встрече в определенное время, то едва ли они найдут друг друга, не договорившись еще и о месте встречи. Если вы сели за руль автомобиля, не зная, как им управлять, то вряд ли далеко уедете - вы обладаете неполной информацией для управления автомобилем. Неполнота информации сдерживает принятие решений или может повлечь ошибки. Информация полна, если ее достаточно для понимания и принятия решений. Значит, информация должна быть еще полной и достоверной.
В любой ситуации, даже очень простой и обыденной, вам нужна актуальная, достоверная, полная, понятная и полезная информация. Рассмотрим несколько ситуаций.
Утром, собираясь в школу, вы обязательно смотрите на часы - вам нужна только достоверная информация. Кроме того, вы наверняка выглянете в окно или посмотрите на термометр, чтобы решить, что надеть. Это актуальная информация. Затем идете в школу и находите кабинет согласно расписанию. Вам нужна полная и достоверная информация, иначе невозможно отыскать нужный кабинет.
Вы часто пользуетесь географической картой для определения маршрута поездки, знакомства с новой страной, изучения исторических событий. Карта всегда служила человеку источником информации о земной поверхности. Она также является важным инструментом для исследования в различных областях. Такие задачи, как соотнесение с реальной местностью и координирование строительных работ, геодезия, геология, решают с помощью карт. Поэтому здесь жизненно важно соответствие карт реальной местности - их достоверность и полнота. Сейчас создаются «Геоинформационные системы» - живые карты на компьютере. Информация в них поступает со спутников, анализируется, обрабатывается.
Такие системы позволяют решать даже нетрадиционные задачи:
◊ прогноз объема продаж и потенциала рынка, так как могут отображать информацию о расположении магазинов, ассортименте товаров, демографические данные;
◊ анализ ситуации и выбор оптимального решения для ликвидации последствий экологических аварий;
◊ построение моделей гидрографической сети и определение участков затоплений;
◊ построение моделей рельефа поверхности Земли.
Все карты описаны специальным языком, который понятен лишь специалисту. Это означает, что информация доступна не всем. Каждый символ для специалиста несет большой объем достоверной, объективной и понятной информации, которая недоступна тем, кто не знает этого языка.
В современных «космических технологиях», используемых, в частности, на борту космической станции «Мир», решающую роль играет информация, полученная с помощью различных приборов. Например, расположение станции относительно Солнца важно для работы солнечных батарей. Малейшая неточность, и корабль лишится энергии. Такая информация должна быть актуальной, достоверной и полной.
Контрольные вопросы и задания
1. Как вы понимаете, что такое информация?
2. Какую роль играет информация в жизни человека?
3. Приведите примеры специальной информации, с которой вы встречаетесь на уроках.
4. Как называется информация, получаемая человеком с помощью органов чувств?
5. Перечислите виды информации, воспринимаемые человеком. Приведите примеры.
6. Приведите примеры восприятия информации животными, растениями.
7. Какими свойствами обладает информация? Дайте характеристику каждому свойству.
8. Зависят ли свойства информации от человека - получателя? Объясните.
9. Приведите примеры актуальной, достоверной информации, используемой в повседневной жизни.
10. Какими свойствами обладает информация, с которой вы встречаетесь на уроках?
11. Приведите примеры, доказывающие жизненную важность достоверной, актуальной, полной информации.
Тема 2.
Представление информации
 |
 |
 |
Изучив эту тему, вы узнаете:
- что является основой представления информации;
- какие бывают формы представления информации;
- что такое код и кодирование информации;
- какие единицы измерения используются
для определения объема информации;
- как кодируется в компьютере текстовая,
числовая, графическая и звуковая информация.
2.1. Форма и язык представления информации
Воспринимая информацию с помощью органов чувств , человек стремится зафиксировать ее так, чтобы она стала понятной и другим, представляя ее в той или иной форме.
Музыкальную тему композитор может наиграть на пианино, а затем записать с помощью нот. Образы, навеянные все той же мелодией, поэт может воплотить в виде стихотворения, хореограф выразить танцем, а художник - в картине.
Человек выражает свои мысли в виде предложений, составленных из слов. Слова, в свою очередь, состоят из букв. Это - алфавитное представление информации.
