Что такое вещество в информатике – Вещество, энергия, информация — основные понятия науки информатики — ИНФОРМАТИКА — ДИДАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ К УРОКАМ — МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ УЧИТЕЛЯ

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

megalektsii.ru

Вещество, энергия, информация — основные понятия науки информатики

Задание 1.

В приведенных фрагментах текста слова вещество, энергия, информация перепутаны. Исправьте ошибки.

Задание 2.

В приведенных фрагментах пропущенны слова вещество, энергия, информация. Впишите эти слова.

www.metod-kopilka.ru

Вещество, энергия, информация — 3 составляющих окружающего нас мира

Содержание:

1.Введение.

2.Информация  и знания.

3.Информационные  процессы.

4. Информационная деятельность. История возникновения ЭВМ (ПК)

 и компьютерных сетей.

5.Литература.

                                          Введение

Начать лучше с простого, 
чтобы сложное казалось простым…

Окружающий нас мир бесконечно многообразен. Бесплодны попытки  человека понять любой его объект, любое явление в исчерпывающей  полноте. С зарождения науки в  древности и до наших дней основным методическим принципом познания является моделирование

Одним из первых обобщенных, абстрактных  понятий науки стало понятие  “вещество”. В разнообразии материальных объектов учёные пытались увидеть некоторое единство, отыскать “первоматерию”, атомы вещества. Эта идея развивалась от философии древней Греции (Демокрит, Эпикур, Лукреций) до самой современной квантовой теории вещества. После разгадки природы вещества, его структуры, казалось, что всё в мире можно объяснить, описав его как совокупность взаимодействующих материальных частиц.

Следующим обобщающим понятием в истории  науки стало понятие “энергия”. Его появление было связано с развитием техники, созданием двигателей, технических преобразователей энергии. Наука стала активно использовать “энергетический язык” в описании природы. Физические, химические, биологические процессы стали рассматриваться с позиции передачи и преобразования энергии. Знаменитая формула Эйнштейна (Е=mc

Желая исследовать всё более  сложные объекты в технике, биологии, обществе, наука встала перед фактом невозможности детального описания их поведения на языке материально-энергетических моделей.

В середине ХХ века появляется и развивается  новая научная дисциплина – кибернетика. Её основатель (1948 г.) – американских математик Норберт Винер. Термин “кибернетика” на греческом языке означает “искусство управления”. Н.Винер назвал кибернетикой науку об управлении и связи в живом организме и машине.

Центральным понятием кибернетики  является информация. Между элементами кибернетической системы, а также между различными системами имеют место информационные взаимодействия, т.е. обмен управляющими сигналами, знаками, командами.

Кибернетика породила новый системно-информационный взгляд на природу. Вещество – энергия – информация – это три точки зрения, три стороны, с которых наука сумела посмотреть на бесконечно разнообразный мир.

В 60-70-е годы ХХ века информатика  выделилась из кибернетики как самостоятельная  научная дисциплина. Предметом информатики  является собственно информация, способы её представления, передачи и обработки. В современном виде информатика оформилась с массовым появлением и развитием электронно-вычислительных машин (ЭВМ).

В своей повседневной жизни, в производственной деятельности человек постоянно  имеет дело с тремя упомянутыми  выше субстанциями: веществом, энергией и информацией. Мы не можем жить без  пищи, одежды, жилья, предметов быта, транспорта и пр. Всё это –  материальные объекты (в общем понятии  – вещество). Электричество, отопление  в наших домах – это энергия. Пресса, радио, телевидение, книги –  информация. Значит, информатика –  современная научная база информационной сферы деятельности людей.

Информатика — наука, изучающая все  аспекты получения, хранения, преобразования, передачи и использования информации.

                                   1.Информация и знания

Представьте себе, что вы ничего не видите, ничего не слышите, не ощущаете ни запахов, ни холода, ни тепла, а в  добавок вся пища абсолютно безвкусная… Надо полагать, жизнь сразу бы потеряла для вас свою привлекательность. Ни телевизора, ни компьютерных игр, ни музыки, ничего … И всё по тому, что нас лишили постоянного притока информации, без которого немыслимо нормальное существование человека в окружающем мире.

Человек воспринимает информацию из окружающего мира с помощью своих  органов чувств; их пять: зрение, слух, вкус, обоняние, осязание.

Более 90% информации поступает к нам через зрение и слух. Но и запахи, вкусовые и осязательные ощущения тоже несут информацию. Например, почувствовав запах гари, вы узнали, что на кухне сгорел обед, о котором забыли. На вкус вы легко узнаете знакомую пищу, на ощупь — знакомые предметы даже в темноте.  

