Информатика

Урок 2: Информация в познании

Информация в познании

Прочувствовать созвучность своему настроению и красоту услышанной мелодии – еще не значит понять идею композитора, смысл его произведения, искусство исполнителей. Одно дело – ощущение первоначального ознакомления с чем-то, но совсем другое – формирование понятия об этом. Мозг человека и его память многие века постоянно изучались. Еще Декарт ставил вопросы о его возможностях, а Павлов экспериментировал с сигналами головного мозга. События, связанные с сильными эмоциями, врезаются надолго в память. Все больше открытий о голове появляется в последнее время. Разработки по искусственному интеллекту идут семимильными шагами, но тайна хранения памяти пока не раскрыта. Попытаемся здесь проследить познавательные превращения по Канту: «Любое человеческое знание начинается с интуиции, переходит к понятиям и завершается идеями».

Обложка урока взята с источника.

slide9

Занятия с репетитором -    лучшее дополнение к школе

Перейти

Подберем репетитора для систематических занятий

Перейти slide8

План урока:

Чему больше доверять чувствам или разуму?

Логическое мышление

Системный подход и информационные модели

Компьютерные системы

 

Чему больше доверять чувствам или разуму?

С появлением внимания у ребенка развиваются функции мозга — память, мышление, восприятие. Так идет процесс познания окружающей среды (действительности) с помощью чувств и мышления. В чувственном познании выделяют этапы:

  • ощущение;
  • восприятие;
  • представление.

1gdfgd
Краски жизни (Источник)

Благодаря нашим органам чувств из ощущений складываются и получаются отображения объектов. Знания и прежний приобретенный опыт влияют на текущее восприятие человека. В его сознании формируется по памяти, с воображением, случается с фантазией представление о предмете. Иногда такое, что его бывает нелегко «выразить словами». Представление — это такой качественный чувственный образ, увиденного или услышанного раньше.

Пример: Индивидуум по личным ощущениям узнает отдельные качества и свойства вещей (услышал писк и ощутил укус комара). Представляемый образ предмета или явления появляется в ходе осмысленного восприятия (комар — назойливое насекомое). Представление о комарах, в зависимости от нажитого опыта, знания и воображения, имеется у каждого свое.

Наглядный образ предмета и его функций у человека формируется индивидуально.

Далее прослеживаем развитие мышления и знания, подключаем логические мысли.

Абстрактную или логическую форму мышления охарактеризовал еще Аристотель. В ней выделил три взаимосвязанных разновидности:

  • понятие;
  • суждение;
  • умозаключение.

Что общего и в чем разница представления и понятия? Это не совсем просто, но попытайтесь разобраться. Представление в памяти конкретно и наглядно, а понятие более абстрактно.

2yutyu
Размышление (Источник)

При определении существенных свойств или признаков в предметах индивидуальное представление приближается к обобщенному понятию, переходит от единичного к общему.

Например: Школа, где я учился. Художественная школа. Школа домашнего обучения. Высшая школа. Онлайн-школа. Школа жизни. Школа — это приобретенный опыт и знания или учебное заведение (понятие).

В науках встречаются неопределяемые первоначальные понятия (множество, точка). Понятия могут быть единичными (конкретный объект) и общими (классы объектов).

При мышлении происходит формирование понятия через выделение существенных признаков множества или объекта. Представления и понятия отражают разные, но взаимосвязанные стороны отображаемого. Допустим, директор школы знает Васю Иванова и имеет о нем понятие как об успевающем ученике. Но мама, со своим опытом занятий с ним, имеет представление о его трудностях в учебе.

Таким образом, реально существующие объекты раскрывают свои отличительные характерные особенности и качества (запах, размеры, цвет, форма) в представлениях, а в понятии об объекте заключено мыслительное содержание существенных признаков.

 

Логическое мышление

Рассмотрим наглядный пример в загадке: «Не растение, а с листьями. Не пижама, но сшита. Не человек, а излагает».

Как из отдельных представлений мысленно определяется общее понятие — книга?

Предметы-образы анализируются каждый по отдельности и во взаимоотношениях между собой (анализ — расчленение). Далее произвольно следует обобщение этих знаний. Такой процесс синтеза проясняет связи абстракций в одном общем понятии (синтез — объединение).

Используются следующие приемы логического мышления — анализ и синтез, абстрагирование, сравнение и обобщение. Они являются научной основой при формировании понятий и тесно связаны друг с другом. Осмысленное восприятие не происходит без анализа. Пример: для человека, незнакомого с иностранным языком, разговоры посторонних на этом языке не воспринимаются, становятся похожими на сплошной звуковой шум. Но родная, знакомая речь распознается даже в уличной толпе.

