Ақпарат және ақпараттық үрдістер мазмұндық желісін оқыту әдістемесі

Баяндама

 

Ақпарат және ақпараттық үрдістер мазмұндық желісін оқыту әдістемесі

 

Ақпарат түсінігі курстың орталығы болып табылатындықтан ақпараттар бағыты негізгі (базалық) курстың  толық мазмұнын қамтиды. Курстың кез келген тақырыбында ақпараттар мен ақпараттық үрдістерді ұсынудың әртүрлі нұсқаулары туралы айтылады. Бұл жүйедегі әрбір түсінік базалық курста екі аспект бойынша қарастырады: «компьютерлік» және «компьютерлік емес». Компьютерлік емес аспект адамға, қоғамға, табиғатқа қатысты жалпы позициялы компьютерленген байланысты емес ақпараттарды қарастырады. Бұл аспекте ақпараттарды анықтау және өлшеу, ақпараттық модельдер, ақпараттық үрдістер және табиғат пен қоғамда басқару үрдістері сияқты сұрақтар оқып – меңгеріледі. Компьютерлік аспект ЭЕМ архитектурасыда компьютердің функциялануының ақпараттық жақтары, сонымен қатар ақпараттары мен бағдарламалаумен жұмыс істейтін компьютерлік технологияларды оқып – меңгеріледі.

Бұл мазмұндық бағытың қарастырылатын сұрақтары:

— ақпаратты анықтау;

— ақпаратты өлшеу;

— ақпаратты сақтау;

— ақпаратты беру;

— ақпаратты өңдеу болып табылады.

Информатика курсында «ақпарат» түсінігі орталық ядро болып табылады. Алайда, егер қолда бар оқулықтары мен оқу құралдарына талдау жүргізетін болсақ онда бұлардың әрқайсысында мұндай жайттар орын ала бермейтіндігі туралы ой пайда болады. Оның екі келесі себебі бар.

Бірінші себеп – оқулықтардың көбінде авторлық концепцияларда ақпарат ұғымы ең басты орынды емес. Мұнда ең басты түсініктер мен объектілер «алгоритм» және «компьютер» болып табылады.

Екінші себеп – «ақпарат» түсінігінің объективті күрделілігінде. Бұл түсінік ғылымда фундаментальдық түсініктер қатарына жатады және философиялық сипатқа ие, сонымен бірге тұрақты ғылыми дискуссия пәні болып табылады.

Мектептік информатика бойынша әртүрлі оқулықтар мен оқу құралдарында ақпаратты анықтау нұсқаларын талдайық.

А.П. Ершов және басқа да оқулықтарда мұндай түсіндірудің қажеті жоқ деп есептесе керек. Оқулықтың алғашқы жолдарында ақпарат түсінігі келесі тұжырымдарда ескеріледі: «Информатика ақпарттарды өңдеу мен жинақтау заңдары мен әдістерін зерттейді. Оның дамуы ақпаратты өңдеу және сақтау үшін арналған электронды – есептеу машиналарының, қуатты әмбебап құрылғылардың пайда болуымен байланысты». Оқулықтың барлық мазмұны ЭЕМ деген не және алгоритм деген не? сияқты әртүрлі сұрақтарға арналған.

Екінші буынның А.Г.Кушниренко және т.б. оқулығының 1.6 бөлімінде «Ақпарат – информатиканың алғашқы, анықталмаған түсінігі» деген анықтама келесі түрде жазылған: «Ақпарат деген не, бұл термин информатикада алғашқы, анықталмаған болып табылады. Өзінің анықтамасы жоқ болғандықтан, ақпарат көлемін өлшеп және оны өңдеу қажет. Мысалы, планиметрияда түзу мен нүктенің қатаң анықтамасы жоқ болғандықтан, теоремаларды дәлелдеу және есептерді шешу үшін үшбұрыш салу қажет».

А.Г. Гейне оқулығында «ақпарат» түсінігі бірінші тарауда алғаш рет «Ақпарат – адамның тұрақты серігі. Бұл қоршаған ортада бағыт алуға көмектесетін мағлұмат» деген мәтін кездеседі.

И.Г. Семакин оқулығында ақпарат түсінігі екі тұрғыда қарастырылады. Біріншісі субъективті тұрғы деп аталады. Мұнда ақпарат  оның өмір мен адам қызметтеріндегі рөлі көзқарасы бойынша қарастырылады. Демек, ақпарат – адам қоршаған ортадан алатын, адам ие болған білімдер мен мағлұматтар.

