Формулировка предметной задачи. Задачная ситуация

Одним из важнейших стратегических факторов развития современного общества является использование новых информационных технологий. Умение их применять в значительной степени определяет, наряду со знанием предметной области, эффективность решения научных и производственных задач. Информатика предоставляет методы и средства для решения задач другим областям. Отсюда - актуальность «правильного» взаимодействия специалистов разных профилей, участвующих в постановке и решении задачи при помощи ЭВМ.

Общая формальная схема процесса постановки и решения задачи состоит из:

1) формулирования предметной задачи;

2) формализации задачи;

3) выбора способа решения;

4) решения задачи на ЭВМ;

5) формального анализа результатов;

6) содержательной интерпретации результатов.

Предметную задачу формулирует специалист-предметник. Формализацией задачи занимаются системный аналитик и предметник. Выбор способа решения - за прикладным математиком. Решает задачу на ЭВМ технолог. Формальный анализ результатов производит системный аналитик. Интерпретацию - специалист-предметник.

Формулирование предметной задачи включает указание:

1) цели;

2) представлений о модели объекта исследования (поиска);

3) исходных данных;

4) ожидаемого результата (что он должен из себя представлять);

5) критериев оценки ожидаемого результата.

На практике часто возникают ситуации, когда задача не содержит тех или иных необходимых атрибутов. Случай, при котором известны цель, исходные данные и ожидаемый результат, называют задачной ситуацией.

Задачи, сформулированные на языке предметной области знаний (экологии, биологии, медицины, экономики) называются предметными задачами. Они отличаются степенью формализации: хорошо формализованные, слабо формализованные и неформализованные.

ВОПРОС 9

НУ там короч в Grinvew (Лазарев Антон данной фразой хотел сказать, что чтобы ответить на этот вопрос, нужно вспомнить Лабораторные работы по информатике)

ВОПРОС 10

Основные области исследования информатики:

теория алгоритмов (формальные модели алгоритмов, проблемы вычислимости, сложность вычислений и т. п.);

логические модели (дедуктивные системы, сложность вывода, нетрадиционные исчисления: индуктивный и абдуктивный вывод, вывод по аналогии, правдоподобный вывод, немонотонные рассуждения и т. п.);

базы данных (структуры данных, поиск ответов на запросы, логический вывод в базах данных, активные базы и т. п.);

искусственный интеллект (представление знаний, вывод на знаниях, обучение, экспертные системы и т. п.);

бионик а (математические модели в биологии, модели поведения, генетические системы и алгоритмы и т. п.);

распознавание образов и обработка зрительных сцен (статистические методы распознавания, использование призначных пространств, теория распознающих алгоритмов, трехмерные сцены и т. п.);

теория роботов (автономные роботы, представление знаний о мире, децентрализованное управление, планирование целесообразного поведения и т. п.);

инженерия математического обеспечения (языки программирования, технологии создания программных систем, инструментальные системы и т. п.);

теория компьютеров и вычислительных сетей (архитектурные решения, многоагентные системы, новые принципы переработки информации и т. п.);

компьютерная лингвистика (модели языка, анализ и синтез текстов, машинный перевод и т. п.);

числовые и символьные вычисления (компьютерно-ориентированные методы вычислений, модели переработки информации в различных прикладных областях, работа с естественно-языковыми текстами и т. п.);

системы человеко-машинного взаимодействия (модели дискурса, распределение работ в смешанных системах, организация коллективных процедур, деятельность в телекоммуникационных системах и т. п.);

нейроматематика и нейросистемы (теория формальных нейронных сетей, использование нейронных сетей для обучения, нейрокомпьютеры и т. п.);

использование компьютеров в замкнутых системах (модели реального времени, интеллектуальное управление, системы мониторинга и т. п.).

ВОПРОС 11

Геоинформационные системы (также ГИС — географическая информационная система) — системы, предназначенные для сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных данных и связанной с ними информации о представленных в ГИС объектах. Другими словами, это инструменты, позволяющие пользователям искать, анализировать и редактировать цифровые карты, а также дополнительную информацию об объектах, например высоту здания, адрес, количество жильцов.