Понятия можно сравнивать между собой по содержанию и объемам.

Отношения между понятиями представляют кругами (Эйлера-Венна).

3rert
Круги Эйлера

Поясним эти отношения по кругам:

  1. Равнозначность или тождество основное отношение при сравнении понятий, свойство правильного мышления, в математике А=В. Всякое суждение и понятие должно оставаться неизменным в процессе мышления. (Чебурашка=неизвестный науке зверь)
  2. Пересечения между понятиями, когда их объёмы частично совпадают, содержат общие элементы.
  3. Отношение подчинения понятия, когда одно полностью является частью объёма другого, но не всего целиком.
  1. Соподчинение между понятиями, которые не пересекаются, но принадлежат более общему понятию.
  2. Понятие (А), находится с другим (В) в отношении противоречия, В обозначают как не А. Одно отрицает полностью другое. Третьего понятия между ними нет. («новый компьютер»-«не новый компьютер»)
  3. Понятия и слова, выражающие противоположный смысл, называются антонимами. Между ними возможны другие понятия.

Если что-то отрицается или утверждается о признаках и объектах — это суждение. (Ученики выпускных классов школы будут сдавать экзамены.Вася Иванов хорошо учится в выпускном классе).

Если новое суждение появляется по определённым правилам через одно или несколько суждений — это умозаключение. (Вася Иванов будет сдавать экзамены).

Лейбниц предложил отображать смысловые размышления математическими выражениями. Он значится основоположником символической логики.

Английский математик Джордж Буль разработал правила и систему кодирования высказываний.

Над логическими выражениями в алгебре логики можно совершать математические операции (Булева алгебра). То есть на основе одних суждений получать новые. Значение логических форм заключается в том, что они используются для достижения истинности суждений. Истинность и ложность – показатели содержания каждого суждения. Но, попробуйте определить этот показатель для изречения «Я лгу». Да, здесь все конкретно, но и неопределенно. Это – парадокс, в нем и истина и ложь существуют одновременно. Парадокс — неожиданность, противоречивость в самом суждении или с его исходными моментами. Однако в истории наук гениальные открытия иногда базировались на возникших парадоксальных предпосылках. Вообще-то неопределенность — часть жизни человека.

Размышление над парадоксами бывает захватывающим и увлекательным.

4gdfg
Информация (Источник

 

Системный подход и информационные модели

При изучении любой объект представляется безгранично сложным, тем более система, состоящая из нескольких частей. Основным свойством системы является возникновение новых качеств в ней, которых не было в ее отдельных составных элементах. В этом заключается системный эффект. Достижение требуемого эффекта составляет цель создания конкретной материальной, технической системы (компьютер как систему рассмотрим далее).

В любой системе множество входов и выходов. А каждый из них представляет какую-то функцию связи системы с окружающей средой. Когда человек взаимодействует с системой, то ему зачастую важно знать лишь воздействие на её входах, результаты на выходах и взаимозависимости между ними. Это так называемая модель чёрного ящика, без понимания структуры и внутренних процессов.

В автомобиле, как в непрозрачном объекте, наберется более двух десятков параметров взаимодействия с внешней средой. Приведем пример: зимние шины с шипами для колес, влияние на сцепление с дорогой при гололеде (тормозной путь, пробуксовка, предельная скорость на повороте без заноса).

Еще пример: известно как взаимодействует с электрическим, магнитным, гравитационным полями электрон, но не знают его внутреннего строения. Электрон в однородном магнитном поле вертится по окружности – закон физики. Определяют скорость, радиус и время периода вращения, если известны индукция однородного магнитного поля, масса и заряд электрона. Это модель электрона как «черного ящика», неизвестно что внутри.

Пожалуй, попробуем понять как создаются человеком искусственные информационные модели и сами системы, для начала в самых общих чертах. Потому что этот процесс включает в себя знание целого ряда наук и аналогичен во многом творческому созиданию проекта.

Определимся с основными характеристиками систем, к которым стремятся и получают при их построении.

Единая система существует в определенной окружающей действительности и выполняет функции для реализации конкретных целей. Состоит из материальных или информационных объектов, сгруппированных в подсистемы по иерархии использования. Общие свойства системы:

  • целостность;
  • целесообразность;
  • связь с окружающим миром;
  • структурированность;
  • иерархический состав подсистем.

Научный метод изучения любого объекта исследования (оригинала) как системы называют системным подходом, при котором:

  1. называют составные части,
  2. рассматривают их взаимодействие и взаимовлияние,
  3. учитываются его существенные связи с внешней средой.