Форма представления одной и той же информации может быть различной. Это зависит от цели, которую вы перед собой поставили. С подобными операциями вы сталкиваетесь на уроках математики и физики, когда представляете решение в разной форме. Например, решение задачи: «Найти значение математического выражения у = 5х + 3, при х = -3; -2; -1; 0; 1; 2; 3» можно представить в табличной или графической форме. Для этого вы пользуетесь визуальными средствами представления информации: числами, таблицей, рисунком.
Таким образом, информацию можно представить в различной форме:
◊ знаковой письменной, состоящей из различных знаков, среди которых принято выделять:
♦ символьную в виде текста, чисел, специальных символов (например, текст учебника);
♦ графическую (например, географическая карта);
♦ табличную (например, таблица записи хода физического эксперимента);
◊ в виде жестов или сигналов (например, сигналы регулировщика дорожного движения);
◊ устной словесной (например, разговор)
.
Форма представления информации очень важна при ее передаче: если человек плохо слышит, то передавать ему информацию в звуковой форме нельзя; если у собаки слабо развито обоняние, то она не может работать в розыскной службе. В разные времена люди передавали информацию в различной форме с помощью: речи, дыма, барабанного боя, звона колоколов, письма, телеграфа, радио, телефона, факса. Независимо от формы представления и способа передачи информации, она всегда передается с помощью какого-либо языка.
На уроках математики вы используете специальный язык, в основе которого - цифры, знаки арифметических действий и отношений. Они составляют алфавит языка математики.
На уроках физики при рассмотрении какого-либо физического явления вы используете характерные для данного языка специальные символы, из которых составляете формулы. Формула - это слово на языке физики.
На уроках химии вы также используете определенные символы, знаки, объединяя их в «слова» данного языка.
Существует язык глухонемых, где символы языка - определенные знаки, выражаемые мимикой лица и движениями рук.
Основу любого языка составляет алфавит - конечный набор знаков (символов) любой природы, из которых формируется сообщение.
Языки делятся на естественные (разговорные) и формальные. Алфавит естественных языков зависит от национальных традиций. Формальные языки встречаются в специальных областях человеческой деятельности (математике, физике, химии и т. д.). В мире насчитывается около 10 ООО разных языков, диалектов, наречий. Многие разговорные языки произошли от одного и того же языка. Например, от латинского языка образовались французский, испанский, итальянский и другие языки.
2.2. Кодирование информации
С появлением языка, а затем и знаковых систем расширились возможности общения между людьми. Это позволило хранить идеи, полученные знания и любые данные, передавать их различными способами на расстояние и в другие времена - не только своим современникам, но и будущим поколениям. До наших дней дошли творения предков, которые с помощью различных символов увековечили себя и свои деяния в памятниках и надписях. Наскальные рисунки (петроглифы) до сих пор служат загадкой для ученых. Возможно, таким способом древние люди хотели вступить в контакт с нами, будущими жителями планеты и сообщить о событиях их жизни.
Каждый народ имеет свой язык, состоящий из набора символов (букв): русский, английский, японский и многие другие. Вы уже познакомились с языком математики, физики, химии. Представление информации с помощью какого-либо языка часто называют кодированием.
Код - набор символов (условных обозначений) для представления информации. Кодирование - процесс представления информации в виде кода.
Водитель передает сигнал с помощью гудка или миганием фар. Кодом является наличие или отсутствие гудка, а в случае световой сигнализации - мигание фар или его отсутствие.
Вы встречаетесь с кодированием информации при переходе дороги по сигналам светофора. Код определяют цвета светофора - красный, желтый, зеленый.
В основу естественного языка, на котором общаются люди, тоже положен код. Только в этом случае он называется алфавитом. При разговоре этот код передается звуками, при письме - буквами. Одну и ту же информацию можно представить с помощью различных кодов. Например, запись разговора можно зафиксировать посредством русских букв или специальных стенографических значков.
По мере развития техники появлялись разные способы кодирования информации. Во второй половине XIX века американский изобретатель Сэмюэль Морзе изобрел удивительный код, который служит человечеству до сих пор. Информация кодируется тремя «буквами»: длинный сигнал (тире), короткий сигнал (точка) и отсутствие сигнала (пауза) для разделения букв. Таким образом, кодирование сводится к использованию набора символов, расположенных в строго определенном порядке.
