Информатика и информационно-коммуникационные технологии

Информатика – наука о закономерностях протекания информационных процессов в системах различной природы, о методах, средствах и технологиях автоматизации информационных процессов.

Она способствует формированию современного научного мировоззрения, развитию интеллектуальных способностей и познавательных интересов школьников, освоение базирующихся на этой науке информационных технологий необходимо школьникам, как в самом образовательном процессе, так и в их повседневной и будущей жизни.

Изучение информатики и информационно-коммуникационных технологий направлено на достижение следующих целей:

• освоение знаний, составляющих основу научных представлений об информации, информационных процессах, системах, технологиях и моделях;
• овладение умениями работать с различными видами информации с помощью компьютера и других средств информационных и коммуникационных технологий (ИКТ), организовывать собственную информационную деятельность и планировать ее результаты;
• развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей средствами ИКТ;
• воспитание ответственного отношения к информации с учетом правовых и этических аспектов ее распространения;
• избирательного отношения к полученной информации;
• выработка навыков применения средств ИКТ в повседневной жизни, при выполнении индивидуальных и коллективных проектов, в учебной деятельности, дальнейшем освоении профессий, востребованных на рынке труда.

Цели обучения информатике в начальной школе:

• формирование первоначальных представлений о свойствах информации, способах работы с ней, в частности, с использованием компьютера. Задачи обучения информатике в начальной школе:
• познакомить школьников с основными свойствами информации, научить приемам организации информации и планирования деятельности, в частности учебной, при решении поставленных задач;
• дать первоначальное представление о компьютере и современных информационных и коммуникационных технологиях;
• дать представления о современном информационном обществе, информационной безопасности личности и государства.

Цели обучения информатике в старшей школе (на базовом уровне):

• освоение системы базовых знаний, отражающих вклад информатики в формирование современной научной картины мира, роль информационных процессов в обществе, биологических и технических системах;
• овладение умениями применять, анализировать, преобразовывать информационные модели реальных объектов и процессов, используя при этом информационные и коммуникационные технологии (ИКТ), в том числе при изучении других школьных дисциплин;
• развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей путем освоения и использования методов информатики и средств ИКТ при изучении различных учебных предметов;
• воспитание ответственного отношения к соблюдению этических и правовых норм информационной деятельности;
• приобретение опыта использования информационных технологий в индивидуальной и коллективной учебной и познавательной, в том числе проектной деятельности.

С чего все начиналось

Небывалые темпы развития научных и технических достижений выдвинули информатику на важнейшие позиции. Считается, что новые информационные технологии обеспечат полную занятость населения, эффективные результаты экономической деятельности и высокий уровень жизни. Весьма представительные конференции в Европе и Америке обсуждают экономические и социальные проблемы, которые встают перед человечеством в связи с неизбежным и повсеместным проникновением компьютеров и новых информационных технологий.

Особо выделяются некоторые ключевые направления, к которым относятся: экономика, торговля, финансы, развитие малых и средних предприятий.

Началом преподавания информатики в школах России является 1985 год, причем за это время школьная дисциплина уже трижды поменяла свое название: «Основы информатики и вычислительной техники», «Информатика», «Информатика и информационно‐коммуникационные технологии». Вместе с названием менялось содержание предмета.

За последние три неполных десятилетия компьютерные технологии проникли в большинство профессий, в связи с этим в школьную программу были включены разделы, связанные с набором и версткой текстов, обработкой графики, звука, анимации, видео. Со временем информационные технологии начали вытеснять традиционные разделы прежнего курса ОИВТ, связанные с устройством ЭВМ, программированием, основами логики и теории алгоритмов. Частично этот процесс был скомпенсирован расширением охвата учащихся: совсем недавно информатику изучали только старшеклассники, сейчас — ее преподают и в начальной, и в средней, и в старшей школе.

Хочу привести в пример работу члена-корреспондента АН СССР И.А.Мизина и его соавторов от 1991 года, которая показывает с чего начиналось развитие "информатики" в нашей стране.

АН СССР ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ ИНФОРМАТИКИ

РАЗВИТИЕ ОПРЕДЕЛЕНИЙ "ИНФОРМАТИКА" И "ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ"

1. ВВЕДЕНИЕ

Термин "информатика" начал использоваться в отечественной научно- технической литературе в начале 80-ых годов и быстро приобрел широкую популярность. Первоначально он возник во Франции в середине 60-ых годов (фр. informatique) и применяется в странах Европы для обозначения области научных знаний, связанных с автоматизацией обработки информации с помощью ЭВМ. В англоязычных странах для этой цели используется термин "computer science" (вычислительная наука) [1]. Иногда термином "вычислительные науки" пользуются и отечественные специалисты (см. например, РЖ ВИНИТИ, вычислительные науки).

Методы и средства информатики материализуются и доходят до конечного пользователя в виде информационных технологий. Термин "информационные технологии" появился в конце 70-ых годов и его стали широко применять в связи с использованием современной электронной техники для обработки информации. В настоящее время информационные технологии охватывают всю вычислительную технику и технику связи, а также бытовую электронику, телевизионное и радиовещание. Информационные технологии находят большое применение в науке, промышленности, торговле, управлении, образовании, медицине, быту и т.д.

В работе дается развитие определений терминов "информатика" и "информационные технологии" в 80-90-ых годах. Рассматриваются некоторые подходы к структуризации информатики и информационных технологий.

2. ИНФОРМАТИКА

2.1. Развитие определений "информатика"

По поводу определения термина "информатика" в настоящее время существует ряд сходных точек зрения. Приведем некоторые из определений, получившие распространение в последнее время.

Академик В.М.Глушков (в своем письме Президенту АН СССР) в 1983 году в связи с созданием нового Отделения Академии наук СССР ссылается на определение информатики, данное Международным конгрессом в Японии в 1978г. "Понятие информатики охватывает области, связанные с разработкой, созданием, использованием и материально-техническим обслуживанием системы обработки информации, включая машины, оборудование, математическое обеспечение, организационные аспекты, а также комплекс промышленного, коммерческого, административного, социального и политического воздействия" [2].

С этим определением перекликается и другое определение информатики, приведенное в английском толковом словаре по вычислительной технике Dictionary of Computing, изданном в 1983г. "Информатика - это наука и технология обеспечения информационного обмена с помощью систем, основанных на применении ЭВМ" [3].

Академик А.А.Дородницын определяет информатику как науку о преобразовании информации, которая базируется на вычислительной технике [4].

Академик А.А.Самарский обращает внимание на новую научную методологию, возникшую благодаря информатике. "Она основана на развитии в широком применении методов математического моделирования и вычислительного эксперимента и служит ближайшим стратегическим резервом ускорения научно- технического прогресса. Сущность математического моделирования и его главное преимущество состоит в замене исходного объекта соответствующей математической моделью и в дальнейшем ее изучении (экспериментирование с нею) на ЭВМ с помощью вычислительно-логических алгоритмов. Математическое моделирование представляет собой естественное развитие и обобщение методов научного исследования, соединенных с современной информационной технологией. Цикл вычислительного эксперимента объект-модель-алгоритм-программа-ЭВМ- управление объектом отражает основные этапы процесса познания в нынешнем компьютерном воплощении. Здесь органично соединяются сильные стороны теоретических методов и натурного эксперимента. Работа с моделью, а не с объектом, оборачивается оперативным получением подробной и наглядной информации, вскрывающей его внутренние связи, качественные характеристики и количественные параметры. Многократно уменьшаются материальные и трудовые затраты, присущие традиционным экспериментальным подходам, дающим, как правило, лишь крупицы нужной информации. Вычислительный эксперимент не подвластен каким-либо ограничениям - математическая модель' может быть безопасно испытана в любых мыслимых и немыслимых условиях" [5].

Академик Н.Н.Моисеев считает, что "информатика - это некая синтетическая дисциплина, которая включает в себя и разработку новой технологии научных исследований и проектирование, основанные на использовании электронной вычислительной техники, и несколько крупных научных дисциплин, связанных с проблемой общения с машиной, и, наконец, с созданием машины" [6].

Точка зрения члена-корреспондента В.И.Сифорова [7] на определение информатики: "В основу определения должны быть положены действия над информацией. Информатика развивается под действием потребности общества и согласно внутренней логике развития. В основе этого развития лежат закономерности процессов в ЭВМ, закономерности развития ЭВМ. Информатика имеет дело не с конкретными формами материи, а с категориями: информация, модель и т.п. Информатика - комплексная дисциплина - это наука (фундаментальные исследования) и отрасль производства (опытно- конструкторские работы и совершенствование технологий), а кроме того, и инфраструктурная область (эксплуатация информационных систем)".

Ю.И.Шемакин в книге "Введение в информатику" отмечает, что "основной задачей информатики является изучение закономерностей, в соответствии с которыми происходят создание, преобразование, хранение, передача 'и использование информации всех видов, в том числе с применением современных технических средств" [8].

Академик Б.Н.Наумов в предисловии к сборнику "Информатика и компьютерная грамотность" (ИПИ АН СССР. Отв. ред. академик Б.Н. Наумов. - М.:Наука, 1988)[9] подчеркнул, что информатика - это "естественная наука, изучающая общие свойства информации, процессы, методы и средства ее автоматизированной обработки". При этом под обработкой информации понимаются процессы ее восприятия, хранения, преобразования, перемещения и вывода (ввода) с применением средств вычислительной техники.

В документах ЮНЕСКО 1986-1988гг. термину "информатика" дается широкое толкование. Указывается, что этот термин охватывает собственно информацию, ее сбор, анализ и обработку, а также соответствующие аппаратные средства, включая микропроцессоры как таковые или же в сочетании с другими электронными системами. Информатика рассматривается как крупное научное направление, заслуживающее активного развития в интересах всего человечества. Она способна (при соответствующем освоении ее методов и средств) помочь человеку полнее использовать информационные ресурсы в интересах научно- технического прогресса и социального развития [11I].

В 1988г. вышел "Математический энциклопедический словарь", в котором академик А.П.Ершов дал следующее определение информатики как науки, отрасли промышленности и разновидности человеческой деятельности: "Информатика"- 1) находящаяся в становлении наука, изучающая законы и методы накопления, передачи и обработки информации с помощью ЭВМ; 2) родовое понятие, охватывающее все виды человеческой деятельности, связанные с применением ЭВМ" [12].

В последнее время некоторыми авторами, в связи с определением современных задач информатики, особый упор делается на обработку знаний.

Роль теории искусственного интеллекта в информатике была обоснована академиком Г.С.Поспеловым и отражена в монографии "Искусственный интеллект - новая информационная технология" [13].

В.Д.Ильин предлагает дать следующее определение информатики: "Предметом информатики как науки будем считать процесс создания, накопления и применения знаний" [14].

К.К.Колин в сборнике "О структуре научных исследований по комплексной программе " Информатика"" [15] дает следующее определение информатики: "Информатика является общенаучной дисциплиной, которая изучает свойства, закономерности, процессы, методы и средства формирования, хранения и распространения знаний в природе и обществе".

В.О.Белошапка на основе сопоставления различных определений информатики предлагает рассматривать ее как науку о формализованном общении [16]. Сходный подход развит подробно в "Общение и манипулирование посредством компьютерной системы" [17].

В связи с бурным развитием компьютеризации в нашей стране некоторые авторы считают, что под информатикой следует понимать профессиональную деятельность по применению и разработке ЭВМ [18]. По мнению этих авторов, в этом случае открывается возможность урегулировать спор со специалистами,которые давно занимаются "старой" информатикой и трактуют ее как науку по организа- ции распространения научно-технической информации (именно эту тематику отражает РЖ ВИНИТИ "Информатика"). Оказывается, что "старой" информатике соответствует англо-американский термин "information science". Теперь становится ясно, что русскоязычный термин "информатика" объединил в себе (кроме всех прочих значений) наименование двух существенно различных дисциплин "computer science" и "information science". Термин "information science" уместно по аналогии с "information science", переводить как "информационное дело". Это позволит, с одной стороны, и в русском языке развести "information science" и "computer science", а с другой - отделять науку информатику от связанного с ней дела [19].

Таким образом, в настоящее время информатику (как и медицину) можно рассматривать как комплексную дисциплину: во-первых, это естественная наука (фундаментальные и прикладные исследования); во-вторых, отрасль промышленности (опытно-конструкторские работы и производство); в-третьих, инфраструктурная область (профессиональная деятельность и эксплуатация систем информатизации). Как естественная наука информатика изучает общие свойства информации (данных и знаний), методы и системы для ее создания, накопления, обработки, хранения, передачи и распределения с помощью средств вычислительной техники и связи. Как отрасль промышленности информатика занимается проектированием, изготовлением, сбытом и развитием систем информатизации и их компонентов. Как инфраструктурная область информатика занимается сервисом и эксплуатацией систем информатизации, обучением и др.

Как фундаментальная наука информатика связана с философией - через учение об информации и теорию познания; с математикой - через теорию математического моделирования; математическую логику и теорию алгоритмов; с лингвистикой - через учение о формальных языках и о знаковых системах. Она также тесно связана с теорией информации и управления.

Важнейшими методологическими принципами информатики является изучение объектов и явлений окружающего мира с точки зрения процессов сбора обработки и выдачи информации о них, а также определенного сходства этих процессов при их реализации в искусственных и естественных (в том числе в биологических и социальных) системах.

Важнейшей задачей информатики является изучение и обеспечение "дружественного" интерфейса между человеком и аппаратно-программными средствами обработки информации. В связи с этим чрезвычайно актуальной для информатики становится изучение сущности интеллектуальной деятельности человека.

Основными видами человеческой интеллектуальной деятельности, изучаемыми в информатике, являются:

- математическое моделирование (фиксация результатов познавательного. процесса в виде математической модели);

- алгоритмизация (реализация причинно-следственных связей и других закономерностей в виде направленного процесса обработки информации по формальным правилам);

- программирование (реализация алгоритма на ЭВМ);

- выполнение вычислительного эксперимента (получения нового знания об изучаемом явлении или объекте с помощью вычисления на ЭВМ);

- решение конкретных задач, относящихся к кругу объектов и явлений, описываемых исходной моделью.

2.2. Структура информатики

Расширение сферы научных методов и практических приложений информатики привело к необходимости ее структуризации.По поводу структуры информатики существуют различные точки зрения.

С нашей точки зрения, структура информатики представляется в следующем виде.

3. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

3.1. Развитие определения "информационные технологии"

Как отмечалось выше, в настоящее время методы и средства информатики материализуются и доходят до конечного пользователя в виде информационных технологий. Известные в литературе определения информационных технологий достаточно близки. Приведем некоторые из них.

В толковом словаре по информационной технологии "Dictionary of Information Technology" (1982 г.) говорится, что информационная технология - это получение, обработка, хранение и передача графической, текстовой, цифровой, аудио- и видео- информации на основе микроэлектронных средств вычислительной техники и связи [19].

В толковом словаре по вычислительной технике "Dictionary of computing" (1983 г.) под информационной технологией понимают область человеческой деятельности, связанную с созданием систем и устройств для обработки и передачи информации [3].

В другом толковом словаре по вычислительной технике "Dictionary of computing" (1986 г.) под информационной технологией подразумевают любую форму технологии, т.е. любые средства, используемые человеком, для обработки информации [20].

В "Математическом энциклопедическом словаре" говорится, что "Информационная технология - создаваемая прикладной информатикой совокупность систематических и массовых способов и приемов обработки информации во всех видах человеческой деятельности с использованием современных средств связи, полиграфии, вычислительной техники и программного обеспечения. Информационная технология всегда являлась неотъемлемой и существенной частью человеческой цивилизации, и ее многовековое развитие взаимообусловливало параллельное развитие производства, науки, искусства и образования" [12].

Д.С. Черешкин и М.С. Цаленко [21, 22] под информационной технологией понимают совокупность способов и приемов обработки информации во всех видах человеческой деятельности с использованием в первую очередь современной ЗС технологии - computer+communication+control (ЭВМ+связь+управление).

В работе Айламазяна А.К., Стась Е.В. "Информатика и теория развития" [23] информационные технологии определяются как совокупности методов и средств реализации информационных процессов в различных областях человеческой деятельности.

При этом под информационными процессами понимают следующие:

- сбор, прием, восприятие (эти процессы отражают взаимодействие системы с внешней средой);

- передача информации между отдельными подсистемами системы;

- переработка, анализ, отбор информации, создание новой информации, использование информации;

- хранение, запоминание информации;

- передача информации из системы во внешнюю среду.

В последнее время, чтобы подчеркнуть использование современных средств вычислительной техники, информатики и связи вводят термин "новые информационные технолоти" (НИТ). Так в книге "Современные информационные технологии" [11] под новыми технологиями понимаются любые современные виды информационного обслуживания, организованные на базе средств вычислительной техники и связи.

Таким образом, в настоящее время информационная технология может быть определена, как совокупность систематических и массовых способов создания, накопления, обработки, хранения, передачи и распределения информации (данных, знаний) с помощью средств вычислительной техники и связи.

