Актуальность курсовой работы по информатике

ВВЕДЕНИЕ

Базовым понятием информатики является информация. Любая
деятельность человека представляет собой процесс сбора и переработки
информации, принятия на ее основе решений и их выполнения. С появлением
современных средств вычислительной техники информация стала выступать в
качестве одного из важнейших ресурсов научно-технического прогресса. По
современным представлениям информация является одной из исходных категорий
мироздания наряду с материей и энергией. Эти категории тесно взаимосвязаны
между собой. Общение, коммуникации, обмен информацией присущи всем живым
существам, но в особой степени  человеку. Будучи аккумулированной и
обработанной с определенных позиций, информация дает новые сведения, приводит к
новому знанию. Получение информации из окружающего мира, ее анализ и
генерирование составляют одну из основных функций человека, отличающую его от
остального живого мира. Связи категорий можно усмотреть и в природе, и в
процессах, порожденных человеком. Прогресс человечества неизбежно влечет
увеличение общего объема информации, которым оно располагает, причем объем этот
растет гораздо быстрее, чем население земного шара и его материальные
потребности.

Информация содержится в человеческой речи, текстах книг, журналов,
газет, сообщениях радио и телевидения, показаниях приборов и т.д. Человек
воспринимает информацию с помощью органов чувств. Хранит и перерабатывает ее с
помощью мозга и центральной нервной системы. Передаваемая информация обычно
касается каких-то предметов или нас самих и связана с событиями, происходящими
в окружающем нас мире. Каким же образом измеряется информация?

Определить понятие «количество информации» довольно сложно. В
решении этой проблемы существуют два основных подхода. Исторически они возникли
почти одновременно. В конце 40-х годов XX века один из основоположников
кибернетики американский математик Клод Шеннон развил вероятностный подход к
измерению количества информации, а работы по созданию ЭВМ привели к «объемному»
подходу.

Таким образом,
актуальность проблемы изучения значения информации в человеческом обществе, ее
отличительных черт, видов информационных мер обусловили тему
исследования: «Информационные меры».

Объект исследования: меры измерения
информации.

Цель исследования: изучение
основных особенностей информации и мер ее измерения.

В соответствии с
объектом, предметом и целью исследования определены следующие задачи:

1) дать определение информации, информационных процессов и систем;

2) рассмотреть классификацию информации;

3) изучить единицы измерения информации.

Гипотеза исследования основывается на
предположении о том, что различные подходы к измерению информации обусловлены
различными подходами к её определению и кодированию.

Теоретическими и
методическими предпосылками исследования послужили взгляды и научные положения
о том, что измеряется не сама информация, а ее материальное представление.
Условно все подходы к измерению информации можно разделить на энтропийный,
алгоритмический, семантический и прагматический. Первые два претендуют на
количественное определение, два последних — лишь на качественное (К.Шеннон,
А.Н.Колмогоров, И. Бар-Хиллел, Р.Карнап, Г.В.Лейбниц,  А. А. Харкевич,  Ю. А.
Шрейдер).

Глава
1.

1.    
Информация, информационные процессы и системы

Понятия «информация», «информационный процесс» и «информационная
система» являются основополагающими в курсе информатики, поэтому их
формирование было и остается сложной проблемой, связанной в первую очередь с
различными мировоззренческими подходами как отдельных авторов, так и
представителей различных научных направлений и школ. Информация как научная
категория – предмет изучения многих научных дисциплин: философии, информатики,
физики, биологии и т. д. Информация, материя, энергия являются базовыми
научными категориями, для которых не существует строгих научных определений,
поэтому их заменяют соответствующими понятиями, и попытки выразить одно базовое
понятие через другое нельзя считать успешными. Слово «информация» происходит от
латинского слова informatio, что в переводе означает «сведение,
ознакомление, разъяснение». Дословная трактовка означает то, что присуще
человеческому сознанию и общению и не отражает многообразия свойств информации,
которое проявляется не только на уровне общения между людьми, но и на уровне
живой и неживой природы, включая и технические устройства, созданные человеком.

Существует достаточно много различных определений понятия
«информация», но ни одно из них не может быть принято в качестве основного,
поскольку все они отражают только отдельные свойства информации, к которым
можно отнести:

• дуализм – свойство
информации, которое характеризует ее двойственность. С одной стороны, она
объективна, так как не зависит от воспринимаемого ее объекта, а с другой –
субъективна, поскольку может трактоваться субъектами по-разному;

• достоверность – свойство
информации, которое характеризует степень соответствия информации реальному
объекту с заданной точностью;

• адекватность – свойство
информации, которое устанавливает соответствие создаваемого с помощью
информации образа реальному объекту, процессу или явлению и т. д.

Этот ряд свойств информации может быть продолжен. Однако здесь
наиболее важно отметить следующее: совокупность свойств информации,
характеризующих степень ее соответствия потребностям пользователей, называется
качеством информации [1].

При определении понятия информации целесообразно использовать
подход, нашедший применение в теории информации и основанный на введении
соответствующих ограничений на совокупность свойств информации, проявляющихся
при взаимодействии объектов, организованных в систему.

Введем общее ограничение, при котором будем рассматривать свойства
информации, проявляющиеся только на уровне человеческого сознания.

Если не принимать во внимание такие свойства информации, как
смысловое содержание, полезность, актуальность и т. д., то при определении
понятия информации можно ограничиться только вероятностным (энтропийным)
уровнем рассмотрения этого понятия. (Этот уровень рассмотрения называют также
синтаксическим.) На данном уровне устанавливаются внешние характеристики
информации независимо от ее смыслового содержания и характера использования.
При таком рассмотрении под информацией следует понимать меру устранения
неопределенности в отношении интересующего нас исхода или, что 
то же самое, информация есть снятая
неопределенность при осуществлении выбора из множества альтернатив.

Если принять во внимание только свойство информации, связанное с
ее смысловым содержанием, то при определении понятия информации можно
ограничиться смысловым или семантическим уровнем рассмотрения этого понятия. В
этом случае под информацией следует понимать меру, связывающую ее смысловое
содержание со способностью человека ее осмыслить.

Если принять во внимание только свойство информации, связанное с
ее полезностью, то при определении понятия информации можно ограничиться
прагматическим уровнем рассмотрения. В этом случае под информацией можно
понимать меру достижения потребителем информации (человеком) поставленной
практической цели.

Таким образом, принципиально может существовать бесконечно много
уровней ограничений и соответственно понятий информации. Данный вывод не
содержит противоречий, поскольку учитывает одно из основных свойств информации
быть всеобъемлющей. Если постулировать данное свойство, т. е. принять его
как всеобщее свойство материи, связанное с отражением (материалистический
подход), то можно говорить о существовании информационного поля, для которого
необходимо наличие соответствующих условий.

К таким условиям можно отнести наличие:

а)  источника информационного поля;

б)  среды распространения информационного поля (канала
передачи);

в)  материальных посредников распространения информационного
поля;

г)  приемника информационного поля.

В качестве источника информационного поля могут выступать
естественные природные источники, т. е. явления живой и неживой природы, и
искусственные источники, созданные человеком. Наличие источника информационного
поля – необходимое условие для возникновения и существования информационного
поля.

Среда распространения разделяется на среду с распределенными
параметрами (естественные природные среды – воздушные, водные и др.) и среду с
сосредоточенными параметрами (искусственные каналы передачи), созданные
человеком. Наличие среды распространения информационного поля – также
необходимое условие для возникновения и существования информационного поля.

В качестве материальных посредников распространения
информационного поля можно выделить естественных (природных) и искусственных
посредников, к которым можно отнести знаки, сигналы и сообщения. Существует
достаточно много определений этих понятий, однако остановимся на их трактовке
исходя из представлений, выработанных семиологией – наукой, изучающей знаковые
системы.

Знак, или символ, можно рассматривать как некий чувственно
воспринимаемый объект, который условно представляет и отсылает к обозначаемому
им предмету, явлению, событию или действию. Если придерживаться этого
определения, то между знаком (символом) и обозначаемым им предметом
(референтом) устанавливается условная связь в виде понятия (референции) об этом
предмете, которую можно представить с помощью известного треугольника Огдена и
Ричардса (рис. 1.1).

                                    Понятие
референция

         Знак (символ)                                      
Предмет (референт)

Рис. 1.1. Треугольник Огдена и Ричардса

Связь между знаком и предметом условна (на рис. 1.1 она
показана пунктирной линией), поскольку прямой связи между ними нет. В
действительности существуют знаки (символы), у которых есть понятия, но нет
предмета, например некоторые знаки Зодиака (Водолей, Стрелец), мифологические
персонажи (Единорог) и т. д.

Сигнал можно рассматривать как материальный носитель, с помощью
которого передаются характеристики информационного поля. В общем случае под
сигналом следует понимать физический процесс, представленный в той или иной
материально-энергетической форме (электрической, световой, звуковой и
т. д.) и распространяющийся в определенной среде. Сигналу как процессу
свойственны непрерывность и дискретность во времени, т. е. сигналы могут
быть непрерывными или дискретными. Для передачи характеристик информационного
поля сигнал как материальный носитель подвергается модуляции, т. е.
определенному воздействию со стороны этихарактеристик. Кроме того, на сигнал
может воздействовать и сама среда распространения сигнала в виде
неблагоприятного воздействия – помехи. Свойства сигналов изучается в отдельном
разделе кибернетики – теории сигналов и цепей.

Сообщение можно отнести к основной характеристике информационного
поля. Оно является формой представления информационного поля в виде
совокупности знаков, которое передается с помощью сигналов от источника к
приемнику. Сообщение как форма представления информационного поля подвергается
соответствующему кодированию с помощью различных знаковых систем. Примерами
сообщений могут быть телеграммы, речь, музыка, телевизионное изображение,
данные на выходе вычислительных и измерительных систем и т. д.

В качестве приемника информационного поля могут выступать
естественные природные приемники, т. е. объекты живой и неживой природы, и
искусственные приемники, созданные человеком и соответствующим образом
настроенные на прием. В качестве приемника информационного поля может выступать
непосредственно и сам человек. Наличие приемника информационного поля не
является необходимым условием для возникновения и существования информационного
поля, поскольку оно существует объективно, т. е. независимо от нас, и
необязательно подлежит осмыслению.

