Методические основы преподавания темы "Количество измерения информации" в школьном курсе информатике

     1) обеспечивать простоту применения  ЭВМ путем эффективных систем ввода/вывода информации; диалоговой обработки информации с использованием естественных языков, возможности обучаемости, ассоциативных построений и логических выводов (интеллектуализация ЭВМ);

     Таблица 1

ПОКОЛЕНИЯ ЭВМ  ХАРАКТЕРИСТИКИ   I II III IV Годы  применения 1946-1958 1959-1963 1964-1976 1977—... Элементная  база Эл. лампа, реле Транзистор, параметров ИС, БИС СБИС Количество  ЭВМ в мире (шт.) Десятки Тысячи Десятки тысяч Миллионы Быстродействие (операций в секунду) До 105 До 106 До 107 Более 107 Объем оперативной памяти До 64 Кб До 512 Кб До 16 Мб Более 1 6 Мб Характерные типы ЭВМ поколения     Малые, средние, большие, специальные  Большие, средние, мини- и микроЭВМ СуперЭВМ, ПК, специальные, общие, сети ЭВМ  Типичные  модели поколения  EDSAC, ENIAC, UNIVAC,B3CM RCA-501, IBM 7090, БЭСМ-6 IBM/ 360, PDF, VAX, ЕС ЭВМ, СМ ЭВМ ШМ/360, SX-2, IBM PC/XT/AT, PS/2, Cray Носитель  информации Перфокарта, перфолента Магнитная лента  Диск  Гибкий, жесткий, лазерный диск и др. Характерное программное обеспечение  Коды, автокоды, ассемблеры Языки программирования, АСУ, АСУТП ппп, СУБД, САПР, япву БЗ, ЭС, системы  параллельного программирования и  др.

 
 

     2) упростить процесс создания программных  средств путем автоматизации  синтеза программ по спецификациям исходных требований на естественных языках; усовершенствовать инструментальные средства разработчиков;

     3)  улучшить основные характеристики  и эксплуатационные качества ЭВМ, обеспечить их разнообразие и высокую адаптируемость к приложениям.

     УСЛОВНО все персональные компьютеры (ПК) можно  разделить на две группы:

     •  ПК группы Brand Name, собранные в широко известных фирмах, часто производителях основных блоков компьютера, гарантирующих высокое качество продукции (фирмах IBM, Compaq, Hewlett Packard и др.);

     •   прочие компьютеры группы No Name, сборку которых осуществляли не на фирмах, имеющих известное имя.

     Компьютеры  Brand Name должны иметь товарные знаки, указывающие на изготовителя ПК, производителей его комплектующих, торгующую фирму (товарный знак дилера). Наличие товарного знака, помимо всего прочего, определяет перечень услуг, качество обслркива-ния и другие сервисные возможности, предоставляемые покупателю. ПК Brand Name стоят дороже, тем более имеющие многочисленные сертификаты. Поэтому часто приходится ограничиться выбором компьютера "прочие".

     Очень важно правильно выбрать конфигурацию компьютера [3]:

     •  тип основного микропроцессора  и материнской платы;

     • объем основной и внешней памяти;

     • номенклатуру устройств внешней  памяти;

     • виды системного и локального интерфейсов;

     • тип видеоадаптера и видеомонитора;

     • типы клавиатуры, принтера, манипулятора, модема и др.

     Важнейшей характеристикой является производительность компьютера. Основными факторами повышения производительности ПК являются:

     • увеличение тактовой частоты;

     • увеличение разрядности МП;

     • увеличение внутренней частоты МП;

     •  конвейеризация выполнения операций в  МП и наличие кэш-памяти команд;

     • увеличение количества регистров МПП;

     • наличие и объем кэш-памяти;

     • возможность организации виртуальной  памяти;

     • наличие математического сопроцессора;

     • наличие процессора OverDrive;

     •  пропускная способность системной  шины и локальной шины;

     • объем ОЗУ и его быстродействие;

     • быстродействие НЖМД;

     •  пропускная способность локального дискового интерфейса;

     • организация кэширования дисковой памяти;

     •  объем памяти видеоадаптера и его пропускная способность;

     •  пропускная способность мультикарты, содержащей адаптеры дисковых интерфейсов и поддерживающей последовательные и параллельный порты для подключения принтера, мыши и др. 

    1.4 Современное состояние и развитие курса информатики основной школы

    Стандарт  среднего (полного) общего образования  по Информатике и ИКТ утвержден  приказом Минобразования России от 5 марта 2004 г. На базовом уровне определяет объем и содержание учебного материала, предъявляемые школой учащимся, включает следующие разделы:

    ИНФОРМАЦИОННЫЕ  ПРОЦЕССЫ:

    1.  Представление информации.

    2.  Передача информации.

    3.  Обработка информации.

    4.  Компьютер как универсальное устройство обработки информации.

    5.  Информационные процессы в обществе.  

