Выбор способа представления информации в соответствии с поставленной задачей кратко

Обновлено: 05.07.2024

Изучение информационных процессов является одной из основных тем в базовом курсе информатики. К содержанию учебного материала этой темы учитель возвращается практически постоянно в ходе изучения всего курса. Под информационными процессами понимают любые действия, выполняемые с информацией. К ним относятся: хранение информации, обработка информации, передача, поиск информации. Кроме того, кратко рассматриваются вопросы кодирования и защиты информации.

Приведем основное содержание образования по данной теме, изложенное в образовательном стандарте для базового уровня:

Системы, образованные взаимодействующими элементами, состояние элементов, обмен информацией между элементами, сигналы.
Классификация информационных процессов. Выбор способа представления информации в соответствии с поставленной задачей. Универсальность дискретного (цифрового) представления информации. Двоичное представление информации.
Поиск информации в социальных, биологических и технических системах. Преобразование информации на основе формальных правил. Алгоритмизация как необходимое условие его автоматизации.
Особенности запоминания, обработки и передачи информации человеком. Организация личной информационной среды. Защита информации.

Обсудим более подробно некоторые из основных информационных процессов и методику их изложения в средней школе. Рассмотрение помимо методических чисто теоретических вопросов по информационным процессам вызвано тем, что значительная часть студентов в них слабо разбирается, а сам материал разбросан по ряду учебников по информатике.

1. Хранение информации

С хранением информации связаны следующие понятия: носитель информации (память), внутренняя память, внешняя память, хранилище информации.

Под носителем информации понимается та физическая среда, которая непосредственно хранит информацию. В истории человечества носителями информации выступали: камень, папирус, пергамент, береста, бумага и др. Бумага была изобретена в Китае сравнительно давно – во 2 веке нашей эры, но секрет её изготовления стал известен в Европе лишь в 11 веке. Сейчас бумага является основным внешним носителем информации. Однако срок жизни обычной бумаги всего около 50 лет, а специальных сортов для архивного хранения – до 150 лет. Для человека основным носителем информации является его мозг, который является собственной биологической памятью. Память человека можно назвать оперативной памятью, так как она позволяет вспомнить и воспроизвести информацию почти мгновенно. Биологическую память можно назвать внутренней памятью, поскольку её носитель – это мозг, который находится внутри человека. Все остальные виды носителей можно назвать внешними или внешней памятью.

ка. Все остальные виды носителей можно назвать внеш ними или внешней памятью.

Для закрепления изученного материала следует предложить учащимся привести примеры других носите‐ лей информации и их особенности.

Хранилище информации – это информация на внеш‐ них носителях, организованная специальным образом и предназначенная для длительного хранения и постоянного пользования. Хранилищами информации являются: архи вы, библиотеки, запасники музеев и картинных галерей, энциклопедии, справочники, картотеки. Для хранилища основной информационной единицей является определённый документ на каком либо физическом носителе: дело, досье, папка, книга, анкета, отчёт, микрофильм и т.п.

Хранилище всегда имеет определённую структуру в форме упорядоченности и классификации хранимых документов. Структура нужна для удобства хранения, пополнения, удаления и поиска информации. Например, книги в библиотеке хранятся на полках под определёнными шифрами и по алфавиту.

Память человека можно рассматривать как своеобразное внутреннее хранилище информации. Как хранилище информации, память организована сложным образом. Особенностью памяти является её оперативность – чело‐ век может очень быстро, практически мгновенно вспомнить и воспроизвести информацию, которую запомнил. Но человеческая память обладает забывчивостью, поэтому она менее надёжна по сравнению с памятью на внешних носителях. В то же время психологи считают, что информация в памяти человека никогда не стирается, только час‐ то теряется способность выполнить поиск и воспроизвести её. Поэтому для более надежного хранения информации человек издревле использует внешние носители: камень, глиняные таблички, папирус, пергамент, бересту, бумагу, а также организует специальные хранилища информации – библиотеки.

Рассказывая о хранилище информации, учителю не обходимо рассмотреть такие его характеристики, как: объём хранимой информации, надёжность хранения, время доступа к информации, защита информации.

Информацию, хранящуюся в компьютере и информационных системах, называют данными. А сами хранилища на устройствах внешней компьютерной памяти принято называть базами данных и банками данных.

Обработкой информации называется целенаправленное действие над информацией для достижения определённых результатов. Процесс обработки информации происходит по схеме, приведенной на рис.

Общая схема процесса обработки информации

В процессе обработки информации решается следующая информационная задача: имеется некоторая исходная информация (исходные данные), требуется получить некоторые результаты (итоговую информацию). Процесс перехода от исходной информации к результату и является процессом обработки. Объект или субъект, который осуществляет обработку, называется исполнителем обработки информации. Исполнителем может быть человек или специальное устройство, в частности компьютер.