Екінші  кибернетикадан алынғандықтан  кибернетикалық тұрғы деп атауға болады. Тек осы тұрғы ғана ақпараттар мен жұмыс істейтін машиналарды құруға мүмкіндік береді. Бұл көзқарас бойынша ақпарат – бұл кейбір алфавиттерден алынатын символдар (сигналдар) тізбегі. Бұл жағдайда ақпараттық үрдістердің барлық түрлері (сақтау, беру, өңдеу) техникалық ақпараттық жүйелерде болатын символдар әрекеттерімен сәйкес келеді.

Тақырыпты оқып – меңгеру бойынша әдістемелік ұсыныстар. Оқылатын сұрақтар:

  • ақпарат адам үшін не болып табылады;
  • декларативті және процедуралық білімдер (ақпарат);
  • ақпаратқа кибернетикалық үрдісіндегі адамның сезу органдарының рөлі.

Субъективті тұрғы. Субъективті тұрғы (тұрмыстық, адами) көзқарасы бойынша «ақпарат» түсінігін ашу барысында ақпарат туралы интуитивті ұстанымды қарастыру қажет. Яғни, диалог түрінде оқушыларға сұрақ қоя отырып, олар жауап бере алатындай жағдайда әңгіме жүргізіледі.

Кибернетикалық тұрғы. Информатика мен кибернетиканың арасында тығыз байланыс бар. 1940 жылдардың аяғында кибернетиканың негізін ғалым Норберт Винер қалаған. Кибернетика қазіргі информатиканың пайда болуына негіз болды және оның дерек көздерінің бірі болып табылады. Қазір кибернетика информатикаға құрамдас бөлігі ретінде енеді.

Кибернетика машина, тірі организмдер, қоғамдық жүйелер сияқты күрделі жүйелермен жұмыс істейді. Кибернетика мұндай жүйелер мен олардың компоненттері арасындағы өзара әрекеттер үрдістерімен айналысады. Мұндай басқару үрдістері сияқты әрекеттестіктерді қарастыра отырып, кибернетиканы тірі және тірі емес жүйелердегі басқару үрдістерінің жалпы қасиеттері туралы ғылым ретінде анықтауға болады.

Ақпараттарды өлшеу тәсілдері. Ақпаратты өлшеу мәселесі ақпаратты анықтау мәселесімен тікелей байланысты. А.Г. Куширенко оқулығында: «Қазіргі кездегі есептеу техникасында ақпарат магнитті және магнитті емес екі түрлі сигналдар тізбегінің көмегімен кодталады. Мұндай кодтау екілік кодтау деп аталады» деп жазылған.

Ақпаратты өлшеудің мазмұндық тұрғысы. Оқылатын сұрақтар:

  • адаммен қабылданатын хабарламаның ақпараттылығы неден тәуелді;
  • ақпаратты өлшеу бірліктері;
  • хабарламадағы ақпараттар саны N-ге тең ықтималдықты оқиғаларға тең.

Мазмұндық тұрғыда ақпарат түсінігі келесі тізбек бойынша қарастырылады: ақпарат – хабарлама – хабарламаның ақпараттылығы – ақпаратты өлшеу бірлігі – хабарламаның ақпараттық көлемі.

Ақпаратты өлшеудің кибернетикалық (алфавиттік) тұрғысы. Оқылатын сұрақтар:

  • алфавит, алфавит қуаттылығы деген не?
  • алфавиттегі символдың ақпараттық өлшемі деген не?
  • алфавиттік көзқарас бойынша мәтіннің ақпараттық көлемін қалай өлшеуге болады?
  • байт, килобайт, мегабайт, гигабайт деген не?
  • ақпараттық ағым жылдамдығы және арнаның өту қабілеттілігі.

Алфавиттік тұрғы – бұл ақпараттық техника, компьютерлерде айналымда болатын ақпаратқа қатысты қолданылатын ақпаратты өлшеудің жалғыз ғана тәсілі.

Бұл тақырыптағы негізгі ұғым болып алфавит ұғымы табылады. Алфавит – бұл ақпаратты ұсыну үшін қолданылатын символдардың ақырлы жиыны. Алфавиттегі символдар саны алфавит қуаттылығы деп аталады.

Ақпараттарды сақтау үрдісі. Оқып-меңгерілген сұрақтар:

  • ақпараттарды тасымалдаушылар;
  • жады түрлері;
  • ақпарат қоймасы;
  • ақпарат қоймасының негізгі қаситтері.

