Информация. Понятие информации.
Предмет: Информатика, 5 класс
Автор: Попов Владислав Сергеевич

Планируемые образовательные результаты:

предметные — представление об основных понятиях информатики (информация, свойства информации, главные действия с информацией, классификация информации по способу восприятия, знакомство с измерением количества информации);

метапредметные — умение планировать пути достижения целей; соотносить свои действия с планируемыми результатами; осуществлять контроль своей деятельности; определять способы действий в рамках предложенных условий; корректировать свои действия в соответствии с изменяющейся ситуацией; оценивать правильность выполнения поставленной задачи;

личностные — понимание роли информации и информационных процессов в современном мире.

Основные понятия, рассматриваемые на уроке: информатика, информация, войства информации, главные действия с информацией, классификация информации по способу восприятия, измерение количества информации.

Цель урока: изучение основных понятий информатики и введение в предмет: изучение понятия «информация», в том числе свойств информации, главных действий с информацией, классификация информации по способу восприятия, знакомство с измерением количества информации.

Введение

Здравствуйте. Сегодня мы поговорим об основополагающем понятии информатики, а именно об информации, значение которой в современном мире трудно преувеличить.

Известный отечественный экономист Константин Сонин начинает свой бестселлер «Уроки экономики» следующим образом:

«Это только кажется, что самое важное в экономике — товары, услуги и деньги. Самое важное — это информация. Именно она стоит очень дорого. Как раз ради того, чтобы информации было больше, и существуют рынки, на которых продаются и покупаются товары и услуги. Недаром современную микроэкономику называют экономической теорией информации.»

Действительно, информация занимает одно из центральных мест во многих научных дисциплинах.

Определение информации

Итак, что же такое «информация»? Слово «информация»произошло от латинского «informatio» - осведомление, разъяснение, изложение.

Однако, подобно геометрии, не определяющей понятие точки, в информатике не имеется единого определения слова «информация». Рассмотрим наиболее употребляемые определения слова «информация».

Норберт Винер, отец кибернетики, считал, что информация – это обозначение содержания, полученного из внешнего мира в процессе нашего приспособления к нему и приспособления к нему наших чувств.

Клод Шеннон, автор математической теории информации, предложил другое определение: информация – это раскрытие неопределённости знаний о чём-либо. Проведём опыт с монетой. Сейчас я подкину и поймаю монету. Знаете ли Вы наверняка, какая сторона монеты выпала – орёл или решка? Нет, Вы можете только предполагать. И если я расскажу Вам о результате, или покажу монету на ладони, то устраню неопределённость знания о результате нашего простого эксперимента, то есть сообщу информацию.

Действия с информацией

Более двух столетий назад, в июне 1815 года, состоялось знаменитое сражение при Ватерлоо, в котором армия Наполеона оказалась разгромлена. Курьерская служба Натана Ротшильда, известного купца, ростовщика и спекулянта, доставила ему информацию о поражении Наполеона на несколько часов раньше, чем об этом событии узнали все остальные участники торгов Королевской биржи в Лондоне. Рано утром Натан Ротшильд отправился на биржу, атмосфера на которой была накалена до предела, ведь никто кроме Натана не знал исхода битвы. Когда Ротшильд начал продавать по низкой цене ценные бумаги, государственные облигации, то на бирже началась настоящая паника: игроки решили, что Наполеон выиграл битву, и стали распродавать английские облигации и другие ценные бумаги, которые были куплены Натаном за бесценок через подставных лиц.

Это замечательный пример передачи и обработки информации, который ещё раз подтверждает фразу премьер-министра Великобритании Бенджамина Дизраэли: «В жизни, как правило, преуспевает больше других тот, кто располагает лучшей информацией».

Главные действия с информацией – получение, хранение, передача и обработка.

Органы чувств и виды информации

Человек воспринимает информацию с помощью органов чувств.

Наибольшее количество информации человек получает с помощью зрения. Получаемую таким образом информацию называют визуальной.

Слух обеспечивает нас аудиальной или звуковой информацией.

Обоняние и вкус способны подарить наслаждение от аромата духов или вкуса изысканных блюд, или даже помочь человеку сохранить здоровье, если продукты в холодильнике испортились. 347 типов обонятельных рецепторов [1] в нашем носу отвечают за обоняние, а пять или шесть базовых вкусов, улавливаемых рецепторами языка, – это сладкий, горький, кислый, солёный, умами и, по последним научным исследованиям, крахмалистый – отвечают за вкус. Умами – это вкус соевого соуса, пармезана, грецкого ореха, традиционно выделяемый как отдельный вкус в восточных культурах.