Таким образом, в общем случае коммуникативный процесс между
источником и приемником сообщений можно представить в виде структурной схемы
(рис. 1.2).

Рис. 1.2. Коммуникативный процесс между источником и
получателем сообщений

В подтверждение тому, что существует много различных понятий
информации, приведем еще одно, сформулированное на основе условий существования
информационного поля: информация есть свойство информационного поля, которое
проявляется при обязательном выполнении всех условий его возникновения и
существования.

Говоря об информационном поле, необходимо также заметить, что ему
присущи многообразие видов и форм представления, наличие энергетических,
геометрических (пространственных), временных и других характеристик, а также
изменение этих характеристик под воздействием неблагоприятных факторов (помех).

Многообразие видов информационного поля приводит и к многообразию
видов самой информации. Для выявления определенных видов информации необходимо
согласно существующим методам классификации применить тот или иной
классификационный признак (критерий) для их разграничения. Таких
классификационных признаков может быть достаточно много. В табл. 1.1 приведены
некоторые из них и соответствующие им виды информации.

Таблица 1.1

Классификационный признак

Вид информации

1.   
Область возникновения

2.   
Тип материального
носителя

3.   
Форма представления

4.   
Форма проявления в
задачах управления

Механическая,
биологическая, социальная;

Документальная,
речевая, телекоммуникационная;

Аналоговая,
дискретная;

Осведомляющая,
управляющая и т.д.

Приведенные в табл. 1.1 виды информации могут образовывать
иерархические структуры, для которых характерно расположение видов информации в
порядке от высокого уровня к низкому. Например, по области возникновения
(классификационный признак первого уровня) различают: механическую (отражающую
процессы и явления неживой природы), биологическую (отражающую процессы и
явления живой природы) и социальную (отражающую процессы и явления в
человеческом обществе). Социальную информацию в свою очередь по назначению
(классификационный признак второго уровня) можно разделить натри вида:
массовую, специальную и личную. Если использовать классификационный признак
третьего уровня (специфика проявления), то массовый и специальный вид
информации можно разделить на подвиды. Так, массовую информацию можно
представить в виде общественно-политической и научно-популярной, а специальную
– в виде научной, технической, экономической и управляющей [2].

Таким образом, может существовать достаточно много
классификационных признаков и соответствующих им видов информации.

С понятием «информация» тесно связаны такие понятия, как
«информационный процесс» и «информационная система». Это также достаточно
сложные нормы, трактовка которых далеко не однозначна.

Под информационным процессом в данном случае будем понимать
последовательность действий, выполняемых с информацией. К таким действиям можно
отнести отбор (восприятие), преобразование, передачу, обработку, хранение и
поиск информации.

Кратко охарактеризуем каждое из этих действий (более подробное их
описание можно найти в соответствующей литературе [
1,3]).

Отбор информации связан с целенаправленным извлечением и анализом
информации об объекте, процессе или явлении. Результатом этого отбора являются
формирование модели (образа) объекта, процесса или явления, их опознание и
оценка. Отбор информации выполняет несколько функций, среди которых можно
выделить две важных функции: оценка информации на значимость и сжатие
информации [3]. При оценке информации на значимость происходит ее селекция, или
информационная фильтрация, результатом которой является отделение полезной
информации от информационных шумов (помех). Сжатие информации необходимо для ее
представления в компактном виде, позволяющем более эффективно использовать
каналы, по которым передается информация, и средства ее хранения.

Преобразование информации включает в себя операции, связанные с
нормализацией (приведение к определенным нормам), аналого-цифровым
преобразованием, кодированием и т. д. Результатом преобразования
информации является материальный носитель (сигнал), представленный в форме,
удобной для передачи, обработки и хранения.

Передача информации – важная составляющая информационного
процесса, в результате которого происходит транспортировка информации от
источника информации к приемнику. Передача осуществляется в среде
распространения по соответствующим каналам, имеющим различную физическую
природу: электромагнитную, электрическую, оптическую и т. д.

Обработка информации также является важной составляющей
информационного процесса. Под обработкой информации можно понимать действия,
производимые с информацией по определенным законам (математики, логики, физики
и т. д.) и неформальным правилам (опыт, интуиция, здравый смысл и
т. д.). Результатом обработки является тоже информация, которая может быть
представлена в иных формах (например, упорядоченная по каким-то признакам) или
содержать ответы на поставленные вопросы [1]. В случае если процесс обработки
подлежит формализации, он может осуществляться техническими средствами,
например обработка информации на компьютере.

Хранение информации связано с ее записью на некоторый материальный
носитель с целью дальнейшего поиска, извлечения и использования. В качестве
таких носителей могут использоваться бумага, магнитная лента, накопители на
гибких и жестких магнитных дисках, на оптических и магнитооптических дисках и
т. д.

В заключение, говоря об информационном процессе, необходимо
отметить, 
что это не простая последовательность действий,
выполняемых с информацией, а их сложная взаимосвязь, взаимопроникновение и
развитие. В каждом действии (составляющем процесс информации) можно найти
признаки других составляющих: в отборе – преобразование, в хранении – передачу,
в передаче – обработку и т. д.

Реализуются информационные процессы в системах, которые называются
информационными, при этом под системой в общем случае понимается совокупность
объектов и отношений между ними, существующая как единое целое.

Информационные системы также можно классифицировать по различным
признакам: по сфере применения, организации информационных процессов,
территориальному признаку, степени автоматизации информационных процессов и
т. д. Например, по сфере применения информационные системы можно
подразделить на административные, образовательные, экономические,
производственные, медицинские и т. д.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.
Определение количества информации. Единицы измерения количества информации

Как уже отмечалось, понятие информации можно рассматривать при
различных ограничениях, накладываемых на ее свойства, т. е. при различных
уровнях рассмотрения. В основном выделяют три уровня синтаксический, семантический и
прагматический.
Соответственно на каждом из них для определения количества
информации применяют различные оценки.

2.1 Синтаксический уровень

На синтаксическом
уровне для оценки
количества информации используют вероятностные методы, которые принимают во
внимание только вероятностные свойства информации и не учитывают другие
(смысловое содержание, полезность, актуальность и т. д.). Разработанные в
середине XX в. математические и, в частности, вероятностные методы позволили
сформировать подход к оценке количества информации как к мере уменьшения
неопределенности знаний. Такой подход, называемый также вероятностным,
постулирует принцип: если некоторое сообщение приводит к уменьшению
неопределенности наших знаний, то можно утверждать, что такое сообщение
содержит информацию. При этом сообщения содержат информацию о каких-либо
событиях, которые могут реализоваться с различными вероятностями. Формулу для
определения количества информации для событий с различными вероятностями и
получаемых от дискретного источника информации предложил американский ученый К.
Шеннон в 1948 г. Согласно этой формуле количество информации может быть
определено следующим образом:

где I – количество информации; N – количество возможных событий
(сообщений); pi вероятность отдельных событий
(сообщений); ? – математический знак суммы чисел.

Определяемое с помощью формулы (1.1) количество информации
принимает только положительное значение. Поскольку вероятность отдельных
событий меньше единицы, то соответственно выражение log^,– является
отрицательной величиной и для получения положительного значения количества
информации в формуле (1.1) перед знаком суммы стоит знак минус.

Если вероятность появления отдельных событий одинаковая и они
образуют полную группу событий, т. е.

то формула (1.1) преобразуется в формулу Р. Хартли:

В формулах (1.1) и (1.2) отношение между количеством информации и
соответственно вероятностью, или количеством, отдельных событий выражается с
помощью логарифма. Применение логарифмов в формулах (1.1) и (1.2) можно
объяснить следующим образом. Для простоты рассуждений воспользуемся
соотношением (1.2). Будем последовательно присваивать аргументу N значения, выбираемые, например, из
ряда чисел: 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 и
т. д. Чтобы определить, какое событие из N равновероятных событий произошло,
для каждого числа ряда необходимо последовательно производить операции выбора
из двух возможных событий. Так, при N
= 
1 количество операций будет
равно 0 (вероятность события равна 1), при N
= 
2, количество операций
будет равно 1, при N = 4 количество операций будет равно
2, при N = 8, количество операций будет равно
3 и т. д. Таким образом получим следующий ряд чисел: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 и т. д., который можно
считать соответствующим значениям функции I в соотношении (1.2).
Последовательность значений чисел, которые принимает аргумент N, представляет собой ряд, известный
в математике как ряд чисел, образующих геометрическую прогрессию, а
последовательность значений чисел, которые принимает функция I, будет являться рядом,
образующим арифметическую прогрессию. Таким образом, логарифм в формулах (1.1)
и (1.2) устанавливает соотношение между рядами, представляющими геометрическую
и арифметическую прогрессии, что достаточно хорошо известно в математике.

Для количественного определения (оценки) любой физической величины
необходимо определить единицу измерения, которая в теории измерений носит
название меры. Как уже отмечалось, информацию перед обработкой, передачей и
хранением необходимо подвергнуть кодированию. Кодирование производится с
помощью специальных алфавитов (знаковых систем). В информатике, изучающей
процессы получения, обработки, передачи и хранения информации с помощью
вычислительных (компьютерных) систем, в основном используется двоичное
кодирование, при котором используется знаковая система, состоящая из двух
символов 0 и 1. По этой причине в
формулах (1.1) и (1.2) в качестве основания логарифма используется цифра 2.

Исходя из вероятностного подхода к определению количества
информации эти два символа двоичной знаковой системы можно рассматривать как
два различных возможных события, поэтому за единицу количества информации
принято такое количество информации, которое содержит сообщение, уменьшающее
неопределенность знания в два раза (до получения событий их вероятность равна 0,5, после получения – 1,
неопределенность уменьшается соответственно: 1/0,5
= 2, т. е. в 2 раза). Такая единица измерения информации называется
битом (от англ. слова binary
digit – 
двоичная цифра).
Таким образом, в качестве меры для оценки количества информации на
синтаксическом уровне, при условии двоичного кодирования, принят один бит.

Следующей по величине единицей измерения количества информации
является байт, представляющий собой последовательность, составленную из восьми
бит, т. е.

1 байт = 23 бит
= 8 бит.

