Что такое задача в информатике – Информатика и ее задачи

Рекомендуемые страницы:

lektsia.com

Информатика: функции и задачи

Индивидуальная  работа

По информатике.

                  Выполнила:

Петрищева А.К

Группа: ФКд-11

Проверила: Кадырова Г.Р 
 
 
 
 

Ульяновск.

2010г.

Оглавление 

Введение2

Главная функция информатики2

     Задачи информатики2

              Как развивалась информатика4

Информатика в моей школе5

Компьютер и программное  обеспечение5

     Технология обработки графической информации5

            Технология обработки текстовой информации7

                  Информация. Кодирование информации8

Заключение10 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Введение 

   Информатика — наука об информации и технических  средствах ее сбора, хранения, обработки, передачи.

   Термин  информатика возник в 60-х гг. во Франции для названия области, занимающейся автоматизированной обработкой информации с помощью электронных вычислительных машин. Французский термин образован путем слияния слов “информация” и “автоматика” и означает “информационная автоматика или автоматизированная переработка информации”. В англоязычных странах этому термину соответствует синоним computer science (наука о компьютерной технике). Кратко можно сказать, что информатика = информация + автоматика. Информатика молодая наука, ей нет еще и 100 лет. И зарождение теоретических основ информатики, и появление первых ЭВМ относятся к середине XX века. Информатика также многогранна, как и одна из древнейших наук математика. Математика объединяет в себе такие достаточно разнящиеся разделы, как: алгебра, геометрия, теория множеств, интегральное и дифференциальное исчисление и т.д. Структура современной информатики может быть схематично представлена так:                                                                           

   Главная функция информатики заключается в разработке методов и средств преобразования информации и их использовании в организации технологического процесса переработки информации.

   Задачи  информатики состоят в следующем:

1. исследование информационных процессов любой природы;
2. разработка информационной техники и создание новейшей технологии переработки информации на базе полученных результатов исследования информационных процессов;
3. решение научных и инженерных проблем создания, внедрения и обеспечения эффективного использования компьютерной техники и технологии во всех сферах общественной жизни.

   В настоящее время информатика  и ее практические результаты становятся важнейшим двигателем научно-технического прогресса и развития человеческого  общества. Скорость развития средства обработки и передачи информации поразительна, в истории человечества этому бурно развивающемуся процессу нет аналога. Сведения, касающиеся прикладной области быстро устаревают. На смену одним технологиям приходят другие, более совершенные и более сложные. Специалисты в области информационных технологий должны непрерывно обучаться и повышать свою квалификацию. Однако иметь теоретические и практические знания в области информатики в наше время стало необходимостью для всех, потому что общество, в котором мы живем, является информационным обществом.

   Информатику рассматривают как один из разделов кибернетики, считается, что в последнюю  входят проблемы автоматизации информационной службы, перевода и реферирования  научно-технической литературы, построение информационно-поисковых систем и  ряд других задач. Однако ряд проблем, решаемых информатикой (оптимизация  системы «научной коммуникации, структура  научного документа, повышение эффективности  научного исследования путем применения научно-информационных средств), выходит  за пределы кибернетики.

   Основная  задача информатики заключается  в определении общих закономерностей, в соответствии с которыми происходит создание научной информации, ее преобразование, передача и использование в различных  сферах деятельности человека. Прикладные задачи заключаются в разработке более эффективных методов и средств осуществления информационных процессов, в определении способов оптимальной научной коммуникации с широким применением технических средств.

   Информатика входит в состав более общей науки  кибернетики, изучающей общую теорию управления и передачи информации. Основное свойство кибернетики заключается  в том, что она пригодна для  исследования любой системы, которая  может записывать, накапливать, обрабатывать информацию, благодаря чему ее можно  использовать в целях управления.

   Кибернетика — наука об общих законах получения, хранения, передачи и переработки  информации в сложных системах. При  этом под сложными системами понимаются технические, биологические и социальные системы, поэтому кибернетика нуждалась  в мощном инструменте, и этим инструментом стали компьютеры. 
 
 
 
 
 

   Как развивалась информатика.

   На  начальном этапе своего развития информатика являлась базой библиотечного  дела, и многие годы была теорией и практикой его совершенствования. Тогда информатика занимала странное промежуточное место между изучаемыми объектами природы и знаниями о них. Действительно, человек, изучая объекты окружающего мира, получает информацию, которую фиксирует на каких-то носителях (литература, магнитные кассеты и др.). Обрабатывая информацию, мы получаем знания об окружающем нас мире, позволяющие создавать новые методы исследования, получать новую и формацию, фиксировать ее, обрабатывать и т. д.

   Естественно, хочется назвать информатикой тот  круг вопросов, который связан с  разработкой эффективных методов сбора, хранения, обработки и преобразования имеющейся информации в знания, т. е. с обеспечением связей цепочки «информация — знания», а не только с изучением, где и в каких журналах чаще появляются статьи по данной теме, как лучше расставить книги, каталожные карточки и др.

   Что же такое информатика? Если это сбор и обработка информации об окружающем нас мире, го как отличить ее от физики, химии, геологии и других наук? А  может быть, все остальные науки  являются ее составной частью? Нет, информатика не включает в себя ни химию, ни физику, ни медицину и т. д., хотя с каждой имеет много общего. Она существует для помощи другим наукам и вместе с математикой  снабжает их методами исследования и  обработки информации.

   До 50-х годов прошлого столетия такая  постановка вопроса была неправомерной, так как не существовало почти  ничего общего в методах сбора  и обработки информации у медиков, физиков, психологов и т. д. Примеров отдельных связей было много, но не было общего стержня, вокруг которого объединились бы все науки. Положение  существенно изменилось с появлением ЭВМ. 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Информатика в моей школе… 

   Я хочу немного рассказать о том, как  в нашей школе преподавали  такой предмет, как информатика.

