Информатика как учебный предмет

Информатика как учебный предмет:

общая, специальная (прикладные программы), практическая информатика. 

Содержательные  линии дисциплины «Информатика»:

1. Информация и информационные процессы.
2. Представление информации.
3. Компьютер.
4. Формализация и моделирование.
5. Алгоритмизация и программирование.
6. Информационные технологии.

1.1. Информатика как  научная дисциплина 

      В современном обществе все большее  место занимают различные виды деятельности по передаче и распространению результатов умственной деятельности. Журналисты, редакторы, референты, документалисты, библиотекари и библиографы, информационные и архивные работники только по традиции считают, что их профессии относятся к разным видам деятельности. Теперь уже многим понятно, что эти виды являются этапами одного и того же процесса интеллектуальной коммуникации. Коммуникация – связь, общение, сообщение (процесс и путь сообщения) – может происходить непосредственно, на физическом уровне, но интеллектуальная коммуникация, т. е. относящаяся к мыслительным способностям человека, всегда идеальна и осуществляется информационным путем. Ее часто называют также информационной коммуникацией.

      В последние десятилетия в информационной технологии, т.е. методах и технических  средствах передачи информации, произошла компьютерная, а вернее электронная революция. Появление персональных компьютеров, их объединение в сети между собой и с крупными вычислительными центрами, внедрение в привычные процессы информационного обмена настольных издательских комплексов, копировальных и множительных аппаратов, относительно дешевых, но очень емких средств хранения информации (компактных оптических дисков) приводит к существенным переменам в сфере коммуникации. Многие тысячелетиями существовавшие профессии сливаются воедино, появляются новые, для которых у нас еще нет хороших русских названий, например, специалист по паблик рилейшнз (общественным связям) или администратор баз данных. Разумеется, пройдет много времени, пока специалисты всех этих профессий полностью осознают свое единство. Но новые поколения специалистов должны вырабатывать этические принципы и профессиональное мировоззрение сообща в рамках общего информационного направления.

      Новая информационная технология – компьютерная подготовка текстов, информационно-поисковые, гипертекстовые и интеллектуальные системы, передача машиночитаемых файлов по вычислительным сетям и телефонным каналам, настольные издательские системы, копировальная и множительная техника – позволяет по-новому трактовать всю эту сферу деятельности от журналистики до библиотечного и архивного дела. Специалисты них профессий должны понять, что в основе всех информационных процессов лежат общие закономерности, коренящиеся в структуре и свойствах самой информации. Но владеть навыками самостоятельного использования информационных технологий и технических средств необходимо всем работникам умственного труда, выпускникам высших учебных заведений.

      Студенты, пришедшие в вуз из средней  школы, убеждены, что информатика  сводится к процессу овладения этими  навыками, а попросту, к умению работать на компьютере, поскольку именно этому учат в школе по предмету, который называют «информатикой». Но это односторонняя и потому неправильная трактовка информатики, которая по самому своему названию является дисциплиной, изучающей информацию. Компьютер и связанные с ним электронные аппараты действительно служат наиболее мощными в наше время средствами переработки, хранения и передачи информации, а точнее – данных, в которых эта информация может содержаться. Но эти процессы происходили в обществе до появления компьютера и будут происходить, когда для их осуществления будут созданы иные средства. Рассмотрим что же такое «Информатика»?

     Термин  "информатика" (франц. informatique) происходит от французских слов information (информация) и automatique (автоматика) и дословно означает "информационная автоматика".

     Широко  распространён также англоязычный вариант этого термина —  "Сomputer science", что означает буквально "компьютерная наука".

     Информатика – это основанная на использовании  компьютерной техники дисциплина, изучающая структуру и общие свойства информации, а также закономерности и методы её создания, хранения, поиска, преобразования, передачи и применения в различных сферах человеческой деятельности.

     В 1978 году международный научный конгресс официально закрепил за понятием "информатика" области, связанные с разработкой, созданием, использованием и материально-техническим обслуживанием систем обработки информации, включая компьютеры и их программное обеспечение, а также организационные, коммерческие, административные и социально-политические аспекты компьютеризации — массового внедрения компьютерной техники во все области жизни людей.

     Таким образом, информатика базируется на компьютерной технике и немыслима  без нее.

