Как вы думаете зачем в курсе информатики изучается логика кратко

Обновлено: 06.07.2024

Логика в информатике — это направления исследований и отраслей знания, где логика применяется в информатике и искусственном интеллекте. Логика очень эффективна в этих областях [1] .

Содержание

Область применения

Включаются следующие основные применения:

исследования в логике, вызванные развитием компьютерных наук. Например, аппликативные вычислительные системы, теория вычислений и модели вычислений;

и логика рассуждения о понятиях. Например, семантическая сеть[2] , семантическая паутина;

и алгебра для разработки аппаратного обеспечения компьютеров;

и структурное программирование для разработки прикладных программ и создания сложных систем программного обеспечения

— технология разработки алгоритмов и программ с доказательствами правильности алгоритмов;

фундаментальные понятия и представления для компьютерных наук, которые являются естественной областью для формальной логики. Например, семантика языков программирования [3] ;

логика знания и предположения. Например, искусственный интеллект;

Язык Пролог и логическое программирование для создания баз знаний и экспертных систем и исследований в сфере искусственного интеллекта;

логика для описания пространственного положения и перемещения;

логика в информационных технологиях. Например, реляционная модель данных. реляционные СУБД, реляционная алгебра, реляционное исчисление[4] ;

логика вычислений с объектами. Например, комбинаторная логика, суперкомбинаторы[5] ;

логика для компилирования программного кода и его оптимизации. Например, категориальная абстрактная машина;

логика для эквивалентного преобразования объектов. Например, λ-исчисление;

переизложение логики и математики в терминах, понятных специалистам в компьютерных науках[6] .

Этот список продолжает пополняться.

Эффективность логики в компьютерных науках

Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 12 мая 2011.

В отличие от естественных наук, компьютерные науки получили большой стимул от широкого и непрерывного взаимодействия с логикой. Особую роль в компьютерных науках играют доказательные методы разработки алгоритмов и программ с доказательствами их правильности.

Тестирование программ может выявить наличие ошибок в программах, но не может гарантировать их отсутствие. Гарантии отсутствия ошибок в алгоритмах и программах могут дать только доказательства их правильности. Алгоритм не содержит ошибок, если он дает правильные решения для всех допустимых данных.

Серьёзнейшей проблемой для компьютерных наук и информатики является наличие ошибок в алгоритмах и программах, публикуемых в учебниках и учебных пособиях, а также неумение преподавателей и учителей информатики выявлять и исправлять ошибки в алгоритмах и программах, составленных учащимися.

Единственный путь для преодоления этих проблем—это изучение систематических методов составления алгоритмов и программ с одновременным анализом их правильности в рамках доказательного программирования с самого начала обучения основам алгоритмизации и программирования.

Сложность для преподавателей и программистов заключается в том, что они должны уметь писать не только алгоритмы и программы, но и доказательства правильности своих алгоритмов и программ. Что сейчас не умеют делать ни математики, ни программисты.

Практика применения и изучения доказательных методов программирования показала, что эта технология вполне доступна студентам математических факультетов, которым вполне по силам написание доказательств правильности алгоритмов, после проверки и тестирования программ на ЭВМ.

Наибольший эффект в освоении технологий доказательного программирования наблюдается в олимпиадах по информатике и программированию, где победителями и призёрами становятся те студенты, которые освоили технику тестирования программ на ЭВМ и составления алгоритмов и программ без ошибок.

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Описание презентации по отдельным слайдам:

Логика в курсе информатики Бражникова М.Р. учитель МОУ гимназии имени А.Л. Кекина г.Ростова Январь 2016 год

Преимущества изучения ЛОГИКИ в курсе информатики Знакомство с терминологией и символикой алгебры логики, с ее понятиями помогает развитию мыслительных способностей, развивает логическое мышление. При решении логических задач учащиеся достаточно легко привыкают к требованию формализации условий задачи и построению модели решения задачи. Знание логических операций и умение строить сложные логические выражения помогают ребятам быстрее изучить условные выражения и условные операторы языка программирования и меньше ошибаться при их использовании. Самостоятельно построив логическую схему хотя бы одного простого устройства, учащиеся лучше представляют себе архитектуру и принцип функционирования компьютера. Алгебра логики- это мощный инструмент пользователя в базах данных и информационно-поисковых системах.