Чтобы правильно ориентироваться  в мире, нам приходится запоминать полученные сведения (хранить информацию). В процессе достижения каких-либо целей  мы принимаем решения (обрабатываем информацию), а в процессе общения  с другими людьми – передаём и  принимаем информацию. Каждый из нас  живёт в мире информации.  

Понятие информация (лат. informatio – сведения, разъяснения, изложение) – одно из самых фундаментальных в современной науке, поэтому определить его исчерпывающим образом через какие-то более простые понятия невозможно.

В информатике известны различные  подходы к этому понятию, и  каждый подход даёт своё определение  информации. Рассмотрим два различных  подхода к информации:

• первый можно назвать субъективным подходом, при котором информация рассматривается с точки зрения её роли в жизни и деятельности человека. С этой позиции информация – это знания, сведения, которыми обладает человек, которые он получает из окружающего мира. Вопросом “Что такое знание?” занимается наука “Искусственный интеллект”, одна из главных задач которой – анализ и моделирование человеческих знаний. С элементами этой науки мы познакомимся позже;
• второй подход можно назвать кибернетическим, он позволяет создавать машины, работающие с информацией. С этой точки зрения информация – это содержание последовательностей символов (сигналов) из некоторого алфавита. А символы можно хранить, передавать и обрабатывать.

Будем придерживаться следующего определения  информации:

Информация – это сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии.

Рассмотрим свойства информации.

Человек – это существо социальное, для общения с другими людьми ему необходимо обмениваться с ними информацией, причём этот обмен происходит на определённом языке – русском, английском и т.д. Участники дискуссии  должны владеть тем языком, на котором  ведётся общение, тогда информация будет понятной.

Только при условии, что информация полезна, дискуссия приобретает практическую ценность. Бесполезная информация создаёт информационный шум, который затрудняет восприятие полезной информации.

Широко известен термин “средства  массовой информации” (газеты, радио, телевидение), которые доводят информацию до каждого члена общества. Обязательно, чтобы такая информация была достоверной и актуальной. Недостоверная информация вводит членов общества в заблуждение и может стать причиной возникновения социальных потрясений. Неактуальная информация бесполезна, и потому никто, кроме историков, не читает прошлогодних газет.

Чтобы человек мог правильно  ориентироваться в окружающем мире, ему нужна полная и точная информация. Задача получения полной и точной информации стоит перед наукой. Человек получает полную и точную информацию о природе, обществе и технике в процессе обучения.

2.Информационные процессы

В повседневной жизни человек все  время сталкивается с различными процессами: смена времен года, раскрытие бутона цветка, пошив костюма.

Процесс — последовательная смена состояний объекта в результате произведенных действий. 

Если происходит смена состояний  объекта, то в этом случае можно говорить о процессе.

Одни процессы протекают в живой  природе, другие — в человеческом обществе. Иногда человек играет решающую роль в ходе протекания процесса, например при пилотировании самолета, или  написании сочинения. Некоторые  процессы протекают независимо от влияния  человека, как, например, распускание  листьев на дереве, приливы и отливы.

Особую роль в ходе протекания некоторых  процессов играет информация.

Если обратиться в далекое прошлое, то жалобы на обилие информации обнаруживаются тысячелетия назад.

Информационный кризис — это возрастающее противоречие между объемом накапливаемой в обществе информации и ограниченными возможностями ее обработки отдельно взятой личностью.

В связи с этим сформировались новые  научные дисциплины — информатика, кибернетика, бионика, робототехника и другие, имеющие своей целью изучение закономерностей информационных процессов.

Информационный процесс — совокупность последовательных действий (операций), производимых над информацией (в виде данных, сведений, фактов, идей, гипотез, теорий и пр.) для получения какого-либо результата (достижения цели).

Информационные процессы всегда протекают  в каких-либо системах (социальных, социотехнических, биологических и  пр.).

Система — совокупность взаимосвязанных между собой объектов. Составные части системы называются элементами или компонентами.

Информационный процесс может  состояться только при наличии информационной системы, обеспечивающей его составляющие.   

Есть три типа информационных процессов: хранение, передача и обработка информации.

Хранение информации — это распространение  ее во времени. Человек  хранит информацию либо в собственной памяти, либо на каких-то  внешних носителях. Чаще всего — на бумаге.

Обработка информации составляет основу процесса преобразования информации.

Информация может быть передана для ее последующего использования, обработки  или хранения. Передача информации — всегда двусторонний процесс.

Информация передается в форме сообщений от некоторого источника информации к ее приемнику посредством канала связи между ними. Источник посылает передаваемое сообщение, которое кодируется в передаваемый сигнал. Этот сигнал посылается по каналу связи. В результате в приемнике появляется принимаемый сигнал, который декодируется и становится принимаемым сообщением. 

                            канал связи 
источник ——————————— > приемник

Пример:

Живое существо своими органами чувств (глаз, ухо, кожа, язык и т. д.) воспринимает информацию из внешнего мира, перерабатывает ее в определенную последовательность нервных импульсов, передает импульсы по нервным волокнам, хранит в памяти в виде состояния нейронных структур мозга, воспроизводит в виде звуковых сигналов, движений и т.п., использует в процессе своей жизнедеятельности.    

 Информационные процессы, осуществляемые  по определенным информационным  технологиям, составляют основу  информационной деятельности человека.

Компьютер является универсальным  устройством для автоматизированного  выполнения информационных процессов.                                       

 канал связи 
источник ——————————— > приемник

   3.Информационные революции. Информационное 
   общество. Информатизация. Информационная культура

Вплоть до XV века деятельность общества была направлена на овладение веществом, то есть познание свойств вещества и изготовление сначала примитивных, а потом более сложных орудий труда.

Затем в процессе становления общества на первый план вышла проблема овладения  энергией — сначала тепловой, затем  электрической, наконец, в XX веке —  атомной. Овладение энергией позволило  освоить массовое производство потребительских  ценностей и, как следствие, повысить уровень жизни людей и изменить характер их труда.

В то же время людям всегда была свойственна потребность выразить и запомнить информацию об окружающем мире. В истории развития цивилизаций  произошло несколько информационных революций.

Первая  революция связана с изобретением письменности (около 5 тыс. лет назад). Люди получили возможность не только обмениваться информацией при непосредственном общении, но и записывать её, хранить и передавать следующим поколениям. Были изобретены различные языки письменности, которые использовали знаки для написания слов, предложений. В древней Индии для изображения чисел придумали специальные знаки – цифры от 0 до 9. Появилась десятичная система счисления – язык для представления чисел, которым человечество пользуется уже несколько тысячелетий.

Вторая  революция вызвана изобретением книгопечатания. Печатный станок, созданный И. Гуттенбергом в Германии в 1440 году открыл новую эру в обмене информацией. Знания, информация стали широко тиражируемыми, доступными многим. Это послужило мощным стимулом для увеличения грамотности населения, развития образования, науки, производства. Данное изобретение радикальным образом изменило общественную культуру.

Третья  революция. Начиная примерно с 17 века в процессе становления машинного производства, на первый план выходит проблема овладения ЭНЕРГИЕЙ (машины и станки необходимо было приводить в движение). Сначала совершенствовались способы овладения энергией ветра и воды (ветряные мельницы и водяные колёса), а затем человечество овладело тепловой энергией (в середине 18 века была изобретена паровая машина, а в конце 19 века – двигатель внутреннего сгорания).

В конце 19 века началось овладение  электрической энергией, были изобретены электрогенератор и электродвигатель. И, наконец, в середине 20 века человечество овладело атомной энергией, в 1954 году в СССР была пущена в эксплуатацию первая атомная электростанция.

Овладение энергией позволило перейти к  массовому машинному производству потребительских товаров, было создано  индустриальное общество.

Основным  показателем развитости индустриального  общества являлись количественные показатели, т.е. сколько было добыто угля и нефти, сколько произведено станков и т.д.

В этот период происходили также  существенные изменения в способах хранения и передачи информации. В  конце 19 века для передачи информации на длинные расстояния по проводам стали широко использоваться телеграф и телефон. В 20 века – электромагнитные волны (радио, а затем и телевидение, позволяющие оперативно передавать информацию).

stud24.ru

Базовый модуль №1 Информация и информационные процессы

Ирина Михайловна Горкунова

Базовый модуль №1
Информация и информационные процессы

К содержанию

Урок №1
Вещество, энергия, информация — основные понятия науки. Понятие информации. Информатика и информационные технологии

Цель: Получить представление о том, что такое информация, что такое информатика и информационные технологии.

Основные вопросы:

• Вещество, энергия, информация это три составляющие окружающего нас мира.
• Понятие информации. Роль информации в жизни людей.
• Что такое информатика как наука.

Все, что мы воспринимаем в окружающем нас мире, может быть отнесено либо к энергии, либо к веществу, либо к информации.

Для обозначения всего разнообразия материальных объектов как единого целого в науке используется термин «ВЕЩЕСТВО». (многообразие объектов состоит из вещества)

Энергия нужна для того, чтобы ее потребитель мог совершать какую-то работу. (Какие виды энергии вы знаете?)

Информация. В жизни современного человека информация играет не меньшую роль, чем вещество и энергия.

Мы не можем жить без пищи, одежды. Жилья, предметов быта, транспорта и др. Все это — материальные объекты (в общем понятии вещество). Электричество, отопление в домах — это энергия. Пресса, радио, ТВ — информация.

* В приведенных фрагментах текста пропущены слова вещество, энергия, информация. Впишите эти слова.

* Затраты _____________, необходимые для удаления ребенка из комнаты, прямо пропорциональны степени запретности обсуждаемой темы. (Энергии)

* Ученики хорошо воспринимают и прочно запоминают __________, поданную в афористической форме. (Информацию)

* Детонация (франц. Detoner — взрываться) — процесс химического превращения взрывчатого ______, происходящий в очень тонком слое и распространяющийся со сверхзвуковой скоростью; характеризуется выделением потенциальной _______________ взрывчатого вещества.

Существуют естественные науки — физика, химия, …, которые изучают материальный мир, его вещественные объекты и энергетические процессы.

Наряду с фундаментальными науками (науки, которые изучают объективные законы природы и общества, не зависящие от воли людей: математика. Физика, химия…), существуют и прикладные науки, а также дисциплины, возникающие на стыке нескольких наук, — например, биофизика, экология, электроника.

То, что связано с приобретением новых знаний об окружающем мире, ранее не известных человечеству, — называют наукой, а то, что связано с реализацией этих знаний в процессе создания и использования материальных и духовных ценностей, — называют технологией.

Любая технология опирается на фундаментальную или прикладную науку.

Например, мастерство столяра определяется также навыками обработки дерева различными инструментами, физическими свойствами древесины, законами эргономики и эстетики.

? Приведите свои примеры использования научных и прикладных знаний.

Как вы понимаете значение слова ИНФОРМАЦИЯ?

Расскажите, откуда вы получаете информацию?

Любой человек интуитивно понимает смысл этого слова. Информация — это сведения, знания, которые мы получаем из книг, газет, радио, ТВ, от людей, с которыми общаемся.

Для любого человека информация — это знания, которые он получает из различных источников.

Термин «информация» происходит от латинского «informatio» — разъяснение, осведомление, изложение.

Информация — сведения об окружающем мире, которые повышают уровень осведомленности человека.

Информация является первичным и неопределяемым в рамках науки понятием. (Понятия отличаются от определений тем, что разные люди при разных обстоятельствах могут вкладывать в них разный смысл.) Особенность понятия информации в том, что оно используется во всех без исключения сферах: философии, естественных и гуманитарных науках, биологии. Социологии, искусстве, …и в повседневной жизни.

В разных научных дисциплинах и в разных областях техники существуют разные понятия об информации.

Приступая к изучению информатики, необходимо найти общее, что объединяет различные подходы. Все отрасли науки и техники, имеющие дело с информацией, сходятся в том, что информация обладает четырьмя свойствами.

Информацию можно: создавать, передавать, хранить и обрабатывать.

В середине 60-х годов XX века появляется новое научное направление — информатика.

Это гибрид двух слов «информация» и «автоматика».

ИНФОРМАТИКА — это наука, изучающая все аспекты получения, хранения, преобразования, передачи и использования информации.

Ядро информатики — информационная технология как совокупность конкретных технических и программных средств, с помощью которых мы выполняем разнообразные операции по обработке информации во всех сферах нашей жизни и деятельности.

С этого времени начинается период бурного развития ЭВТ и ее внедрения во многие области человеческой деятельности.

Сегодня в мире нет ни одной отрасли науки и техники, которая развивалась бы столь же стремительно, как информатика.

Современная информатика делится на теоретическую и прикладную.

Теоретическая информатика включает в себя множество научных дисциплин, для которых общим предметом изучения является информация. Среди них: история информации, теория алгоритмов, теоретическая кибернетика. Математическое и информационное моделирование, дискретная математика, искусственный интеллект и др.

Краткая история информатики.

Корни информатики лежат в другой науке — кибернетике. Понятие «кибернетика» впервые появилось в первой половине XIX века, когда френ. Физик Андре Мари Ампер, решил создать единую классификацию всех наук. Он предположил, что должна существовать некая наука, занимающаяся изучением искусства управления. (ампер имел в виду искусство управления людьми, т.е. обществом). Эту несуществующую науку Ампер назвал кибернетикой от греческого слова кибернетикос (искусный в управлении). В Древней Греции этого титула удостаивались лучшие мастера управления боевыми колесницами.

Впоследствии слово кибернетикос было заимствовано римлянами — так в латинском языке появилось слово губернатор (управляющий провинцией). Сегодня уже трудно догадаться, что слова «кибернетика» и «губернатор» имеют одно происхождение, но это так.

С тех пор о кибернетике забыли более чем на сто лет. В 1948 г. американский математик Норберт Винер возродил термин «кибернетика» и определил ее как науку об управлении в живой природе и в технических системах. Это определение оказалось спорным. (Смешивание живой природы и технических систем в одной дисциплине привело к расколу в научных кругах)

Особенно сильной критике зарождавшаяся кибернетика подверглась в Советском Союзе.

Сегодня кибернетика продолжает изучать связь между психологией и математический логикой, разработывает методы создания искусственного интеллекта, но существует и другая, отделившаяся от нее наука. Она занимается проблемами применения средств вычислительной техники для работы с информацией. В Великобритании и США эту науку называют computer science (наука о вычислительной технике). Во Франции она получила другое название — informatique (информатика).

Подобно тому, как математика состоит из множества различных математических дисциплин (алгебры, геометрии, теории чисел, теории функций…), информатика — это множество различных дисциплин, объединенных общим предметом изучения — информацией. К их числу относятся: теория информации, кибернетика, программирование, математическая лингвистика, теория алгоритмов и др.

Развитию информатики послужило одно из самых значительных достижений XX века — создание ЭВМ — универсального технического средства, для работы с информацией.

Дополнительный материал по информационной технологии можно взять из учебника Н. В. Макаровой «Информатика 10-11 класс», тема 1.3 «Представление об информационной технологии»

Вопросы

1. Что такое информация?
2. Что изучает наука информатика?
3. Чем отличается наука от технологии?
4. Россия — родина радио и космических полетов. Отставала ли Россия от других стран в области вычислительной техники до появления ПК?

Практические задания

А. Горячев, Ю. Шафрин «Информатика»
(может быть использован компьютерный вариант ответов на вопросы)

№1 Заполните таблицу, дав определение понятиям.

№2 Заполните таблицу

В каждом из приведенных примеров вещество (В) или энергия (Э), или информация (И) либо передаются (П), либо хранятся (Х), либо обрабатываются(О). Причем эти процессы происходят или в природе (П), или в обществе (О), или в технике (Т).

К началу страницы

macschool.narod.ru

Введение в предмет информатики. Понятие информации. Информативность сообщения

Разделы: Информатика

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

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: 2×2 = 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.

22.02.2008

xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai

Учебный курс «Информатика»

     Науку о решении задач с помощью электронно-вычислительных машин (ЭВМ) называют информатикой. По другому определению под информатикой понимают науку о правилах и методах представления, накопления, передачи и обработки информации с помощью ЭВМ.
    Говорят, мир стоит на трёх китах — вещество, энергия и информация. Вещество — это то, что вокруг нас, это воздух и вода, горы и травы, хлеб и металл, и, наконец, мы сами. Вещество мы изучали на уроках химии и биологии, физики и анатомии. Энергия приводит наш мир в движение. Энергия химических реакций даёт силу нашим мускулам, энергия солнечных лучей поднимает хлеба, электрическая энергия движет поезда и зажигает лампочки.
    ЧТО же такое ИНФОРМАЦИЯ?
    Само слово ИНФОРМАЦИЯ лишь сравнительно недавно, примерно в середине 20 века, стало превращаться в точный термин. До того информацию воспринимали как нечто, содержащееся в речи, письме или передающееся при общении. Сейчас смысл, вкладываемый в это понятие, сильно изменился и расширился. Появилась особая дисциплина — теория информации. Выяснилось, что информацию можно покупать и продавать, зарабатывать на её хранении и передаче. Появились словосочетания «средства массовой информации», «защита информации», «информационный голод», «информационные услуги» и даже «информационное общество».
    Существует множество определений и взглядов на понятие «информация». В зависимости от области, в которой ведется исследование, и от класса задач, для которых вводится понятие информации, исследователи подбирают для него различные определения.
    С позиции человека – это содержание сообщений, это разнообразные сведения, которые человек получает из окружающего мира через свои органы чувств. Кроме того, можно сказать, что информация — это любое воздействие на человека, которое приводит к изменению его состояния.
    Автор теории информации Клод Шеннон (1916) определил понятие информации как коммуникацию, связь, в процессе которой устраняется неопределенность. В теории связи и кибернетике информация — это содержание последовательности знаков (сигналов). В нейрофизиологии информация — это содержание сигналов электрохимической природы, передающихся по нервным волокнам организма. В генетике информация — это то, что хранит в себе генетический код – структура молекул ДНК, входящих в состав клетки живого организма. В физике информация рассматривается как антиэнтропия (мера упорядоченности и организованности системы).
    Как и всякий объект, информация обладает свойствами. С точки зрения информатики наиболее важными представляются следующие общие качественные свойства: достоверность, полнота, объективность, понятность, полезность, актуальность. Информация достоверна, если она отражает истинное положение дел; полна, если её достаточно для понимания и принятия решения; объективна, если она не зависит от чьего-либо суждения; понятна, если выражена на языке, доступном для получателя; актуальна, если она важна (существенна) для настоящего времени. Полезность информации оценивается по тем задачам, которые мы можем решить с её помощью.
    Самая ценная информация – объективная, достоверная, полная, и актуальная. При этом следует учитывать, что и необъективная, недостоверная информация (например, художественная литература), тоже может иметь большую значимость для человека.