ГИС включают в себя возможности cистем управления базами данных (СУБД), редакторов растровой и векторной графики и аналитических средств и применяются в картографии, геологии, метеорологии, землеустройстве, экологии, муниципальном управлении, транспорте, экономике, обороне и многих других областях.

По территориальному охвату различают глобальные ГИС (global GIS), субконтинентальные ГИС, национальные ГИС, зачастую имеющие статус государственных, региональные ГИС (regional GIS), субрегиональные ГИС и локальные, или местные ГИС (local GIS).

ГИС различаются предметной областью информационного моделирования, к примеру, городские ГИС, или муниципальные ГИС, МГИС (urban GIS), природоохранные ГИС (environmental GIS) и т. п.; среди них особое наименование, как особо широко распространённые, получили земельные информационные системы. Проблемная ориентация ГИС определяется решаемыми в ней задачами (научными и прикладными), среди них инвентаризация ресурсов (в том числе кадастр), анализ, оценка, мониторинг, управление и планирование, поддержка принятия решений. Интегрированные ГИС, ИГИС (integrated GIS, IGIS) совмещают функциональные возможности ГИС и систем цифровой обработки изображений (данных дистанционного зондирования) в единой интегрированной среде.

Полимасштабные, или масштабно-независимые ГИС (multiscale GIS) основаны на множественных, или полимасштабных представлениях пространственных объектов (multiple representation, multiscale representation), обеспечивая графическое или картографическое воспроизведение данных на любом из избранных уровней масштабного ряда на основе единственного набора данных с наибольшим пространственным разрешением. Пространственно-временные ГИС (spatio-temporal GIS) оперируют пространственно-временными данными. Реализация геоинформационных проектов (GIS project), создание ГИС в широком смысле слова, включает этапы: предпроектных исследований (feasibility study), в том числе изучение требований пользователя (user requirements) и функциональных возможностей используемых программных средств ГИС, технико-экономическое обоснование, оценку соотношения «затраты/прибыль» (costs/benefits); системное проектирование ГИС (GIS designing), включая стадию пилот-проекта (pilot-project), разработку ГИС (GIS development); её тестирование на небольшом территориальном фрагменте, или тестовом участке (test area), прототипирование, или создание опытного образца, или прототипа (prototype); внедрение ГИС (GIS implementation); эксплуатацию и использование. Научные, технические, технологические и прикладные аспекты проектирования, создания и использования ГИС изучаются геоинформатикой.