В информатике также широко используются кратные байту единицы измерения
количества информации, однако в отличие от метрической системы мер, где в
качестве множителей кратных единиц применяют коэффициент 10n, где п = 3, 6, 9 и т. д., в кратных
единицах измерения количества информации используется коэффициент 2n. Выбор этот объясняется тем, что
компьютер в основном оперирует числами не в десятичной, а в двоичной системе
счисления.

Кратные байту единицы
измерения количества информации вводятся следующим образом:

1 Килобайт (Кбайт) = 210 байт = 1024 байт,

1 Мегабайт (Мбайт) = 210 Кбайт = 1024 Кбайт,

1 Гигабайт (Гбайт) = 210 Мбайт = 1024 Мбайт,

1 Терабайт (Тбайт) = 210 Гбайт = 1024 Гбайт,

1 Петабайт (Пбайт) = 210 Тбайт = 1024 Тбайт,

1 Экзабайт (Эбайт) = 210 Пбайт = 1024 Пбайт.

Единицы измерения количества информации, в названии которых есть
приставки «кило», «мега» и т. д., с точки зрения теории измерений не
являются корректными, поскольку эти приставки используются в метрической
системе мер, в которой в качестве множителей кратных единиц используется
коэффициент 10n, где п
= 
3, 6, 9 и т. д. Для
устранения этой некорректности международная организацией International Electrotechnical
Commission,
занимающаяся созданием стандартов для отрасли электронных
технологий, утвердила ряд новых приставок для единиц измерения количества информации:
киби (kibi), меби (mebi),гиби (gibi), теби (tebi), пети (peti), эксби (exbi). Однако пока используются старые
обозначения единиц измерения количества информации, и требуется время, чтобы
новые названия начали широко применяться.

Вероятностный подход используется и при определении количества
информации, представленной с помощью знаковых систем. Если рассматривать
символы алфавита как множество возможных сообщений N, то количество информации, которое
несет один знак алфавита, можно определить по формуле (1.1). При равновероятном
появлении каждого знака алфавита в тексте сообщения для определения количества
информации можно воспользоваться формулой (1.2).

Количество информации, которое несет один знак алфавита, тем
больше, чем больше знаков входит в этот алфавит. Количество знаков, входящих в
алфавит, называется мощностью алфавита. Количество информации (информационный
объем), содержащееся в сообщении, закодированном с помощью знаковой системы и
содержащем определенное количество знаков (символов), определяется с помощью
формулы:

где V – информационный объем сообщения; /
= log2N, информационный объем одного символа (знака); К – количество символов (знаков) в
сообщении; N – мощность алфавита (количество
знаков в алфавите).

Поясним вышесказанное в
п. 1.2 на примерах.

Пример
1.1

Определим, какое количество информации можно получить после
реализации одного из шести событий. Вероятность первого события составляет
0,15; второго – 0,25; третьего – 0,2; четвертого – 0,12; пятого – 0,12; шестого
 0,1, т. е. Р1 = 0,15; Р2 = 0,25; Р3 = 0,2; Р4 =0,18; Р5 = 0,12; Р6 = 0,1.

Решение.

Для определения
количества информации применим формулу (1.1)

Для вычисления этого выражения, содержащего логарифмы,
воспользуемся сначала компьютерным калькулятором, а затем табличным процессором Microsoft (MS) Excel, входящим в
интегрированный пакет программ MS
Office ХР.

Для вычисления с помощью компьютерного калькулятора выполним
следующие действия.

С помощью команды: [Кнопка Пуск – Программы – Стандартные –
Калькулятор] запустим программу Калькулятор. После запуска программы выполним
команду: [Вид – Инженерный] (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Инженерный
калькулятор

Кнопка log калькулятора производит вычисление
десятичного (по основанию 10) логарифма отображаемого числа. Поскольку в нашем
случае необходимо производить вычисления логарифмов по основанию 2, а данный
калькулятор не позволяет этого делать, то необходимо воспользоваться известной
формулой:

logbN
= 
М · logaN,

где      

В нашем случае
соотношение примет вид: log2N
= M 
log10N,

где     

т. е log2N
= 3,322 · log10N, и выражение для вычисления количества
информации примет вид:

При вычислении на калькуляторе используем кнопки: +/- (изменение знака отображаемого числа),() (открывающие и закрывающие
скобки), log (логарифм числа по основанию 10) и
т. д. Результат вычисления показан на рис. 1.3. Таким образом,
количество информации I = 2,52 бит.

Воспользуемся теперь табличным процессором MS Excel. Для запуска программы Excelвыполним команду: [Кнопка Пуск – Программы – MS Office ХР – Microsoft Excel]. В ячейки А1, В1, С1, D1, E1, F1
открывшегося окна Excel запишем буквенные обозначения
вероятностей Р1, Р2,
P3, Р4, P5, P6
 а в ячейку G1 – количество информации I, которое необходимо
определить. Для написания нижних индексов у вероятностей Р1 ? P6 в ячейках А1, В1, С1, D1, E1, F1
выполним следующую команду: [Формат – Ячейки – Шрифт – Видоизменение (поставим
флажок напротив нижнего индекса)]. В ячейки А2, В2, С2, D2, Е2, F2 запишем
соответствующие значения вероятностей.

После записи значений в ячейки необходимо установить в них формат
числа. Для этого необходимо выполнить следующую команду: [Формат – Ячейки –
Число – Числовой (устанавливаем число десятичных знаков, равное двум) ].
Устанавливаем в ячейке G2 тот же числовой формат. В ячейку G2 записываем
выражение = – (A2*LOG(A2;2) + B2*LOG(B2;2) + C2*LOG(C2;2) + D2*LOG(D2;2) +
E2*LOG(E2;2) + F2*LOG(F2;2) ). После нажатия на клавиатуре компьютера клавиши <Enter>, в ячейке G2 получим искомый
результат – I = 2,52 бит (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Результат
вычисления количества информации


Пример 1.2

Определим, какое количество байт и бит информации содержится в
сообщении, если его объем составляет 0,25 Кбайта.

Решение.

С помощью калькулятора
определим количество байт и бит информации, которое содержится в данном
сообщении:

I = 0,25 Кбайт · 1024
байт/1 Кбайт = 256 байт;

I = 256 байт · 8 бит/1 байт
= 2048 бит.


Пример 1.3

Определим мощность алфавита, с помощью которого передано
сообщение, содержащее 4096 символов, если информационный объем сообщения
составляет 2 Кбайта.

Решение.

С помощью
калькулятора переведем информационный объем сообщения из килобайт в биты:

V = 2 Кбайт 1024 байт/1 Кбайт =
2048 байт 8 бит/1 байт  = 16384 бит.

Определим
количество бит, приходящееся на один символ (информационный объем одного
символа) в алфавите:

I  = 16 384
бит/4096 = 4 бит.

Используя формулу
(1.3), определим мощность алфавита (количество символов в алфавите) :

N = 2I = 24 = 16.

Как уже отмечалось, если принять во внимание только свойство
информации, связанное с ее смысловым содержанием, то при определении понятия
информации можно ограничиться смысловым, или семантическим, уровнем
рассмотрения этого понятия.

2.2.
Семантический уровень

На семантическом
уровне информация
рассматривается по ее содержанию, отражающему состояние отдельного объекта или
системы в целом. При этом не учитывается ее полезность для получателя
информации. На данном уровне изучаются отношения между знаками, их предметными
и смысловыми значениями (см. рис. 1.1), что позволяет осуществить выбор
смысловых единиц измерения информации. Поскольку смысловое содержание
информации передается с помощью сообщения, т. е. в виде совокупности
знаков (символов), передаваемых с помощью сигналов от источника информации к
приемнику, то широкое распространение для измерения смыслового содержания
информации получил подход, основанный на использовании тезаурусной меры. При
этом под тезаурусом понимается совокупность априорной информации (сведений),
которой располагает приемник информации.

Данный подход предполагает, что для понимания (осмысливания) и
использования полученной информации приемник (получатель) должен обладать
априорной информацией (тезаурусом), т. е. определенным запасом знаков,
наполненных смыслом, слов, понятий, названий явлений и объектов, между которыми
установлены связи на смысловом уровне. Таким образом, если принять знания о
данном объекте или явлении за тезаурус, то количество информации, содержащееся
в новом сообщении о данном предмете, можно оценить по изменению индивидуального
тезауруса под воздействием данного сообщения. В зависимости от соотношений
между смысловым содержанием сообщения и тезаурусом пользователя изменяется
количество семантической информации, при этом характер такой зависимости не
поддается строгому математическому описанию и сводится к рассмотрению трех
основных условий, при которых тезаурус пользователя:

• стремится к нулю, т. е. пользователь не воспринимает
поступившее сообщение;

• стремится к бесконечности, т. е. пользователь
досконально знает все об объекте или явлении и поступившее сообщение его не
интересует;

• согласован со смысловым содержанием сообщения, т. е.
поступившее сообщение понятно пользователю и несет новые сведения.

Два первых предельных случая соответствуют состоянию, при котором
количество семантической информации, получаемое пользователем, минимально.
Третий случай связан с получением максимального количества семантической
информации. Таким образом, количество семантической информации, получаемой
пользователем, является величиной относительной, поскольку одно и то же сообщение может иметь смысловое
содержание для компетентного и быть бессмысленным для некомпетентного
пользователя.

Поэтому возникает сложность получения объективной оценки
количества информации на семантическом уровне ее рассмотрения и для получения
такой оценки используют различные единицы измерения количества информации:
абсолютные или относительные. В качестве абсолютных единиц измерения могут
использоваться символы, реквизиты, записи и т. д., а в качестве относительной
– коэффициент содержательности, который определяется как отношение
семантической информации к ее объему. Например, для определения на
семантическом уровне количества информации, полученной студентами на занятиях,
в качестве единицы измерения может быть принят исходный балл (символ),
характеризующий степень усвояемости ими нового учебного материала, на основе
которого можно косвенно определить количество информации, полученное каждым
студентом. Это количество информации будет выражено через соответствующий
оценочный балл в принятом диапазоне оценок.

