методические проблемы определения информации

методические проблемы определения информации   Подходы к раскрытию темы в учебной литературе То, что понятие «информация» является центральным в курсе информатики, кажется  очевидным уже хотя бы потому, что с этим термином связано название предмета. Однако  если проанализировать существующие учебники и учебные пособия, то возникает вывод,  что далеко не в каждом из них это обстоятельство находит отражение. Тому есть две  причины. Первая заключается в том, что в авторских концепциях ряда учебников на первое место  ставится отнюдь не информация. В большей степени это относится к учебникам первого  [20] и второго [16, 21, 22] поколения. В них главными понятиями и объектами изучения  выступают «алгоритм» и «компьютер». Информация упоминается лишь вскользь и в  основном определяется на интуитивном уровне. Вторая причина — в объективной сложности самого понятия «информация». Это понятие  относится к числу фундаментальных в науке, носит философский характер и является  предметом постоянных научных дискуссий. Развивающаяся в последнее время тенденция к фундаментали­зации содержания школьной  информатики требует не декларативно, а фактически поставить в центре предмета понятие «информация». Но в таком случае не обойти разговор о том, что такое информация.  Становится необходимым обсуждение на уроках сложной проблемы определения  информации, однако в школе это можно делать только языком, доступным для детей. Проанализируем варианты определения информации, данные в различных учебниках и  пособиях по школьной информатике. В учебнике А. П. Ершова и др. [20] такого определения нет вообще. Видимо, авторы  полагали, что смысл понятия «информация» очевиден для школьников, и обсуждать его не  требуется. В первых строчках учебника информация упоминается в следующих  утверждениях: «Информатика исследует законы и методы переработки и накопления  информации... Ее развитие связано с появлением электронно­вычислительных машин,  мощных универсальных устройств для хранения и переработки информации». Все  содержание учебника, за исключением вводного раздела, посвящено разбору вопросов: что  такое ЭВМ и что такое алгоритм.В учебнике второго поколения А. Г. Кушниренко и др. [16] в разделе 1.6 «Информация —  первичное, неопределяемое понятие информатики» написано следующее: «Так что же  такое «информация?» Увы! — этот термин в информатике является первичным,  неопределяемым. Отсутствие самого определения, однако, не мешает нам измерять объем  информации и обрабатывать ее, подобно тому, как отсутствие строгого определения  прямой и точки в планиметрии не мешает нам рисовать треугольники, доказывать теоремы  и решать задачи». По поводу аналогии с понятием «точка» заметим следующее: безусловно, общность между  понятиями «точка» и «информация» состоит в их первичном характере для  соответствующих предметных областей. Однако считать, что понятие «информация» для  человека столь же ясно, как и понятие «точка», вряд ли можно. Спросите ученика: «Что  такое точка?» Объяснить словами он ничего не сможет, но возьмет карандаш, поставит  точку на бумаге и скажет: «Вот это — точка». И он будет прав! Тому же ученику задайте  вопрос: «Что такое информация?» Вряд ли, даже с помощью примеров, он сможет так  точно и полно отразить свое представление об информации, как при ответе на вопрос о  точке. В учебнике А. Г. Гейна и др. [21] понятие «информация» встречается первый раз в первой  главе в таком контексте: «Информация — постоянный спутник человека. Это те сведения,  которые помогают ориентироваться нам в окружающем мире». Далее понятие  «информация» лишь используется, и к определению этого понятия авторы возвращаются в  предпоследней главе. «В интуитивном, житейском смысле под информацией понимают  сведения, знания и т.п., которые кого­либо интересуют. И чем интереснее сообщаемые  сведения, тем больше информации (с житейской точки зрения) в них содержится».  Немного дальше дается другое определение информации с технической позиции: «когда  речь идет об автоматической передаче информации, ее хранении и переработке,  информация — это произвольная последовательность символов, т. е. любое слово; каждый  новый символ увеличивает количество информации». Замечательным здесь является то,  что авторы отражают два подхода к определению информации: с «житейской точки  зрения» и с позиции информационной техники. В третьем учебнике этого же поколения В. А. Каймина и др. [22] в первой главе написано:  «Информация в наиболее общем определении — это отражение предметного мира с  помощью знаков и сигналов». Очевидно, это определение претендует на универсальность с  любых точек зрения. Для истории литературы по школьной информатике значительным событием стал выход в  1994 г. книги «Информатика. Энциклопедический словарь для начинающих» [12]. В нейвпервые в истинно­современном духе отражено все разнообразие предметной области  информатики, ее научное содержание. В статье «Информация» дано следующее  определение: «Информация — это содержание сообщения, сигнала, памяти, а также  сведения, содержащиеся в сообщении, сигнале или памяти». В этом определении также  делается попытка объединить «человеческую» и «техническую» позиции по отношению к  информации. Однако в нем просматривается тавтология: в чем разница между  содержанием, а также содержащимися сведениями? Вряд ли это можно объяснить ученику  (да и понять учителю). Наконец заглянем в учебники третьего поколения. В учебнике А. Г. Гейна и др. [5] на  протяжении четырех глав (из шести) вообще обходятся без какого­либо определения  информации. В 5­й главе практически повторяется определение из книги [21]: «В  интуитивном житейском смысле под информацией понимают сведения, знания и т. п.,  которые кого­либо интересуют. И чем интереснее сообщаемые сведения, тем больше  информации (с точки зрения человека, воспринимающего эту информацию) в них  содержится». Сомнительным здесь является тезис об «интересности» сообщения, чем  субъективизм определения еще более усиливается. «Интересность» может зависеть не  только от понятности или новизны переданных сведений для принимающего субъекта, но и  от его настроения, состояния здоровья в данный момент и пр. Все эти нестрогости и неточности в определении информации объясняются как мнением  авторов (может быть даже неосознанным) о несущественности такого определения для  своего курса, так и объективной сложностью поиска корректного определения с научной  точки зрения. Если в центр содержания курса информатики ставить информацию (а не алгоритм, ЭВМ и  пр.), если рассматривать это понятие как системообразующее для всего предмета, то  обойти на уроках вопрос об определении информации нельзя. Бесспорно то, что нельзя  дать единого, универсального определения информации. Но в науке и в практике известны  различные подходы к информации, и в рамках каждого из них дается определение этого  понятия (см., например, посвященные этому вопросу статьи в журнале «Информатика и  образование» С. А. Бешенкова и др. [2]). Ученики должны знать, что в зависимости от  контекста, в котором используется термин «информация», он может нести разный смысл. В учебнике И. Г. Семакина и др. [26] раскрываются два подхода к понятию информации.  Первый можно назвать субъективным подходом, при котором информация  рассматривается с точки зрения ее роли в жизни и деятельности человека. С этой позиции  информация — это знания, сведения, которыми обладает человек, которые он получает из  окружающего мира.Второй подход можно назвать кибернетическим, поскольку развитие он получил в  кибернетике. Именно этот подход позволяет создавать машины, работающие с  информацией. С этой точки зрения информация — это содержание последовательностей  символов (сигналов) из некоторого алфавита. В таком случае все виды информационных  процессов (хранение, передача, обработка) сводятся к действиям над символами, что и  происходит в технических информационных системах.   Методические рекомендации по изучению темы Изучаемые вопросы: ª Чем является информация для человека. ª Декларативные и процедурные знания (информация). ª Кибернетический подход к информации. ª Роль органов чувств человека в процессе восприятия им информации. Субъективный подход. При раскрытии понятия «информация», с точки зрения  субъективного (бытового, человеческого) подхода, следует отталкиваться от интуитивных  представлений об информации, имеющихся у детей. Целесообразно вести беседу в форме  Диалога, задавая ученикам вопросы, на которые они в состоянии ответить. Не следует  сразу требовать от них определения информации, но подвести их к этому определению с  помощью понятных вопросов вполне возможно. Вопросы, например, можно задавать в  следующем порядке. — Расскажите, откуда вы получаете информацию? Наверняка услышите в ответ: — Из книг, из радио и телепередач. Дальше попросите учеников привести примеры какой­нибудь информации, которую они  получили сегодня. Например, кто­нибудь ответит: — Утром по радио я слышал прогноз погоды. Ухватившись за такой ответ, учитель подводит учеников к окончательному выводу: — Значит, вначале ты не знал, какая будет погода, а после прослушивания радио стал  знать! Следовательно, получив информацию, ты получил новые знания!Таким образом, учитель вместе с учениками приходит к определению: информация для  человека — это знания, которые он получает из различных источников. Далее на  многочисленных известных детям примерах следует закрепить это определение. Приняв определение информации как знания людей, неизбежно приходишь к выводу, что  информация — это содержимое нашей памяти, ибо человеческая память и есть средство  хранения знаний. Разумно назвать такую информацию внутренней, оперативной  информацией, которой обладает человек. Однако люди хранят информацию не только в  собственной памяти, но и в записях на бумаге, на магнитных носителях и пр. Такую  информацию можно назвать внешней (по отношению к человеку). Чтобы человек мог ей  воспользоваться (например, приготовить блюдо по кулинарному рецепту), он должен  сначала ее прочитать, т.е. обратить во внутреннюю форму, а затем уже производить какие­ то действия. Вопрос о классификации знаний (а стало быть, информации) очень сложный. В науке существуют различные подходы к нему. Особенно много занимаются этим вопросом  специалисты в области искусственного интеллекта. В рамках базового курса достаточно  ограничиться делением знаний на декларативные и процедурные. Описание декларативных  знаний можно начинать со слов: «Я знаю, что...». Описание процедурных знаний — со слов:  «Я знаю, как...». Нетрудно дать примеры на оба типа знаний и предложить детям  придумать свои примеры. Учитель должен хорошо понимать пропедевтическое значение обсуждения данных  вопросов для будущего знакомства учеников с устройством и работой компьютера. У  компьютера, подобно человеку, есть внутренняя — оперативная память и внешняя —  долговременная память. Деление знаний на декларативные и процедурные в дальнейшем  следует увязать с делением компьютерной информации на данные — декларативная  информация, и программы — процедурная информация. Использование дидактического  приема аналогии между информационной функцией человека и компьютером позволит  ученикам лучше понять суть устройства и работы ЭВМ. Исходя из позиции «информация для человека — это знания», учитель сообщает ученикам, что и запахи, и вкусы, и тактильные (осязательные) ощущения тоже несут информацию  человеку. Обоснование этому очень простое: раз мы помним знакомые запахи и вкусы,  узнаем на ощупь знакомые предметы, значит эти ощущения хранятся в нашей памяти, а  стало быть, являются информацией. Отсюда вывод: с помощью всех своих органов чувств  человек получает информацию из внешнего мира. Кибернетический подход. Между информатикой и кибернетикой существует тесная связь.  Основал кибернетику в конце 1940­х гг. американский ученый Норберт Винер. Можносказать, что кибернетика породила современную информатику, выполнила роль одного из  ее источников. Сейчас кибернетика входит в информатику как составная часть. Кибернетика имеет дело со сложными системами: машинами, живыми организмами,  общественными системами. Но она не стремится разобраться в их внутреннем механизме.  Кибернетику интересуют процессы взаимодействия между такими системами или их  компонентами. Рассматривая такие взаимодействия как процессы управления,  кибернетику определяют как науку об общих свойствах процессов управления в живых и  неживых системах. Для описания сложных систем в кибернетике используется модель «черного ящика».  Термины «черный ящик» и «кибернетическая система» можно использовать как синонимы.  Главные характеристики «черного ящика» — это входная и выходная информация. И если  два таких черных ящика взаимодействуют между собой, то делают они это только путем  обмена информацией. Информация между кибернетическими системами передается в виде некоторых  последовательностей сигналов. Выходные сигналы одних участников обмена являются  входными для других. Информационные обмены происходят везде и всюду: между людьми, между животными,  между работающими совместно техническими устройствами, между людьми и  техническими устройствами, между различными частями сложных устройств, между  различными органами человека или животного и т. п. Во всех этих случаях информация  передается в виде последовательностей сигналов разной природы: акустических, световых, графических, электрических и др. С точки зрения кибернетики, информацией является содержание передаваемых сигнальных последовательностей. В частности, любой текст на каком­то языке есть  последовательность букв (в письменной форме) или звуков (в устной форме), которые  можно рассматривать как графические или акустические сигналы. Передача сигналов требует определенных материальных и энергетических затрат.  Например, при использовании электрической связи нужны провода и источники  электроэнергии. Однако содержание сигналов не зависит от затрат вещества или энергии. В последовательностях сигналов закодированы определенные смысловые символы, в которых и заключается их содержание. Эти символы могут быть буквами текста на каком­то языке  (например, в азбуке Морзе: «. ­» обозначает букву «А») или целыми понятиями (например,  красный сигнал светофора обозначает «стоять!»).