Люди всегда искали способы быстрого обмена сообщениями. Для этого посылали гонцов, использовали почтовых голубей. У народов существовали различные способы оповещения о надвигающейся опасности: барабанный бой, дым костров, флаги и т. д. Однако использование такого представления информации требует предварительной договоренности о понимании принимаемого сообщения.
Знаменитый немецкий ученый Готфрид Вильгельм Лейбниц предложил еще в XVII веке уникальную и простую систему представления чисел. «Вычисление с помощью двоек... является для науки основным и порождает новые открытия... при сведении чисел к простейшим началам, каковы 0 и 1, везде появляется чудесный порядок».
В 1676 году Лейбниц занялся исследованием математических законов применительно к двоичной системе счисления. Лейбницу первому пришла мысль использовать двоичные числа в вычислительном устройстве. Однако числа в двоичной системе представлялись длинными цепочками двоичных разрядов, и это трудно было воспроизвести в техническом устройстве. Поэтому разработанная Лейбницем механическая разностная машина выполняла арифметические действия над десятичными числами.
В 1816 году английский математик Джордж Буль подхватил идею Лейбница и создал универсальный логический язык, подчиняющийся математическим законам. С помощью этого языка Буль предложил кодировать высказывания, а затем манипулировать ими подобно тому, как в математике манипулируют обычными числами.
В 1867 году американский ученый Чарльз Сандерс Пирс применил законы математической логики для описания электрических переключательных схем.
С помощью двух цифр 0 и 1 можно отображать не только числа, но и знакомые всем жизненные понятия, которые по своей сути имеют два противоположных состояния, например день и ночь, добро и зло, свет и тьма, истина и ложь и т. д.
Достижения ученых и изобретателей, вносивших свой вклад в развитие двоичной математики и логики на протяжении многих лет, нашли реальное воплощение только в середине XX века, когда была создана первая цифровая вычислительная машина. С тех пор прошло много лет, но и по сей день в основе работы всех устройств современного компьютера лежат законы математики и логики применительно к двоичной системе счисления.
2.3. Представление информации в компьютере
Единицы измерения объема информации в компьютере
Способ преобразования разнообразной информации в последовательность нулей и единиц двоичного кода, то есть записи ее на строгом математическом языке, широко используется в технических устройствах, в том числе и в компьютере.
С помощью двух цифр 0 и 1 можно закодировать любое сообщение. При создании первой вычислительной машины такой способ представления информации привлек к себе внимание именно простотой технической реализации: есть сигнал - это 1, нет сигнала - это 0.
Символы двоичного кода 0 и 1 принято называть двоичными цифрами или битами (от англ. binary digit - двоичный знак). Бит является минимальной единицей измерения объема информации. Объем информации в сообщении определяется количеством битов.
Бит - наименьшая единица измерения объема информации.
Более крупной единицей измерения объема информации служит 1 байт, состоящий из 8 битов .
Принято также использовать и более крупные единицы измерения объема информации, которые приведены в таблице 2.1. Число 1024 (210) является множителем при переходе к более высокой единице измерения .
Для преобразования информации в двоичные коды и обратно в компьютере должно быть организовано два процесса:
◊ кодирование
- преобразование входной информации в машинную форму, то есть в двоичный код;
◊ декодирование
- преобразование двоичного кода в форму, понятную человеку.
Кодирование обеспечивается устройствами ввода, а декодирование - устройствами вывода .
Таблица 2.1. Единицы измерения объема информации
Кодирование числовой информации
Числа в компьютере представляются в двоичной системе счисления , то есть посредством двух цифр - 0 и 1 . Это позиционная система , из чего следует, что вес цифры 1 зависит от места (позиции), которое эта цифра занимает в числе. Любое число можно разложить по степеням основания системы счисления, в том числе и двоичной. Принято при работе с разными системами счисления внизу около числа ставить цифру для обозначения конкретной системы счисления, например, 1101 2 , 1201 3 , 3204 5 , 3058 10 , 8B50D 16 .