При семантическом подходе к оценке количества информации и выборе
единицы измерения существенным является вид получаемой информации (сообщения).
Так, данный подход к оценке количества экономической информации позволяет
выявить составную единицу экономической информации, состоящую из совокупности
других единиц информации, связанных между собой по смыслу. Элементарной
составляющей единицей экономической информации является реквизит, т. е.
информационная совокупность, которая не поддается дальнейшему делению на
единицы информации на смысловом уровне. Деление реквизитов на символы приводит
к потере их смыслового содержания. Каждый реквизит характеризуется именем,
значением и типом. При этом под именем реквизита понимается его условное
обозначение, под значением – величина, характеризующая свойства объекта или
явления в определенных обстоятельствах, под типом – множество значений
реквизита, объединенных определенными признаками и совокупностью допустимых
преобразований.

Реквизиты принято делить на реквизиты-основания и
реквизиты-признаки [2].

Реквизиты-основания характеризуют количественную сторону
экономического объекта, процесса или явления, которые могут быть получены в
результате совершения отдельных операций – вычислений, измерений, подсчета
натуральных единиц и т. д. В экономических документах к ним можно отнести,
например, цену товара, его количество, сумму и т. п. Реквизиты-основания
чаще всего выражаются в цифрах, над которыми могут выполняться математические
операции.

Реквизиты-признаки отражают качественные свойства экономического
объекта, процесса или явления. С помощью реквизитов-признаков сообщения
приобретают индивидуальный характер. В экономических документах к ним можно
отнести, например, номер документа, имя отправителя, дату составления
документа, вид операции и т. п. Реквизиты-признаки позволяют осуществлять
логическую обработку единиц количества информации на семантическом уровне:
поиск, выборку, группировку, сортировку и т. д.

Отдельный реквизит-основание вместе с относящимися к нему
реквизитами-признаками образует следующую в иерархическом отношении составную
единицу экономической информации – показатель. Показатель имеет наименование, в
состав которого входят термины, обозначающие измеряемый объект: себестоимость,
затраты, мощность, прибыль и т. д. Кроме того, показатель содержит
формальную характеристику и дополнительные признаки. К формальной
характеристике относится способ его получения (объем, сумма, прирост, процент,
среднее значение и т. д.), а к дополнительным – пространственно-временные
(где находится измеряемый объект, время, к которому относится данный
показатель) и метрологические (единицы измерения).

Таким образом, с помощью совокупности реквизитов и соответствующих
им показателей можно оценить количество экономической информации, получаемой от
исследуемого объекта (источника информации).

Кроме подхода, основанного на использовании тезаурусной меры, при
определении количества информации на семантическом уровне находят применение и
другие подходы [1]. Например, один из подходов, связанных с семантической
оценкой количества информации, заключается в том, что в качестве основного
критерия семантической ценности информации, содержащейся в сообщении,
принимается количество ссылок на него в других сообщениях. Количество
получаемой информации определяется на основе статистической обработки ссылок в
различных выборках.

Подводя итог сказанному, можно утверждать, что существовала и
существует проблема формирования единого системного подхода к определению
информации на семантическом уровне. Это подтверждается и тем, что в свое время
для создания строгой научной теории информации К. Шеннон вынужден был отбросить
важное свойство информации, связанное со смысловым ее содержанием.

2.3.
Прагматический уровень

Кроме перечисленных уровней рассмотрения понятия информации
достаточно широко используется прагматический
уровень. На данном уровне
информация рассматривается с точки зрения ее полезности (ценности) для
достижения потребителем информации (человеком) поставленной практической цели.
Данный подход при определении полезности информации основан на расчете
приращения вероятности достижения цели до и после получения получения
информации [1]. Количество информации, определяющее ее ценность (полезность),
находится по формуле:

где Р0, P1  вероятность
достижения цели соответственно до и после получения информации.

В качестве единицы измерения (меры) количества информации,
определяющей ее ценность, может быть принят 1 бит (при основании логарифма,
равном 2), т. е. это такое количество полученной информации, при котором
отношение вероятностей достижения цели равно 2.

Рассмотрим три случая, когда количество информации, определяющее
ее ценность, равно нулю и когда она принимает положительное и отрицательное
значение.

Количество информации равно нулю при Р0 = Р1, т.е. полученная информация не
увеличивает и не уменьшает вероятность достижения цели.

Значение информации является положительной величиной при P1 > P0, т. е. полученная информация
уменьшает исходную неопределенность и увеличивает вероятность достижения цели.

Значение информации является отрицательной величиной при P1 < P0, т. е. полученная информация
увеличивает исходную неопределенность и уменьшает вероятность достижения цели.
Такую информацию называют дезинформацией.

Дальнейшее развитие данного подхода базируется на статистической
теории информации и теории решений. При этом кроме вероятностных характеристик
достижения цели после получения информации вводятся функции потерь и оценка
полезности информации производится в результате минимизации функции потерь.
Максимальной ценностью обладает то количество информации, которое уменьшает
потери до нуля при достижении поставленной цели [1].

Главная

Курсовые работы по информатике

Нужна помощь в написании уникальной работы на отлично?! Узнайте цену!

Тема документа

Тип

Добавлено

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 28.06.2018

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 28.06.2018

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 12.11.2017

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 05.11.2017

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 24.10.2017

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 07.10.2017

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 06.10.2017

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 01.10.2017

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 29.09.2017

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 16.09.2017

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 07.09.2017

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 06.09.2017

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 05.09.2017

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 05.09.2017

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 03.09.2017

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 01.09.2017

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 31.08.2017

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 24.08.2017

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 15.08.2017

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 08.08.2017

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 06.08.2017

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 11.07.2017

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 06.07.2017

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 18.06.2017

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 02.06.2017

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 10.05.2017

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 04.05.2017

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 22.04.2017

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 21.04.2017

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 01.04.2017

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 28.03.2017

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 27.03.2017

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 25.03.2017

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 24.03.2017

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 23.03.2017

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 16.03.2017

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 04.01.2017

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 23.12.2016

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 20.12.2016

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 20.12.2016

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 09.12.2016

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 08.12.2016

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 07.12.2016

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 28.11.2016

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 25.11.2016

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 18.11.2016

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 16.11.2016

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 11.11.2016

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 19.10.2016

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 13.10.2016

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 12.10.2016

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 29.09.2016

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 19.09.2016

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 18.09.2016

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 12.09.2016

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 02.09.2016

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 22.08.2016

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 13.08.2016

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 09.08.2016

  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации

    Добавлено: 24.07.2016

Как выбрать интересную тему курсовой работы по прикладной информатике. Актуальность темы курсового проекта по прикладной информатике, рекомендации экспертов, примеры тем курсовых работ.

Актуальность подготовки курсовых на тему прикладной информатики обусловлена ростом уровня информатизации и разработкой новых технологий во всех областях. Исследование прикладной информатики как темы курсовой работы проводится с целью построение моделей (проектирования) и разработки программных продуктов для последующего внедрения в различные социальные, промышленные или финансовые предприятия.

Темы курсовых работ по прикладной информатике охватывают всевозможные направления повышения производительности и эффективности работы в различных сферах (производственные технологии, управление экономикой, научные исследования, образование и т.д.). В качестве объекта исследования в курсовой рекомендуется выбрать некоторую организацию или предприятия, а в качестве предмета исследования – программный продукт, способный так или иначе повысить эффективность работы или обеспечить более рациональное расходование имеющихся финансовых и материальных средств и ресурсов.

По сути, темы курсовых работ по прикладной информатике отличаются широким спектром применяемых информационных технологий, целью которых является оказание качественной поддержки для успешного ведения деятельности в новой современной экономике. Другими словами, темы курсовых проектов по прикладной информатике как правило посвящены разработке и внедрению информационных технологий в административной или производственной деятельности (подробно об этом изложено здесь).

Наиболее актуальные темы курсовых по прикладной информатике можно привести в следующей таблице.

1. Исследование задачи построения оптимального маршрута и разработка алгоритма ее решения 2. Разработка и исследование модели оптимизации каскада биохимических реакторов
3. Разработка информационных систем на базе web-технологий (PHP, ASP.NET, Silverlight+ASP.NET, Ruby on Rails). 4. Разработка приложений для мобильных устройств (C#, Java) с использованием web-технологий
5. Разработка информационных систем управления документооборотом (генерация документов, хранение документов в базах данных, организация защищенного доступа к документам). 6. Графические построители модели баз данных, модели классов приложений.
7. Использование корпоративных ИС для решения задач организации документооборота на предприятиях 8. Разработка и создание информационных систем на основе Web-технологий
9. Разработка системы имитационного моделирования сетей передачи данных 10. Сравнение метода отжига и генетического алгоритма для задачи составления расписания обслуживания
11. Разработка и внедрение автоматизированных систем на транспорте и в дорожном хозяйстве 12. Разработка электронных учебников по курсу «Дискретная математика»
13. Система перевода кино и фото материалов в цифровой формат 14. Разработка автоматизированного рабочего места с использованием СУБД (среда создания БД – по желанию) и ЯП.
15. Создание системы тестирования. 16. Разработка Web-сайта с использованием технологии PHP и MySQL.
17. Создание контурного изображения по фотографии 18. Демонстратор решений логических задач
19. Демонстратор решений задач на геометрических объектах 20. Разработка информационно-поисковой системы для ГИБДД
21. Разработка ИС по учету публикаций сотрудников научных учреждений 22. Разработка ИС по учету абонентов в телефонной сети
23. Разработка ИС по учету объектов недвижимости 24. Разработка ИС по учету акционеров предприятия
25. Разработка информационно-справочной системы для музея 26. Разработка ИС «Электронная библиотека» для учебного заведения
27. Разработка единого портала для работы по подготовке конференций в рамках региона 28. Разработка эффективных алгоритмов оптимальной регуляризации некорректных объемно-календарных планов
29. Разработка эффективных методов построения дерева с минимальной суммарной длиной путей между всеми парами вершин 30. Разработка эффективных методов топологической оптимизации транспортных сетей
31. Разработка эффективных методов маршрутизации потоков в сетях 32. Разработка геоинформационной туристической системы для платформы Android
33. Разработка системы управления проектами с использованием технологии Google Web Toolkit 34. Разработка системы сбора статистики посещаемости интернет-ресурсов под высокую нагрузку
35. Разработка портала научной конференции с использованием технологии Single Sign-On 36. Разработка картографической системы для службы логистики
37. Разработка экспертной системы диагностики неисправностей технической системы (оборудования, компьютера, компьютерной сети и пр.) 38. Разработка экспертной системы диагностики заболеваний
39. Разработка экспертной системы оценки финансового состояния предприятия 40. Разработка экспертных систем тестирования знаний по информационным технологиям
41. Разработка методов прогнозирования сбыта продукции с применением экспертных систем 42. Интеграция инструментальной экспертной системы ExPRO с системой AUTOCAD
43. Разработка средств построения графических объектов в инструментальной экспертной системе ExPRO 44. Создание программного обеспечения для сжатия изображений
45. Программирование распределенной системы видеонаблюдения с поиском (опознаванием) 46. Разработка программы расчета дополнительного фонда заработной платы преподавателей кафедры
47. Разработка АРМ менеджера проектов по разработке программного обеспечения на основе предприятия 48. Разработка программы учета состояния программного обеспечения, установленного на удаленных ПК
49. Автоматизация учета продаж программных продуктов в компании 50. Программирование шифрования информации путем использования метода компьютерной стеганографии
51. Разработка электронного магазина на основе персонализированных услуг для оптовой торговой компании 52. Разработка Интернет-магазина кованных изделий
53. Разработка интернет-магазина для повышения эффективности продвижения продукции 54. Сравнительный анализ инвестиционных проектов и оценка их эффективности
55. Создание заявок о планируемых пропусках и командировках компании 56. Разработка Модуля Автоматический расчёт потребности и заказ товара для СЭД в компании
57. Разработка экспертной системы для риэлтерской фирмы 58. Создание учебно-методического комплекса для исследования ПЭМИН
59. Разработка ИС для психологического консультирования 60. Разработка ИС учета и контроля выполнения заявок
61. Разработка системы учета продаж для аптеки 62. Разработка системы IP-телефонии на предприятии
63. Разработка системы IP-телефонии на примере государственного учреждения 64. Внедрение автоматизированной банковской системы в коммерческом банке
65. Разработка ИС учета и обработки заявок пользователей на ТО и ремонт оргтехники (Help Desk) 66. Разработка ЭИС учета банковских операций по банкоматам
67. Внедрение автоматизированной системы учета выдачи кредитных карт в бухгалтерии 68. Организация корпоративных информационных систем (ИС учета рекламаций)
69. Разработка проекта мобильного приложения AutoHelp (ОС Android) 70. Разработка АРМ метролога (C# и Mysql)
71. Анализ функционирования АРМ экономиста крупного предприятия 72. Разработка web-приложения для регистрации заявок на приобретение электротехнического оборудования
73. Информационно-справочная система производственного цеха 74. Система информационной поддержки жизненного цикла оборудования торгового предприятия
75. Разработка системы информационной поддержки жизненного цикла технического оборудования предприятия 76. Автоматизация оперативно-технического управления средствами OMS (DMS)
77. Автоматизация обработки заявок в интернет-магазине 78. Автоматизация методик педагогической диагностики в оценке качества обучения школьников
79. Разработка системы распознавания лиц на объектах управляющей компании 80. Применение микроконтроллеров в счетных механизмах

Написать качественную курсовую работу на тему прикладной информатики Вам поможет полный перечень актуальных статей и рекомендаций по программированию, изложенный здесь. Вместе с тем перед утверждением в ВУЗе рекомендуем получить консультацию по выбору темы курсовой работы по прикладной информатике у Вашего консультанта или руководителя научной работы.

На правах рукописи

ШЕСТОПАЛОВА Ольга Александровна

МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ

К ОБУЧЕНИЮ СЕТЕВЫМ ТЕХНОЛОГИЯМ

НА ОСНОВЕ ИМИТАЦИИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ

(на примере профильного курса информатики и ИКТ)

13.00.02 – Теория и методика обучения и воспитания (информатика)

Автореферат диссертации

на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Москва — 2014

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Нижневартовский государственный университет», на кафедре информатики и методики преподавания информатики

Научный руководитель:         Казиахмедов Туфик Багаутдинович,

кандидат педагогических наук, доцент кафедры информатики и методики преподавания информатики ФГБОУ ВПО «Нижневартовский государственный университет»

Научный консультант:        Полежаев Виктор Дмитриевич,

        доктор педагогических наук, доцент

        ведущий научный сотрудник ФГНУ «Институт информатизации образования» РАО

Официальные оппоненты: Фокин Роман Романович,

доктор педагогических наук, профессор кафедры информационных и коммуникационных технологий ФГБОУ ВПО «Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена»

Копыльцов Александр Васильевич,

        доктор технических наук, профессор кафедры автоматизированных систем обработки информации и управления ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»

Ведущая организация:        ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный педагогический институт им. М.Е. Евсевьева»

Защита состоится « 17 » октября 2014 года в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 008.004.01, созданного при ФГНУ «Институт информатизации образования» РАО, по адресу: 119121, г. Москва, ул. Погодинская, д. 8, ауд. 707.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГНУ «Институт информатизации образования РАО». Текст автореферата направлен по адресу http://vak2.ed.gov.ru/ и размещен на сайте ФГНУ «Институт информатизации образования» РАО www.iiorao.ru.

Автореферат разослан «    »             2014 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета                Г.Л. Ежова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. В период становления информационного общества возрастает роль информатики как фундаментальной отрасли научного знания, формирующей представление об информации, информационных процессах, объектах и явлениях, а также методах и средствах их представления и моделирования на базе информационных и коммуникационных технологий (ИКТ). Изучение информатики и ИКТ на профильном уровне позволяет учитывать интересы, склонности и способности старшеклассников, создавать возможности для ориентации обучения старшеклассников в соответствии с их профессиональными интересами и намерениями в отношении продолжения образования.

В работах современных исследователей Бешенкова С.А., Есаяна А.Р., Кузнецова А.А., Лапчика М.П., Левченко И.В. и др. отмечены позитивные особенности, присущие профильному курсу информатики и ИКТ для обучения старшеклассников, ориентированных на профессиональное обучение в области ИКТ.

По мнению ряда авторов (Еремин Е.А., Калинин И.А., Угринович Н.Д., Хеннер Е.К. и др.) обучение сетевым технологиям в профильном курсе информатики и ИКТ обеспечивает: осознанный выбор ими будущего профиля обучения, соответствующего склонностям, индивидуальным особенностям и интересам; более высокий уровень подготовки для продолжения обучения в избранном направлении.

В настоящее время специалистами (Винокуров А.Ю., Ляш О.И. и др.) уделяется большое внимание разработке теоретических аспектов обучения сетевым технологиям после получения базовых знаний об ИКТ в профильном курсе информатики и ИКТ. Такой подход, по мнению Тихонова А.Н., Иванникова А.Д., Пузанкова Д.В. и др., требует значительных временных затрат и предполагает решение большого числа однотипных задач, не позволяющих в полной мере реализовать систематическое изучение технологической составляющей содержания курса, что приводит к снижению мотивации учащихся.

В результате проведенного анализа (Монахов М. Ю., Монахова Г. Е., Солодов С. Л., Ясницкий Л. Н. и др.) было установлено, что в профильном курсе информатики и ИКТ недостаточно реализованы подходы к изучению аппаратно-программных средств (АПС) на основе программных систем, эмулирующих аппаратное обеспечение. При этом авторы отмечают необходимость использования целесообразно подобранных задач, ориентированных на моделирование, проектирование, конструирование АПС.

В соответствии с требованиями Федеральных государственных образовательных стандартов (ФГОС) основного общего образования обучающиеся должны иметь знания и умения в области моделирования, проектирования, настройки, обслуживания и администрирования компьютерной сети. При этом моделирование рассматривается как метод научного познания, направленный на развитие теорий, гипотез и их проверку (Глинский Б.А., Лапин Н. И., Фролов И.Т., Штофф В.А. и др.).

Исследования, посвященные обучению учащихся средних учебных заведений информационному моделированию (Бешенков С.А., Бугайко Е.В., Галыгина И.В., Гейн А.Г., Линькова В.П. и др.), рассматривают вопросы его применения при изучении дисциплин естественнонаучного цикла. В ряде работ (Зинченко А.П.,  Панов Д.Ю. и др.) моделирование рассматривается как метод познания при изучении большинства содержательных линий информатики и ИКТ, в том числе: информации и информационных процессов, компьютера, телекоммуникаций и др. Вместе с тем, вопросы моделирования АПС компьютера и информационной сети рассматриваются лишь в аспекте информационного моделирования их структуры, тогда как на одном компьютере может быть обеспечена имитация функционирования нескольких различных видов моделей АПС (модель персонального компьютера, неподключенного или подключенного к сети Интернет, модель локальной сети на основе одно- или многоранговой серверной архитектуры и др.). При этом, под имитацией функционирования АПС будем понимать отображение на экране моделей компонентов АПС, воспроизведение их работы и их взаимодействия, а также протекающих в них процессов в реальном времени.

Анализ возможностей специализированных программных сред (Microsoft Virtual PC, Oracle VM VirtualBox и др.), отличающихся друг от друга реализацией аппаратного обеспечения, совместимостью с оборудованием компьютера, быстродействием, работой с графикой и пр., показал, что их использование обеспечивает имитацию: аппаратных компонентов модели; установки и функционирования на виртуальной машине различного программного обеспечения; подключения средств к локальной сети и сети Интернет в условиях информационной безопасности и пр.

Вопросам отбора содержания и разработки методики обучения информатике и ИКТ на профильном уровне посвящены работы Бешенкова С.А., Жданова С.А., Кузнецова А.А., Полякова К.Ю., Хеннера Е.К. и др. В этих исследованиях отмечается многообразие методик с учетом вариативных форм и методов обучения, которые предполагают активное использование ИКТ. Однако при изучении учебного материала, в основном, используются задания репродуктивного типа, что не в полной мере содействует усвоению практических умений в области сетевых технологий, готовности к самостоятельному поиску методов решения практических задач в области установки, настройки, эксплуатации и поддержания в работоспособном состоянии компонентов системы обеспечения информационной безопасности АПС.

Таким образом, следует отметить необходимость реализации методических подходов к обучению старшеклассников информационно-технологического профиля сетевым технологиям на основе имитации функционирования АПС при изучении профильного курса информатики и ИКТ за счет решения практических задач на основе моделирования, проектирования, конструирования и использования АПС. 