Для того чтобы осуществить процесс обработки ин‐ формации, исполнителю должен быть известен способ этой обработки, описание которого принято называть алгоритмом обработки. Чаще всего используют следующие способы обработки информации.

Обработка с целью получение новой информации, новых знаний. К этому способу относится решение математических или физических задач. Здесь способом обработки будет алгоритм решения задачи, определяемый используемыми математическими или физическими формулами, и которые должен знать исполнитель. Это и решение задач с применением логических умозаключений и выводов. Поиск решения научных задач также относится к этому способу обработки информации.

Обработка, приводящая к изменению формы представления информации, но при этом не изменяющая её содержание. Например, перевод текста с одного языка на другой. При переводе изменяется форма записи информации, но должно быть сохранено её содержание. Важным видом обработки информации является кодирование – это преобразование информации в такую символьную форму, которая удобна для её хранения, передачи или обработки. Кодирование широко используется в работе телеграфа, телефона, радио, а также компьютера и компьютерных линий связи.

Структурирование информации – это установление определённого порядка и организации в хранилище ин‐ формации. Например, это может быть расположение в ал‐ фавитном порядке, по номерам, группировка по различным признакам, использование таблиц, схем, графиков и т.п.

Поиск является распространённым и важным способом обработки информации. В ходе поиска информации обычно решается следующая задача – найти в некотором хранилище нужную информацию, удовлетворяющую определённым условиям. Например, найти в телефонном справочнике телефон абонента, по расписанию поездов – время прибытия поезда и т.п. Алгоритм поиска сильно за‐ висит от способа организации информации в хранилище. Если информация хорошо структурирована, то поиск производится быстро, и при этом можно построить оптимальный алгоритм такого поиска. Например, если мы ищем телефон своего знакомого, то легко находим его в телефон‐ ном справочнике по алфавиту. А вот если мы хотим только по номеру телефона найти фамилию абонента, то такой поиск по телефонной книге значительно усложняется. В таком случае лучше обратиться на телефонную станцию, где поиск быстро сделают по специальному списку номе‐ ров телефонов.

Кодированием информации называется любое пре‐ образование информации, идущей от источника, в форму, пригодную для её передачи по каналу связи. Примером является кодирование радиосигналов с помощью кода аз‐ буки Морзе. Передача информации по радио и телеграфу с помощью азбуки Морзе является примером дискретной связи. Другим примером кодирования является цифровая связь, которая широко применяется в настоящее время. При этом передаваемая информация кодируется в двоичную форму, а затем декодируется в исходную форму. Цифровая связь – это также дискретная связь.

В процессе передачи по каналу связи всегда имеют место разного рода помехи, искажающие передаваемый сигнал и приводящие к потере информации. Это так называемый шум, который мы часто слышим при разговоре по телефону в виде треска и помех, мешающих разговору. Обычной причиной этого является плохое качество линий связи. Для борьбы с воздействием шумов применяют раз‐ личные технические средства, иногда довольно сложные. Например, используют экранированные кабели вместо обычных проводов, применяют различные фильтры, отделяющие полезный сигнал от шума и т.п.

Американский математик Клод Шеннон создал специальную теорию кодирования информации, которая дает методы борьбы с шумами. Например, для борьбы с шума‐ ми передаваемый по линии связи код должен быть избы‐ точным. За счёт этой избыточности потеря при передаче какой либо части информации может быть компенсирована. Например, когда плохо слышно при разговоре по теле‐ фону, то применяют такой приём – каждое слово повторяют дважды, и также отдельные слова передают по буквам, используя заглавные буквы некоторых имен людей. На‐ пример, телефонисты название города Аткарск по буквам передают так: Анна, Татьяна, Константин, Анна, Роман, Станислав, Константин.

Рассматривая передачу информации по линиям связи необходимо остановиться на понятии пропускной способности информационного канала, которая определяется физическими характеристиками материала из которого он изготовлен. Наибольшую пропускную способность имеют оптико‐волоконные линии связи, а наименьшую – проводные телефонные линии.

Вопросы и задания

Какие информационные процессы изучаются в базовом курсе информатики?
Приведите примеры, иллюстрирующие понятия: носитель информации, хранилище информации, передача информации, шум и защита от шума.
Расположите в порядке возрастания информационной ёмкости следующие носители информации: ОЗУ, ПЗУ, регистры процессора, магнитная лента, магнитный диск, лазерный диск, флеш‐память, симкарта.
Приведите особенности биологической памяти человека, как хранилища информации.
Можно ли говорить, что компьютер может работать с любой информацией, с которой имеет дело человек?
Приведите примеры поиска какой‐либо информации в школе и в домашних условиях, а также алгоритмы такого поиска.
Какой методический приём следует использовать при изучении процесса передачи информации?
Какую аналогию можно привести при изучении дискретной связи?

9. Приведите примеры способов борьбы с шумами при разговоре по телефону.

ВЫБОР СПОСОБА ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ В СООТВЕТСТВИИ С ПОСТАВЛЕННОЙ ЗАДАЧЕЙ

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Понятие информации относится к основным и не определяется через простые термины. В конце концов нужно помнить, что нет точного ответа на вопрос что такое информация, что информация только одна из сторон отражения окружающей действительности нервной системой живого организма, сознанием человека.

В целом, можно отобразить понятие информации следующим образом это комплекс сведений, которые воспринимают в окружающую среду(исходная информация), выдают в окружающую среда (исходная информация) или хранят внутри определенной системы.

Как нам известно, любая информация хранится в виде кодов. На письме мы кодируем информацию с помощью кодов, которые называются буквами и символами. Музыку мы кодируем с помощью нот. В виде кодов хранятся и графические изображения.

Для обработки информации (символов, цифр, графических изображений) компьютер использует двоичный код, то есть только две цифры 0 и 1 из-за того, что компьютер состоит из физических элементов, которые могут находиться в двух состояниях. Один из этих состояний означает 0 другой 1.В компьютерной технике на носитель информации данные записываются тоже в двоичном коде, то есть в виде бинарных кодов (нулей и единиц).

Системы исчисления это метод изображения чисел с помощью символов, имеющих определенные количественные значения. Минимальный набор знаков, которыми записывается число, называется алфавитом. Количество знаков в алфавите называется основанием системы исчисления.

Для того, чтобы компьютер имел возможность работать с цветным графическим изображением, необходимо уметь подавать цвет в виде чисел, то есть кодировать его. Для этого графическое изображение разбивают на элементы картины пиксели (pixels), далее считают, что цвет каждого пикселя одинаковый. Совокупность точек разного цвета образует графическое изображение. Вместе все пиксели (матрица пикселей) составляют растр. Малые размеры пикселей улучшают качество изображения на экране монитора. На современных мониторах размеры пикселей достигают 0,23-0,25 мм.

Звук представляет собой звуковую волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. Чтобы компьютер смог обработать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть представлен в виде двоичных кодов. Для того чтобы закодировать сигнал проводится его временная дискретизация, которая заключается в том, что непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные элементы и для каждого такого элемента измеряются временные амплитуды (амплитуда определяет громкость звука, чем больше амплитуда, тем громче звук). Амплитуды импульсов дискретного сигнала в дальнейшем приближенно изображаются как двоичные числа. Чтобы преобразования в дискретный сигнал было достаточно точным, импульсы должны часто возникать один за другим.

Электронно-вычислительные машины становятся универсальным техническим методом обработки информации. Создание и эксплуатация информационных ресурсов в настоящее время более чем на 90% выполняется на вычислительных машинах. Результатом процесса информатизации является создание информационного общества. Информационное общество это общество, во все сферы деятельности членов которого входят компьютеры и компьютерные технологии для осуществления информационных процессов.

Выводы. Деятельность современного человека связана с различными информационными процессами. К информационным процессам относится поиск, сбор, обработка, передача и хранение информации, защиту информации. Информация в современном обществе стала важным экономическим, социальным и политическим фактором. Поскольку для принятия рационального и своевременного решения нужно обрабатывать информацию больших объемов, что невозможно без использования технических средств, то происходит информатизация и компьютеризация общества, что обеспечит достоверное своевременное использование знаний во всех сферах человеческой деятельности.

Список использованной литературы:

Минькович Т. В. Информационные технологии: понятийно-терминологический аспект // Образовательные технологии и общество. – 2012. ‑ № 2 (том 15). – С. 371-389

Урок 3. Представление информации. Выбор способа представления информации в соответствии с поставленной задачей. Кодирование информации. Языки кодирования. Формализованные и неформализованные языки. Технические средства кодирования информации. Изменение формы представления информации.

Представление информации, языки, кодирование

Из курса основной школы вам известно:

• Историческое развитие человека, формирование человеческого общества связано с развитием речи, с появлением и распространением языков. Язык — это знаковая система для представления и передачи информации.
• Люди сохраняют свои знания в записях на различных носителях. Благодаря этому знания передаются не только в пространстве, но и во времени — от поколения к поколению.
• Языки бывают естественные, например русский, китайский, английский, и формальные, например математическая символика, нотная грамота, языки программирования.

Письменность и кодирование информации

Схема на рис. 1.1 типична для всех процессов, связанных с передачей информации.

Цели и способы кодирования

Существует множество способов кодирования. Например, стенография — быстрый способ записи устной речи. Стенография появилась во времена, когда не существовало техники звукозаписи. Ею владели лишь немногие специально обученные люди — стенографисты. Они успевали записывать текст синхронно с речью выступающего человека. В стенограмме один значок обозначает целое слово или сочетание букв. Расшифровать (декодировать) стенограмму мог только сам стенографист.

Можно придумать и другие способы кодирования.

Приведенные примеры иллюстрируют следующее важное правило: для кодирования одной и той же информации могут быть использованы разные способы; их выбор зависит от ряда обстоятельств: цели кодирования, условий, имеющихся средств.

Если надо записать текст в темпе речи, делаем это с помощью стенографии; если надо передать текст за границу, пользуемся латинским алфавитом; если надо представить текст в виде, понятном для грамотного русского человека, записываем его по правилам грамматики русского языка.

Заметим, что эти две записи, эквивалентные по смыслу, используют разные языки: первая — естественный русский язык, вторая — формальный язык математики, не имеющий национальной принадлежности. Переход от представления на естественном языке к представлению на формальном языке можно также рассматривать как кодирование. Человеку удобно использовать для кодирования чисел десятичную систему счисления, а компьютеру — двоичную систему.

Широко используемыми в информатике формальными языками являются языки программирования.

Шифрование — это тоже кодирование, но с засекреченным методом, известным только источнику и адресату. Методами шифрования занимается наука криптография.

История технических способов кодирования информации

Такой способ кодирования получил название азбуки Морзе. В ней каждая буква алфавита кодируется последовательностью коротких сигналов (точек) и длинных сигналов (тире). Буквы отделяются друг от друга паузами — отсутствием сигналов.

Три точки обозначают букву S, три тире — букву О. Две паузы отделяют буквы друг от друга.

Равномерный телеграфный код был изобретен французом Жаном Морисом Бодо в конце XIX века. В нем использовалось всего два вида сигналов. Неважно, как их назвать: точка и тире, плюс и минус, ноль и единица.

Это два отличающихся друг от друга электрических сигнала.

В коде Бодо длина кодов всех символов алфавита одинакова и равна пяти. В таком случае не возникает проблемы отделения букв друг от друга: каждая пятерка сигналов — это знак текста.

Код Бодо — это первый в истории техники способ двоичного кодирования информации. Благодаря идее Бодо удалось автоматизировать процесс передачи и печати букв. Был создан клавишный телеграфный аппарат. Нажатие клавиши с определенной буквой вырабатывает соответствующий пятиимпульсный сигнал, который передается по линии связи. Принимающий аппарат под воздействием этого сигнала печатает ту же букву на бумажной ленте.

Из курса информатики основной школы вам известно, что в современных компьютерах для кодирования текстов также применяется равномерный двоичный код. Проблемы кодирования информации в компьютере и при передаче данных по сети мы рассмотрим несколько позже.

Вопросы и задания

1. Чем отличаются естественные языки от формальных?
2. Как вы думаете, латынь — это естественный или формальный язык?
3. С каким формальным языком программирования вы знакомы? Для чего он предназначен?
4. Что такое кодирование и декодирование?
5. От чего может зависеть способ кодирования?
6. В чем преимущество кода Бодо по сравнению с кодом Морзе?
7. В чем преимущество кода Морзе по сравнению с кодом Бодо?

Алфавитный (объёмный) подход к измерению информации позволяет определить количество информации, заключенной в тексте, записанном с помощью некоторого алфавита.

Алфавит - множество используемых символов в языке.

Обычно под алфавитом понимают не только буквы, но и цифры, знаки препинания и пробел.

Мощность алфавита (N) - количество символов, используемых в алфавите.

Например, мощность алфавита из русских букв равна 32 (буква ё обычно не используется).

Если допустить, что все символы алфавита встречаются в тексте с одинаковой частотой (равновероятно), то количество информации, которое несет каждый символ, вычисляется по формуле Хартли:

где N – мощность алфавита.

Формула Хартли задает связь между количеством возможных событий N и количеством информации i:

Из базового курса информатики известно, что в компьютерах используется двоичное кодирование информации. Для двоичного представления текстов в компьютере чаще всего используется равномерный восьмиразрядный код. С его помощью можно закодировать алфавит из 256 символов, поскольку 256=28.

В стандартную кодовую таблицу (например, ASCII ) помещаются все необходимые символы: английские и русские прописные и строчные буквы, цифры, знаки препинания, знаки арифметических операций, всевозможные скобки и пр.

В двоичном коде один двоичный разряд несет одну единицу информации, которая называется 1 бит.

Один символ из алфавита мощностью 256 (28) несет в тексте 8 битов информации. Такое количество информации называется байтом.

1 байт =8 битов

Информационный объем текста в памяти компьютера измеряется в байтах. Он равен количеству знаков в записи текста.

Читайте также: