Главная | Информатика и информационно-коммуникационные технологии | Планирование уроков и материалы к урокам | 9 классы | Планирование уроков на учебный год | Основы классификации (объектов


Урок 9
Основы классификации (объектов)









Изучив эту тему, вы узнаете:

- что такое классы и подклассы;
- что такое основание для классификации;
- что такое наследование свойств;
- для чего нужна классификация;
- как проводить классификацию разнообразных объектов;
- как классифицируются компьютерные документы.

Классы и классификация


image

Человеку присуща способность обобщать и упорядочивать все многообразие объектов. Каждое имя существительное отражает представление человека об обширной группе объектов: дом, стол, книга. Объекты одной группы обладают общими для всей группы характеристиками, а также некоторыми чертами, позволяющими отличить их от других объектов.

Человеку свойственно отождествлять несколько объектов, родственных по какому-то признаку, рассматривая их как самостоятельный объект.

Например, про скрипку, виолончель, альт, контрабас, флейту, гобой, фагот, трубу мы говорим, что это «музыкальные инструменты». Видя на столе чашки, блюдца, сахарницу, чайник, называем это общим словом «посуда». У этих групп объектов существуют некоторые общие свойства, на них можно одинаково воздействовать для получения определенного результата. Обычно они существуют в одной среде. Такие группы объектов получили название «класс». 

imageКласс — группа объектов с одинаковым набором характеристик.

Объекты, входящие в класс, называются экземплярами класса. Необходимо понять, что объекты, которые вы по каким-то параметрам объединили в класс с общим названием, отличаются друг от друга конкретными значениями параметров. Например, мячи, сохраняя основные свойства данного класса объектов (легкость, упругость), могут различаться материалом (каучуковые, резиновые, кожаные), цветом, размером. Птицами называют орла и курицу, страуса и колибри. Даже внутри узкого класса экземпляры могут сильно различаться: среди крылатых насекомых под названием «пчелы» существует матки, трутни, рабочие пчелы. В этом проявляется важное свойство классов — многообразие экземпляров, входящих в класс. Эти различия позволяют выделять внутри классов более узкие группы — подклассы, то есть проводить классификацию объектов в окружающем мире.

imageКлассификация — распределение объектов на классы и подклассы на основании общих признаков.

Результаты классификации принято отображать в виде иерархической (древовидной) схемы. Общий вид такой схемы изображен на рисунке 9.1.

Внешне схема классификации напоминает перевернутое дерево, за что и получила название иерархической (древовидной). Пунктирными линиями на схеме выделены уровни иерархии. Самый верхний уровень (корень дерева) задает основные признаки, позволяющие отличить объекты данного класса от других. Каждый следующий нижестоящий уровень выделяет из вышестоящего группы объектов на основании совпадения одного или нескольких признаков. На нижнем уровне располагаются конкретные экземпляры выделенных подклассов.

С подобными схемами вы, возможно, уже встречались при изучении биологии, истории и других предметов. 

image

Рис. 9.1. Общий вид иерархической схемы

В виде такой схемы часто изображают родословную. Ее принято называть генеалогическим древом.

imageРодословная — перечень поколений одного рода, устанавливающий происхождение и степени родства.

Основание классификации


С известными примерами классификации вы уже знакомы. Например, в биологии это классификация растений и животных. С глубокой древности люди, знакомясь с многообразием форм жизни на Земле, стремились распределить это многообразие по группам. Так сложилась естественная классификация, основанная на наблюдении и группировке по некоторым признакам. Идеи, изложенные в книге К. Линнея «Виды растений», изданной в 1753 году, до сих пор служат исходной точкой йри класси- фикации растений. С того времени используется и двойное название растений: первая часть имени указывает на подкласс (семейство), а вторая — на конкретные особенности экземпляра этого подкласса. Например, название Citrus limon указывает, что речь идет о семействе цитрусовых, а конкретно — о лимонном дереве.

Классификации поддаются не только природные, но и искусственные объекты: в грамматике принято разделение слов по частям речи, в физике — классификация видов движения, в математике — классификация чисел. В их основе лежит группировка объектов по одному или нескольким намеренно выбранным признакам. В разных отраслях науки и техники классы и подклассы могут иметь свои специфические названия: виды, семейства, отделы, разряды, группы и т. п. При этом суть их не меняется.

Рассмотрим объект «книга». Под этим словом мы подразумеваем множество разнообразных книг: художественных и технических, разных авторов, разной стоимости, толстых и тонких, в подарочном издании и в мягкой обложке...

А теперь представьте, что вам необходимо разложить все это многообразие «по полочкам» в буквальном смысле слова, например упорядочить свою библиотеку.

Каждый подойдет к этому вопросу по-разному. Один человек расставит все книги в алфавитном порядке, по фамилии автора. Другой разделит их на жанры: детективы, фантастика, приключения, любовные или исторические романы. Третий поместит их на полки, руководствуясь цветом переплета и размером книг (наверняка вы сталкивались и с таким подходом). Несмотря на разницу в способах классификации, все эти примеры роднит нечто общее: подразделение объектов на «родственные» группы (классы), для которых существует один или несколько общих параметров.

Во всех приведенных примерах при группировке был выбран общий признак: в первом случае это автор, во втором — жанр, в третьем — цвет и размер. Именно по этим признакам затем производилось выделение из общей массы тех объектов, у которых его значение совпадает.

Таких общих признаков может быть несколько. Они являются основанием классификации. Выбрав основание, из класса с общим названием «книга» можно выделить подклассы: «книга определенного автора», «книга определенного жанра», «книга определенного размера».

image  Классификация — творческий процесс, поэтому у каждого человека может получиться своя схема. Один из возможных вариантов выделения подклассов из класса книг показан на рисунке 9.2.

image

Рис. 9.2. Классификация книг

На первом уровне за основу разбиения книг на две группы выбран признак «вымысел» (да, нет). По этому признаку произошло разделение на художественную и техническую литературу.

На втором уровне признак выделения подклассов можно было бы назвать «форма подачи информации» (художественная проза, поэзия, словари и т. д.). 

Третий уровень разбиения можно охарактеризовать признаком «стиль изложения».

Четвертый уровень классификации выделен только для романов, чтобы не загромождать схему. Признаком этого уровня выбран «жанр».

На самом нижнем уровне находятся конкретные экземпляры разнообразных книг.

Наследование свойств


Важнейшим свойством классов является наследование. Это слово вам хорошо знакомо. Дети наследуют от родителей черты характера и внешние признаки. Каждый подкласс, выделяющийся из класса, наследует свойства и действия, присущие этому классу. В приведенном на рисунке 9.2 примере и роман Д. С. Мережковского, и все другие изданные романы, и вся художественная литература вообще — наследуют от класса «книга» общие свойства и действия. Все они напечатаны на бумаге, переплетены и предназначены для чтения.

Из приведенной выше классификации видно, что образовалась иерархическая структура (дерево). Во главе ее класс-пра- родитель — «книга». В самом основании экземпляры подклассов — конкретные книги конкретных авторов.

Такая древовидная структура с общим корнем называется «иерархией наследования». Характеристики и поведение, связанные с экземплярами определенного класса, становятся доступны любому классу, расположенному ниже в иерархическом дереве.

Утверждая, что «книга — источник знаний», вы подразумеваете как все книги вообще, так и конкретную книгу, например «О вкусной и здоровой пище». В этом проявляется наследование.

Для чего же нужна классификация?

Классификация позволяет выделить из всего многообразия объектов группы с интересующими исследователя свойствами и сосредоточиться на их изучении. 

Предположим, что вы — неопытный огородник, но хотите, используя достижения науки, выращивать на своем участке хорошие урожаи помидоров. Вам незачем штудировать толстый том «Растениеводство», достаточно прочесть книги о семействе пасленовых, а еще лучше — об особенностях выращивания помидоров в вашей местности.

Классификация объектов проводится с целью установления наследственных связей между объектами. Свойство наследования позволяет изучать характеристики всех объектов класса, не привязываясь к конкретному экземпляру.

В геологии существует «теория единообразных изменений», которая гласит, что все природные факторы действуют повсюду одинаково. Не надо изучать, как действуют ветры на Уральские горы, так как механизм разрушения гор под воздействием ветров давно исследован, он един для всех случаев. То же относится к землетрясениям, вулканам, наводнениям, селям и т. п.