Основная школа I. Введение в логику. Знакомство с формальной логикой История становления логики как науки. Формы человеческого мышления и их характеристики. Круги Эйлера для отображения объёмов понятий и отношений между ними. Основной принцип формальной логики. II. Знакомство с алгеброй высказываний Понятие об алгебре высказываний. Логические операции. Построение таблиц истинности сложных высказываний. Тождественно истинные и тождественно ложные высказывания. Логические функции. Построение таблиц истинности с помощью электронных таблиц.

Старшая школа I. Основы математической логики Логика как наука. Диаграммы Эйлера-Венна для отображения логических операций. Связь между алгеброй логики и теорией множеств. Логические переменные и логические функции. Построение таблиц истинности, проверка правильности преобразования логических выражений с использованием электронных таблиц . Законы формальной логики. Законы алгебры высказываний. Доказательство логических законов. Упрощение сложных высказываний. Программирование логических задач. Решение логических содержательных задач разными способами. II. Логические основы компьютера Роль математической логики в создании ЭВМ. Простейшие преобразователи информации. Типовые логические устройства ЭВМ.

Методические особенности организации уроков Преподавание данной темы строиться на принципах развивающего и эвристического обучения. Эвристическая форма обучения расширяет возможности развивающего обучения, в основе её лежит идея самореализации личностного потенциала каждого учащегося. При введении нового материала, повторении и закреплении ранее изученных вопросов, а так же во время текущего контроля можно использовать эвристическую беседу. Правильно организованная эвристическая беседа - это лучшая форма обучения для формирования у детей системно-информационной картины мира; создаёт в классе атмосферу сотрудничества и творчества, доставляет детям удовольствие от учебной деятельности. - одно из самых сильных средств стимуляции познавательной деятельности детей.

Методические особенности организации уроков В качестве основных методов проверки теоретических знаний используется устный опрос диктант тестирование письменная работа. Большая роль отводится самоконтролю. Для закрепления навыков работы с программными средствами используется лабораторная работа. Итоговый контроль по теме проводится в виде контрольной работы или зачёта.

Логика - это фундаментальная основа информатики как науки. Элементы и основы математической логики заложены в логические элементы и логические устройства ЭВМ, в основы алгоритмизации и языки программирования, в процедуры поиска информации в базах данных и в сети Интернет, а также в системах логического программирования, базах знаний и экспертных системах на ЭВМ.

Содержание

Логика в информатике

Логика в информатике как учебной дисциплине была введена в самых первых учебниках информатики Каймина в 1985 году и в учебник информатики Каймина для средних школ в 1987-89гг. Парадокс в том, что первых школьных учебниках информатики Ершова, Кушниренко и многих действующих учебниках информатики для школ и вузов логика отсутствует.

В 2004 году в России были введены Единые экзамены ЕГЭ по информатике, в содержании которых изучение и знание основ логики стало обязательным. Логика в информатике используется в поиске информации в Интернет, в базах данных, в базах знаний, в алгоритмах, алгоритмизации и во всех языках программирования.

Наибольшее значение логика приобретает в анализе алгоритмов и программ при решении задач на ЭВМ, когда от результатов решения задач зависят оценки на экзаменах или победа на олимпиадах по информатике или программированию.

Отсутствие ошибок в алгоритмах и программах на ЭВМ - ключевой критерий для победы на региональных, российских и международных олимпиадах и чемпионатах по информатике и программированию. Не случайно наши российские школьники и студенты систематически из года в год побеждают на этих компьютерных соревнованиях.

Логика в программировании

Серьёзнейшей проблемой для информатики и компьютерных наук является наличие ошибок в алгоритмах и программах, публикуемых в учебниках и учебных пособиях, а также неумение преподавателями и учителями информатики выявлять и исправлять ошибки в алгоритмах и программах, составляемых учащимися.

Единственный путь для преодоления этих проблем является изучение систематическим методам составления алгоритмов и программ с одновременным анализом их правильности в рамках доказательного программирования с самого начала обучения основам алгоритмизации и программирования.