     Инфоpматика – научная дисциплина с широчайшим диапазоном применения. Её основные направления:

• pазpаботка вычислительных систем и пpогpаммного обеспечения;
• теоpия инфоpмации, изучающая процессы, связанные с передачей, приёмом, преобразованием и хранением информации;
• методы искусственного интеллекта, позволяющие создавать программы для решения задач, требующих определённых интеллектуальных усилий при выполнении их человеком (логический вывод, обучение, понимание речи, визуальное восприятие, игры и др.);
• системный анализ, заключающийся в анализе назначения проектируемой системы и в установлении требований, которым она должна отвечать;
• методы машинной графики, анимации, средства мультимедиа;
• средства телекоммуникации, в том числе, глобальные компьютерные сети, объединяющие всё человечество в единое информационное сообщество;
• разнообразные пpиложения, охватывающие производство, науку, образование, медицину, торговлю, сельское хозяйство и все другие виды хозяйственной и общественной деятельности.

1.3. Идеи и методы информатики 

      За  время становления информатики  в ней выработан ряд специфических идей и методов, которые не были известны библиотеке- и библиографоведению или какой-либо другой смежной науке или научной дисциплине. Важнейшими из этих идей и методов являются следующие:

• координатное индексирование документов и других объектов соответствующими характеристиками – ключевыми словами и дескрипторами;
• использование в качестве дескрипторов классов условно 'эквивалентных ключевых слов;
• инвертированная организация поисковых массивов;
• использование ключевых слов, выбираемых из заглавий, рефератов или текстов документов, для их координатного индексирования;
• использование тезауруса как средства представления знаний, полезного для информационного поиска, автоматического перевода текстов и других информационных процессов;
• избирательное распространение информации о релевантных документах;
• интерактивный (диалоговый) поиск документов и информации;
• ранжирование документов, выдаваемых при поиске, по степени их релевантности;
• кластерный и другие методы автоматической классификации документов;
• использование библиографических ссылок для информационного поиска научных документов и решения наукометрических задач путем создания специальных указателей и баз данных;
• методы изучения явлений роста, рассеяния (С. Бредфорд) и старения публикаций, а также определения их информационной ценности.

      Далеко  не все специалисты по информатике  понимают, что информационно-поисковый  тезаурус – это не только двуязычный словарь, но и специализированный справочник, в котором приводится логическая информация, необходимая для адекватного перевода с естественного языка на информационно-поисковый. Это непонимание проявляется в том, что информационно-поисковыми тезаурусами называют любые упорядоченные множества терминов – таблицы десятичной классификации, рубрикаторы информационных изданий, словники предметных указателей. До сих пор не разработана научная методика построения и использования таких тезаурусов, хотя от их качества в значительной мере зависят результаты информационного поиска.

      Построение  теоретических основ любой науки  и научной дисциплины невозможно без разработки системы ее основных понятий и специальной терминологии. В информатике это было сделано  уже на начальных этапах ее формирования. Информатики сознавали необходимость изучения структуры, содержания и динамики потоков научной и другой семантической информации. Для этого были разработаны и апробированы соответствующие методы, которые могут быть использованы не только в сфере научной коммуникации, но и в других сферах общественной жизни. Было продолжено и углублено начатое еще в библиографоведении изучение рассеяния публикаций определенной отрасли знаний, предмета или проблемы по периодическим изданиям, которое известно как «закон рассеяния Бредфорда».

      Изучение  специфики информационных потребностей ученых и специалистов, изыскание  наиболее эффективных способов их удовлетворения привели к выработке понятий  «релевантности» и «пертинентности». Эти понятия легли в основу теории информационного поиска, которая несомненно является крупным вкладом информатики в современную науку. В рамках этой теории были сформулированы понятия «информационно-поискового языка», «поискового образа документа», «поискового предписания» и «критерия выдачи». Были также разработаны способы оценки эффективности информационного поиска, без чего было бы невозможно сравнение разных информационно-поисковых систем с целью их совершенствования. Особенно значительным достижением информатики является разработка метода координатного индексирования документов и других объектов поиска, а также дескрипторных информационно-поисковых языков и тезаурусов.

      Идеи  и методы информатики используются во всех сферах интеллектуальной деятельности – везде, где сообщения облекаются в форму документа и становятся объектом аналитико-синтетической переработки, долговременного хранения и достаточно частого поиска и использования. В качестве таких сообщений могут выступать не только научные документы, но и газетные статьи, фотоснимки, опубликованные тексты радиопередач, архивные материалы, банковские счета, бухгалтерские документы и т.п.