Для сравнения рассмотрим два примера представления чисел:
♦ в десятичной системе счисления число 3058 10 можно представить следующим образом:
3058 10 = 3х10 3 + 0х10 2 + 5х10 1 + 8x10 0 = 3х10 3 + 5х10 1 + 8x10 0 ,
где степени числа 10 (основания системы) соответствуют номеру позиции цифры в числе;
♦ в двоичной системе счисления число 1101 2 можно представить следующим образом:
1101 2 = 1х2 3 + 1х2 2 + 0x2 1 + 1x2 0 = 2 3 + 2 2 + 2 0 = 13 10 ,
где степени числа 2 (основания системы) соответствуют номеру позиции цифры в числе.
В компьютере различают представление целых и действительных чисел .
Целые числа представляются в виде одного, двух или четырех байт со знаком или без знака. Форматы без знака существуют только для положительных чисел. В форматах со знаком знак числа определяет старший разряд: 0 - положительное, 1 - отрицательное. Такое представление получило название представления с фиксированной точкой.
Действительные числа в двоичной системе счисления представляются в экспоненциальном виде:
А 2 = ±М 2 x2 р,
где М 2 - мантисса числа в виде правильной дроби, а Р - порядок, показывающий, на сколько разрядов должна переместиться десятичная точка мантиссы для получения исходного числа.
Такое представление получило название представления с плавающей точкой
.
Кодирование текстовой информации
Нажатие любой алфавитно-цифровой клавиши на клавиатуре приводит к тому, что в компьютер посылается сигнал в виде двоичного числа, представляющего собой одно из значений кодовой таблицы. Кодовая таблица - это внутреннее представление символов в компьютере. Долгое время во всем мире в качестве стандарта была принята таблица ASCII (American Standard Code for Informational Interchange -г- Американский стандартный код информационного обмена).
При таком кодировании для хранения двоичного кода одного символа выделялся 1 байт = 8 бит. Учитывая, что каждый бит может принимать значение 1 или 0, количество возможных кодовых комбинаций (сочетаний единиц и нулей) для отображения символов равнялось 28 = 256.
В стандарте ASCII коды первых 128 символов от 0 до 127 отводились для цифр, букв латинского алфавита и управляющих символов. Вторая половина кодовой таблицы (от 128 до 255) американским стандартом не была определена и предназначалась для символов национальных алфавитов, псевдографики и некоторых математических символов.
В настоящее время для кодирования текстовой информации в основном используется стандарт Unicode, как результат сотрудничества Международной организации по стандартизации с ведущими производителями компьютеров и программного обеспечения. Цель создания этого стандарта - единая таблица для всех национальных языков (для 25 реально существующих письменностей).
Для кодирования алфавитов всех национальных языков достаточно 16-битного представления (по 2 байта на символ). Каждому национальному алфавиту выделен свой блок с кодами символов этой письменности.
К настоящему времени кодирование всех официальных письменностей можно считать завершенным. Unicode 3.2 помимо русского языка поддерживает следующие языки народов России с дополнительными кириллическими буквами: башкирский, бурятский, калмыцкий, коми, ненецкий, осетинский и многие другие.
Как перспектива развития стандарта Unicode - это освоение 21-битного пространства кодов для кодирования письменности «мертвых» языков, дополнительных китайских иероглифов и искусственно созданных алфавитов.
Кодирование графической информации
Создавать и хранить графические объекты в компьютере можно двумя способами - как растровое или как векторное изображение. Для каждого вида изображения используется свой способ кодирования.
Растровое изображение представляет собой совокупность точек, используемых для его отображения на экране монитора. Объем растрового изображения определяется как произведение количества точек и информационного объема одной точки, который зависит от количества возможных цветов. Чем больше цветов, тем длиннее должен быть код данного цвета. Количество битов на кодирование одного цвета принято называть глубиной цвета.
Для черно-белого изображения информационный объем одной точки равен 1 биту, так как точка может быть либо черной, либо белой,-что можно закодировать двумя цифрами - 0 или 1.
Рассмотрим, сколько потребуется бит для отображения цветной точки: для 8 цветов необходимо 3 бита; для 16 цветов - 4 бита; для 256 цветов - 8 битов (1 байт).