Создание системы основывается на разработанных и проверенных, смоделированных вариантах идей. Созданный или придуманный с какой-то целью новый объект, отражающий существенные признаки и связи оригинала называется моделью. Например, пространственная уменьшенная модель нашей планеты.

Словесное описание объекта оригинала не всегда может соответствовать основам системного подхода и цели создания в моделировании (при создании модели крыла для полета совершенно недостаточно описания красивых, узорных и похожих на лепестки цветка крыльев бабочки).

На основе данных эксперимента или наблюдения и анализа находятся основные характеристики объекта, которым сопоставляются некоторые величины в образе модели.

До появления ЭВМ из-за выполнения гигантского объема вычислений с информацией избегали сложных математических макетов. Но нельзя объять необъятное. Из всей многогранности изучаемого оригинала как системы выбирают значимые процессы по важности и потребности обработки информации, ее сбора, хранения, передачи и выдачи. Такая модель сегодня представляет некий упрощенный вариант для создания простого математического описания объекта.

В описании модели информационной системы существенные признаки отображаются на языке кодирования информации – схемы, чертежи, математические выражения или слова.

5fghf
Образ информационной идеи (Источник)

Какие бывают виды информационных моделей? По отображению информации: знаковые, образные и смешанные.

Знаковые определяются математическими выражениями, программно-машинными кодами или в словах.

Образные модели – наглядные элементы, отображенные на бумаге.

Смешанные – где используются и образные и знаковые модели (графики, таблицы).

По характеру изменения ситуации информационные модели являются статическими и динамическими.

Если описывается явление или ситуация в их зафиксированном неизменном состоянии – это статический пример (Схема Солнечной системы). Динамическая модель показывает, как изменяется ситуация и состояние объекта в рабочем режиме или происходит какое-то явление (Схема – как происходят движение и остановки лифта – его работа по сигналам управления современной и скоростной характеристиками). При моделировании устанавливается необходимость соответствия свойств объекта-оригинала признакам модели объекта.

Для чего нужно моделирование? Почти во всех сферах познания и деятельности человека; везде необходимо моделирование, если задается вопрос: «И что потом?». Модели используются для проверки теоретических гипотез, для исследований причинно-следственных связей, для прогнозирования, для управления, для проверки безопасности и для многого другого. Оригиналы и модели можно корректировать по результатам экспериментов, добиваясь нужной цели. Возможно, сам оригинал является научной гипотезой (с какой-то погрешностью), либо частью другого объекта, с присущими обоим свойствами и связями. Тогда корректировка в модели может повлечь и какую-то корректировку оригинала. Допустим, оригиналом для моделирования является теоретическая предполагаемая функция по деформации объекта от нагрузок. На модели необходимо проверить ее коэффициенты и критические значения. По результатам моделирования не добились предполагаемого нужного результата. Провели анализ чистоты проведенного эксперимента и пришли к выводу, что необходимо перепроверить гипотезу в оригинале и по исправленной функции переделать модель, повторить еще раз.

 

Компьютерные системы

Состав и признаки входящих элементов, взаимосвязи между ними и взаимодействие с внешней средой определяют систему. Система имеет структуру – состав и порядок объединения элементов в подсистемах.

В зависимости от связей между элементами образовываются при их объединении различные подсистемы.

Разберём на примере системы компьютера. Состав компьютера (как одной целой системы) состоит из подсистем:

аппаратное и программное обеспечения, информационные ресурсы.

6hfgh
Состав компьютера (Источник)

На рисунке состава локального персонального компьютера изображены элементы: клавиатура, монитор, системный блок, мышь, соединительные провода. Возможны еще в составе сканер, микрофон, звуковые колонки или наушники, принтер и внешние носители информации. При подключении в сеть могут появиться видеокамера, роутер или кабельное сетевое подключение.

Подсистема (для компьютера) аппаратного обеспечения является в то же время и надсистемой для входящих в нее подсистем. Это структурная иерархия, она напоминает многокомпонентную матрешку. Аппаратная подсистема состоит из устройств хранения, вывода, ввода и обработки информации. Подсистема ввода информации в свою очередь состоит из клавиатуры, мыши, микрофона, видеокамеры.

В устройстве обработки информации системном блоке ПК есть процессор, блок питания, материнская плата, жёсткий диск, компьютерный вентилятор и другое. И так можно рассматривать каждый элемент (начиная с надсистемы), раскладывая его на составные части.

В систему программного обеспечения (ПО) компьютера входят операционная система (системные и служебные программы ОС) и прикладные программы. Набор прикладных программ зависит от потребностей и запросов пользователя ПК. У геймеров, играющих в видеоигры, имеется свой уникальный состав не только программ, но и специальных устройств. Дизайнеры устанавливают программы по 3D моделированию и конструированию, для черчения и рисования.