Сложность для преподавателей информатики и профессиональных программистов заключается в том, что они должны уметь писать не только алгоритмы и программы без ошибок, но и при этом писать доказательства правильности своих алгоритмов и программ. Что сейчас не умеют делать ни математики, ни программисты, ни преподаватели информатики.

Практика применения и доказательных методов программирования показала, что эта технология вполне доступна студентам математических факультетов, которым вполне по силам написание доказательств правильности алгоритмов, после проверки и тестирования программ на ЭВМ.

Наибольший эффект в освоении технологий доказательного программирования наблюдается на экзаманех по информатике в математических и экономических вузах, где студенты справляются и с решением задач на ЭВМ и написанием доказательств правильности алгоритмов и программ.

Интуитивные методы анализа правильности алгоритмов и программ характерны для олимпиад по информатике и программированию, где победителями и призёрами становятся те студенты, которые освоили технику тестирования программ на ЭВМ и составления алгоритмов и программ без ошибок.

Логика и искусственный интеллект

В информатике проблемы искусственного интеллекта рассматриваются с позиций проектирования экспертных систем и баз знаний. Под базами знаний понимается совокупность данных и правил вывода, допускающих логический вывод и осмысленную обработку информации.

В целом исследования проблем искусственного интеллекта в информатике направлено на создание, развитие и эксплуатацию интеллектуальных информационных систем, включая вопросы подготовки пользователей и разработчиков таких систем.

Логический подход к созданию систем искусственного интеллекта направлен на создание экспертных систем с логическими моделями баз знаний с использованием языка предикатов.

Учебной моделью систем искусственного интеллекта в 1980-х годах был принят язык и система логического программирования Пролог, используемый для создания баз знаний и моделей экспертных систем на ЭВМ.

Базы знаний на языке Пролог представляют наборы фактов и правил логического вывода, записанных языка логических предикатов с использованием лексики русского языка, хорошо понятно русским, казахам, украинцам — всем русскоязычным людям. Известны случаи написания программ и баз знаний с использованием русскоязычных интерпретаторов Пролога на казахском языке.

Логическая модель баз знаний позволяет записывать не только конкретные сведения и данные в форме фактов на языке Пролог, но и обобщенные сведения с помощью правил и процедур логического вывода и в том числе логических правил определения понятий, выражающих определенные знания как конкретные и обобщенные сведения.

В целом исследования проблем искусственного интеллекта в информатике в рамках логического подхода к проектированию баз знаний и экспертных систем направлено на создание, развитие и эксплуатацию интеллектуальных информационных систем, включая вопросы обучения студентов и школьников, а также подготовки пользователей и разработчиков таких интеллектуальных информационных систем

Логика и логическое программирование

'Логическое программирование' — парадигма программирования, основанная на автоматическом доказательстве теорем, с использованием механизмов логического вывода информации на основе заданных фактов и правил вывода.Язык Пролог и логическое программирование и широко используются для создания баз знаний и экспертных систем и исследований в сфере искусственного интеллекта на основе логических моделей баз знаний и логических процедур вывода и принятия решений.

Язык и система логического программирования Пролог основаны на языке исчисления предикатов, представляющей собой подмножество логики первого порядка. Основными в языке Пролог являются понятия фактов и правил логического вывода, а также запросы на поиск и вывод информации в базах знаний.

Процедуры логического вывода и принятия решений, на основе которых система логического программирования Пролог делает логические выводы и дает осмысленные ответы. Факты в языке Пролог описываются логическими предикатами с конкретными значениями. Правила в Прологе записываются в форме правил логического вывода с логическими заключениями и списком логических условий.

Логика в базах данных

База данных — объективная форма представления и организации совокупности данных, систематизированных таким образом, чтобы эти данные могли быть найдены и обработаны с помощью ЭВМ. Базы данных применяются во всех сферах человеческой деятельности, сопряжённых с учётом и хранением информации.

Разделяют плоские базы данных, в которых вся информация располагается в единственной таблице, каждая запись в которой содержит идентификатор конкретного объекта и реляционные базы данных, состоящие из нескольких таблиц, связь между которыми устанавливается с помощью совпадающих значений одноимённых полей.

реляционная модель баз данных де-факто является стандартом. В реляционных базах данные хранятся в виде таблиц, состоящих из строк и столбцов. Каждая таблица имеет собственный, заранее определенный набор именованных полей. Столбцы таблиц реляционной базы могут содержать скалярные данные фиксированного типа, например числа, строки или даты.

Поиск информации в реляционных базах данных проводится с помощью языка запросов SQL (англ. Structured Query Language — язык структурированных запросов) — универсальный компьютерный язык, применяемый для создания, поиска и модификации информации в базах данных.

Язык запросов SQL к реляционным базам данных состоит из операторов определения, поиска и обработки информации в базах данных. Операторы поиска информации содержать логические условия поиска, которые могут быть простыми и сложно составными.

Простые условия в языке SQL имеют вид равенств и неравенств типа имя = значение, где имя - это имя столбца в таблице, а значение - конкретное числовое или символьное значение (в зависимости от типа столбца в таблице).

Сложносоставные условия в запросах на языке SQL записываются с использованием логических связок AND (И), OR (ИЛИ), NOT (НЕ), выражающих логические высказывания - условия поиска информации в реляционных базах данных.

С логической точки зрения условия поиска в запросах SQL полностью соответствуют исчислению высказываний (с равенствами) - полностью эквивалентно логике высказываний Аристотеля - автора первого в истории учебника по логике и первых трех законов логики (законов Аристотеля).

Мордовский государственный педагогический институт и. М.Е. Евсевьева

Логика как наука создана знаменитым Аристотелем. На протяжении столетий использовалась для развития многих областей знания, включая теологию, философию и математику. По сути это один из фундаментов, на котором построена математика. Логика в математике – это наука о рассуждении, которое позволяет определить истинность или ложность того или иного математического утверждения, исходя из совокупности первичных предположений, называемых аксиомами. Логика применяется также в информатике для построения компьютерных программ и доказательства их корректности. Понятия, средства и достижения логики лежат в основе современных информационных технологий.

Об этой науке, ее составных и основополагающих элементах можно говорить много. Но мы остановим свое внимание на такой ее составной, как таблицы истинности.

Проведём анализ изучения данной темы в курсе информатики на примере учебников Л. Л. Босовой [1] и Н. Д. Угриновича [6]. Следует оговориться, что в статье для удобства авторский коллектив сокращается до первого автора.

Теоретический материал, представленный в обоих учебниках примерно одинаковый. Но у Л. Л. Босова он более доступный для понимания ученика: в начале это объяснение построение таблиц истинности, логических функций и выражений, далее даются сведения о логических переменных, функциях и выражениях, рассматриваются таблицы истинности. При этом автор приводит большое количество примеров.

Практические задании, рассматриваемые в учебниках, различаются. У Л. Л. Босовой для закрепления пройденной темы ученикам предлагается выполнить задания на построение таблиц истинности, формулирование высказываний и решение задач с помощью таблиц истинности. У Н. Д. Угриновича обучающимся даются практические задания, где требуется создать таблицу истинности в Excel, используя при этом операции логического умножения, сложения, отрицания. Так же предлагается задание на ввод логических функций с использованием различных программ для создания электронных таблиц.

Оба учебника полностью соответствуют обязательному минимуму обучения, зафиксированному в программе по информатике по ФГОС [5].

Материал, который предоставлен в учебнике у Л. Л. Босовой и Н. Д. Угриновича, соответствует возрастным особенностям учащихся. В обоих учебниках он описан на достаточно простом языке, поэтому у учащихся не возникает трудностей в его понимании.

Рассмотрим особенности представления материала. Учебник Л. Л. Босовой более касочный, материал разделен по параграфам и информация дозируется. Структура данной темы составлена грамотно, иллюстрации присутствуют в хорошем качестве, важные термины выделены рамочкой, после главы предоставлена сама главная информация, содержащаяся в параграфах, а также навигационные значки. Учебник Н. Д. Угриновича более тусклый, материал не разделен на параграфы, поэтому информация должна дозироваться самим учителем, что не очень удобно. Иллюстрации присутствуют, но они не очень хорошего качества.

При изучении данной темы у обоих авторов предполагаются одинаковые методы и формы обучения: словесные и наглядные, методы проблемного обучения.

Читайте также: