Что изучает информатика. Что такое информатика и что она изучает Информатика - это наука, изучающая…
Она включает дисциплины, относящиеся к обработке информации в вычислительных машинах и вычислительных сетях : как абстрактные , вроде анализа алгоритмов , так и конкретные, например разработка языков программирования и протоколов передачи данных .
Темами исследований в информатике являются вопросы: что можно, а что нельзя реализовать в программах и базах данных (теория вычислимости и искусственный интеллект ), каким образом можно решать специфические вычислительные и информационные задачи с максимальной эффективностью (теория сложности вычислений ), в каком виде следует хранить и восстанавливать информацию специфического вида (структуры и базы данных), как программы и люди должны взаимодействовать друг с другом (пользовательский интерфейс и языки программирования и представление знаний ) и т. п.
Происхождение термина «информатика». Слово «информация» в обыденной речи. Информация, как данные, которые могут быть обработаны автоматизированной системой, и информация, как сведения, предназначенные для восприятия человеком. Термин «информация» (данные) в курсе информатики.
Символ. Алфавит - конечное множество символов. Текст - конечная последовательность символов данного алфавита. Расширенный алфавит русского языка. Количество различных текстов данной длины в данном алфавите. Разнообразие языков и алфавитов. Литературные и научные тексты.
Кодирование символов одного алфавита с помощью кодовых слов в другом алфавите; кодовая таблица, декодирование. Двоичные коды с фиксированной длиной кодового слова (8, 16, 32). Примеры. Код ASCII. Юникод. Кодировки кириллицы. Знакомство с двоичной системой счисления. Двоичная запись целых чисел в пределах от 0 до 256. Системы счисления с основаниями 8, 16. Десятичная и другие позиционные системы счисления. Измерение и дискретизация. Возможность цифрового представления аудиовизуальных данных. Тезис: все данные в компьютере представляются как тексты в двоичном алфавите. Единицы измерения длины двоичных текстов: бит, байт, производные от них единицы.
У стройство компьютера: процессор, оперативная память, внешняя энергонезависимая память, устройства ввода-вывода. Роль программ в использовании компьютера. Носители информации, используемые в ИКТ, их история и перспективы развития. Представление об объёмах данных и скоростях доступа, характерных для различных видов носителей. История и тенденции развития компьютеров, улучшение характеристик компьютеров, физические ограничения на значения характеристик. Суперкомпьютеры. Параллельные вычисления. | Математические модели; их общие черты и различия с натурными моделями и словесными описаниями. Использование компьютеров при математическом моделировании. Понятие о моделировании (в широком смысле) при восприятии мира человеком. Графы, деревья и списки, их применения при описании природных и общественных явлений, примеры задач. |
Алгоритмы и элементы программирования. Исполнители; состояния, возможные обстановки и система команд исполнителя; команды-приказы и команды-запросы; отказ исполнителя. Необходимость формального описания исполнителя.
Алгоритм как план управления исполнителем (исполнителями). Алгоритмический язык; программа - запись алгоритма на алгоритмическом языке. Компьютер - автоматическое устройство, способное управлять по заранее составленной программе исполнителями, выполняющими команды.
Управление. Сигнал. Обратная связь. Примеры: компьютер и управляемый им исполнитель; компьютер, получающий сигналы от цифровых датчиков в ходе наблюдений и экспериментов, и управляющий реальными (в том числе движущимися) устройствами.
Линейные программы. Их ограниченность: невозможность предусмотреть зависимость последовательности выполняемых действий от исходных данных.
Логические значения. Получение логических значений путём сравнения чисел. Логические операции «и», «или», «не».
Простые и составные условия (утверждения). Соблюдение и несоблюдение условия (истинность и ложность утверждения). Запись составных условий (логических выражений).
Конструкции ветвления (условный оператор) и повторения (операторы цикла в форме «пока» и «для каждого»).
Имя алгоритма и тело алгоритма. Использование в теле алгоритма имен других алгоритмов. Вспомогательные алгоритмы.
Величина (переменная): имя и значение. Типы величин: целые, вещественные, символьные, строковые, логические. Знакомство с табличными величинами (массивами). Представление о структурах данных.
Примеры задач управления исполнителями, в том числе - обработки числовых и строковых данных; реализация алгоритмов решения в выбранной среде программирования. Сортировка и поиск: постановка задач.
Примеры коротких программ, выполняющих много шагов по обработке небольшого объёма данных; примеры коротких программ, выполняющих обработку большого объёма данных.
Сложность вычисления: количество выполненных операций, размер используемой памяти; их зависимость от размера исходных данных.
Понятие об этапах разработки программ и приемах отладки программ.
Использование программных систем и интернет-сервисов. Программные компоненты современного компьютера: операционная система, файловые менеджеры, редакторы текстов и др. Интернет-сервисы: почтовая служба; справочные службы (карты, расписания и т.п.), поисковые службы, службы обновления программного обеспечения и др. Компьютерные вирусы и другие вредоносные программы; защита от них.
Файл. Характерные размеры файлов (примеры: тексты, видео, результаты наблюдений и моделирования). Файловая система. Каталог (директория). Файловые менеджеры. Операции с файлами. Оперирование файлами и каталогами в наглядно-графической форме. Архивирование и разархивирование.
Создание и обработка текстов; систематизация знаний о приемах и умений работы над текстом с помощью текстовых редакторов (поиск и замена, проверка правописания, одновременная работа с несколькими текстами, работа нескольких авторов над одним текстом и др.).
Работа с аудио-визуальными данными. Гипермедиа.
Динамические (электронные) таблицы, построение таблиц, использование формул. Сортировка (упорядочение) в таблице. Построение графиков и диаграмм. Примеры использования при описании природных и общественных явлений.
Поиск информации в файловой системе, базе данных, Интернете. Средства и методика поиска информации, построение запросов, браузеры. Компьютерные энциклопедии и словари. Компьютерные карты и другие справочные системы.
Работа в информационном пространстве. Передача информации. Источник и приёмник информации. Основные понятия, связанные с передачей информации (канал связи, скорость передачи информации по каналу связи, пропускная способность канала связи). Постановка вопроса о количестве информации, содержащейся в сообщении. Размер (длина) текста как мера количества информации. Подход А.Н.Колмогорова к определению количества информации.
Роль ИКТ при передаче и обработке информации. Компьютерные сети. Интернет. Сетевое хранение данных. Виды деятельности в Интернете. Приемы, повышающие безопасность работы в Интернете. Проблема подлинности полученной информации. Электронная подпись, сертифицированные сайты и документы. Методы индивидуального и коллективного размещения новой информации в Интернете.
Основные этапы и тенденции развития ИКТ. Стандарты в сфере информатики и ИКТ. Примеры стандартов докомпьютерной и компьютерной эры.
Гигиенические, эргономические и технические условия эксплуатации средств ИКТ. Экономические, правовые и этические аспекты их использования. Личная информация, средства ее защиты. Организация личного информационного пространства.
планируемые результаты после изучения информатики
В результате освоения курса информатики в основной школе учащиеся получат представление:
o о понятии «информация» - одном из основных обобщающих понятий современной науки, о понятии «данные», о базовых понятиях, связанных с хранением, обработкой и передачей данных;
o о методах представления и алгоритмах обработки данных, дискретизации, о программной реализации алгоритмов;
o о математических и компьютерных моделях, их использовании,
o о компьютерах - универсальных устройствах обработки информации, связанных в локальные и глобальные сети;
o о различных видах программного обеспечения и задачах, решаемых с его помощью; о существовании вредоносного программного обеспечения и средствах защиты от него, о необходимости стандартизации в сфере информационно-коммуникационных технологий;
o о мировых сетях распространения и обмена информацией, о юридических и этических аспектах работы в этих сетях (интеллектуальная собственность, авторское право, защита персональных данных, спам и др.)
о направлениях развития компьютерной техники (суперкомпьютеры, мобильные вычислительные устройства и др.), о стандартах в ИКТ;Информатика – комплекс научно-практических дисциплин, изучающих все аспекты получения, хранения, преобразования, передачи и использования информации.
средства для преобразования информации:
Технические ср-ва (компьютер и всё, что с ним связано, оргтехника)
- Программные продукты . (операционные системы, прикладные пакеты, бухгалтерские и издательские системы и т. д.)
- Математические методы и модели, алгоритмы. Математические методы, модели и алгоритмы являются тем базисом, который положен в основу проектирования и изготовления любого программного или технического средства в силу их исключительной сложности и, как следствие, невозможности умозрительного подхода к созданию.
Информатика как фундаментальная наука занимается разработкой абстрактных методов, моделей и алгоритмов, а также связанных с ними математических теорий. Ее прерогативой является исследование процессов преобразования информации и на основе этих исследований разработка соответствующих теорий, моделей, методов и алгоритмов, которые затем применяются на практике.
Информатика как отрасль производства практически использует результаты исследований фундаментальной науки информатики. В самом деле, широко известны западные фирмы по производству программных продуктов, такие как Microsoft, Lotus, Borland, и технических средств – IBM, Apple, Intel и др.
Информатика как прикладная дисциплина занимается подготовкой специалистов в области преобразования информации. Она изучает закономерности протекания информационных процессов в конкретных областях и методологии разработки конкретных информационных систем и технологий.
Компьютер нацелен на решение очень широкого круга задач по преобразованию информации, при этом выбор конкретной задачи при использовании компьютера определяется программным средством, под управлением которого функционирует компьютер:
Осн. направления использования компьютеров: накопление, хранение и обработка больших объемов информации, быстрый поиск требуемых данных; выполнение научных, экономических расчетов; делопроизводство (оформление документов);обучение и приобретение проф. навыков;издательское дело (создание цветных, черно-белых журналов, научной и худ. лит-ры);построение чертежей, диаграмм, создание рисунков и картин, мультфильмов и видеоклипов;общение людей, находящихся в разных городах и странах; игры и развлечения.
Вопрос 2. Что входит в состав технических средств?
Технические средства информатики – это совокупность систем, машин, приборов, механизмов, устройств и прочего оборудования, предназначенных для автоматизации различных технологических процессов информатики, причем таких, выходным продуктом которых являются именно информация.
В состав технических средств входят компьютеры и связанные с ними периферийные устройства:
Монитор - устройство для показа изображений, порождаемых другими устройствами;
Клавиатура - алфавитно-цифровые клавиатуры используются для управления техническими и механическими устройствами;
Мышь - механический манипулятор, преобразующий механические движения в движение курсора на экране;
Принтер (плоттер) - устройство компьютера, предназначенное для перевода текста или графики на физический носитель из электронного вида;
Сканер – устройство для считывания графической информации и преобразования ее в какой-либо из используемых форматов;
Модем - внешнее или внутреннее устройство, подключаемое к компьютеру для передачи и приема сигналов по разным линиям связи.
Линии связи - для построения компьютерных сетей применяются линии связи, использующие различную физическую среду (Проводные (воздушные), Кабельные, Беспроводные (радиоканалы наземной и спутниковой связи));
Кабельные линии связи - линии связи, состоящие из направленных сред передачи (кабели), предназначенные совместно с проводными системами передач, для организации связи.
Информа́тика (ср. со сходными по звучанию и происхождению нем. Informatik и фр. Informatique , в противоположность традиционному англоязычному термину англ. computer science - компьютерные науки - в США или англ. computing science - вычислительная наука - в Британии) есть наука о вычислениях, хранении и обработке информации . Она включает дисциплины, так или иначе относящиеся квычислительным машинам : как абстрактные, вроде анализа алгоритмов , так и довольно конкретные, например, разработка языков программирования .
Отдельной наукой информатика была признана лишь в 1970-х; до этого она развивалась в составе математики, электроники и других технических наук. С момента своего признания отдельной наукой информатика разработала собственные методы и терминологию.
Первый факультет информатики был основан в 1962году в университетеПёрдью (Purdue University). Сегодня факультеты и кафедры информатики имеются в большинстве университетов мира.
Существует много определений информатики. Одно из них такое.
Информатика – это техническая наука, систематизирующая приемы создания, хранения, обработки и передачи информации средствами вычислительной техники , а также принципы функционирования этих средств и методы управления ими .
Из определения следует, что предмет информатики составляют:
аппаратное обеспечение вычислительной системы 1 ;
программное обеспечение вычислительной системы;
средства взаимодействия аппаратного обеспечения;
средства взаимодействия программного обеспечения;
средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения;
средства взаимодействия человека с аппаратным и программным обеспечением.
Средства взаимодействия, сопряжения между действующими объектами вычислительной системы занимают особое место в информатике.
Интерфейсом называется совокупность аппаратных и программных средств, используемых для создания связи, сопряжения между взаимодействующими объектами вычислительной системы.
Интерфейсом называется также и сам процесс взаимодействия, сопряжения, установления связи между действующими объектами.
Согласно п.п. 3, 4, 5, 6 (см. выше) интерфейс бывает аппаратный , программный , аппаратно-программный и пользовательский .
Слово интерфейс состоит из двух английских слов: inter – между, face – лицо, внешний вид. Буквально «между лицами». В одном из справочников по вычислительной технике дано определение интерфейса как «установление границ между взаимодействующими объектами».
2. Понятие информации и ее измерение Данные и информация
Понятие информация является одним из фундаментальных в современной науке и базовым для информатики. Дать точного определения информации нельзя, как нельзя дать определение точке в геометрии. В таких случаях пользуются понятиями. Наряду с такими понятиями, как вещество и энергия, пространство и время, оно составляет основу современной картины мира, ее относят к фундаментальным философским категориям.
В популярной или научной литературе нет (и быть не может) универсальных определений этих понятий. Можно говорить лишь о некоторых подходах, разделяемых или не разделяемых различными авторами.
Один из подходов такой. Материальный мир состоит из физических тел и полей. Они находятся в состоянии непрерывного движения и взаимодействия. Взаимодействие может происходить при непосредственном контакте или на расстоянии. Взаимодействия тел сопровождается изменением энергии, вызывает изменения физических свойств тел и полей.
Назовем данными зафиксированные изменения физических свойств тел и полей. Данные – объективны , так как несут в себе информацию о событиях, произошедших в материальном мире.
Для того чтобы извлечь информацию из данных, необходимо наличие адекватного (соответствующего) метода, с помощью которого следует обработать данные. В отличие от данных метод всегда субъективен , т.к. он придумывается, разрабатывается человеком. Поэтому информация есть продукт взаимодействия данных и адекватных им методов. Информация появляется именно в момент такой обработки, взаимодействия данных и методов.
Из всего этого следует, что информация всегда хранится в виде данных. Но иногда понятие данные подменяется понятием информация . И еще одно замечание. Понятие данные тесно связано с процессом кодирования информации. Можно еще сказать, что данные – это закодированная информация.
Информацию следует считать особым видом ресурса , т.е. запаса некоторых сведений об объекте. Однако, в отличие от материальных ресурсов, информация является неистощимым ресурсом и предполагает существенно иные методы воспроизведения и обновления.
Понятие информации многозначно.
В философском словаре говорится, что информация (лат. informatio - разъяснение, изложение) - это, во-первых, некоторые сведения, совокупность каких-либо данных, знаний; во-вторых - одно из основных понятий кибернетики.
В неживой природе понятие информации связывают с понятием отражения, отображения.
В быту под информацией понимают сведения, которые нас интересуют. Информация для человека - это знания, которые он получает из различных источников. С помощью всех своих органов чувств человек получает информацию из внешнего мира.
В лингвистике под информацией понимают не любые сообщения, а только те из них, которые обладают новизной или полезностью, т.е. учитывается смысл сообщения.
Под информацией в технике понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов.
В теории связи под информацией принято понимать любую последовательность символов, не учитывая их смысл.
В теории информации под информацией понимают не любые сведения, а лишь те, которые снимают полностью или уменьшают существующую до их получения неопределенность. По определению К. Шеннона, информация - это снятая неопределенность .
Под информацией в кибернетике понимается любая совокупность сигналов, воздействий или сведений, которые некоторая система воспринимает от окружающей среды (входная информация), выдает в окружающую среду (выходная информация) или, наконец, хранит в себе (внутренняя, внутрисистемная информация).
Еще один подход к определению информации такой: средства вычислительной техники обладают способностью обрабатывать информацию автоматически, без участия человека, и ни о каком знании или незнании здесь речь идти не может. Эти средства могут работать с искусственной, абстрактной и даже ложной информацией, не имеющей объективного отражения ни в природе, ни в обществе.
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:
- 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.
- 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.
- 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.
Формирование информатики как науки происходило в XX веке и было связано с развитием вычислительной техники.
Понятие "информатика" возникло в 60-х годах во Франции. Так решили назвать область знаний, изучающую применение электронных вычислительных машин для автоматизации обработки данных. Слово "информатика" образовано из двух слов "информация" и "автоматика".
В англоязычных странах, особенно в США, вместо термина "informatics" обычно используют "computer science", то есть компьютерная наука.
Хотя понятия "информатика" и "компьютерная наука" можно считать синонимами, второй появился раньше, в начале 40-х годов XX века. Компьютерная наука представляла собой соединение возможностей электронно-вычислительных машин (ЭВМ) того времени, математической логики и теории алгоритмов.
В дальнейшем в компьютерной науке появлялись новые направления. Это было связано с усовершенствованиями ЭВМ, которые позволили использовать их в более широком спектре областей человеческой деятельности.
Хотя информатика делает акцент на обработке информации, ее появление и развитие неразрывно связаны с существованием компьютерной техники. Об информатике как о научной дисциплине наряду с другими науками заговорили в 70-80-х года XX века, когда вычислительные машины стали более доступными для разнообразной публики.
Изначально компьютер был инструментом для автоматизации трудоемких вычислений. Однако постепенно эволюционировал в инструмент для работы с почти любой информацией, а не только числовой. На сегодняшний день существует огромное количество программ и приложений, предназначенных для работы с текстом, графикой, таблицами, базами данных и многим другим.
Из информатики начали выделяться отдельные научные направления. Так как материальный мир разнообразен, и существует множество сфер человеческой деятельности, то предмет изучения информатики также весьма неоднороден. Поэтому информатику можно рассматривать как комплексную науку, что затрудняет ее однозначное определение.
В 80-х годах Е.П. Ершов дал ей такое определение:
Информатика – это находящаяся в процессе становления наука, изучающая законы и методы накопления, передачи и обработки информации с помощью ЭВМ, а также область человеческой деятельности, связанная с применением ЭВМ.
Информатика тесно связана с математикой, так как опирается на ее достижения. Это объясняется тем, что объекты естественных и технических наук, а также социальные явления можно описать с помощью понятий математики – функций, систем уравнений, неравенств и другого.
С другой стороны, предмет изучения информатики – информация – кроме прочего является общенаучным и социальным понятием.
По-сути задачей информатики является изучение способов использования научных и технических достижений для обработки данных разной природы. Цивилизация в XX веке пришла к тому рубежу накопления данных, когда возникла проблема их хранения, использования, доступа, передачи, преобразования. Компьютерная наука изучает решение этих проблем с помощью вычислительной техники.
В настоящее время активно протекают процессы, связанные с переводом информации, накопленной цивилизацией, в электронный вид. Можно ожидать, что многие объекты реального мира в скором времени обретут свой цифровой аналог.