Наконец, получение тактильной информации обеспечивают органы осязания – кожа и слизистые оболочки. С помощью органов осязания мы можем узнать температуру предмета, качество поверхности, например, шероховатый, бархатный и так далее. Кстати, острое ощущение во рту от поедания мексиканского блюда буррито, в состав которого традиционно входит перец чили, это не вкусовое, а именно тактильное ощущение.

Иногда в качестве органа чувств упоминают в числе прочих вестибулярный аппарат, помогающий нам удерживать равновесие, ориентироваться в пространстве или, наоборот, наградивший некоторых из нас морской болезнью – ощущением укачивания из-за монотонных колебаний в транспорте.

Свойства информации

Для принятия решений человеку необходима информация, удовлетворяющая некоторым требованиям, некоторым свойствам, с которыми мы сейчас познакомимся.

Во-первых, информация должна быть понятна. Если наш урок будет вести преподаватель из Китая на их официальном языке, который носит название «путунхуа», то мы вряд ли что-нибудь поймём только потому, что не владеем этим языком.

Во-вторых, информация должна быть достоверна. Достоверная информация – это правдивая информация, и наоборот: недостоверная информация – это ложная информация.

В-третьих, информация должна быть полна. Полная информация – это информация, достаточная для верного решения какой-либо задачи.

В-четвёртых, информация должна быть актуальна, что означает её существенность для настоящего. Газета, купленная сегодня, актуальна. Журнал или телепередача 95-го года неактуальны.

В-пятых, информация может быть объективной или субъективной. Объективная информация не зависит от чьего-либо мнения, в то время как субъективная – зависит.

Наконец, информация может быть полезной, бесполезной или даже вредной, что хорошо выражает известная русская поговорка «что русскому хорошо, то немцу смерть».

Единицы информации

Единицей измерения количества информации является бит. Слово бит произошло от английского словосочетания «binary digit», что переводится как двоичный разряд. Почему же разряд двоичный? Бит – это сообщение о том, что система с двумя равновероятными состояниями приняла одно из этих состояний. Примером такой системы может служить монета: с равной вероятностью выпадает либо орёл, либо решка. Информацию о выпавшем орле или решке мы можем закодировать с помощью одного бита информации: если выпал орёл, в бит запишем ноль, а если решка, то запишем единицу. Так происходит кодирование информации в памяти компьютера.

Для измерения количества информации применяют не только биты, но и байты(1 байт равен 8 битам), Килобайты, Мегабайты, Гигабайты, Терабайты. Кило, Мега, Гига, Тера – греческие приставки, позаимствованные информатиками у физиков. В одном Килобайте 1024 байта, в Мегабайте – 1024 Килобайта, в Гигабайте – 1024 Мегабайта, а в Терабайте – 1024 Гигабайта. Взгляните в таблицу для наилучшего понимания разницы между физическим и информационным смыслом рассмотренных приставок.

Приставка

Физический смысл

Информационный смысл

Кило

Тысяча, 1 000

1 024

Мега

Миллион, 1 000 000

1 048576

Гига

Миллиард, 1 000 000 000

1 073 741824

Тера

Триллион, 1 000 000 000 000

1 099 511 627 776

Посмотрите на следующий рисунок для понимания механизма перевода единиц информации. Предположим, нам нужно перевести 2 Гбайта в Кбайты. Что же нужно выполнить для этого? Представьте, что на нижеприведённой схеме мы можем двигаться только в направлении стрелок. Внимательно посмотрев на схему, вы конечно же поймёте, что дорога от Гбайт к Кбайтам – это две стрелки, причём каждый раз необходимо умножать число на 1024. Умножив 2 на 1024 дважды, получим ответ: 2 × 1024 × 1024 = 2097152.

Домашнее задание

Выполните (возможно, используя приведённую схему) перевод единиц информации:

1) Перевести 5 Мбайт в биты.

2) Перевести 16777216 бит в Мбайты.