    Информация может быть дискретной и аналоговой. Дискретная информация базируется на ряде фиксированных уровней её представления. Например, вы подошли к дому поздно вечером и смотрите в своё окно. Свет в окне может гореть или не гореть — два уровня информации. Если уровней много (например, оценка знаний), то можно говорить о цифровом представлении информации.
    Звуковая и видеоинформация обычно относятся к аналоговому типу. Параметры звука меняются непрерывно и плавно (громкость и высота звука). Однако если задать их некоторыми дискретными значениями, то можно и аналоговую информацию свести к цифровой. Например, звуковые компакт-диски содержат записи речи и музыки в цифровой форме. Примерно 44000 раз в секунду берётся выборка звукового сигнала и представляется большим числом уровней — порядка 65 тысяч. В итоге компакт-диск позволяет производить звук многократно без шипения и тресков с неслыханным ранее качеством в отличие от аналоговой грампластинки.
    По форме представления информация бывает числовая, текстовая, графическая, звуковая и видеоинформация.
    Информация передаётся самыми разными путями — в разговорах, по телефонным каналам, по радиоволнам, в виде текстов, чертежей, рисунков и даже намёков. Способов передачи информации три: устно, письменно и с помощью технических средств связи.
    Потребность выразить и передать информацию привела к появлению речи, письменности, искусства, книгопечатания, почтовой связи, телеграфа, телефона, радио и телевидения, ЭВМ, персонального компьютера и Интернет.

    Достижения техники в XVIII-XIX вв. практически целиком были связаны с успехами физики и химии. Благодаря им были созданы и успешно распространились различные преобразователи материи и энергии: двигатели, металлургические и химические производства, электрогенераторы и т.д. Эффективность их работы описывается с помощью физических понятий: мощности, грузоподъемности, количества вырабатываемой энергии и др. В XX в. с развитием техники появились устройства другого рода: средства связи, устройства автоматики, а с 40-х гг. — вычислительная техника. Начиная с последней трети XX в. стали говорить об «информационном взрыве», называя этими словами бурный рост объемов и потоков информации.
    Благодаря передаче информации за последние 200 лет человечество испытало две технологические революции:
первая — (конец 18 — начало 19 вв.) — внедрение парового двигателя.
вторая — (конец 19 — начало 20 вв.) — появление электроэнергетики и электромеханики.
    Сейчас, можно сказать, идёт третья технологическая революция — внедрение компьютеров в нашу жизнь. Вместе с постоянным совершенствованием техники и производства резко возрос объём информации, с которой приходится оперировать человеку в процессе его профессиональной деятельности. Развитие науки, образования обусловило быстрый рост знаний человека. Если в начале прошлого века общая сумма человеческих знаний удваивалась приблизительно каждые 50 лет, то в последующие годы — каждые 5 лет, сейчас — каждый год. Выходом из создавшейся ситуации стало создание компьютеров, которые во много раз ускорили и автоматизировали процесс обработки информации.
    Информация — фундаментальное понятие, поэтому определить его исчерпывающим образом через какие-то более простые понятия невозможно. Каждый вариант определения информации обладает некоторой неполнотой. В широком смысле информация — это отражение реального (материального, предметного) мира, выражаемое в виде сигналов и знаков.

infolike.narod.ru

Вещество в химии — это что? Свойства веществ. Классы веществ

Основной вопрос, на который должен знать ответ человек для правильного понимания картины мира – что такое вещество в химии. Данное понятие формируется ещё в школьном возрасте и направляет ребёнка в дальнейшем развитии. Приступая к изучению химии важно найти точки соприкосновения с ней на бытовом уровне, это позволяет наглядно и доступно разъяснить те или иные процессы, определения, свойства и т.д.