В связи с вышеизложенным, проблема исследования обусловлена противоречиями между:

 – современным состоянием обучения сетевым технологиям в профильном курсе информатики, ориентированным лишь на практическое использование компьютерных сетей для информационного взаимодействия, не обеспечивающим освоение функционирования аппаратно-программных средств сетевых технологий, и необходимостью разработки теоретических аспектов формирования содержания обучения сетевым технологиям на основе имитации функционирования аппаратно-программных средств для визуализации их моделей, а также протекающих в них процессов в реальном времени;

 – существующими методическими подходами к обучению сетевым технологиям в профильном курсе информатики, не ориентированными на изучение современных программных систем, обеспечивающих функционирование аппаратно-программных средств, и нереализованностью возможностей обучения сетевым технологиям на основе моделирования, проектирования, конструирования, использования аппаратно-программных средств на основе имитации их функционирования.

Таким образом, актуальность исследования определяется необходимостью теоретического обоснования содержания и разработки методических подходов к обучению сетевым технологиям в профильном курсе информатики и ИКТ, ориентированных на изучение моделирования, проектирования, конструирования и использования аппаратно-программных средств на основе имитации их функционирования.

Объектом исследования является процесс обучения сетевым технологиям в профильном курсе информатики и ИКТ.

Предмет исследования  теоретические и методические аспекты обучения сетевым технологиям в профильном курсе информатики и ИКТ на основе имитации протекающих процессов в аппаратно-программных средствах в реальном времени.

Цель исследования: теоретическое обоснование и разработка методических подходов к обучению старшеклассников сетевым технологиям в профильном курсе информатики и ИКТ, ориентированных на изучение моделирования, проектирования, конструирования и использования аппаратно-программных средств на основе имитации их функционирования.

Гипотеза исследования: если в процессе обучения старшеклассников сетевым технологиям в профильном курсе информатики и ИКТ будут реализованы:          частнометодические принципы обучения сетевым технологиям;          организационно-методические условия обучения сетевым технологиям, ориентированные на изучение моделирования, проектирования, конструирования на основе имитации функционирования аппаратно-программных средств; методические рекомендации по обучению сетевым технологиям на базе совокупности учебных задач посредством использования аппаратно-программного обеспечения, в том числе приложений виртуальных машин и сред, то это обеспечит достижение большинством обучающихся эвристического и творческого уровней обученности сетевым технологиям на основе имитации функционирования аппаратно-программных средств.

Исходя из цели и гипотезы исследования были сформулированы задачи исследования:

  1. Провести анализ научно-педагогической и учебно-методической литературы по вопросам обучения сетевым технологиям в курсе информатики и ИКТ.
  2. Сформулировать и обосновать частнометодические принципы обучения сетевым технологиям на основе имитации функционирования аппаратно-программных средств.
  3. Разработать организационно-методические условия обучения сетевым технологиям в профильном курсе информатики и ИКТ.
  4.  Выделить этапы организации учебного процесса обучения сетевым технологиям в профильном курсе информатики и ИКТ.
  5. Разработать структуру содержания и методические рекомендации по организации курса обучения сетевым технологиям в профильном курсе информатики и ИКТ для старшеклассников.
  6. Провести педагогический эксперимент по проверке уровней обученности старшеклассников сетевым технологиям в рамках разработанного курса обучения.

Методологической основой исследования явились работы в области: педагогики и психологии (Бабанский Ю.К., Беспалько В.П., Леднев В.С., Сластенин В.А., Фельдштейн Д.И. и др.); теории и методики обучения информатике в общем и педагогическом образовании, в том числе в профильном обучении (Бешенков С.А., Кузнецов А.А., Кузнецов Э.И., Роберт И.В., Семакин И.Г., Угринович Н.Д., Хеннер Е.К. и др.); информатизации образования и использования средств ИКТ в учебном процессе (Ваграменко Я.А., Коваленко М.И., Лапчик М.П., Мартиросян Л.П., Привалов А.Н., Роберт И.В., Шихнабиева Т.Ш. и др.); обучения сетевым технологиям (Винокуров А.Ю., Иванников А.Д., Лапин Н. И., Ляш О.И., Тихонов А.Н., Штофф В.А. и др.); автоматизации и управления технологическими процессами в образовании (Данилюк С.Г., Дараган А.Д., Павлов А.А., Полежаев В.Д., Романенко Ю.А., Сердюков В.И. и др.).

Для решения поставленных задач использованы следующие методы исследования: анализ научно-педагогической и учебно-методической литературы по проблеме исследования, анализ работ в области теоретической информатики и педагогики, анализ ФГОС основного общего образования, наблюдение, анкетирование, тестирование, проведение педагогического эксперимента и анализ его результатов.

Этапы исследования. Исследование проводилось в три этапа в течение 2007-2014 гг.

На 1 этапе (2007-2009 гг.) изучалась научно-педагогическая, учебно-методическая, специальная литература по проблеме исследования, проведен анализ содержания обучения сетевым технологиям на основе моделирования, проектирования, конструирования и использования аппаратно-программного обеспечения, в том числе приложений виртуальных машин и программных сред.

На 2 этапе (2009-2011 гг.) обосновывались и формулировались частнометодические принципы обучения сетевым технологиям в профильном курсе информатики и ИКТ, выявлялись возможности организационно-методических условий реализации процесса обучения; выделялись этапы организации учебного процесса обучения сетевым технологиям на основе имитации функционирования аппаратно-программных средств; разрабатывались содержание и методические рекомендации по организации курса обучения сетевым технологиям.

На 3 этапе (2011-2014 гг.) осуществлялась экспериментальная оценка уровней обученности сетевым технологиям в профильном курсе информатики и ИКТ на основе имитации функционирования аппаратно-программных средств и проверка правдоподобности гипотезы исследования методами математической статистики, формулировались выводы, оформлялось диссертационное исследование.

Научная новизна и теоретическая значимость исследования состоят в: разработке организационно-методических условий обучения в области  моделирования, проектирования, конструирования и использования аппаратно-программных средств на основе имитации их функционирования; обосновании и формулировании частнометодических принципов обучения сетевым технологиям в профильном курсе информатики и ИКТ; разработке методических рекомендаций по обеспечению защиты информационного ресурса; описании этапов организации процесса обучения сетевым технологиям.

Практическая значимость исследования состоит в разработке: структуры содержания курса «Сетевое администрирование информационных сетей», ориентированного на обучение сетевым технологиям в профильном курсе информатики и ИКТ на основе имитации функционирования аппаратно-программных средств; методических рекомендаций для учителей по выбору форм и методов при обучении сетевым технологиям на основе имитации функционирования аппаратно-программных средств; методических рекомендаций по обучению сетевым технологиям на базе совокупности учебных задач посредством использования аппаратно-программного обеспечения; требований к уровням обученности старшеклассников в рамках разработанного курса обучения сетевым технологиям на основе имитации функционирования аппаратно-программных средств.

Предложенная структура содержания разработанного профильного курса «Сетевое администрирование информационных сетей» и методические рекомендации к нему могут быть использованы в процессе: обучения старшеклассников, изучающих информатику и ИКТ; обучения студентов среднего и высшего профессионального образования по направлениям подготовки «Информатика и вычислительная техника», «Прикладная математика и информатика»; повышения квалификации, подготовки и переподготовки преподавателей информатики и ИКТ.

Апробация результатов исследования проводилась на: заседаниях кафедры информатики и методики преподавания информатики в ФГОУ ВПО «Нижневартовский государственный университет» (г. Нижневартовск, 2010-2014 гг.), заседаниях Ученого совета ФГНУ «Институт информатизации образования» РАО (г. Москва, 2013-2014 гг.). Результаты исследования докладывались и получили одобрение на международных, российских, региональных научно-практических конференциях: Научно-практическая конференция «Информационные ресурсы в образовании» (г. Нижневартовск, 2010–2014 гг.); Международная научно-практическая конференция «Теоретические и методологические проблемы современного образования» (г. Москва, 2011 г.); Всероссийская научно-практическая конференция «Традиции и новации образовательной системы» (г. Чебоксары, 2011 г.); Международная научно-практическая конференция «Муниципальная система образования» (г. Москва, 2012 г.); Всероссийская научно-практическая конференция «Освоение и внедрение современных образовательных технологий в учебный процесс» (г. Таганрог, 2012 г.); Международный осенний симпозиум «Инновации в современной науке» (г. Таганрог, 2014 г.); Международная научно-практическая конференция «Наука в современном мире» (г. Таганрог, 2014 г.). Результаты диссертационного исследования были представлены на: конкурсном отборе «Лучший педагог (преподаватель) общеобразовательного учреждения ХМАО-Югры», победитель (г. Ханты-Мансийск, 2012 г.); Всероссийском конкурсе в области педагогики, воспитания и работы с детьми и молодежью до 20 лет «За нравственный подвиг учителя», победитель (г. Москва, 2013 г.); конкурсном отборе на получение премии Президента РФ «Лучший педагог (преподаватель) общеобразовательного учреждения», победитель (г. Москва, 2014 г.).

Внедрение результатов исследования. Результаты диссертационного исследования внедрены и используются в учебном процессе в МБОУ «Средняя общеобразовательная школа № 34» г. Нижневартовска (ХМАО-Югра) Тюменской области и МБОУ «Средняя общеобразовательная школа № 10» г. Нижневартовска (ХМАО-Югра) Тюменской области.

Достоверность и обоснованность полученных результатов обеспечивается: опорой на теоретические разработки в области педагогики, теорию и практику обучения сетевым технологиям в профильном курсе информатики и ИКТ; совокупностью разнообразных методов исследования, адекватных сути проблемы; согласованностью полученных выводов с основными положениями современной концепции образования, а также результатами педагогического эксперимента.

Положения, выносимые на защиту:

1. Теоретические положения обучения старшеклассников сетевым технологиям в профильном курсе информатики и ИКТ включают: частнометодические принципы обучения сетевым технологиям; организационно-методические условия обучения, ориентированные на изучение моделирования, проектирования, конструирования и использования аппаратно-программных средств на основе имитации их функционирования.

2. Реализация методических подходов, представленных в виде разработанной структуры содержания и методических рекомендаций по обучению сетевым технологиям, а также обоснованного сочетания организационных форм и методов обучения, обеспечивает формирование знаний и умений в области моделирования, проектирования, конструирования, обслуживания и администрирования информационной сети.