Тест

1) Какое действие не относится (по мнению информатиков) к главным действиям с информацией?
А. Получение
Б. Обработка
В. Удаление
Г. Хранение

2) Чему равно количество бит в 1 Кбайте?
А. 8000
Б. 8192
В. 1000
Г. 1024

3) К какому числу байтов ближе всего 1 Мегабайт?
А. Тысяча
Б. Миллион
В. Миллиард
Г. Триллион

4) Какой из вкусов на самом деле вызван тактильными ощущениями?
А. Умами
Б. Кислый
В. Солёный
Г. Острый

5) Как нельзя перевести латинское слово «informatio»?
А. Осведомление
Б. Разъяснение
В. Получение
Г. Изложение

6) Представьте себе, что вы услышали звонок на урок. К какому типу по способу восприятия относится данная информация?
А. Аудиальная
Б. Визуальная
В. Тактильная
Г. Вкусовая

7) Какое базовое действие с информацией лучше всего демонстрирует рассмотренный известный пример биржевых спекуляций после битвы при Ватерлоо?
А. Передача
Б. Обработка
В. Хранение
Г. Получение

8) Кому принадлежит следующая фраза «В жизни, как правило, преуспевает больше других тот, кто располагает лучшей информацией»?
А. Норберту Винеру
Б. Клоду Шеннону
В. Бенджамину Дизраэли
Г. Константину Сонину

9) Ваш сосед по парте поделился с вами своим собственным мнением о прочитанной статье. Какое свойство информации наилучшим образом описывает данный процесс?
А. Актуальность
Б. Полнота
В. Субъективность
Г. Полезность

10) Какой из органов чувств даёт людям наибольшее количество информации?
А. Зрение
Б. Слух
В. Осязание
Г. Вкус
Ключ к тесту:

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

В

Б

Б

Г

В

А

А

В

В

А

Интересная литература и сайты

Эволюция наделила мозг человека крайне интересными возможностями для обработки информации, однако наш мозг обрабатывает информацию далеко не идеально, плодя множество ложных выводов. Подробнее об этом вы можете больше узнать винтереснейших книгах:

Нассим Николас Талеб. «Чёрный лебедь. Под знаком непредсказуемости»

Даниэль Канеман. «Думай медленно… решай быстро»

Сергей Муратов. «Я думаю, ты думаешь…»

Ещё один интересный пример обработки информации мозгом – зрительные иллюзии, с которыми вы можете ознакомиться на сайте факультета психологии МГУ: http://www.psy.msu.ru/illusion/

Дополнительные задания

Выполните следующие задания для наилучшего усвоения пройденного материала.

1) Учёные из Йельского университета пришли к выводу, что люди, любящие читать, живут в среднем на два года дольше, чем равнодушные к книгам.[2] А часто ли вы читаете книги по своему собственному желанию?

Прочитайте следующий отрывок рассказа американского писателя-фантаста Рэя Бредбери «Земляничное окошко»:

– Он был зеленый, – сказала она. – Зеленый весной и летом. Осенью желтый и красный. И дом у нас был чудесный, а какой старый – лет восемьдесят-девяносто или около того. Я любила по ночам слушать, как он разговаривает, шепчется. Кругом сухое дерево: балки, терраса, пороги. Коснись в любом месте – ответит. Каждая комната по-своему. А когда сразу весь дом разговаривал, то это было, словно целая семья окружает тебя во мраке и убаюкивает. Ни один из тех домов, которые теперь строят, не может с ним сравниться. Чтобы у дома появилась своя душа, свой аромат, в нем должно пожить немало людей, не одно поколение. А это... жилище, оно даже не знает о моем присутствии, ему все равно, жива ли я или умерла. Издает только жестяные звуки, а жесть холодная. В нем нет пор, которые могли бы впитывать годы. Нет подвала, куда бы ты откладывал что-нибудь на следующий год и еще дальше впрок. Нет чердака, чтобы хранить вещи, оставшиеся с прошлых лет, вещи той поры, когда тебя еще не было на свете. Нам бы сюда хоть маленькую частицу знакомого, близкого, Боб, и можно бы мириться со всем необычным. Но когда все кругом, все без исключения необычно, то пройдет целая вечность, прежде чем оно станет близким.

Ощущения от каких органов чувств описываются в этом отрывке? Составьте таблицу следующего вида, состоящую из двух столбцов:

Ощущение

Орган чувств

Зелёный

Глаза

Выпишите в первый столбец таблицы слова, описывающие ощущения от органов чувств, а во второй столбец – соответствующий каждому слову орган чувств.

Все ли органы чувств оказались перечислены во втором столбце таблицы?