Ақпарат тасымалдаушы – бұл ақпаратты тікелей сақтайтын физикалық орта адам үшін ақпартты негізгі тасымалдаушы болып оның өз биологиялық жады табылады. Адамның жадысын оперативті жад деп атауға болады.

Ақпарат қоймасы – бұл ұзақ сақтау және тұрақты қолдану үшін арналған сыртқы тасымалдаушылардағы нақты түрде ұйымдастырылған ақпарат. Қойма мысалы болып құжаттар, кітапханалар, анықтамалықтар, картотекалар архивтері табылады.

Компьютерлік жад құрылғыларында сақталған ақпарат мәліметтер деп аталады. Мәліметтерді компьютерде сақтауды сипаттау үшін тасымалдаушы, мәліметтер қоймасы, мәліметтерді ұйымдастыру, қатынау уақыты, мәліметтерді қорғау сияқты түсініктер қолданылады.

Ақпараттарды өңдеу үрдісі. Оқылатын сұрақтар:

  • ақпаратты өңдеу үрдісінің жалпы сызбасы;
  • өңдеу есептерінің құрылуы;
  • өңдеуді орындаушы;
  • өңдеу алгоритмі;
  • ақпаратты өңдеудің типтік есептері.

Кез келген жағдайда ақпаратты өңдеу үрдісі дәстүрлі формада алдын ала ұсынылуы мүмкін кейбір ақпараттық міндеттерді шешеді.

Бастапқы мәліметтерден нәтижеге өту үрдісінің өзі өңдеу үрдісі болып табылады. Өңдеуді жүзеге асыратын қандай да бір объект немесе субъект өңдеу орындаушы деп аталады. Орындаушы адам, арнайы техникалық құрылғы, мүмкін компьютер болуы мүмкін.

Әдетте ақпаратты өңдеу — бұл мақсаттық үрдіс. Ақпаратты өңдеудің сәтті орындалуы үшін орындаушыға өңдеу тәсілі белгілі болуы қажет, яғни қажетті нәтижеге қол жеткізу үшін қажет әрекеттер тізбегін орындауға тиісті. Информатикадан мұндай тізбекті сипаттау өңдеу алгоритмі деп аталады.

Оқушылар ақпаратты өңдеумен байланысты жағдайға мысалдар келтіре білуге тиісті. Мұндай жағдайларды екі типке бөлуге болады. Өңдеудің бірінші типі: Жаңа сипаттар алумен байланысты білімнің жаңа мазмұнын өңдеу.

Өңдеудің бұл типіне математикалық есептерді шешу жатады. Өңдеу тәсілі, яғни есепті шешу алгоритмі орындаушы білуге тиісті математикалық формулалармен анықталады.

Өңдеудің екінші типі: Ақпарат формасын өзгертумен байланысты, бірақ мазмұнын өзгертпейтін өңдеу.

Ақпаратты өңдеудің бұл типіне мәтінді бір тілден басқа тілге аудару жатады. Яғни, формасы өзгертіледі, ал мазмұны сақталуы тиіс.

Информатика үшін өңдеудің маңызды түрі болып кодтау табылады. Кодтау – сақтау, беру, өңдеу үшін ақпаратты қолайлы символдық формаға түрлендіру. Кодтау ақпаратпен жұмыс істеу барысындағы техникалық құралдарда белсенді түрде қолданылады.

Ақпаратты өңдеудің тағы бір түрі – мәліметтердің құрылымдалуы. Құрылымдау ақпараттар қоймасына нақты түрде ұйымдастырылған нақты ретті енгізумен байланысты. Мәліметтердің алфавиттік ретпен орналасуы, жіктелудің кейбір белгілері бойынша топталуы, кестелік немесе графтық ұсынылымдардың қолданылуы  — мұның барлығы құрылымдау мысалдары болып табылады.

Ақпаратты өңдеудің тағы бір маңызды түрі – іздеу. Іздеу міндеті әдетте келесі түрде қалыптасады. Ақпаратты массив (телефон анықтамалығы, сөздік, поездар кестесі және т.б.) деп аталатын қандайда бір ақпараттар қоймасы табылады, онда іздеудің нақты шарттарын (мекеме телефоны, сөздің ағылшын тіліндегі аударылымы, поездің жіберілу уақыты т.б.) қанағаттандыратын қажетті ақпаратты табу қажет.

Іздеу алгоритмі ақпаратты ұйымдастыру тәсілінен тәуелді болады. Егер ақпарат құрылымдалған болса, онда іздеу жылдам жүзеге асады және оңтайлы алгоритм құруға болады.

Ақпаратты беру үрдісінің сызбасы. Мұндай үрдісте сигналдар, символдар, белгілер тізбегі формасында ұсынылады және беріледі. Мысалы, адамдар арасында тікелей сөйлесу барысында дыбыстық сигналдарды беру жүреді, ал адам мәтінді оқу барысында графикалық символдар  — әріптерді қабылдайды. Берілетін тізбек хабарлама деп аталады. Дерек көзден қабылдаушыға хабарлама кейбір  материалдық орта (дыбыс-атмосферадағы акустикалық толқындар, бейне-түсті электромагниттік толқындар) арқылы беріледі.

Егер берілу үрдісінде байланыстың техникалық құралдары қолданылатын болса, онда оларды ақпаратты беру арналары (ақпараттық арналар) деп атайды. Оларға жататындар: телефон, радио, теледидар.

Адамның сезу органдары биологиялық ақпараттар арналары рөлін ойнайды. Олардың көмегімен ақпараттық әрекет адамның жадына жеткізіледі.

Осы тақырып аясында оқушылар ақпараттарды беру үрдісіне нақты мысалдар келтіре білуге, осы мысалдар үшін ақпаратты беру арналарымен қолданылатын дерек көз бен ақпаратты қабылдаушыны анықтауға тиісті.

Информатиканың базалық курсын тереңдетіп оқыту барысында оқушыларды байланыстың техникалық теориясының негізгі түсініктерімен таныстыруға тура келеді. Ақпарат теориясы негізін қалаушылардың бірі,  американдық ғалым Клод Шеннонмен келесі суретте көрсетілгендей байланыстың техникалық арналары бойынша ақпаратты беру үрдісінің сызбасы ұсынылған.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сурет 1. Ақпаратты беру техникалық жүйесінің сызбасы.

 

Мұндай сызба жұмысын телефон бойынша сөйлесу үрдісімен түсіндіруге болады. Ақпарат дереккөзі – сөйлеп тұраған адам болады. Кодтау құрылғысы – телефон түтігінің микрофоны, оның көмегімен дыбыс толқындары (сөйлеу) электрлік сигналдарға түрленеді. Байланыс арнасы болып телефон желісі табылады. Декодтау құрылғысы – таңдап тұрған адамның телефон түтігі (наушник) болады, яғни ақпаратты қабылдаушы. Мұнда келген электрлік сигнал дыбысқа айналады.

Ақпараттар және ақпараттық үрдістер бағыты бойынша оқушылардың білімдері мен қабілеттеріне қойылатын талаптар. Оқушылар келесілерді білуге тиісті:

  • мазмұндық тұрғымен және кибернетикалық (алфавиттік) тұрғымен сәйкес ақпаратты анықтау;
  • ақпараттық үрдістер деген не;
  • ақпаратты тасымалдаушылардың қандай түрлері бар;
  • байт, килобайт, мегабайт, гигабайт деген не;
  • ақпаратты беру жылдамдығы қандай бірліктерде өлшенеді;
  • хабарламадағы кейбір оқиғалар мен осы оқиғаның ықтималдығы туралы ақпараттар саны арасындағы байланыс;
  • байланыстың техникалық арналар бойынша ақпараттарды беру үрдісінің К.Шеннон сызбасы, оның жекелеген элементтерінің мағынасы мен белгіленуі.

Оқушылар:

  • адам қызметтері, тірі табиғат және техника аймақтарынан ақпараттар мен ақпараттық үрдістерге мысалдар келтіруге;
  • ақпаратты берудің нақты үрдісінде дерек көз, қабылдаушы, арнаны анықтауға;
  • информативті және информативті емес хабарламаларға мысалдар келтіруге;
  • 1 бит ақпаратқа тепе-тең хабарламаға мысал келтіре білуге;
  • Мәтіннің ақпараттық көлемін байт өлшемімен (компьютерлік алфавитті қолдана отырып) өлшей білуге;
  • әртүрлі бірліктерде (бит, байт, килобайт, мегабайт, гигабайт) санын есептей білуге;
  • көлемі және беру уақыт бойынша ақпаратты беру жылдамдығын есептеуге және керісінше есептерді шешуге;
  • белгілі ықтималды оқиғалар туралы хабарламадағы ақпараттар санын есептей білуге тиісті.

 

Өскемен қаласы