      При создании автоматизированных информационных систем, которые охватывают документы, не относящиеся к сфере науки  и техники, как правило, не требуется  применения каких-либо иных методов и средств, чем те, которые разработаны информатикой для научных документов. Более того, для этого обычно оказываются достаточными наиболее простые методы. Сказанное в полной мере относится и к сфере материально-технического снабжения, когда объектами классификации (индексирования), хранения, поиска и выдачи являются не документы, а материальные объекты – промышленные изделия, запасные части и т.п.

      Информатика все больше ориентируется на использование  компьютеров, микрофотографии и средств массовой коммуникации. В последние десятилетия для поиска документальной и фактографической информации, а также для дистанционной передачи копий научных документов все шире используются каналы и средства телеграфной, телефонной и телевизионной связи. В последние годы особенно интенсивно развиваются компьютерные сети. Ясно, что использование компьютеров и других новейших технических средств, а также их быстрое совершенствование оказывают сильное влияние на развитие определенных методов информатики.

      Следует, однако, понимать, что компьютеры и  другая современная информационная техника служат лишь инструментами для решения задач информатики. Их использование для решения задач аналитико-синтетической переработки информации базируется в основном, если не исключительно, на идеях и методах, разработанных в рамках информатики. Между тем иногда складывается неверное впечатление, что решающим фактором в «индустрии информации» являются применяемые в ней технические средства, а идеи и методы, на основе которых производится переработка информации, играют второстепенную роль. Хорошо известно, что компьютеры работают по определенным программам, разработанным на основе идей и представлений, лежащих за пределами программирования. Рассмотрение конкретных примеров решения информационных задач при помощи средств автоматизации (например, автоматизированных информационных систем в медицине) показывает, что все они основаны на идеях и методах информатики.

      Особенно  широкое распространение получил  метод координатного индексирования ключевыми словами, который ныне используется в самых разнообразных областях. Изолированные ключевые, стержневые слова (нем. Stichwort), выбираемые из заглавий книг, использовались для составления каталогов немецких библиотек еще в XIX в. Сущность метода информатики – в установлении координатной связи между ключевыми словами, выбранными для индексирования документа, в их соподчинении, логическом умножении. С практической точки зрения этот метод позволил автоматизировать индексирование документов, а также их поиск по произвольным сочетаниям признаков (с использованием булевой и «пороговой» логик)— особенно в режиме диалога. Не в меньшей степени этот метод ценен и теоретически, поскольку сделал объектом соответствующих исследований семантическую и знаковую структуру текстов на естественных языках, без чего невозможна автоматическая переработка таких текстов в системах искусственного интеллекта. Нельзя забывать и о том, что этот метод был разработан и применялся еще до появления первых компьютеров.

      Примером  того, насколько важную роль в современных  автоматизированных информационных системах играют идеи и методы информатики, может служить японский проект создания ЭВМ пятого поколения. Главным принципом проекта являлось создание сверхбыстродействующих компьютеров, ориентированных на использование «баз знаний», т.е. накопленных и особым образом организованных декларативных и процедурных знаний о соответствующих фрагментах внешнего мира. Но такая задача в информатике начала обсуждаться несколько десятилетий назад. Концептуальным аналогом «базы знаний» можно считать тезаурус как семантическую сетевую структуру. Тезаурус, используемый при поиске документов, является проблемно-ориентированным вариантом «базы знаний».

1.4. Определение и предметная область информатики 

      Использование термина «информатика» в значении информационной технологии совместилось с уже принятым у нас более полутора десятилетий обозначением им научной дисциплины, изучающей структуру и общие свойства научной информации и общие свойства и закономерности научной коммуникации. Среди высказанных точек зрения по поводу термина «информатика» особого внимания заслуживают мнения А.П. Ершова, А.А. Дородницына и B.C. Михалевича.

      Зарубежные  специалисты иногда посмеиваются над нашим, как им кажется, чрезмерным пристрастием к обсуждению чисто терминологических проблем. Действительно, как просто решаются эти затруднения в английском языке, где термин «информатика» употребляется редко, а вся совокупная область, обозначаемая этим словом по-русски, именуется «информационная наука и технология». Как будто бы о словах спорить не принято. Но это неверно. Термин это не просто слово, даже не более или менее удачное название понятия или дисциплины, за термином обычно (а в данном случае особенно) стоит концепция и предметная область.

      Наибольшее  понимание вызывает позиция А.П. Ершова, который считал, что информатика должна быть «фундаментальной естественной наукой, изучающей процессы передачи и обработки информации». В этой позиции смущает только категорическое отнесение информатики к естественным наукам, тем более, что довод самого А.П. Ершова «о единстве законов обработки информации в искусственных, биологических и общественных системах» скорее подтверждает мнение Э.П. Семенюка об общенаучном характера информатики.

      Менее приемлемой представляется позиция  А.А. Дородницына, который определял состав информатики как «три неразрывно и существенно связанные части — технические средства, программные средства и алгоритмические средства». Трудно представить себе фундаментальную научную дисциплину, в основе которой лежат технические средства. Нельзя согласиться и с тем, что информатика как научная дисциплина должна объединить две различные, хотя и близкие дисциплины, в англоязычной практике называемые «информационная наука» и «компьютерная наука». Соответствующие им в русском языке «информатика» и «вычислительная техника» уже сложились как самостоятельные дисциплины и имеют определенные аналоги в мировой науке.

      Не  может не настораживать и неумеренное  расширение предмета информатики путем  включения в него всех философских, социологических, психологических и других обществоведческих проблем, связанных с процессами передачи и обработки информации. Такая опасность возникнет, если без всяких ограничений последовать мнению B.C. Михалевича. Он характеризует информатику как новую комплексную научную дисциплину, изучающую все аспекты разработки, проектирования, создания, «встраивания» в социальную среду машинных систем обработки данных, а также их воздействие на ту или иную область общественной практики. С такой трактовкой предмета информатики также нельзя согласиться. Дело в том, что наряду со становлением информатики закономерно развиваются информационные аспекты других наук от математики и биологии до социологии и философии. В некоторых науках эти аспекты оформляются в самостоятельные разделы. Объединение всех этих разделов в информатике превратило бы ее в «науку всех наук», что и неразумно и невозможно.

      В этом месте предвижу недоуменный  вопрос: «А где же то определение, которое  нужно выучить, чтобы потом отвечать на экзамене или зачете?» Оно здесь  не приводится, потому что цель данного пункта лекций заключается в том, чтобы пробудить интерес к обсуждаемой проблеме и стимулировать работу мысли. А верное определение имеется, и не одно. Их может быть много, в зависимости от аспекта, в котором рассматривается информатика. Да и не одним только определением задается предметная область.

      Существует  разница в организации знаний, необходимых для создания технологии или другой практической цели, и  знаний, составляющих отрасль науки  или научную дисциплину. Именно поэтому  теоретические и прикладные аспекты одной и той же науки могут сильно различаться не только последовательностью, но и составом включаемых в нее знаний. Не случайно при обсуждении предметной области информатики выделяются ее особенности как фундаментальной науки, прикладной области знаний и учебной дисциплины.

1.5. Перспективы информатики 

      Немаловажное  значение для перспектив развития информатики имеет ее структура, в значительной мере определяющая направление  проводящихся  в  ней  научных  исследований.  

      Эта структура отражает последовательность этапов информационной деятельности:

      отбор — обработка  — хранение — поиск — распространение.

      Предмет и структура информатики, крут разрабатываемых  ею проблем имеют не только теоретическое, но и практическое значение. Подготовка кадров, повышение их квалификации, формирование профессионального мышления, информационное обеспечение, создание коммуникационных традиций (как по формальным, так и по неформальным каналам) – вот далеко не полный перечень жизненно важных вопросов, решение которых зависит от того, какой круг вопросов будет исследовать информатика. Но учитывая, что научная дисциплина это не только совокупность знаний, но и институция, сообщество ученых, объединенных единым кругом изучаемых проблем и подходов к их изучению, инфраструктура дисциплины оказывает влияние на ее развитие.

      Как в этих условиях будет развиваться  информатика? Если не выходить за очерченные нами рамки, то потребуется значительно интенсифицировать исследования свойств и структуры семантической информации, подходов к определению ее сложности, количества, ценности, полезности, старения, рассеяния и т.п. Необходимы дальнейшие исследования информационных систем, разработка их математических и других формальных моделей. Особую актуальность приобретает построение интеллектуальных информационных систем, позволяющих прогнозировать исследуемые свойства веществ, процессов, явлений на основе неполной информации. Информационный поиск смыкается здесь с автоматизацией исследований и проектирования, что требует глубокой логической и лингвистической проработки.

      В области технологии информационной деятельности возникает ряд важных проблем взаимодействия человека с развитыми техническими системами: унификация представления научно-технических данных, методы кумуляции и концентрации информационных ресурсов, методы структурирования информации в условиях ее машинного накопления и обработки, рациональное представление нетекстовой информации, эффективный ввод речевой и графической информации. Малоизученной, но крайне важной областью информатики являются ее экономические, социологические, психологические и правовые аспекты. Вся сфера информационной коммуникации недостаточно изучена с точки зрения ее соответствия экономическим структурам производства и процессам принятия решений. Перспективными представляются исследования влияния новых информационных технологий на внедрение достижений в народное хозяйство, в сферу образования, культуры, массовой коммуникации.

      Если  же пойти еще дальше, за пределы  того круга проблем, которые легко укладываются в рамки обсуждаемой нами научной дисциплины информатики, то мы выйдем в необозримое пространство проблем, обозначаемых терминами «искусственный интеллект», «информационные технологии», «теория программирования», «теория формальных языков» и т.п. Спору нет, информатика уже сейчас наталкивается на многие вопросы, разрабатываемые в этих проблемных комплексах. К ним относятся «понимание» текста на естественных языках, логико-смысловые методы его обработки, представление знаний в базах данных, программирование задач информационного обеспечения и многие другие вопросы подобного типа. По всей вероятности, они займут в информатике соответствующее их значению место.

      Ясно, что ближайшей перспективой развития информатики является развертывание  широкого фронта теоретических исследований. Это не значит, что прикладные разработки, направленные на совершенствование нынешних информационных систем и методов информационного обеспечения должны быть отодвинуты на второй план. Они также будут развиваться и расширяться, но не они, а теоретические исследования определяют будущее информатики как фундаментальной науки. 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Примерная программа  учебной дисциплины «Информатика»  предназначена для реализации Базисного  учебного плана и является единой для всех форм обучения: очной, очно-заочной (вечерней), заочной и экстерната, а также для всех типов и видов образовательных учреждений, реализующих основные профессиональные образовательные программы среднего профессионального образования.

  Учебная дисциплина «Информатика» базируется на знаниях, полученных студентами при изучении учебной дисциплины «Информатика» в старшем звене школы и является фундаментом для успешного применения информационных технологий в процессе обучения и последующей профессиональной деятельности.

  Примерной программой учебной дисциплины «Информатика»  предусматривается изучение процессов  получения, преобразования, хранения и  использования информации.

  В данной программе  выделены семь содержательных линий  учебной дисциплины «Информатика»: информация и информационные процессы, системы счисления и основы логики, компьютер, информационные технологии, моделирование и формализация, алгоритмизация, программирование. 

  В результате изучения учебной дисциплины студент должен: 

   иметь представление:

-       об информационных основах процессов управления;

-       о методах поиска информации;

-       о принципах кодирования информации; о системах счисления;

-       о возможности соединения разнотипной информации в одном электронном документе с помощью технологии мультимедиа;

-       о работе электронной почты; об информационных ресурсах и технологии поиска информации в сети Интернет; 

   знать:

-       функции языка как способа представления информации;

-       способы хранения и основные виды хранилищ информации;

-       основные единицы измерения количества информации;

-       правила выполнения арифметических операций в двоичной системе счисления;

-       основные логические операции, их свойства и обозначения;

-       общую функциональную схему компьютера;

-       назначение и основные характеристики устройств компьютера;

-       назначение и основные функции операционной системы;

-       назначение и возможности электронных таблиц;

-       назначение и основные возможности баз данных;

-       основные объекты баз данных и допустимые операции над ними;

-       этапы информационной технологии решения задач с использованием компьютера; 

   уметь:

-       приводить примеры получения, передачи и обработки информации в деятельности человека, живой природе, обществе и технике;

-       перечислять основные характерные черты информационного общества;

-       переводить числа из одной системы счисления в другую;

-       строить логические схемы из основных логических элементов по формулам логических выражений;

-       применять текстовый редактор для редактирования и форматирования текстов;

-       применять графический редактор для создания и редактирования изображений; строить диаграммы;