2) Прочитайте отрывок диалога «Государство» древнегреческого философа Платона:

Ты можешь уподобить нашу человеческую природу в отношении просвещённости и непросвещённости вот какому состоянию… посмотри-ка: ведь люди как бы находятся в подземном жилище наподобие пещеры, где во всю её длину тянется широкий просвет. С малых лет у них там на ногах и на шее оковы, так что людям не двинуться с места, и видят они только то, что у них прямо перед глазами, ибо повернуть голову они не могут из-за этих оков. Люди обращены спиной к свету, исходящему от огня, который горит далеко в вышине, а между огнём и узниками проходит верхняя дорога, ограждённая — глянь-ка — невысокой стеной вроде той ширмы, за которой фокусники помещают своих помощников, когда поверх ширмы показывают кукол.

— Это я себе представляю.

— Так представь же себе и то, что за этой стеной другие люди несут различную утварь, держа её так, что она видна поверх стены; проносят они и статуи, и всяческие изображения живых существ, сделанные из камня и дерева. При этом, как водится, одни из несущих разговаривают, другие молчат.

— Странный ты рисуешь образ и странных узников!

— Подобных нам. Прежде всего разве ты думаешь, что, находясь в таком положении, люди что-нибудь видят, своё ли или чужое, кроме теней, отбрасываемых огнём на расположенную перед ними стену пещеры?

— Как же им видеть что-то иное, раз всю свою жизнь они вынуждены держать голову неподвижно?

— А предметы, которые проносят там, за стеной; Не то же ли самое происходит и с ними?

— То есть?

— Если бы узники были в состоянии друг с другом беседовать, разве, думаешь ты, не считали бы они, что дают названия именно тому, что видят?

— Непременно так.

Последовательно выполните следующие задания:

2.1) Ответьте на вопрос: позволяют ли органы чувств получать абсолютно полную информацию о предмете?

2.2) Приведите примеры того, что человек не в состоянии воспринять без дополнительных приборов.

3) Одним из главных действий с информацией является её получение. Для получения и преобразования информации в удобную форму существуют устройства, называемые датчиками. Заполните следующую таблицу. Для каждого датчика найдите и выпишите его функцию. Дополните таблицу собственными примерами датчиков.

Устройство

Функция

Термометр

Устройство для измерения температуры

Тепловизор

Устройство для получения информации о распределении температуры объекта наблюдения

Пирометр

Спидометр

Акселерометр

4) В науке существует множество неопределяемых строго понятий. В информатике таким понятием является, как вы догадались, информация.

Примером неопределяемого понятия из математики является понятие множества. Понятие множества не определяется в так называемой «наивной» теории множеств, в других теориях множество определяется путём введения набора аксиом, использующих другие неопределяемые понятия. Немецкий математик Георг Кантор писал: «Под многообразием или множеством я понимаю вообще всё многое, которое возможно помыслить как единое, т.е. такую совокупность определённых элементов, которая посредством одного закона может быть соединена в одно целое». Например, Норберт Винер, Клод Шеннон и Константин Сонин принадлежат множеству учёных. Если элемент aпринадлежит множеству A, то математики записывают это следующим образом: a∈ A.

На схеме множество можно обозначить кругом, внутри которого можно перечислить элементы этого множества, например:

Схематично изобразите следующие множества: множество действий с информацией, множество органов чувств человека, множество свойств информации.

Методические комментарии для учителя

Последовательность работы на уроке: ученик просматривает урок на сайте РЭШ, выполняет домашнее и дополнительное задание, соотнесение понятий и определений, изложенных в материале, и тест.

Возможные темы мини-проектов:

Что такое информация

Homo Sensitive или ещё раз об органах чувств

Зрительные иллюзии

Шестое чувство: миф или реальность?

Ошибки человеческого мышления

Планируемые образовательные результаты

Личностные

Формирование мотивации к обучению информатике, способности работать на результат, формирование целостного взгляда на мир

Метапредметные

Регулятивные УУД: контроль в форме сравнения с заданным эталоном, планирование

Познавательные УУД: способность воспринимать информацию, представленную в виде схем, таблиц и списков, способность представить множества в виде кругов Эйлера, способность классифицировать информацию

Коммуникативные УУД: умение выражать собственную позицию

Межпредметные понятия: информация, количество информации, органы чувств, множества, таблицы

Предметные

Ученик научится следующим понятиям и концепциям предмета: определение информации, действия с информацией, классификация информации по способам восприятия, свойства информации, единицы измерения количества информации.
Ученик получит возможность научиться следующим понятиям и концепциям предмета: место информатики в современной научной картине мира, ценность информации, некоторые учёные в области информатики, ограниченность восприятия, датчики

[1] https://www.newscientist.com/article/mg19125586-300-device-records-smells-to-play-back-later/

[2] http://www.kp.ru/online/news/2473627/