Значительное развитие средств информатики и связи дает возможность осуществить в будущем переход к "безбумажной технологии" и "безбумажному обществу". В "безбумажном обществе" информационный обмен между пользователями будет осуществляться с помощью видеотелефона, видеотексных систем, электронной почты, факсимильной передачи документов, телеконференций, сети передачи данных и т.д., а сбор, хранение и обработка информации будет производиться с помощью средств вычислительной техники.

Информационные технологии в дальнейшем будут развиваться и совершенствоваться за счет повышения "интеллектуальности" автоматизированных информационных систем и приближения их к пользователю, а именно за счет создания аппаратных средств, доступных для любого пользователя. На данном принципе будет создаваться и развиваться информационная технология - искусственный интеллект [13].

3.2. Классификация информационных технологий

В известной нам литературе до сих пор не рассматривались вопросы классификации информационных технологий. Следуя работам Дымкова В.И., Синицына И.Н. "Элементы Концепции персональных систем обработки информации ." [25], рассмотрим вариант классификации, учитывающий возможность выделения типовых задач обработки информации, а также эффективность разработки, воспроизводства и применения технологий.

В составе основных операций по обработке информации, таких как создание, накопление, преобразование, передача, поиск, распределение, вывод и др., можно указать ряд автономных типовых функций обработки информации. К ним, в частности, относятся:

- математические вычисления;

- аналитические и символьные преобразования;

- математическое моделирование;

- алгоритмизация;

- программирование;

- обработка текстовой информации (занесение, изменение, контекстный поиск и др.);

- обработка табличной информации (занесение, вычисления и др.);

- деловая графика (диаграммы, схемы и др.);

- машинная графика (занесение, преобразование, выделени и др.);

- обработка изображений (ввод, преобразование, выдача, архивизация, передача и др.);

- обработка сигналов, в т.ч. звуковых (ввод, преобразование, хранение, вывод и др.);

- передача и распределение информации и др.

Информационные технологии можно классифицировать по следующим критериям:

- функционально-ориентированные технологии;

- предметно-ориентированные технологии;

- проблемно-ориентированные технологии.

Функционально-ориентированные информационные технологии предназначены для реализации одной из типовых относительно автономных задач обработки информации. Такие технологии могут обладать довольно высокой степенью универсальности и быть доступными для разработки и воспроизводства при минимальном участии будущего потребителя.

Предметно-ориентированые информационные технологии предназначены для решения конкретной специфической задачи в конкретной области. Они максимальным образом удовлетворяют частным требованиям данного применения и могут обладать наименьшей степенью универсальности. Как правило, их появление невозможно без участия будущего пользователя.

Однако часто удается обобщить требования со стороны ряда конкретных приложений и выделить некоторые типовые прикладные проблемы. Отсюда возникает понятие проблемно-ориентированной информационной технологии, которая занимает в определенной степени промежуточное положение между функционально-ориентированной и предметно-ориентированной технологией. Потенциальные пользователи такой технологии могут принять участие в ее разра- ботке только на начальной стадии обобщения и типизации конкретных задач или конечной стадии - при разработке некоторых специализированных дополнений. Это позволяет основную часть технологии создавать автономно от пользователя и применять унифицированные технические решения.

В соответствии с выбранной классификацией к функционально-ориентированным информационным технологиям относятся:

- математические вычисления;

- аналитические и символьные преобразования;

- математическое моделирование;

- алгоритмизация;

- программирование;

- обработка текстовой информации;

- обработка табличной информации;

- деловая графика;

- машинная графика;

- обработка изображений;

- обработка сигналов;

- передача и распределение информации и др.

Проблемно-ориентированные технологии базируются на использовании:

- информационно-поисковых систем;

- баз данных и баз знаний;

- экспертных систем;

- систем автоматизации научных исследований;

- систем автоматизированного проектирования;

- систем автоматизации профессионального труда;

- систем автоматизации производства;

- обучающих систем;

- настольно-издательских систем;

- систем для перевода с одного языка на другой;

- телеконференций и др.

Примерами предметно-ориентированных информационных технологий могут служить технологии для:

- медицинских систем;

- общего и специального профессионального обучения;

- страховых, финансовых и банковских систем;

- средств массовой информации;

- средств социальной реабилитации;

- игровых и развлекательных систем;

- применений в быту.

В зависимости от поставленных целей возможно использование и других критериев классификации. Например, по типу применяемых ЭВМ, программных средств, средств передачи данных.

ЛИТЕРАТУРА