Набор папок с библиотеками фотоальбомов, видеофайлов, музыкальных, текстовых, графических файлов называется подсистемой информационных ресурсов.

Для взаимосвязи в компьютере аппаратных и программных средств между собой и с человеком существуют:

Элементы интерфейса. Пользовательский интерфейс разделяют на командную строку, текстовый (иногда жестовый), речевой и графический, за них отвечает Операционная Система (ОС).

Командная строка – это старый и надежный, но и трудоемкий способ взаимодействия. Команды вводятся на машинном языке в операционных системах профессионалом.

Самый популярный и распространенный – графический интерфейс. Через «иконки», меню и списки управляют программами с использованием мыши.

С голосовым интерфейсом идёт работа человека с компьютером. Человек произносит, а компьютер анализирует команды из микрофона, выбирает фразы и совершает указанные действия.

Аппаратный интерфейс управляет согласованной работой блоков компьютера. Производители ПК следят за наличием разъёмов подключения элементов к системному блоку.

Пакет прикладных программ управляется с информационными ресурсами благодаря программному интерфейсу. Ответственные за данный интерфейс системы – разработчики соответствующих программ.

Для работы в сети компьютера по правилам Интернета требуется подключение его с нужным сетевым адресом, с логином и паролем. Становится возможным доступ к ресурсам информационных систем, сайтам, удалённым базам данных, социальным сетям, электронной почте для получения информации и общения. Пользователям предоставляются в сети разнообразные образовательные информационные ресурсы и распространяются онлайн-обучения по многим дисциплинам. Открываются огромные возможности для познания и развития своих увлечений.

Наши давнишние воспоминания бывают подвержены искажениям и не так уж верны. Психологи рассуждают о парадоксе памяти, а мозг называют «фильтром» между действительной реальностью и нашим сознанием.

Мозг требует постоянной тренировки. Фантазируйте, развивайте воображение, творческое мышление и способности, думайте, пытайтесь выжать из своих «серых клеточек» хотя бы чуть-чуть больше пользы.

Оказывается, существует формула улучшения мысли. И она совсем не похожа на шутку.

Наибольшей эффективности мышления можно достичь, придерживаясь следующей формулы:

Сила мысли = (Запись цели + Концентрация мысли) х (Время размышления + Запись промежуточных результатов).

 

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

Вопрос: 1
Путешественник строит жилье на какой-то территории. Вокруг, по всему периметру, из него видны южные ландшафты. Вдруг из окна он замечает медведя. Какого цвета медведь?
1Бурого
2Белого
3Чёрного
4Рыжего
Ответить
2
Вопрос: 2
Выходами системы «дерево» являются (2 ответа):
1почтовый ящик
2 древесина
3кислород
4обрезать
Ответить
23
Вопрос: 3
Объектами изучения в информатике являются (2 ответа):
1аппаратное и программное обеспечение
2разработка микросхем
3информационный процесс
4производство деталей для компьютера
Ответить
13
Вопрос: 4
Определи лишнее в следующих свойствах систем:
1функция (цель, назначение) системы
2взаимодействие системы с окружающей средой
3состав и структура системы
4аргумент системы
5системный эффект
Ответить
4
Допущено ошибок:
Оценка:
Подробнее
Ваши ответы:
1 вопрос:

Путешественник строит жилье на какой-то территории. Вокруг, по всему периметру, из него видны южные ландшафты. Вдруг из окна он замечает медведя. Какого цвета медведь?
1) Бурого 2) Белого 3) Чёрного 4) Рыжего
2 вопрос:

Выходами системы «дерево» являются (2 ответа):
1) почтовый ящик 2) древесина 3) кислород 4) обрезать
3 вопрос:

Объектами изучения в информатике являются (2 ответа):
1) аппаратное и программное обеспечение 2) разработка микросхем 3) информационный процесс 4) производство деталей для компьютера
4 вопрос:

Определи лишнее в следующих свойствах систем:
1) функция (цель, назначение) системы 2) взаимодействие системы с окружающей средой 3) состав и структура системы 4) аргумент системы 5) системный эффект
Посмотреть ответы
Правильные ответы:
1 вопрос: Белого
2 вопрос: древесина
2 вопрос: кислород
3 вопрос: аппаратное и программное обеспечение
3 вопрос: информационный процесс
4 вопрос: аргумент системы
slide9

Наши репетиторы помогут подготовиться к экзаменам

Тут

Выбери для онлайн-занятий лучшего репетитора

Перейти slide8