   В 33 гимназии я училась с 8-го класса, как раз тогда я и узнала что такое «информатика». Для  меня это слово было ново. И каково было мое удивление, когда я зашла  в компьютерный класс, где стаяло порядка 15 компьютеров. Этот предмет  сразу пришелся мне по душе, т.к  я очень любила разбираться во всякой технике и узнавать новое. Тем более, что компьютер дома уже был, и я не знала всех его возможностей, мне скорее хотелось их узнать.

   С 8ого по 10ый класс информатика  была у нас два раза в неделю, а уже в 10-11 классах этому уроку  уделяли только один урок в неделю. Вот некоторые темы, которые мы проходили на этих уроках:

1. Компьютер и программное обеспечение.

   —файлы и файловая система:

   Файл – это логическое устройство, потенциальный источник или приемник информации. Длина каждого файла ограничивается только емкостью устройства внешней памяти компьютера.

   Файловая  система— регламент, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителях информации. Она определяет формат физического хранения информации, которую принято группировать в виде файлов.

   -компьютерные  вирусы:

   Компьютерный  вирус — это небольшая программа, написанная программистом высокой квалификации, способная к саморазмножению и выполнению разных деструктивных действий.

   -антивирусные  программы:

   Антивирусная  программа (антивирус) — программа для обнаружения компьютерных вирусов и лечения инфицированных файлов, а также для профилактики — предотвращения заражения файлов или операционной системы вредоносным кодом (например, с помощью вакцинации). 

2. Технология  обработки графической  информации.

   -создание  изображения в  редакторе Paint:

   Paint – простейший графический редактор, предназначенный для создания и редактирования растровых графических изображений в основном формате Windows (BMP) и форматах Интернета (GIFи JPEG). Он приемлем для создания простейших графических иллюстраций, в основном схем, диаграмм и графиков, которые можно встраивать в текстовые документы; в Paint можно создавать рекламу, буклеты, объявления, приглашения, поздравления и др. Графический редактор Paint ориентирован на процесс “рисования” изображения и комбинирования готовых фрагментов, а не на обработку (“доводку”) готовых изображений, таких как отсканированные фотографии. В вашем распоряжении различные средства и инструменты для “художественного” творчества – палитра цветов, кисть, аэрозольный баллончик, ластики для стирания, “карандаши” для рисования геометрических фигур (линий, прямоугольников, эллипсов, многоугольников). Редактор позволяет вводить тексты, и богатый набор шрифтов из комплекта Windows дают возможность выполнять на картинках эффектные надписи. Имеются и “ножницы” для вырезания фрагментов картинки, — вырезанный элемент можно переместить, скопировать, уменьшить, увеличить, развернуть и т.д. 

   -компьютерные  презентации:

   PowerPoint – это одно из приложений пакета Microsoft Office XP. Приложение помогает подготовить краткие тезисные документы или создать слайд-шоу с презентацией. Слайды в данном случае заменяются изображениями на экране. К презентациям можно добавить элементы анимации и звуковые клипы, что повышает наглядную деловую сторону демонстрации.

   С Microsoft PowerPoint можно не только создавать  презентацию; в этой программе есть все необходимые средства и инструменты  для усовершенствования слайдов  презентации и команды для  изменения расположения слайдов. Создавать  привлекательные презентации можно  быстро и легко, если использовать мастер автосодержания, такие режимы, как  Структура и Сортировщик слайдов, шаблоны оформления, схемы анимации, графические элементы, что делает их интереснее. Библиотека графических  элементов содержит также клипы  и звуки. Хотя Microsoft PowerPoint содержит много  сложных средств, она достаточно проста для изучения. Возможности  этой программы позволяют создавать  презентации, которые можно представить  на экране компьютера, распечатать  или просмотреть в World Wide Web. 

3. Технология  обработки текстовой  иформации.

   -работа  с Microsoft Word:

   Microsoft Word (часто — MS Word, WinWord или просто Word) — это текстовый процессор, предназначенный для создания, просмотра и редактирования текстовых документов, с локальным применением простейших форм таблично-матричных алгоритмов. Текстовый процессор, выпускается корпорацией Microsoft в составе пакета Microsoft Office. Первая версия была написана Ричардом Броди (Richard Brodie) для IBM PC, использующих DOS, в 1983 году. Позднее выпускались версии для Apple Macintosh (1984), SCO UNIX и Microsoft Windows (1989). MS Word — одна из первых общедоступных программ, позволяющий выполнять многие операции верстки, имеет такие же свойства как профессиональные издательские системы, позволяет готовить полноценные оригиналы-макеты для последующего тиражирования в типографии. Это уникальная коллекция оригинальных технологических решений, превращающих нудную и кропотливую работу по обработке текста иногда в увлекательное, а иногда даже в успокаивающее занятие. Среди таких решений — система готовых шаблонов и стилей оформления, изящные приемы создания и модификации таблиц, функции автотекста и автокоррекции, форматная кисть, пользовательские панели инструментов и многие другие.

stud24.ru

Информатика – это наука… Что изучает информатика? :: SYL.ru

В этой статье будет рассмотрена история информатики как науки, также разберемся в том, чем она занимается, и в ее основных направлениях.

Цифровая эпоха

Современный мир очень сложно представить без информационных и цифровых технологий. Все они значительно облегчают жизнь, благодаря им человечество совершило ряд значительных прорывов в науке и промышленности. Рассмотрим более подробно дисциплины информатики и историю ее становления как науки.

Определение

Информатика — это наука, которая занимается исследованием методов сбора, обработки, хранения, передачи и анализа информации с применением различных компьютерных и цифровых технологий, а также изучением возможностей их применения.

Она включает в себя дисциплины, которые имеют отношение к обработке и расчету информации с применением различного рода вычислительных машин и сетей. Причем как абстрактные, вроде анализа алгоритмов, так и конкретные, к примеру, разработка новых методов компрессии данных, протоколов обмена информации и языков программирования.

Как видим, информатика — это наука, которая отличается широтой исследовательских тем и направлений. В качестве примера можно привести следующие вопросы и задачи: что реально, а что невозможно реализовать в программах (искусственный интеллект, самообучение компьютеров и т. п), как решать различного рода специфические информационные задачи максимально эффективно (так называемая теория сложности вычислений), в каком виде следует сохранять информацию и восстанавливать ее, как наиболее эффективно люди должны взаимодействовать с программами (вопросы пользовательского интерфейса, новых языков программирования и т. п).

Теперь же кратко рассмотрим развитие информатики как науки, начиная с ее истоков.

История

Информатика — это молодая наука, которая возникала постепенно и наиболее сильное развитие получила во второй половине XX века. Очень важна она и в наше время, когда практически весь мир зависим от компьютерных и иных электронных вычислительных технологий.

Началось же все с середины XIX века, когда разными учеными были созданы механические калькуляторы и «аналитические машины». В 1834 году Чарльз Бэббидж начал разработку программируемого калькулятора, и, кстати, именно он впоследствии сформулировал множество основных черт и принципов современного компьютера. Также именно он предложил использовать перфокарты, которые затем были в употреблении вплоть до конца 80-x годов XX века.

В 1843 году Ада Лавлейс создала алгоритм для вычисления чисел Бернулли, и это считается первой в истории компьютерной программой.

Примерно в 1885 году Герман Холлерит создал табулятор — устройство для считывания данных с перфокарт. А в 1937 году, спустя почти сто лет после идей и мечты Бэббиджа, компания IBM создала первый программируемый калькулятор.

В начале 1950-х годов всем стало ясно, что компьютер можно использовать в различных сферах науки и промышленности, а не только как инструмент для математических расчетов. И что только зарождавшаяся тогда информатика – это наука, за которой будущее. А чуть позже она получила статус официальной науки.

Теперь же кратко рассмотрим ее структуру.

Структура информатики

Структура информатики многогранна. Как дисциплина, она охватывает широкий круг тем. Начиная от теоретического исследования различного рода алгоритмов и заканчивая практическим воплощением в жизнь отдельных программ или же созданием вычислительных и цифровых устройств.

Информатика – это наука, изучающая…

На данный момент различают несколько основных ее направлений, которые, в свою очередь, делятся на множество ответвлений. Рассмотрим самые основные:

1. Теоретическая информатика. В ее задачи входит исследование как классической теории алгоритмов, так и ряда важных тем, что имеют связь с более абстрактными аспектами математических вычислений.
2. Прикладная информатика. Это наука, вернее, один из ее разделов, который направлен на то, чтобы выявить определенные понятия в области информатики, которые можно использовать в качестве методов решения каких-то стандартных задач, к примеру, построение алгоритмов, хранение и управление информацией с использованием структуры данных. Кроме этого, прикладную информатику применяют в ряде промышленных, повседневных или научных сфер: биоинформатике, электронной лингвистике и прочих.
3. Естественная информатика. Это направление, которое занимается изучением процессов различной обработки информации в природе, будь то человеческий мозг или же человеческое общество. Ее основы строятся на классических теориях эволюции, морфогенеза и прочих. Помимо них, используются такие научные направления, как исследования ДНК, мозговой активности, теория группового поведения и т. п.

Как видим, информатика – это наука, изучающая ряд очень важных теоретических вопросов, к примеру, создание искусственного интеллекта или разработка решений для каких-то математических задач.

www.syl.ru

Алгоритм в информатике и основы алгоритмизации :: SYL.ru

Под алгоритмом понимается предписание определенной последовательности действий исполнителю, чтобы добиться нужной цели в некоторое число шагов.

Что такое алгоритм в информатике? Это основополагающее ее понятие. Название пошло от написания по-латыни имени знаменитого арабского математика аль-Хорезми. В одной из своих книг он дал формулировку правил написания чисел арабскими цифрами и операций над цифрами, выполняемыми столбиком. Впоследствии этим термином стало считаться точное задание последовательности действий, дающее требуемый результат на основании обработки исходных данных.

Алгоритмы обычно служат для их выполнения вручную или автоматически. Разработка их, от простейших до самых сложных, представляет собой творческий процесс. Эта работа под силу лишь человеческим существам.

Уточним понимание определения «алгоритм в информатике». Это не так легко. С этой целью сформулированы общие свойства алгоритма. Информатика позволяет на их основе отличать алгоритмы от иных инструкций.

Этот набор инструкций обладает свойствами:

• дискретности;
• результативности;
• массовости;
• определенности.

Рассмотрим их по-отдельности.

Дискретность

Раздельность набора команд (его дискретность) состоит в том, что он организует решение проблемы в форме последовательных шагов. Каждый новый шаг выполняется лишь после окончания выполнения предыдущего этапа.

Определенность

Правила его должны отличаться четкостью и однозначностью, не позволяя произвольной трактовки. Это позволяет алгоритм в информатике выполнять механически, не требуя добавочных данных о решении задачи.

Результативность (конечность)

Задача должна решаться за некоторое ограниченное число этапов.

Массовость

Набор команд, решающий задачу, создается в некоем общем виде. Он должен быть рассчитан не на одну задачу, а на целый класс проблем, которые различаются лишь начальными данными, лежащими в диапазоне, именуемом областью применяемости.

Таковы все свойства алгоритма. Информатика учит применению этих свойств на практике.

Недостатки определения

Но одних свойств мало. Если лишь базируясь на перечисленных свойствах судить, что такое алгоритм в информатике, то его понимание будет явно неполным и недостаточно точным.

С одной стороны, этот набор инструкций не обязательно должен решать какую-либо задачу. С другой — свойством “массовости” обладает не столько алгоритм, сколько все математические методы. Практические задачи, решаемые математическими методами, базируются на выделении некоторых значимых признаков, которые характеризуют определенную совокупность явлений. Затем важнейшие признаки ложатся в основу математической модели, а малосущественные отбрасываются.

Бытовые примеры

Когда проходится тема по информатике “алгоритмы”, поясняя смысл этого понятия, нередко в качестве примеров используют бытовые алгоритмы:

• кипячение воды;
• открытие дверей квартиры;
• переход улицы.

Несколько более сложными бытовыми наборами инструкций являются кулинарные рецепты или порядок изготовления лекарств. Но в полном смысле алгоритмами их назвать нельзя. Ведь для создания лекарства и приготовления пищи нужны знания, а алгоритм предусматривает бездумное пошаговое выполнение неких предписаний.

Порядок арифметических действий или построения геометрических фигур также можно отнести к этой категории информатики.

Разновидности

Виды алгоритмов отличаются от вида деятельности, целей и путей их решения.

Они бывают:

• Механическими. Такие наборы команд заранее определены (например, работа двигателя). Они выполняются в единственной последовательности.

• Гибкими (стохастическими или эвристическими). Первые задают несколько путей решения задачи, а вторые решают задачи на основе аналогий и ассоциаций.

• Линейными. Команды в этом случае выполняются по очереди друг за другом.

• Разветвляющимися. С условиями, по итогам проверки которых выполняется одна из нескольких вероятных веток.

• Циклическими. Использующими многократное повторение нескольких операций. Обычно такие наборы команд применяются при переборе вариантов.

Одна из отраслей, которую изучает информатика, алгоритмизация — процесс создания алгоритма. Одной из предварительных стадий алгоритмизации задач является создание структурного представления набора команд, которое затем используется на всех этапах дальнейшей работы.

Структурная схема алгоритма — запись его шагов в форме блоков, объединенных друг с другом стрелками. Один блок — это один шаг набора инструкций.

Такое представление весьма популярно, так как оно очень наглядно и благодаря этому заметно облегчается написание и отладка программ. Кроме того, он удобен для объяснения того, как функционирует готовый алгоритм.

Требования к алгоритму

Сформулированы в виде правил.

Первое правило – он оперирует объектами, называемыми данными. Начинается его выполнение с обработки входных данных, а результатом работы становится выдача выходных данных.

Второе – для своего выполнения нуждается в памяти, где располагаются данные. Память состоит из именованных ячеек, называемых переменными.

Третье – дискретность. Он составлен из команд, число которых конечно.

Четвертое – детерминированность. На каждом этапе известно, какой шаг будет идти следом.

Пятое – результативность. Завершиться он должен за ограниченное количество шагов, причем надо пометить, что должно получиться в итоге его работы.

www.syl.ru

Лекция — Способы решения задач

Информатика

Класс

Поурочные разработки

Издание разработано при поддержке Отдела теории алгоритмов и математических основ кодирования Вычислительного центра им. А.А. Дородницына Российской академии наук (заведующий отделом — к. ф.-м. н. В. А. Варданян)

Москва «Просвещение»

Институт новых технологий

Содержание

Предисловие. 4

Способы решения задач. 5

Графические и телесные решения. 11

Комментарии к учебнику. 12

Урок «Длина цепочки». 12

Решение задач 1—6 из учебника. 12

Урок «Цепочка цепочек». 15

Списки и языки программирования. 15

Решение задач 7—13 из учебника. 17

Урок «Таблица для мешка (по двум признакам)». 19

Мешки-векторы… 19

Решение задач 14— 18 из учебника. 21

Урок «Словарный порядок. Дефис и апостроф». 26

Словарный порядок. 26

Дефис и апостроф… 27

Решение задач 19—26 из учебника. 29

Урок «Дерево. Следующие вершины, листья. Предыдущие вершины». 33

Решение задач 27—33 из учебника. 35

Уроки «Уровень вершины дерева». 37

Решение задач 34—45 из учебника. 38

Математическое словоупотребление. 38

Проект «Одинаковые мешки». 45

Несколько слов о работе над проектами. 45

Комментарии к проекту «Одинаковые мешки». 47

Первый этап проекта. 47

Второй этап проекта. 50

Уроки «Робик. Команды для Робика. Программа для Робика». 53

Программа для Робика. 54

Решение задач 46—64 из учебника. 55

Уроки «Перед каждой бусиной. После каждой бусины». 65

Решение задач 65—77 из учебника. 65

Проект «Лексикографический порядок». 72

О проекте. 72

Алфавитные линейки. 73

Словари для работы… 74

Ход проекта. 75

Игры на словарный порядок. 91

Уроки «Склеивание цепочек». 92

Решение задач 78—89 из учебника. 93

Контрольная работа 1. 97

Урок «Выравнивание, решение необязательных и трудных задач». 99

Решение задач 90—102 из учебника. 99

Урок (и) «Путь дерева». 106

Ветвление. 106

Полный перебор и деревья. 107

Решение задач 103—115 из учебника. 108

Компьютерный проект «Определение дерева по веточкам и почкам» (только для компьютерного варианта изучения курса) 116

О проекте. 116

Работа с определителем… 118

Уроки «Все пути дерева». 119

Решение задач 116—131 из учебника. 120

Урок «Деревья потомков». 128

Решение задач 132—138 из учебника. 129

Проект «Сортировка слиянием». 132

Несколько слов о сортировке информации. 132

Описание проекта. 134

Повторение алфавита. 137

Основной проект. 139

Несколько слов о параллельной организации работы… 141

Ещё несколько слов о параллельной работе. 147

Список всех слов (в словарном порядке) 154

Дополнительные мини-проекты: сортировка без обязательного упорядочения. 158

Заключение. 162

Уроки «Робик. Конструкция повторения». 163

Решение задач 139—154 из учебника. 163

Уроки «Склеивание мешков цепочек». 172

Решение задач 155—176 из учебника. 173

Урок «Таблица для склеивания мешков». 184

Решение задач 177—183 из учебника. 185

Проект «Турниры и соревнования». 1 часть. 187

Общее обсуждение. 187

Решение задач из тетради проектов. 189

Проект «Турниры и соревнования». 2 часть. 192

Проведение турниров в классе. 192

Дополнение. Игра в камешки. 193

Заключение. 194

Контрольная работа 2. 194

Урок «Выравнивание, решение необязательных и трудных задач». 197

Решение задач 184—201 из учебника. 197

Компьютерный проект «Живая картина» (только для компьютерного варианта изучения курса) 207

О проекте. 208

Общее обсуждение. 208

Знакомство с возможностями использования готовых форм Черепашки. 208

Индивидуальное обсуждение с ребятами эскизов картинок. 211

Планирование работ. 213

Рисование фона. 213

Использование готовых форм Черепашки. 214

Рисование (корректировка) сложных изображений в графическом редакторе. 214

Программирование движения с помощью Черепашки. 215

Просмотр и обсуждение готовых работ. 215

Планирование курса 3 класса. 216

(для бескомпьютерного варианта изучения) 216

Предисловие

Курс «Информатика. 3 класс» Рудченко Т. А., Семёнова А. Л. является продолжением курсов «Информатика. 1 класс» и «Информатика. 2 класс» тех же авторов и соответственно частью комплекта «Информатика. 1—4 классы» (Рудченко Т. А., Семёнов А. Л.). Курс рассчитан на 1 час в неделю, всего на 34 учебных часа. Как и в 1—2 классах, вы можете выбрать бескомпьютерный или компьютерный вариант работы (варианты соответствующих планирований приведены в конце данной книги). В первом случае дети будут работать только с печатными материалами курса (учебник, рабочая тетрадь и тетрадь проектов). Во втором случае, кроме печатных материалов, можно использовать компьютерную составляющую курса.

Все уроки делятся на обычные и проектные. На обычных уроках дети работают с учебником и рабочей тетрадью, а в случае компьютерного варианта изучения — ещё и с компьютерными уроками. Проекты делятся на компьютерные и бескомпьютерные. В первом случае дети будут выполнять их на компьютере, во втором — будут работать с тетрадью проектов. Компьютерную составляющую для курса «Информатика. 3 класс» можно найти на сайте info.seminfo.ru.

Более подробное описание всего курса в целом можно найти в поурочных разработках к курсу «Информатика. 1 класс».

В 3 классе дети продолжают работу с базовыми объектами математической информатики (и всей современной математики) — цепочками и мешками. В курсе появляются новые объекты — деревья и цепочки цепочек. С одной стороны, эти объекты, как говорят математики, являются естественным обобщением цепочек. С другой стороны, они отражают определённые важные свойства мышления, языка и окружающего мира. Объекты и события, входящие в цепочки, могут иметь собственную внутреннюю структуру, а ход событий необязательно будет однозначно заранее предопределён и может «ветвиться». Например, в цепочке дней каждый день является самостоятельной цепочкой событий. Другой пример: отпуск будет проходить так или иначе в зависимости от погоды и других условий.

Дети познакомятся с простейшим исполнителем — Робиком. Робик будет нашим главным партнёром в изучении соответствия между планом и его выполнением.

Способы решения задач

При решении задач из учебника, как и во многих других ситуациях в человеческой практике и в сфере информационных технологий, могут быть использованы различные общие стратегии. Попробуем описать некоторые из них. При этом мы будем использовать «взрослую» терминологию, которую не вводим явно в учебнике. Но вы можете пользоваться этой терминологией при разборе задач с детьми, постепенно приучая их к правильному словесному описанию своей деятельности. По нашему мнению, заучивать абстрактные формулировки стратегий дети не должны — это бесполезно и даже вредно. Определённая польза состоит именно в том, что учащийся открывает эти стратегии самостоятельно, возможно, с помощью учителя, многократно применяет их на практике, постепенно осмысливает и начинает использовать более сознательно и систематически.

Метод последовательного перебора. Метод состоит в том, чтобы последовательно и систематически, в некотором смысле «механически», перебирать все возможные варианты решения. Говорят также о «переборе вариантов» или «переборе возможностей», и мы именно так и будем говорить. Иногда (и не так уж редко) метод последовательного перебора приводит к полному решению задачи. Чаще это позволяет накопить экспериментальный материал для того, чтобы сузить пространство перебора или начать последовательно и направленно идти к ответу, используя уже другие методы.

Часто одна или несколько из рассматриваемых (перебираемых) возможностей сама в свою очередь состоит из последовательности выборов. Например, пытаясь найти выигрышную стратегию в игре, нужно рассматривать все возможные варианты первого хода, затем все возможные варианты хода противника, затем все варианты нашего второго хода и т. д. Тогда для перебора возможностей следует организовать перебор различных последовательностей выборов. Эту ситуацию естественно представлять в виде дерева (с деревьями дети познакомятся в 3 классе). Если при переборе вершин дерева мы окажемся в тупике (это значит, что на данном пути решения нет), возвращаемся на шаг назад и выбираем другую возможность (другую ветку дерева). Исследовав все ветки, выходящие из какой-то вершины, и не найдя решения, возвращаемся ещё на шаг назад и выбираем другую ветку дерева на предыдущем уровне.

Стратегия полного перебора позволяет найти решение, если оно есть. Почему же люди не решают таким образом все задачи? Ответ состоит в том, что перебор почти всегда занимает слишком много времени. Более того, иногда множество, из которого выбираются объекты, бесконечно. Предположим, что для решения какого-то уравнения мы перебираем все целые числа, подставляем их в уравнение, а у уравнения вообще нет решения: в этом случае процесс перебора будет продолжаться бесконечно долго!

Одним из самых замечательных результатов «большой» информатики является открытие того факта, что большое число задач, для которых пока найден только переборный метод решения, в некотором смысле одинаковы (такие задачи иногда называют «переборными»). Специалисты считают, что, скорее всего, ни для одной из них более быстрого способа нахождения ответа не существует. Если бы быстрый способ всё же нашёлся для одной переборной задачи, то он сразу же подошёл бы для всех остальных. Этот замечательный факт был обнаружен на рубеже 70-х гг. ХХ в. одновременно советскими и американскими математиками. Вот пример такой переборной задачи: «Дан мешок натуральных чисел и ещё одно число. Можно ли найти в мешке несколько чисел так, чтобы их сумма была равна этому данному?»

Идея метода полного перебора в какой-то степени противостоит распространённым школьным идеям о правильном первом шаге в решении, об искусственном приёме и т. п. Однако противоречия здесь нет, в действительности и в человеческой практике и при решении учебных задач полезно, а иногда и необходимо использовать и ту и другую стратегии.

Метод проб и ошибок. Идея метода состоит в том, что для накопления экспериментального материала необязательно последовательно и систематически перебирать все возможные варианты ответа. Можно попробовать сделать какой-нибудь шаг, а если выяснится, что результат не достигнут, т. е. произошла ошибка, то сделать какой-то другой шаг. И так пробовать, пока не найдётся ответ, или не сузится пространство перебора, или не найдётся иной подход к решению. Иногда даже один, взятый наугад, случайный вариант ответа (и не подошедший в качестве ответа) позволяет получить достаточно информации, чтобы затем планомерно построить настоящий ответ. Иногда надо попытаться взять случайный, но типичный, или самый простой, или самый сложный объект и попытаться исследовать его и т. д.

Такой способ является очень естественным для детей, хотя обычно и не поощряется школой. В названии способа имеется слово «ошибка», но ничего плохого в этом нет. Нужно приучить ребёнка к тому, что без ошибок никакая человеческая деятельность не обходится, ошибаться не позорно, но надо учиться замечать и исправлять свои ошибки. Это вообще исключительно важно: школа часто выстраивает перед ребёнком идеал безошибочности, что вредит ему в дальнейшей учёбе и в жизни. Возможность ошибиться и затем исправить, найти свою ошибку психологически важна для ребёнка, надо его не ругать за пробы и перебор вариантов, а хвалить.

Данный метод отличается от предыдущего именно тем, что в нём перебор «непоследовательный», так сказать, «хаотичный». Он уже не гарантирует нахождения ответа. Более того, часто бывает, что использующий этот метод человек много раз выбирает бесперспективный путь, «топчется на месте». Почему же всё-таки люди используют такую стратегию, а мы рассматриваем её в своих книгах? Оказывается, что при переборе наугад у человека быстрее включаются на сознательном и подсознательном уровнях алгоритмы выявления закономерностей, позволяющие классифицировать объекты и сокращать перебор, искать более прямой путь к решению. При переборе возможностей накапливается опыт, показывающий, какого типа действия стоит пробовать, а какого нет. И в решении задачи возникнет более экономная стратегия, а может даже появиться и готовое решение задачи, не базирующееся на пробах, а исходящее из понимания того, «как всё на самом деле устроено». Чтобы научить детей правильно использовать такой метод, надо выработать у них привычку анализировать процесс перебора, спрашивать у них, почему они решили попробовать тот или иной вариант, почему вариант не подошёл, все ли подходы учтены и использованы.

В комментариях к задачам учебника мы обсуждаем конкретные закономерности, которые можно найти и использовать в задачах.

Метод Монте-Карло. Можно не стараться угадать, какой объект попробовать в методе проб и ошибок, а действовать наугад, «с закрытыми глазами». Пробуя такие случайные объекты, можно собрать важную информацию, например составить представление о том, сколько решений у данной задачи среди всех возможных, а не просто найти одно решение. Название «Монте-Карло» — это не фамилия автора метода, а отсылка к игорному (случайному) выбору. Чтобы получить случайный объект, например цепочку нулей и единиц, можно бросать монету. Чтобы получить цепочку целых чисел от 1 до 6, можно бросать игральную кость. Чтобы научить компьютер такому случайному выбору, пишут специальные программы. Они позволяют компьютеру создавать объекты (например, числа), похожие на случайные (действительно случайный выбор современному компьютеру недоступен).

Метод сборки снизу вверх (метод «Разделяй и властвуй»). Этот метод состоит в том, чтобы выделить в задаче частичные подзадачи, построить их решения, а потом из них собрать всё решение. С упомянутым подходом тесно связано проектирование сверху вниз, при котором мы сначала описываем нужные нам свойства всего объекта (например, всей программы или всего здания, которое нужно построить), затем разбиваем этот объект на части (например, выделяем подпрограммы или отдельные части здания) так, что если эти части имеют правильные свойства (например, работают или построены правильно), то весь объект будет решением задачи. Так можно поступать и далее, измельчая получающиеся объекты до тех пор, пока не станет совсем ясно, как построить самые мелкие. Название «Разделяй и властвуй» связано с латинским изречением «Dividio et conquar», соответствующим стратегии управления, при которой начальник (император) справляется (расправляется) с отдельными частями управляемой системы (провинциями, вассалами, завоёванными территориями) и в результате управляет целым. При изучении курса дети будут знакомиться с различными применениями метода «Разделяй и властвуй» и будут не раз строить объекты сверху вниз. В вычислительных информатических задачах этот метод реализуется как «метод динамического программирования».

Описанные выше стратегии и методы, конечно, далеко не исчерпывают всех подходов, накопленных человечеством, но они довольно часто будут оказываться полезными детям при решении задач курса, и вы можете их обсуждать с теми учениками, которые начинают активно и систематически их применять.

В задачах и проектах мы уделим много внимания демонстрации способов решения разных типов задач. С одной стороны, формирование эффективных способов решения (эффективных алгоритмов) — важная часть современной науки информатики. С другой стороны, просто рассказывать детям о разных способах и даже демонстрировать их — это дело неэффективное и даже бесполезное. Дети должны не просто быть проинформированы о способах, скажем, сортировки объектов, но и действительно пользоваться ими как при решении задач курса, так и в жизни. Чтобы достичь этого, для начала нужно у каждого ребёнка создать достаточную мотивацию использования того или иного способа действия. Работая с задачами курса, дети постоянно сталкиваются с необходимостью как-то структурировать, планировать свои действия. Не случайно в комментариях к задачам мы часто просим вас дать возможность каждому ребёнку поработать с задачей самостоятельно, даже если вы заранее знаете, что она будет трудна для него. Опыт самостоятельной работы над задачей, поиск решения, изобретение своих собственных способов решения — одни из самых развивающих интеллектуальных действий. При такой работе постепенно формируется ощущение необходимости выработки стратегии решения.

Только после того, как ребёнок накопил достаточный (самостоятельный!) опыт, он сможет понять и принять те методы работы, которые вы ему предложите, скажем, на проектном уроке или при обсуждении решения очередной задачи.

Усвоенный алгоритм работы, например сортировки или попарного сравнения объектов, потом можно реализовывать в формализованном виде с абстрактными математическими объектами. Эта общая схема — отработка алгоритма на видимых осязаемых объектах с последующим переносом на абстрактные математические объекты — используется почти по всему курсу. В 4 классе дети продолжат заниматься проблемами планирования и построения стратегии на примере различных игр.

www.ronl.ru

Основные понятия информатики 2 — страница 3

Подавляющее большинство информационных систем работает в режиме диалога с пользователем.

Типичные программные компоненты информационных систем включают: диалоговую подсистему ввода—вывода, подсистему, которая реализует логику диалога, подсистему прикладной логики обработки данных, подсистему логики управления данными. Для сетевых информационных систем важным элементом является коммуникационный сервис, обеспечивающий взаимодействие узлов сети при общем решении задачи. Значительная часть функциональных возможностей информационных систем закладывается в системном программном обеспечении: операционных системах, системных библиотеках и конструкциях инструментальных средств разработки. Кроме программной составной информационных систем важную роль играет информационная составная, которая задает структуру, атрибутику и типы данных, а также тесно связана с логикой управления данными.

В широком смысле слово технология — это способ освоения человеком материального мира с помощью социально организованной деятельности, которая включает три компоненты: информационную (научные принципы и обоснование), материальную (орудие работы) и социальную (специалисты, имеющие профессиональные навыки). Эта триада составляет сущность современного понимания понятия технологии.

Понятие информационной технологии появилось с возникновением информационного общества, основой социальной динамики в котором являются не традиционные материальные, а информационные ресурсы: знания, наука, организационные факторы, интеллектуальные способности, инициатива, творчество и т.д. К сожалению, это понятие настолько общее и всеохватывающее, что до сих пор специалисты не пришли к четкой, формализованной формулировке. Наиболее удачным определением понятия информационной технологии дано академиком Глушковым В.М., который трактовал ее как человеко-машинную технологию сбора, обработки и передачи информации, которая основывается на использовании вычислительной техники.

2 Цели и задачи информатики

Как наука информатика имеет одну главную цель — применение ВМ для поиска нового знания. Собственной целью информатики является знание о знании, структуре знания, способах представления различных видов знаний, обоснованности и правилах применения знаний. Точнее цель может быть сформулирована так: исследование технологий поиска нового знания с помощью ВМ в любой сфере деятельности человека. Цель информатики, согласно определению, состоит в описании, осмыслении, определении, представлении, обобщении и применении знаний для поиска нового знания. Здесь не указываются, какие конкретные знания используются или добываются. Информатика может способствовать поиску знаний в любой науке. Применение информатики в конкретной науке порождает информатику этой науки. В конечном счете, получается совокупность информатических наук.

Важная практическая цель информатики — это обеспечение пользователя бесплатными программами. Она достигается с помощью «интеллсист», поскольку система включает возможность синтеза программ по заданию пользователя.

Кроме общих целей рассмотрим несколько подробнее некоторые частные цели информатики, которые подразумеваются в ее определении.

Подцелью информатики является описание знаний. Легко понять, что каждая наука занимается описанием своего знания. Информатику отличает от других наук то, что имеется необходимость так описывать знание, чтобы оно было непротиворечивым и полным, пригодным для ввода его в память ВМ. Тексты с результатами исследований формируют в любой науке. Информатика требует ввода этих текстов в память ВМ. Хорошо известны языки программирования, с помощью которых вводят в память ВМ процедурные представления знаний.

Перед информатикой стоят большие проблемы обеспечения ввода знаний на основе новых физических принципов и для новых источников сообщений. В современных условиях познание законов природы осуществляется не только в кабинетной тиши, но и с помощью системы человек-ВМ, а при использовании новых средств, указанных выше для ввода сообщений станет возможно познание законов природы с помощью системы природа-ВМ в самом общем смысле этого понятия. Подцелью информатики является осмысление знаний. И такие подцели ставит любая наука большей частью на интуитивном уровне. Сущность указанной подцели для информатики состоит в исследовании технологии осмысления любых сообщений, не зависящих от данного лексикона, но использующих его при осмыслении знаний данной науки, но уже на процедурном (или алгоритмическом) уровне. Подцель осмысления знаний полагается на существование общих законов и закономерностей в процессах поиска и исследования связей предметов, явлений или процессов. Технология построения процессов осмысления зависит от вида знания. Например, массив чисел может быть осмыслен путем аппроксимации их некоторой аналитической зависимостью, а библиотека подпрограмм может быть осмыслена только в результате использования ее в решениях конкретных заданий для ВМ.