К сожалению, в силу неидеальности системы образования, многие упускают некоторые фундаментальные азы. Понятие «вещество в химии» – это своего рода краеугольный камень, своевременное усвоение данного определения даёт человеку правильный старт в последующем развитии в области естествознания.

Формирование понятия

Перед тем как перейти к понятию вещества, необходимо определить, чем является предмет химии. Вещества – это то, что непосредственно изучает химия, их взаимные превращения, строение и свойства. В общем понимании вещество – это то, из чего состоят физические тела.

Итак, что такое вещество в химии? Сформируем определение путём перехода от общего понятия к чисто химическому. Вещество – это определённый тип материи, обязательно имеющий массу, которую можно измерить. Данная характеристика отличает вещество от другого вида материи – поля, которое массы не имеет (электрическое, магнитное, биополе и т.д.). Материя, в свою очередь, – это то, из чего созданы мы и всё, что нас окружает.

Несколько другая характеристика материи, определяющая то, из чего конкретно она состоит – это уже предмет химии. Вещества сформированы атомами и молекулами (некоторые ионами), а значит любая субстанция, состоящая из этих формульных единиц, и есть вещество.

Простые и сложные вещества

После усвоения базового определения можно перейти к его усложнению. Вещества бывают различных уровней организации, то есть простые и сложные (или соединения) – это самое первое деление на классы веществ, химия имеет множество последующих разделений, подробных и более сложных. Эта классификация, в отличие от многих других, имеет строго определённые границы, каждое соединение можно чётко отнести к одному из видов, взаимоисключающих друг друга.

Простое вещество в химии – это соединение, состоящее из атомов только одного элемента из периодической таблицы Менделеева. Как правило, это бинарные молекулы, то есть состоящие из двух частиц, соединённых посредством ковалентной неполярной связи – образования общей неподелённой электронной пары. Так, атомы одного и того же химического элемента имеют идентичную электроотрицательность, то есть способность удерживать общую электронную плотность, поэтому она не смещена ни к одному из участников связи. Примеры простых веществ (неметаллы) — водород и кислород, хлор, йод, фтор, азот, сера и т.д. Из трёх атомов состоит молекула такого вещества, как озон, а из одного – всех благородных газов (аргона, ксенона, гелия и т.д.). В металлах (магнии, кальции, меди т.д.) существует свой собственный тип связи – металлический, осуществляющийся за счёт обобществления свободных электронов внутри металла, а образования молекул как таковых не наблюдается. При записи вещества металла указывается просто символ химического элемента без каких-либо индексов.

Простое вещество в химии, примеры которого были приведены выше, отличается от сложного качественным составом. Химические соединения образованы атомами разных элементов, от двух и более. В таких веществах имеет место ковалентный полярный или ионный тип связывания. Так как разные атомы имеют отличающуюся электроотрицательность, то при образовании общей электронной пары происходит её сдвиг в сторону более электроотрицательного элемента, что приводит к общей поляризации молекулы. Ионный тип – это крайний случай полярного, когда пара электронов полностью переходит к одному из участников связывания, тогда атомы (или их группы) превращаются в ионы. Чёткой границы, между этими типами нет, ионную связь можно интерпретировать как ковалентную сильно полярную. Примеры сложных веществ — вода, песок, стекло, соли, оксиды и т.д.

Модификации веществ

Вещества, именуемые простыми, на самом деле имеют уникальную особенность, которая не присуща сложным. Некоторые химические элементы могут образовывать несколько форм простого вещества. В основе всё так же лежит один элемент, но количественный состав, строение и свойства кардинально отличают такие образования. Эта особенность имеет название аллотропии.

Кислород, сера, углерод и другие элементы имеют несколько аллотропных модификаций. Для кислорода – это О₂ и О₃, углерод даёт четыре типа веществ – карбин, алмаз, графит и фуллерены, молекула серы бывает ромбической, моноклинной и пластической модификации. Такое простое вещество в химии, примеры которого не ограничены вышеперечисленными, имеет огромное значение. В частности, фуллерены используются как полупроводники в технике, фоторезисторы, добавки для роста алмазных плёнок и в других целях, а в медицине это мощнейшие антиоксиданты.