Векторное изображение представляет собой графический объект, состоящий из графических примитивов. Каждый примитив состоит из элементарных отрезков кривых, параметры которых (координаты узловых точек, радиус кривизны и пр.) описываются математическими формулами. Для каждой линии указываются ее тип (сплошная, пунктирная, штрих-пунктир- ная), толщина и цвет, а замкнутые фигуры дополнительно характеризуются типом заливки. Кодирование векторных изображений выполняется различными способами в зависимости от прикладной среды. В частности, формулы, описывающие отрезки кривых, могут кодироваться как обычная буквенно-цифро- вая информация для дальнейшей обработки специальными программами.
Кодирование звука
Звук представляет собой непрерывный сигнал - звуковую волну с меняющейся амплитудой и частотой. Громкость сигнала зависит от его амплитуды (чем больше амплитуда, тем громче сигнал). Тон сигнала зависит от его частоты (чем больше частота сигнала, тем выше тон). Частота звуковой волны выражается числом колебаний в секунду и измеряется в герцах (Гц, Hz). Человеческое ухо способно воспринимать звуки в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц. Этот диапазон частот называют звуковым.
При кодировании звуковой информации непрерывный сигнал разбивается на равные по длительности интервалы времени (дискреты). При этом предполагается, что на каждом участке сигнал не изменяется, то есть имеет постоянный уровень, который может быть представлен двоичным кодом. Очевидно, что такая замена реального сигнала на совокупность уровней отражается на качестве звука. Поэтому чем меньше временные интервалы (дискреты), тем точнее сигнал можно представить в виде кодов.
Важной характеристикой при кодировании звука является частота дискретизации - это количество измерений уровней сигнала за 1 секунду. Другой важной характеристикой является глубина кодирования звука - количество битов, отводимое на одно измерение уровня звукового сигнала.
Кто хоть раз играл в компьютерные игры или, например, получал справку о текущем времени по телефону, имел дело с синтезированным звуком. Вывод подобных звуков осуществляется синтезатором, который считывает из памяти последовательность хранящихся там звуковых кодов. На подобном принципе основан таблично-волновой способ кодирования. В заранее подготовленных таблицах хранятся образцы звуков окружающего мира, музыкальных инструментов и пр. и их числовые коды. Числовые коды выражают высоту тона, продолжительность и интенсивность звука и прочие параметры, характеризующие особенности звука. Поскольку в качестве образцов используются «реальные» звуки, то качество звука, полученного в результате синтеза, получается очень высоким и приближается к реальному качеству звучания.
Контрольные вопросы и задания
1. Какие формы представления информации вы знаете?2. Представьте информацию о погоде в различной форме.
3. С помощью чего передается информация?
4. Что такое алфавит? Приведите примеры алфавитов.
5. Где применяются естественные языки? Приведите примеры.
6. Где применяются формальные языки? Приведите примеры.
7. Что такое код и кодирование?
8. Приведите примеры кодирования информации, используемой в математике, физике, химии, биологии, географии.
9. Какое значение имеет кодирование в развитии человечества?
10. Придумайте три своих способа кодирования русскйх букв, используя различные формы представления информации.
11. Какой алфавит нашел наибольшее распространение в различных сферах деятельности? Как называются символы этого алфавита?
12. Что такое один байт?
13. Укажите, что принято за единицу измерения объема информации: 1 байт, 1 бит, 1 килобит?
14. Что больше - 1 Кбайт или 1000 байт?
15. Какие единицы измерения объема информации вы знаете?
16. Укажите правильный порядок возрастания единиц измерения объема информации и укажите их соотнесение друг с другом:
а) бит, байт, гигабайт, килобайт;
б) байт, мегабайт, килобайт, гигабайт;
в) байт, килобайт, мегабайт, гигабайт;
г) байт, килобайт, гигабайт, мегабайт.
17. На стандартно оформленной машинописной странице должно быть 30 строк по 60 символов в каждой. Определите информационный объем страницы в битах (килобит) и байтах (килобайтах). Объем информации, содержащийся в одном символе (букве, цифре, специальном символе или пробеле), равен одному байту.
18. На стандартно оформленной машинописной странице помещается 30 строк по 60 символов в каждой. Определите информационный объем страницы в байтах и мегабайтах при кодировании в кодах ASCII и Unicode.
19. Как кодируется растровое изображение?
20. Что такое глубина цвета?
21. Как кодируется векторное изображение?
22. Как кодируется музыка?
23. Что такое глубина кодирования звука?