    ИНФОРМАЦИОННЫЕ  ТЕХНОЛОГИИ

    В результате обучения ученик должен использовать приобретенные знания и умения в  практической деятельности и повседневной жизни: умение передавать информацию по телекоммуникационным каналам связи  в учебной и личной переписке, использовать информационные ресурсы общества с соблюдением соответствующих правовых и этических норм.

    В последнее время издается большое  количество учебников и методических пособий по информатике. С одной  стороны, это помогает учителям, им есть из чего выбирать необходимый материал для проведения уроков. Но, с другой стороны, выбирать становится все сложнее и сложнее из-за большого количества информации.

     Проведем  анализ раскрытия темы в школьных учебниках различных авторских коллективов

     Рассмотрим  учебное пособие под редакцией Макаровой Н.В. –это пособие по информатике для 7-9 классов [1].

     Здесь тема «количество информации» особо  не выделяется. Вводятся понятие информации, ее свойства, способы восприятия информации, форма и язык представления информации.

     При изучении темы 2. «Представление информации», которая раскрывается в следующих  двух пунктах

     2.1. Форма и язык представления  информации

     2.2. Кодирование информации выясняются:

• что является основой представления информации,
• какие бывают формы представления информации,
• что такое код и кодирование информации,
• какие единицы измерения используются для определения объема информации.

     Так независимо от формы представления  и способа передачи, информация передается с помощью какого-либо языка. Языки  делятся на естественные (разговорные) и формальные. Основу любого языка составляет алфавит – набор однозначно определенных знаков (символов), из которых формируется сообщение.

     Понятия кода и кодирования вводятся следующим  образом: код – набор символов (условных обозначений) для представления информации; кодирование – процесс представления информации в виде кода. На примерах приводятся различные способы кодирования информации, один из них – способ представления информации с помощью языка, содержащего два символа алфавита — 0 и 1. «Эти два символа 0 и 1 принято называть двоичными цифрами или битами (от англ. binary digit −двоичный знак)». Дается определение бита: бит – наименьшая единица измерения объема информации, а также приводится таблица более крупных единиц измерения информации.

     В учебном пособии под редакцией Семакина И.Г. – это пособие по информатике для 7-9 классов [2] тема измерения количества информации рассмотрена в разделе «Человек и информация» в параграфе «Количество информации».

     В учебнике материал дается в двух частях:

     Часть I. Базовый курс информатики. Основная часть.

     Часть II. Материал для углубленного изучения базового курса.

     В обеих частях присутствует тема «Количество  информации»

     В первой части количество информации определяется с точки зрения алфавитного подхода. «Алфавитный подход позволяет измерять информацию, заключенную в тексте на некотором языке (естественном или формальном)». Вводятся понятия «мощность алфавита» (это полное число символов в алфавите), «информационный вес», «двоичный алфавит», и говорится о том, что информационный вес символа двоичного алфавита принят за единицу информации и называется 1 бит. Вводится формула: , где — информационный вес каждого символа, а — мощность алфавита, причем объяснен каждый шаг того, каким образом появляется данная формула. Приводится таблица перевода одних единиц измерения информации в другие.

     Во  второй части данная тема раскрывается в трех пунктах:

     1.1. Неопределенность знаний и единица  информации

     1.2. Вероятность и информация

     1.3. Алфавитный подход и вероятность

     Здесь обсуждаются два подхода к  измерению информации: содержательный и алфавитный.

     При изучении содержательного подхода  дается определение единицы измерения  информации (сообщение, уменьшающее  неопределенность знаний в два раза, несет 1 бит информации), достаточно подробно, с примерами объясняется, что такое неопределенность знаний события (это количество возможных результатов события), что такое равновероятные события. Пошагово объясняется, как выводится формула для определения количества информации для равновероятных событий.

     Рассматривается случай и неравновероятных событий. Приводятся примеры таких событий, объясняется, как подсчитывается количество информации в таких случаях.

     В изучении алфавитного подхода отличительной особенностью является рассмотрение формулы Клода Шеннона для оценки средней информативности символов алфавита с учетом разной вероятности их встречаемости.

     В учебном пособии под редакцией Н.Д. Угриновича − это пособие по информатике для 8 класса [3].

     Тема  измерения количества информации здесь  рассматривается в главе «Информация  и информационные процессы» в  пункте

     1.3. Количество информации разделяется  на следующие подпункты:

     1.3.1.Количество  информации как мера уменьшения  неопределенности знания

     1.3.2. Определение количества информации

     1.3.3. Алфавитный подход к определению  информации

     В этом учебном пособии последовательно  прослеживаются два подхода к  измерению информации: с точки  зрения содержательной и кибернетической (алфавитной) концепций.

     «Количество информации можно рассматривать  как меру уменьшения неопределенности знания при получении информационных сообщений. Рассмотренный выше подход к информации как мере уменьшения неопределенности знания позволяет  количественно измерять информацию. Существует формула, которая связывает между собой количество возможных информационных сообщений и количество информации , которое несет полученное сообщение: ». «За единицу количества информации принимается такое количество информации, которое содержится в информационном сообщении, уменьшающем неопределенность знания в два раза. Такая единица называется битом».