Что происходит с веществами?

Каждую секунду внутри и вокруг происходит превращение веществ. Химия рассматривает и объясняет те процессы, которые идут с качественным и/или количественным изменением состава реагирующих молекул. Параллельно, часто взаимосвязано протекают и физические превращения, которые характеризуются лишь изменением формы, цвета веществ или агрегатного состояния и некоторых других характеристик.

Химические явления – это реакции взаимодействия различных видов, например, соединения, замещения, обмена, разложения, обратимые, экзотермические, окислительно-восстановительные и т.д., в зависимости от изменения интересующего параметра. К физическим явлениям относят: испарение, конденсацию, сублимацию, растворение, замерзание, электропроводимость и т.д. Часто они сопровождают друг друга, например, молния во время грозы – это физический процесс, а выделение под её действием озона – химический.

Физические свойства

Вещество в химии – это материя, которой присущи определённые физические свойства. По их наличию, отсутствию, степени и интенсивности можно спрогнозировать, как вещество поведёт себя в тех или иных условиях, а также объяснить некоторые химические особенности соединений. Так, например, высокие температуры кипения органических соединений, в которых есть водород и электроотрицательный гетероатом (азот, кислород и т.д.), свидетельствуют о том, что в веществе проявляется такой химический тип взаимодействия, как водородная связь. Благодаря знанию о том, какие вещества имеют наилучшую способность проводить электрический ток, кабеля и провода электропроводки изготавливаются именно из определённых металлов.

Химические свойства

Установлением, исследованием и изучением другой стороны медали свойств занимается химия. Свойства веществ с её точки зрения – это их реакционная способность к взаимодействию. Некоторые вещества крайне активны в этом смысле, например, металлы или любые окислители, а другие, благородные (инертные) газы, при нормальных условиях в реакции практически не вступают. Химические свойства можно активировать или пассивировать при необходимости, иногда это не связано с особыми трудностями, а в некоторых случаях приходится нелегко. Учёные проводят многие часы в лабораториях, методом проб и ошибок добиваясь поставленных целей, иногда и не достигают их. Изменяя параметры окружающей среды (температуру, давление и т.д.) или применяя специальные соединения – катализаторы или ингибиторы — можно повлиять на химические свойства веществ, а значит и на ход реакции.

Классификация химических веществ

В основе всех классификаций лежит разделение соединений на органические и неорганические. Главный элемент органики – это углерод, соединяясь друг с другом и гидрогеном, атомы карбона образуют углеводородный скелет, который после заполняется другими атомами (кислородом, азотом, фосфором, серой, галогенами, металлами и другими), замыкается в циклы или разветвляется, обосновывая тем самым большое разнообразие органических соединений. На сегодняшний день науке известны 20 миллионов таких веществ. В то время как минеральных соединений всего лишь полмиллиона.

Каждое соединение индивидуально, но имеет и множество похожих черт с другими в свойствах, строении и составе, на этой основе происходит группировка в классы веществ. Химия имеет высокий уровень систематизации и организации, это точная наука.

Неорганические вещества

1. Оксиды – бинарные соединения с кислородом:

а) кислотные – при взаимодействии с водой дают кислоту;

б) основные – при взаимодействии с водой дают основание.

2. Кислоты – вещества, состоящие из одного или нескольких протонов водорода и кислотного остатка.

3. Основания (щёлочи) – состоят из одной или нескольких гидроксильных групп и атома металла:

а) амфотерные гидроксиды – проявляют свойства и кислот и оснований.

4. Соли – результат реакции нейтрализации между кислотой и щелочью (растворимым основанием), состоят из атома металла и одного или нескольких кислотных остатков:

а) кислые соли – анион кислотного остатка имеет в составе протон, результат неполной диссоциации кислоты;

б) основные соли – с металлом связана гидроксильная группа, результат неполной диссоциации основания.

Органические соединения

Классов веществ в органике великое множество, такой объём информации сложно сразу запомнить. Главное, знать основные разделения на алифатические и циклические соединения, карбоциклические и гетероциклические, предельные и непредельные. Также углеводороды имеют множество производных, в которых атом гидрогена замещён на галоген, кислород, азот и другие атомы, а так же функциональные группы.

Вещество в химии — это основа сущестования. Благодаря органическому синтезу человек на сегодняшний день имеет огромное количество искусственных веществ, заменяющих натуральные, а также не имеющих аналогов по своим характеристикам в природе.

fb.ru