ВОПРОС 12

Развитие новых информационных технологий и их быстрое проникновение во все сферы жизни породило новое направление в современной информатике – «Социальная информатика».
И впрямь, мало какие факторы так влияют на социальную сферу обществ (ра-зумеется, находящихся в состоянии относительно спокойного развития, без войн и катаклизмов) как информатизация.
Социальная информатика рассматривает следующие проблемы:
– закономерности и проблемы становления информационного общества;
– информационные ресурсы как фактор социально-экономического и культурного развития общества;
– развитие личности в информационном обществе;
– информационная культура;
– информационная безопасность,
– а также другие, близкие к данным.
1. О понятии «Информационное общество»
В последней трети ХХ века все увереннее зазвучали голоса специалистов, в первую очередь социологов, философов, информатиков, утверждавших, что разви-тие и внедрение средств информатизации и информационных технологий во все сферы жизни общества в целом ведет к качественному переходу общества в новое состояние.
Само название «информационное общество» впервые возникло в Японии. Специалисты, предложившие этот термин, разъяснили, что он определяет общество, в котором в изобилии циркулирует высокая по качеству информация, а также есть все необходимые средства для ее хранения, распределения и использования. Ин-формация легко и быстро распространяется по требованиям заинтересованных лю-дей и организаций и выдается им в привычной для них форме. Стоимость пользова-ния информационными услугами настолько невысока, что они доступны каждому.
Существуют и иные подходы к определению понятия «информационное общество». Тем не менее, основные его признаки выделяются достаточно устойчиво. В таком обществе:
– любой его член, группа членов, любая организация или учреждение в любое вре-мя могут получить доступ к информационным ресурсам, необходимым для про-фессиональной деятельности или в личных целях;
– доступны современные информационные технологии и средства связи;
– создана развитая информационная инфраструктура, позволяющая постоянно по-полнять и обновлять информационные ресурсы в количествах, необходимых для решения задач социального, экономического и научно-технического развития.
Отметим, что в настоящее время ни одно государство не находится в этой ста-дии. Ближе всех к информационному обществу подошли США, Япония, ряд стран Западной Европы. Согласно мнению некоторых специалистов, США завершат в це-лом переход к информационному обществу к 2020 году, Япония и большинство стран Западной Европы  к 2030-2040 годам.
Отметим, что часто понятие «информационное общество» отождествляется с понятием «постиндустриальное общество», понимаемым как общество, в котором информация и знания являются доминирующим продуктом, а их производство – как один из ведущих видов индустрии. Информационное общество не будет обществом всеобщего благоденствия, как это иногда пытаются изображать. Информационное общество не есть очередная утопия – напротив, его проявлениями являются жесткая конкуренция и борьба за существование. Жизнь уже показала, что в процессе продвижения к информационному обществу усиливается разрыв между значительной частью мира и ведущими в плане информатизации странами.
Тем не менее, реальные и ожидаемые в ближайшем будущем перемены вели-ки и касаются всех сторон жизни общества. Меняется и образ жизни людей в тех странах, которые встали на путь глобальной информатизации, включая трудовую и общественно-политическую деятельность, а также бытовую, социально-культурную, досуговую деятельность и т.д. Эти перемены системны, взаимосвязаны между собой, и охватывают значительную часть жизни общества и личности.
2. Информационные ресурсы
Ресурс – это запас или источник некоторых средств. Всякое общество, государство, фирма или частное лицо имеет определенные ресурсы, необходимые для его жизнедеятельности. Традиционными видами общественных ресурсов являются материальные ресурсы, сырьевые (природные) ресурсы, энергетические ресурсы, трудовые ресурсы, финансовые ресурсы. В дополнение к этому, одним из важней-ших видов ресурсов современного общества являются информационные ресурсы. Со временем значимость информационных ресурсов возрастает; одно из свиде-тельств этого заключается в том, что уже на нынешней фазе продвижения к инфор-мационному обществу информационные ресурсы становятся товаром, совокупная стоимость которого на рынке сопоставима со стоимостью традиционных ресурсов. В Федеральном законе «Об информации, информатизации и защите информации» гласит: «Информационные ресурсы – отдельные документы и отдельные массивы документов, документы и массивы документов в информационных системах (библиотеках, архивах, фондах, банках данных, других информационных системах)». Это определение дает юридическое основание для решения проблемы охраны ин-формационных ресурсов.
Вместе с тем, как и многие юридические формулы, приведенное выше опре-деление сильно сужает понятие, которое большинством людей воспринимается го-раздо шире. Здесь нет противоречия, просто не все в жизни можно измерить точны-ми формулами. На самом деле, при более широком подходе, к информационным ресурсам уместно относить все научно-технические знания, произведения литературы и искусства, множество иной информации общественно-государственной значимости, зафиксированной в любой форме, на любом носителе информации.
Между информационными и всякими иными ресурсами существует одно важнейшее различие: всякий ресурс, кроме информационного, после использования исчезает (сожженное топливо, израсходованные финансы и т.п.), а информационный ресурс остается «не сжигаемым», им можно пользоваться многократно, он копиру-ется без ограничений. Более того, по мере использования информационный ресурс имеет тенденцию увеличиваться, так как использование информации редко носит совершенно пассивный характер, но чаще при этом генерируется дополнительная информация. Вместе с тем, необходимо понимать, что информационный ресурс несамостоятелен и сам по себе имеет лишь потенциальное значение. Только соединяясь с другими ресурсами – техникой, энергией, сырьем и т.д., информационный ресурс реализуется как нечто материальное.
Любая попытка дать классификацию информационных ресурсов общества оказывается неполной. В основу классификации можно положить:
– отраслевой принцип (по виду науки, промышленности, социальной сферы и т.п., к чему относится информация);
– форму представления (по виду носителей, степени формализованности, наличию дополнительного описания и пр.)
– и другие принципы.
Крупнейшей категорией в сфере информационных ресурсов являются национальные информационные ресурсы. Это понятие сформировалось не так давно, в начале 80-х годов ХХ века, в ответ на растущую зависимость развитых стран от объемов информации, уровня развития средств ее передачи и обработки.

13)Основные функции геоинформационных систем.

Геоинформационные системы - многофункциональные средства анализа сведенных воедино табличных, текстовых и картографических бизнес-данных, демографической, статистической, земельной, муниципальной, адресной и другой информации.

Геоинформационные системы получает все большее распространение не только в радиционных областях применения, таких как управление природными ресурсами, сельское хозяйство, экология, кадастры, городское планирование, но также и в коммерческих структурах - от телекоммуникаций до розничной торговли. В качестве систем поддержки принятия решений ГИС помогают улучшить обслуживание клиентов, сохранять высокий уровень конкурентоспособности, повышать прибыльность как коммерческим организациям, чья деятельность зависит от пространственной информации, так и тем, которым анализ геоинформации дает заметные преимущества. ГИС являются эффективным инструментом для выбора мест и определения зон торговли, размещения наружной рекламы и производственных объектов, диспетчеризации и маршрутизации средств доставки, информатизации риэлторской деятельности.

Люди, занимающиеся бизнесом, рано а иногда, к сожалению, слишком поздно осознают, что успех и процветание их дела, стойкость в конкурентной борьбе, планирование развития в большой степени связаны с обладанием разнообразной информацией и возможностью ее быстрого просмотра и анализа. Как показали специальные исследования, порядка 80-90% всей информации состоит из или включает в себя геоданные, то есть различные сведения о распределенных в пространстве или по территории объектах, явлениях и процессах. Работа с такими имеющими координатную привязку характеристиками и является сущностью одной из наиболее бурно развивающихся областей рынка программного компьютерного обеспечения - технологией географических информационных систем, или коротко ГИС. Где живут Ваши клиенты, что им нужно, какими средствами они располагают, куда им удобнее пойти за покупками, как это все им доставить с наименьшими затратами, где выгоднее открыть новый магазин или сервисный центр, где находятся Ваши партнеры и конкуренты? На эти и многие другие вопросы помогут найти ответы предлагаемая нами ГИС.

Геоинформационные системы (ГИС) – это интегрированные в единой информационной среде электронные пространственно-ориентированные изображения (карты, схемы, планы и т.п.) и базы данных (БД). В качестве БД могут использоваться таблицы, паспорта, иллюстрации, расписания и т. п. Такая интеграция значительно расширяет возможности системы и позволяет упростить аналитические работы с координатно-привязанной информацией.

ГИС характеризуются следующими положительными моментами:

• наглядность представления семантической информации из БД за счет отображения взаимного пространственного расположения данных
• увеличение информационной емкости продукта за счет связи пространственно-ориентированных изображений с семантической информацией из БД
• улучшение структурированности информации и, как следствие, повышение эффективности ее анализа и обработки

Традиционный набор функций ГИС при работе с картой включает:

• показ карты в различных масштабах
• выбор набора слоев информации для показа
• зависимость внешнего вида объектов от их семантических характеристик
• оперативное получение информации об объекте при выборе его курсором мыши
• возможность распечатки любых фрагментов карты

Перечислить все области возможного применения ГИС затруднительно. Наибольшее распространение они получили в следующих отраслях:

• землеустройство (земельные кадастры)
• муниципальное хозяйство
• энергетика
• транспорт и связь

На отечественном рынке создание ГИС сдерживается дороговизной специализированных программных средств, длительными сроками разработки и высокими требованиями к "компьютерной" квалификации персонала.

14) Междисциплинарные направления в информатике

Ведь этим термином мы сегодня обозначаем и компьютерную науку, и информационную науку, и всю область, связанную с использованием информационной техники и информационных технологий для социальных коммуникаций, проведения научных исследований, развития образования, экономики и культуры, а также всю информационную сферу деятельности, включая отрасль промышленного производства