Подцелью информатики является определение понятий. С этой подцелью поможет разобраться концептуальная информатика, где точно описано, что такое определение понятия, как его использовать в информатике для решения задач. С определением понятий тесно связаны цели и методы построения алгоритмов автоматического формирования определений. Автоматизация решения таких задач важна и поддержана пока малым числом программ.

Подцелью информатики является представление знаний. Здесь наиболее сложной проблемой является проблема трансляции внешнего представления знаний во внутреннее представление. Достижение подцели связано с разрешением главной проблемы, которая состоит в формировании методов последовательной формализации знаний того или иного вида. В современной информатике чаще всего формализация знаний осуществляется вручную, например написание программ ВМ составляет один из способов такой последовательной формализации знаний процедурного типа.

Подцелью информатики является обобщение знаний. Обобщение связано с построением исчислений, которые являются средствами обобщения. Здесь, как и в концептуальной информатике, проблем больше, чем имеющихся методов, процедур и решений. Для информатики эта подцель является особенной. Поскольку человек использует мозговые усилия и пользуется подсказками из литературы, программа должна также ориентироваться на «собственные знания», представленные в ее памяти. Алгоритмы обобщения не всегда ясны, а их использование требует специальных методов.

Подцелью информатики является также применение знаний. К этой подцели стремятся в информатике непрерывно. Для применения знаний используются алгоритмы. Эта подцель имеет неоценимое значение для практической информатики, для решения заданий с помощью ВМ. Интеллсист предназначена для решения заданий пользователя с применением БЗ как базовый метод ее работы.

Подцелью информатики является автоматическое извлечение нового знания. Эта подцель смыкается с общей целью любой науки, в которой процедура извлечения нового знания реализуется «вручную», а возможно и привлечением ВМ для достижения промежуточных целей. Для информатики подцель извлечения нового знания окрашена тем, что здесь важны технологические аспекты, а не новое знание конкретной области. Для извлечения нового знания используется некоторая система кибернетического типа (система, содержащая обратные информационные связи).

Все указанные подцели существенно дополняют главные цели информатики и раскрывают области деятельности в этой науке.

Для нового определения информатики важно высказывание Р. Хемминга, который так определил роль информатики:

· цель машинной обработки — понимание, а не числа;

· прежде чем решать задачу, подумай, что делать с ее решением.

До сих пор рассматривались внешние задачи (по отношению собственно к информатике) применения знаний и методов информатики для решения заданий прямого пользователя ВМ. Информатика обогащена и внутренними задачами. Их и надо рассматривать по мере возможности. Некоторые из перечисляемых ниже задач уже решены, либо находятся в стадии решения или ожидается появление новых средств или методов для их решения.

Задачи информатики — это формулировка внешних противоречий, приводящих к использованию методов и средств самой информатики.

Главная прикладная задача информатики — это разработка и внедрение средств автоматизации обработки знаний в системах типа «наука — техника — производство — распространение — потребление» с помощью ВМ. Причем обычно рассматриваются любые системы, связанные с материальным, энергетическим или информационным производством. Задачи информатики хорошо согласуются с целями информатики. Проведем такие сопоставления последовательно по семи группам.

С информатической точки зрения все наблюдения человека за предметами, явлениями и процессами реального мира должны завершаться решением задач описания предметов, явлений или процессов, а также их свойств, характеристик, признаков и отношений между ними. Что такое описание предметов? Под описанием предметов понимается сопоставление вещам последовательностей знаков (символов), отображающих сущность, строение или свойства этих предметов (по возможности с объективных позиций). Аналогично можно рассматривать описание явлений или процессов. Человек мысленно описывает видимое и отображает это в своей памяти. В информатике описания должны выполняться в формах, пригодных для ввода в ВМ и дальнейшей обработки. С такими задачами информатика успешно справляется при символьном представлении информации о наблюдениях.

С информатической точки зрения все введенные (научные или ненаучные) сообщения должны подвергаться осмыслению для установления связей между частями сообщений. Поиск смысла сообщения — это вторая группа задач информатики. Наиболее известные методы поиска смысла сообщения в информатике состоят в синтаксическом, семантическом, прагматическом анализе, короче грамматическом анализе. Результатом такого анализа являются сообщения, которые формируются в его процессе и представляют собой средство для решения конкретных (не информатических) заданий использования ВМ.

С информатической точки зрения осмысление сообщений должно завершаться определением понятий, содержащихся в исходном сообщении. В этом состоит содержание следующей группы задач информатики. Определение понятия связано с формированием имени, идеи, определения, термина, суждений, метода, системы и др. атрибутов понятия.

С информатической точки зрения наиболее разрешенными или продвинутыми задачами информатики являются задачи представления данных, чуть более сложной является задача представления знаний (фактов, структурных данных, таблиц, графиков, утверждений и др.). Кодирование в символах связано со многими кибернетическими задачами передачи, хранения и обработки сообщений (информации). Другие формы представления связаны с конкретными науками и с дальнейшими задачами решения проблем исследования знаний.

С информатической точки зрения наиболее сложными задачами являются задачи обобщения знаний. Возникновение абстракций, процессы абстрагирования, связаны с процессами сжатия информации. Здесь под сжатием информации понимается сведение групп фактов в утверждения о фактах, а групп утверждений — в правила получения новых фактов. Такое сжатие не сравнимо с информационным сжатием, не связанным со смыслом сведений. Критерий сохранения и передачи смысла является здесь основным.

coolreferat.com