Структура диссертации состоит из введения, двух глав, заключения, списка используемой литературы и приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, выявлены объект и предмет исследования, сформулирована цель, выдвинута гипотеза, определены задачи, научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы, сформулированы положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ научно-педагогической и учебно-методической литературы (Бешенков С.А., Есаян А.Р., Кузнецов А.А., Кузнецов Э.И., Лапчик М.П., Левченко И.В. и др.) в области обучения сетевым технологиям в профильном курсе информатики и ИКТ, который позволил обосновать необходимость обучения сетевым технологиям на основе имитации функционирования АПС.

В диссертации обосновано, что обучение сетевым технологиям в профильном курсе информатики и ИКТ на основе имитации функционирования АПС позволяет учитывать интересы, склонности и способности обучающихся, создавать возможности для ориентации обучения старшеклассников в соответствии с их профессиональными интересами и намерениями в отношении продолжения образования.

Проведен сравнительный анализ возможностей специализированных программных сред (Microsoft Virtual PC, Oracle VM VirtualBox и др.), отличающихся друг от друга реализацией аппаратного обеспечения, совместимостью с оборудованием компьютера, быстродействием, работой с графикой и пр. Анализ показал, что их использование обеспечивает имитацию: аппаратных компонентов модели; процесса установки и функционирования на виртуальной машине различного программного обеспечения; процесса подключения средств к локальной сети и сети Интернет в условиях обеспечения защиты информационного ресурса и др. При этом, под имитацией функционирования АПС понимается отображение на экране моделей компонентов АПС, воспроизведение их работы и их взаимодействия, а также протекающих в них процессов в реальном времени.

В исследовании сформулированы педагогические цели обучения сетевым технологиям в профильном курсе информатики и ИКТ: освоение знаний и овладение умениями работать с программными средствами, с помощью которых могут быть реализованы информационные процессы при обеспечении безопасного функционирования АПС; развитие представлений о моделировании, проектировании, конструировании, использовании АПС и расширении сфер их использования; освоение и систематизация знаний на основе программной системы, эмулирующей аппаратное обеспечение; овладение умениями работать с системным и прикладным программным обеспечением; освоение знаний и овладение умениями в области сетевых технологий и средств защиты информации в глобальной и локальной сетях; развитие навыков сравнения различных АПС.

На основе исследований (Бешенков С.А., Кузнецов А.А., Лапчик М.П., Левченко И.В., Семакин И.Г., Угринович Н.Д. и др.) теоретических аспектов профильного обучения информатике и ИКТ на старшей ступени общеобразовательной школы были сформулированы и обоснованы частнометодические принципы обучения сетевым технологиям в профильном курсе информатики и ИКТ в аспекте их реализации в школе в условиях информатизации образования. Принцип реализации возможностей АПС компьютера и информационной сети, предполагающий имитацию представления на экране их функционирования в реальном времени. Принцип обеспечения защиты информационных ресурсов компьютера и информационной сети, предполагающий обеспечение защищенности информационных ресурсов от воздействий, чреватых нанесением ущерба пользователям информации, компьютерам и информационной сети при организации обучения в области аппаратного и программного обеспечения на базе создаваемых моделей. Принцип интеграции моделей АПС, предполагающий построение модели, имеющей более сложную структуру, и ее функционирование на основе более простых моделей за счет включения одной модели в другую или объединения нескольких моделей друг с другом. Принцип осуществления информационной деятельности, предполагающий осуществление различных видов информационной деятельности при разработке моделей (сбор, обработка информации об основных компонентах АПС, отражение ее в структуре модели и др.) и организацию работы с ними (сбор, обработка, передача и использование  информации о наблюдаемых или изучаемых объектах и процессах, продуцирование информации о наблюдаемых закономерностях, формулировка выводов и др.).

Опираясь на исследования (Жданов С.А., Кузнецов А.А., Поляков К.Ю., Хеннер Е.К. и др.), выявлены организационно-методические условия обучения сетевым технологиям в профильном курсе информатики и ИКТ на основе имитации функционирования АПС – наличие: целесообразно подобранных задач, ориентированных на моделирование, проектирование, конструирование АПС; практических задач, направленных на систематизацию знаний об аппаратно-программном обеспечении компьютера и информационной сети; предметно-познавательных заданий, направленных на овладение умениями работать с прикладным и системным программным обеспечением; заданий, направленных на освоение технологий и средств по обеспечению защиты информационного ресурса; предметно-познавательных заданий, обеспечивающих развитие навыков сравнения и выявления взаимосвязи аппаратного и программного обеспечения.

В исследовании обосновано использование следующих организационных форм и методов обучения: организация проблемного обучения по освоению теоретических положений курса на этапе повторения и обобщения материала; групповая  деятельность старшеклассников по выполнению учебных проектов; контекстное обучение по решению задач с использованием виртуальных машин на основе имитации функционирования АПС; организация учебных занятий, включающих изучение возможностей виртуальных машин и сред, разработку различных видов моделей; организация проектной, исследовательской и творческой деятельности в области сетевого администрирования компьютерных сетей с различными средствами аппаратного и программного обеспечения.

Во второй главе, опираясь на исследования Еремина Е.А., Калинина И.А., Ляша О.И., Угриновича Н.Д., Хеннера Е.К. и др., выделены этапы организации учебного процесса обучения сетевым технологиям в профильном курсе информатики и ИКТ на основе имитации функционирования АПС.

Первый этап моделирования предполагает: определение темы и целей проекта; рассмотрение теоретических аспектов функционирования АПС, включая обслуживание, настройку и администрирование компьютерных сетей; выявление возможностей создаваемых моделей и др. Второй этап проектирования предполагает: выбор и использование виртуальных машин для разработки различных видов моделей АПС; постановку цели и анализ объекта моделирования; определение состава компонентов АПС и их анализ; выявление отношений между компонентами в соответствии с целью моделирования; проверку функционирования модели и анализ адекватности построенной модели объекту и цели моделирования. Третий этап конструирования предполагает: установку серверной операционной системы; настройку и управление безопасностью домена; разработку модели локальной сети на основе одно- и многоранговой архитектуры; разработку модели локальной сети на основе серверной архитектуры; выявление и обсуждение альтернатив, возникших в ходе выполнения проекта; выбор оптимального варианта хода проекта; выполнение исследовательских задач проекта. Четвертый этап тестирования предполагает: обсуждение различных вариантов разработанных моделей, предложенных старшеклассниками; выбор оптимального варианта разработанных моделей; поиск и устранение проблем с оборудованием; простейшее администрирование операционной системы (создание учетных записей пользователей, настройка профилей пользователей, установка утилит, работа с дисковыми утилитами, использование средств загрузки, восстановление системы).

На основе частнометодических принципов обучения сетевым технологиям разработана блочно-модульная структура содержания профильного курса «Сетевое администрирование информационных сетей» для профильного курса информатики и ИКТ. Разработанный курс состоит из трех блоков. В теоретическом блоке рассматриваются: основные положения организации учебного процесса обучения сетевым технологиям на основе имитации функционирования АПС (их возможности, виды создаваемых моделей и пр.) В технологическом блоке рассматриваются: выбор и использование виртуальных машин и программных сред для разработки различных видов моделей; описание этапов их разработки; осуществление имитации функционирования АПС и др. В методическом блоке рассматриваются: методические рекомендации для учителей по выбору форм и методов реализации обучения сетевым технологиям; организационные формы и методы проведения занятий; методические подходы к обучению старшеклассников в области аппаратного и программного обеспечения компьютера и информационной сети на основе моделирования, проектирования, конструирования, использовании АПС и пр. Каждый блок курса состоит из ряда модулей, отражающих тематику соответствующего блока с учетом интересов, склонностей и способностей обучающихся, возможности для ориентации образования старшеклассников в соответствии с их профессиональными интересами и намерениями в отношении продолжения образования.

В диссертации показано, что степень обученности старшеклассников сетевым технологиям можно (Беспалько В.П.) охарактеризовать четырьмя уровнями: репродуктивным, адаптивным, эвристическим и творческим. Уровень обученности старшеклассников сетевым технологиям по профильному курсу информатики и ИКТ «Сетевое администрирование информационных сетей» выявлялся по результатам педагогического тестирования знаний и умений.

Педагогический эксперимент проводился в 2011-2012 учебном году в три этапа: констатирующий, формирующий и заключительный. В педагогическом эксперименте участвовали школьники МБОУ «Средняя общеобразовательная школа № 34» города Нижневартовска (ХМАО-Югра)  Тюменской области (МБОУ «СОШ № 34») и МБОУ «Средняя общеобразовательная школа № 10» города Нижневартовска (ХМАО-Югра) Тюменской области (МБОУ «СОШ № 10»).

В педагогическом эксперименте принимали участие 84 школьника, обучающихся в классах информационно-технологического профиля, 41 учащийся МБОУ «СОШ № 10» и 43 учащихся МБОУ «СОШ № 34». Из них были составлены 2 экспериментальные и 2 контрольные группы. В эксперименте приняли участие четыре педагога этих общеобразовательных учреждений по информатике и ИКТ высшей квалификационной категории, которые проводили обучение.

В процессе формирования экспериментальных групп проводилась оценка уровня начальных знаний и умений (каждого старшеклассника), необходимого для изучения профильного курса информатики и ИКТ «Сетевое администрирование информационных сетей». Результаты выполнения входной диагностической работы, представленные в диссертации, показали, что все школьники обладают необходимым для изучения данного курса уровнем начальных знаний.

На формирующем этапе эксперимента осуществлялось обучение старшеклассников экспериментальных групп по программе, реализующей разработанные в диссертации методические подходы по обучению сетевым технологиям на основе имитации функционирования АПС. Продолжительность обучения старшеклассников составляла один учебный год. По завершении обучения старшеклассники выполнили итоговую диагностическую работу, результаты которой представлены в диссертации. Обучение в контрольных группах проводилось по традиционной методике. По завершению обучения школьники выполняли итоговую диагностическую работу.