Классификация позволяет систематизировать знания об объектах любой природы и назначения.

Иллюстрацией этого утверждения служит то, что нет ни одной школьной дисциплины, в которой не использовалась бы классификация объектов изучения как средство обобщения информации, получаемой на уроках. Откройте любой учебник и убедитесь в этом.

Примеры классификации различных объектов


Исследуя один и тот же объект с разными целями, можно увидеть его различные грани. Например, врач, описывая конкретного человека, сделает акцент на симптомах возможной болезни.

Психолога заинтересуют черты характера и особенности психики. Социальные службы обратят внимание на возраст, наличие родственников, условия жизни. Поэтому одни и те же объекты можно классифицировать по-разному, выбрав те или иные основания. Вы уже столкнулись в учебнике с примерами различных классификаций. Например, изучая раздел 1, вы классифицируете информацию по разным признакам: по способу восприятия и по форме представления.

На рисунке 9.3 приведен еще один пример классификации информации — по содержанию.

image

Рис. 9.3. Классификация информации по содержанию

В этой классификации на основании признака «содержание» на первом уровне выделены следующие группы информации:

♦ статистическая — показатели развития производства и общества;
♦ коммерческая — наиболее важные сведения о производственных, торговых и финансовых операциях;
♦ экологическая — сведения о состоянии окружающей среды и влиянии деятельности человека на природу;
♦ политическая — информация о деятельности государственной власти, общественных движений и партий;
♦ другая (демографическая, медицинская и т. д.).

Все выделенные подклассы характеризуются теми же свойствами (ясность, полнота, актуальность и т. п.) и действиями (обмен, хранение, обработка), что и вышестоящий класс «информация».

Приведем еще один пример классификации, касающейся наиболее значимых систем (рисунок 9.4).

В качестве основания для классификации на первом уровне выбрано участие человека в создании системы (естественные и искусственные).

На втором уровне основанием для классификации был выбран признак «сфера жизнедеятельности человека». Здесь выделены такие подклассы систем:

♦ духовные у касающиеся духовной жизни человека;
♦ технологические у связанные с производственной деятельностью человека;
♦ организационные у обеспечивающие обслуживание всех видов деятельности.

image

Рис. 9.4. Классификация наиболее значимых систем

На схеме не показано дальнейшее разветвление дерева, так как это сделало бы рисунок громоздким. Но подразумевается, что дальнейшее выделение подклассов возможно. Например, рассматривая класс систем, называемых «Искусство», можно было выделить следующие подклассы по средствам воплощения замыслов авторов: Живопись, Скульптура, Архитектура, Литература, Театр, Музыка, Кино и т. д.

Наряду с устоявшимися и общепризнанными классификациями имеет право существовать любая классификация объектов, если за ее основу взят характерный признак и соблюдены правила выделения классов и подклассов. На рисунке 9.5 приведен пример классификации используемых в реальной жизни и встречающихся в сказках средств передвижения.

Здесь на нулевом уровне расположен класс объектов с общим названием «средства передвижения».

На первом уровне выделено два подкласса по признаку «реальность» (существуют в реальной жизни или в сказках, фантазиях). 

image

Рис. 9.5. Классификация средств передвижения

Второй уровень выделяет из реальных и сказочных средств передвижения новые подгруппы по признаку «среда передвижения».

Третий уровень делит реальные средства передвижения на подгруппы по признаку «вид транспортйого средства». На схеме не указано выделение подгрупп из реальных наземных средств передвижения, чтобы не загромождать ее. Но эти группы могли быть следующими: рельсовые, дорожные. Возможно и дальнейшее подразделение. Важно понять, что нижние уровни наследуют все характерные признаки, свойственные более высоким уровням: например, объект Ка-26, принадлежащий к подклассу вертолетов, наследует от вышестоящего уровня среду перемещения (воздух), а также является реальным средством передвижения со всеми сопутствующими признаками (существует в реальной жизни, осуществляет перевозки людей и грузов).

Классификация компьютерных документов


В самом общем смысле компьютер можно назвать инструментом для обработки информации. Для этого существует множество разнообразных программных сред. Разработчики постоянно совершенствуют программы, упрощая работу с ними и предусматривая в них новые возможности.