Анализируется роль информатики на уровне междисциплинарной связи в образовательном процессе лицея- интерната СевКавГТУ. The role of informatics at the level of interdisciplinary connection in the educational process of the school for gifted children (NCSTU) is analyzed. В современный период происходит становление информационного общества, в котором главными ценностями являются творческий потенциал и умственные способности человека. Развитие образовательной реформы довольно быстро сделало очевидным, что информационные умения и навыки должны быть отнесены к числу обязательных общеучебных умений и навыков и способствуют развитию коммуникативных и креативных способностей учащихся. Образование по своей сути является процессом получения, преобразования, накопления и целесообразного применения информации. Отсюда непосредственно следует вывод об органической совместимости информационных технологий с поиском эффективных путей совершенствования системы образования. В учебном процессе компьютер может быть как объектом изучения, так и средством обучения, т.е. возможны два направления использования информационных технологий в процессе обучения. При первом – усвоение знаний, умений и навыков ведет к осознанию возможностей информационных технологий (ИТ), к формированию умений их использования при решении разнообразных задач. При втором – информационные технологии являются мощным средством повышения эффективности организации учебно-воспитательного процесса. Изучение информатики и информационных технологий на базовом уровне в старших классах направлено на систематизацию знаний в области информатики и информационных технологий, полученных в основной школе, и углубление их с учетом профиля, приобретение компетентности в использовании информационных и коммуникационных технологий на уровне квалифицированного пользователя в области общепользовательских технологий, готовности к освоению на этой основе профильных профессиональных технологий; развитие основных навыков работы с информацией на уровне адекватного применения общепользовательских инструментов, умение самостоятельно применять эти навыки сообразно учебным и производственным целям; знакомство с минимальным набором профессиональных инструментов и компьютерных моделей при решении учебных задач в соответствии с профилем, а также практических задач, приобретение опыта выполнения индивидуальных и коллективных проектов с применением информационных и коммуникационных технологий, прежде всего в соответствии с выбранным профилем, ознакомление с информационными методами познания природы и общества: использование информационных и коммуникационных технологий в наблюдении, регистрации, моделировании и анализе явлений в соответствии с выбранным профилем, представления результатов в виде информационных объектов, при самостоятельном использовании основных общепользовательских инструментов и демонстрации использования

минимального набора профессиональных инструментов, освоение системы

знаний, получение представлений об общих понятиях информатики:

информационный объект, информационный процесс, информационная

модель, информационная система, управление, алгоритм и др.; о

формальных моделях информационных объектов и процессов; ориентации в

информационном мире, развитие познавательных интересов,

интеллектуальных и творческих способностей в информационной деятельности в профильных областях.

И. Ю. Морозов предлагает сделать обучение информатике предметно

ориентированным, т.е. обеспечить в рамках данной дисциплины получение

обучающимися знаний и навыков в области других дисциплин, которые, по его

прогнозу, постепенно преобразуются в предметные приложения информатики.

А. Ю. Уваров, определяя способы взаимодействия информатики с другими

общеобразовательными учебными предметами, выделяет три базовые

категории:

−взаимодействие через экспансию, превращение информатики в

сквозной обязательный курс, метадисциплину, включающую все

образовательные составляющие и поддерживающую преподавание других

предметов;

−взаимодействие через уточнение и размежевание предметных

областей, передача всех специальных вопросов, не относящихся к ядру

информатики, в смежные учебные дисциплины;

−взаимодействие через интеграцию, разработка модульных курсов с

составляющими информатики, при этом информатика могла бы стать одной из

основ синтеза междисциплинарных комплексов, служащих для познания

системно-информационной картины мира.

Информационное общество характеризуется способностью оценивать

безмерное количество информации, осуществлять взаимодействие и

манипулирование с большими количествами данных, передавать их на отдаленные

расстояния и обладать способностью мгновенно соединиться с любым объектом.

Каким же образом возможности информационного общества влияют на изучение

информатики и других предметов, например, таких, как русский язык и литература

в условиях обеспечения доступа к ресурсам сети Интернет, и, соответственно,

наличия соответствующей вычислительной техники? Переход к информационному

обществу ведет к переосмыслению сущности учебных предметов вообще.

Происходит отказ от представления о школьных предметах как неких стабильных,

жестко детерминированных компонентах обучения. Объем в учебных часах, само

содержание обучения, применяемые методики и средства обучения могут сильно

разниться в зависимости от особенностей контингента учащихся, возможностей

учебного заведения, профильной ориентации классов. Вместе с тем, происходит

развитие самих учебных предметов в двух диалектически связанных, но противоположных направлениях.

Это ставит новую задачу в информатике – научить детей быть с

компьютером на «ты», помочь им овладеть готовым инструментарием истать пользователем в широком смысле, то есть самостоятельно находить новые области применения знаний. Несмотря на высокую сложность в исполнении, в практическом применении все прикладные программы очень просты и не требуют много времени при их изучении. А использование умения работать на компьютере с определенными программами при изучении других предметов дает возможность более творчески, глубоко и самостоятельно изучать не только эти предметы, но и саму информатику, так как учащиеся видят практическое применение своих компьютерных знаний.

Развитию творческих способностей и самостоятельного мышления

способствует и то, что компьютер позволяет осуществлять обратную связь. Очень важно, что ученик получает ответ с указанием ошибок, если таковые имеются, то есть идет параллельно контроль поисков правильного решения.Ученик должен осознавать необходимость использования информационно-коммуникационных технологий при изучении других предметов, а эти мотивации ему может создать только учитель-предметник. Использование вычислительной техники в лицее дает возможность широко внедрять интеграцию информатики со всеми предметами без исключения. Обращение к образовательным ресурсам позволяет педагогу вести уроки на современном научном уровне, интегрировать знания по разным предметам. Ресурсы глобальной сети Интернет могут быть использованы преподавателями при подготовке к уроку, во внеклассной работе, непосредственно на уроке, при написании реферата, подготовке сообщения, при подготовке к предметным олимпиадам, при подготовке к экзаменам в вуз (тестирование), для выполнения домашнего задания. Примерами такого нестандартного подходак обучению являются: планирование проведения компьютерной недели в лицее, КВНа по информатике между 10 – 11-ми классами, проведение урока в виде деловой имитационной игры (на занятии имитируется деятельность редакционно-издательской фирмы: деловое совещание, обучение сотрудников новым приемам работы для обеспечения конкурентоспособности продукции и выпуск газеты.), интегрированного урока информатики и биологии в 11 классе на тему: «Использование ЭВМ при изучении биосинтеза белка», урока – КВНа по экономике с использованием Интернета. Интеграция учебных дисциплин возможна лишь на «добровольной и взаимовыгодной основе». Здесь все строится, исходя из общих для всех интересов отдельного ученика, а не конфликтующих между собой интересов отдельных профессиональных групп педагогов. На претворение этой идеи в жизнь работают, в частности, те, кто пытается выделять и разрабатывать отдельные модули по информатике, пробует формы совместного обучения информатике и другим общеобразовательным дисциплинам. Все работы по установлению и углублению межпредметных связей информатики и расширяющееся использование компьютеров в ходе преподавания различных общеобразовательных дисциплин, и создание «компьютерной информационной учебной среды» в школе, и распространение Интернета способствует

систематизации и углублению знаний учащихся, формированию у них навыков и умений самостоятельной познавательной деятельности, переносу знаний,полученных на более низких ступенях обучения на более высокие ступени. Этому же способствуют мероприятия по демократизации школы, претворение в жизнь принципов педагогики и создание интегрирующих учебных курсов. В таком курсе содержание учебной работы, взятое из различных предметных областей (естествознание, родной язык), объединяется со средствами работы с информацией, изучаемыми на уроках информатики. В нашем лицее информатика постепенно занимает соответствующее место среди традиционных школьных курсов, влияя на их содержание. Информатика является синтетической дисциплиной и обладает мощными междисциплинарными связями как с дисциплинами естественного цикла (математика, физика, химия), так и гуманитарного (философия, литература, лингвистика, история, иностранные языки). Здесь информатика может служить системообразующим фактором лицейского обучения, вызвать перестройку дисциплин школьного курса, выделение из них некого блока вопросов с выраженной компьютерной основой способа деятельности. Использование новых учебных программ в обучении повышает качество и объем знаний, повышает культуру общения в электронной среде, позволяет использовать дополнительные средства обучения и выбрать индивидуальный темп и уровень обучения, приобретать и развивать коммуникационные навыки, глубже изучать возможности компьютерных средств, моделировать персональную траекторию обучения, повышает мотивацию познавательной деятельности, адаптацию к личностным характеристикам обучаемого, способствует творческой самореализации, создает пространственно-временную независимость обучения и улучшает контроль знаний.