Чтобы не «утонуть» в море программных продуктов, пользователь очень хорошо должен представлять, с какой информацией ему предстоит работать. Каждая программная среда предназначена для создания документов определенного вида.

На практических занятиях вы уже познакомились со многими видами компьютерных документов, которые будут упоминаться при классификации документов.

Приведенная на рисунке 9.6 схема показывает классификацию, в которой в качестве основания выбран признак «назначение документа». Основным назначением компьютерных документов является представление информации в удобном для пользователя виде. В таблице 9.1 дана более конкретная характеристика каждого класса документов.

image

Рис. 9.6. Классификация компьютерных документов

Обратите внимание, что название среды, как правило, совпадает с видом документа и формой представленной в нем информации.

Приведенная классификация поможет вам выбрать среду в соответствии с предполагаемой формой представления информации.

В настоящее время документы, используемые в различных областях человеческой деятельности, создаются на компьютере. Рассмотрим примеры документов различного назначения и сферы применения.

Литературное произведение, газетная статья, приказ — примеры текстовых документов.

Рисунки, чертежи, схемы — это графические документы. 

Таблица 9.1. Виды компьютерных документов

image

Бухгалтер на предприятии представляет в табличном виде данные для расчета зарплаты сотрудников. Основная особенность электронных таблиц состоит в том, что они позволяют не только представлять информацию в табличной форме, но и производить автоматические вычисления по формулам, связывающим ячейки таблицы.

Один из видов компьютерных документов — база данных. Она представляет собой совокупность упорядоченных сведений об объектах. В обычной жизни вы не раз встречались с базами данных. Это и картотека с названиями книг в библиотеке, и телефонный справочник, и каталог товаров. В настоящее время вместо обычных «бумажных» баз данных повсеместно создаются компьютерные, представленные документами соответствующего вида. Диспетчер справочной службы имеет в своем распоряжении всеобъемлющую компьютерную базу данных, позволяющую ответить на любой ваш вопрос. Система управления базой данных обеспечивает быстрый поиск интересующей вас информации.

Текст, графика, таблица, база данных — это примеры документов, в которых представлена информация какого-то одного вида.

Однако наиболее часто мы имеем дело с составными документами, в которых информация присутствует в разных формах. Такие документы могут содержать и текст, и формулы, и рисунки, и таблицы, и многое другое. Школьные учебники, журналы, газеты — это хорошо знакомые всем примеры составных документов.

Для создания составных документов используются программные среды, в которых предусмотрена возможность представлять информацию в разных формах.

Развитие программного обеспечения привело к тому, что в настоящее время появились новые виды компьютерных документов. В частности, это презентации и гипертекстовые документы.

imageПрезентация представляет собой совокупность компьютерных слайдов. Специальная программа обеспечивает не только подготовку информации, но и показ ее по заранее созданному сценарию.

imageГипертекст — это документ, который содержит так называемые гиперссылки на другие части документа или другие файлы, где содержится дополнительная информация. 

Контрольные вопросы и задания


1. Для чего нужно классифицировать объекты?

2. Что лежит в основе любой классификации?

3. Приведите пример классификации объектов по общим свойствам.

4. Приведите пример классификации объектов по общим действиям.

5. Может ли среда существования стать основанием классификации?

6. Произведите классификацию объектов с общим названием «велосипед».

7. Классифицируйте домашнюю посуду по следующим признакам: материал, назначение, долговечность.

8. Предложите несколько вариантов упорядочения (классификации) разнообразных объектов на вашем письменном столе.

9. Назовите основание, по которому в одну группу могли бы попасть следующие объекты:

■ кенгуру, утконос, кролик, броненосец;
■ роза, колесо, футбольные бутсы, кактус;
■ молоко, бензин, кислота, магма.

10. Назовите разнородные объекты окружающего мира, которые вошли бы в одну группу по основанию «одно вещество».

11. Какие классификации используют в вашей школьной среде?

12. Перечислите наиболее распространенные группы компьютерных документов.

13. Приведите примеры классов программных продуктов. Какое можно выбрать для этого основание классификации?

14. Какое основание классификации можно использовать для выделения групп аппаратной части компьютера?

15. Какие вы знаете классы памяти компьютера?

Наверх