На заключительном этапе эксперимента проводилась статистическая обработка эмпирических данных, полученных на формирующем этапе эксперимента. Сначала были последовательно выдвинуты две нулевые статистические гипотезы: первая – об однородности данных 2-х экспериментальных групп по уровням обученности их учащихся сетевым технологиям; вторая – об однородности данных 2-х контрольных групп по уровням обученности их учащихся сетевым технологиям. Проверка этих гипотез, проведенная на уровне значимости α = 0,05 по критерию χ2 Пирсона, по результатам выполнения их учащимися итоговой диагностической работы, позволила принять эти нулевые гипотезы как правдоподобные и объединить все выборочные данные о результатах выполнения итоговой диагностической работы учащимися экспериментальной и контрольной групп соответственно в две общие выборки: по экспериментальным и контрольным группам. Затем была выдвинута третья нулевая статистическая гипотеза об однородности данных общих поименных выборок по экспериментальной и контрольной группам по уровням обученности учащихся сетевым технологиям. В результате проверки третьей нулевой статистической гипотезы, проведенной по аналогии с двумя предыдущими, данная нулевая статистическая гипотеза была отвергнута и принята альтернативная статистическая гипотеза.  

Анализ данных общей выборки по контрольным группам показал, что в результате обучения эвристического и творческого уровня обученности сетевым технологиям достигли 15 из 42 школьников, что составляет 35,7%, то есть меньшинство. Аналогичный анализ данных общей выборки по экспериментальным группам показал, что в результате обучения эвристического и творческого уровня обученности сетевым технологиям достигли 31 из 42 школьников, что составляет 73,8%, то есть большинство.

Результаты педагогического эксперимента позволяют считать выдвинутую в исследовании гипотезу правдоподобной.

Таким образом, педагогический эксперимент показал, что обучение сетевым технологиям на основе имитации функционирования аппаратно-программных средств на базе разработанных методических подходов способствует достижению большинством обучающихся эвристического и творческого уровней обученности сетевым технологиям, что свидетельствует о правдоподобности выдвинутой в исследовании гипотезы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Проведенный анализ научно-педагогической и учебно-методической литературы по вопросам обучения сетевым технологиям в курсе информатики и ИКТ показал необходимость обучения старшеклассников, которое должно быть ориентировано на: осознанный выбор ими будущего профиля обучения, соответствующего склонностям, индивидуальным особенностям и интересам; продолжение обучения в информационно-технологическом направлении. Результаты анализа исследований позволили выявить, что в профильном курсе информатики и ИКТ недостаточно реализованы подходы к обучению сетевым технологиям на основе имитации функционирования АПС. Сделан вывод о необходимости теоретического обоснования структуры содержания и разработки методических подходов к обучению сетевым технологиям в профильном курсе информатики и ИКТ с использованием целесообразно подобранных задач моделирования, проектирования, конструирования, в том числе приложений виртуальных машин и программных сред.

2. Сформулированы и обоснованы частнометодические принципы обучения сетевым технологиям в профильном курсе информатики и ИКТ на основе имитации функционирования АПС: реализации возможностей АПС компьютера и информационной сети, предполагающий имитацию представления на экране их функционирования в реальном времени; обеспечения защиты информационных ресурсов компьютера и информационной сети, предполагающий обеспечение защищенности информационных ресурсов при организации обучения в области аппаратного и программного обеспечения на базе создаваемых моделей; интеграции моделей АПС,  предполагающий построение модели, имеющей более сложную структуру, и ее функционирование на основе более простых моделей; осуществления информационной деятельности, предполагающий осуществление сбора, обработки, передачи, использования  информации, выбора и использования виртуальных машин для разработки различных видов моделей АПС, постановку цели и анализ объекта моделирования, определение состава компонентов АПС, их анализ.

3. Разработаны организационно-методические условия обучения сетевым технологиям в профильном курсе информатики и ИКТ. К организационно-методическим условиям обучения сетевым технологиям в профильном курсе информатики и ИКТ на основе имитации функционирования АПС относятся наличие: целесообразно подобранных заданий, в том числе практических задач; предметно-познавательных заданий; компетентностно-ориентированных заданий. Обоснованы организационные формы и методы обучения, к которым относятся: организация проблемного обучения по освоению теоретических положений курса на этапе повторения и обобщения материала; групповая деятельность старшеклассников по выполнению учебных проектов; контекстное обучение по решению задач с использованием виртуальных машин на основе имитации функционирования АПС; организация учебных занятий, включающих изучение возможностей виртуальных машин и сред, разработку различных видов моделей; организация проектной и исследовательской деятельности в области сетевого администрирования компьютерных сетей с различными средствами аппаратного и программного обеспечения.

4. Выделены этапы организации учебного процесса обучения сетевым технологиям в профильном курсе информатики и ИКТ на основе имитации функционирования АПС. Первый этап моделирования предполагает: определение темы и целей проекта; рассмотрение теоретического аспекта функционирования АПС; выявление возможностей создаваемых моделей и др. Второй этап проектирования предполагает: выбор и использование виртуальных машин для разработки различных видов моделей АПС; постановку цели и анализ объекта моделирования; определение состава компонентов АПС и их анализ; выявление отношений между компонентами в соответствии с целью моделирования; проверку функционирования модели и анализ адекватности построенной модели объекту и цели моделирования. Третий этап конструирования предполагает: установку серверной операционной системы; настройку и управление безопасностью домена; разработку модели локальной сети; выявление и обсуждение альтернатив, возникших в ходе выполнения проекта; выбор оптимального варианта хода проекта; поэтапное выполнение исследовательских задач проекта. Четвертый этап тестирования предполагает: обсуждение различных вариантов разработанных моделей; выбор оптимального варианта разработанных моделей; поиск и устранение проблем с оборудованием; простейшее администрирование операционной системы.

5. Разработана блочно-модульная структура содержания (три блока) профильного курса «Сетевое администрирование информационных сетей», ориентированная на обучение сетевым технологиям в профильном курсе информатики и ИКТ. В теоретическом блоке рассматриваются основные положения организации учебного процесса обучения сетевым технологиям на основе имитации функционирования АПС: их возможности; виды создаваемых моделей и др. В технологическом блоке рассматриваются: выбор и использование виртуальных машин и программных сред для разработки различных видов моделей; описание этапов их разработки; осуществление имитации функционирования АПС и др. В методическом блоке рассматриваются: методические рекомендации для учителей по выбору форм и методов при реализации обучения сетевым технологиям; методические подходы к обучению старшеклассников в области аппаратного и программного обеспечения компьютера и информационной сети на основе моделирования, проектирования, конструирования, использовании АПС и др. Каждый блок курса состоит из ряда модулей, отражающих тематику соответствующего блока с учетом интересов и способностей обучающихся, в соответствии с их профессиональными интересами и намерениями в отношении продолжения образования. Разработаны методические рекомендации для учителей по выбору форм и методов обучения сетевым технологиям на основе имитации функционирования АПС и требования к уровням обученности старшеклассников в рамках разработанного профильного курса.

6. В ходе педагогического эксперимента было проведено обучение учащихся средних общеобразовательных учреждений в области моделирования АПС на основе имитации их функционирования в рамках профильного курса «Сетевое администрирование информационных сетей».

Анализ данных общей выборки по контрольным группам показал, что в результате обучения эвристического и творческого уровня обученности сетевым технологиям достигли 15 из 42 школьников, что составляет 35,7%, то есть меньшинство. Аналогичный анализ данных общей выборки по экспериментальным группам показал, что в результате обучения эвристического и творческого уровня обученности сетевым технологиям достигли 31 из 42 школьников, что составляет 73,8%, то есть большинство.

Результаты педагогического эксперимента подтвердили выдвинутую в исследовании гипотезу.

Основное содержание диссертационного исследования отражено в публикациях:

Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК МОН РФ:

  1. Шестопалова, О. А. Организация профильных занятий для старшеклассников с использованием сетевых технологии [Текст] /
    О. А. Шестопалова // Теория и практика общественного развития. – 2012. – №10. – С. 157-158.
  2. Шестопалова, О. А. Формирование сетевой культуры старшеклассников через профильные курсы информатики [Текст] /
    О. А. Шестопалова // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И.Я. Яковлева – 2012. – №1-2. – С. 202-205.
  3. Шестопалова О. А. Применение программно-управляемых устройств в профильном обучении (методические рекомендации) [Текст] /
    Я. А. Ваграменко, О. А. Шестопалова, Т. Б. Казиахмедов, Г. Ю. Яламов // Педагогическая информатика. – 2014. – №1 – С. 3-21.

Статьи:

  1. Шестопалова, О. А. Windows или Linux в преподавании информатики и ИКТ [Текст] / О. А. Шестопалова // Информационные ресурсы в образовании: материалы Всероссийской научно-практической конференции (Нижневартовск, 15-17 апреля 2010 г.) / отв. ред.
    Т. Б. Казиахмедов. – Нижневартовск: НГГУ, 2010. – С. 127-131.
  2. Шестопалова, О. А. Информационная и сетевая культура преподавателя как необходимый компонент современного образования [Текст] / О. А. Шестопалова // Информационные ресурсы в образовании: материалы Всероссийской научно-практической конференции (Нижневартовск, 14-16 апреля 2011 г.) / отв. ред. Т. Б. Казиахмедов. – Нижневартовск: Изд-во Нижневарт. гуманит. ун-та, 2011. – С. 83-86.
  3. Шестопалова, О. А. Сетевые технологии через профильное обучение [Текст] / О. А. Шестопалова // Традиции и новации образовательной системы: материалы Международных педагогических чтений (Чебоксары,
    14 июня 2011 г.) / гл. ред. А. Н. Ярутова. – Чебоксары: Учебно-методический центр, 2011. – С. 190-192.
  4. Шестопалова, О. А. Модель формирования сетевой и информационной культуры учащимися через профильные курсы информатики [Текст] / О. А. Шестопалова // Информационные ресурсы в образовании: материалы Всероссийской научно-практической конференции (Нижневартовск, 14-16 апреля 2011 г.) / отв. ред. Т. Б. Казиахмедов. – Нижневартовск: Изд-во Нижневарт. гуманит. ун-та, 2011. – С. 117-120.
  5. Шестопалова, О. А. Видеоконференция в локальной сети и через Интернет [Текст] / О. А. Шестопалова // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук: материалы Международной научно-практической конференции (Таганрог, 2011 г.) – Таганрог, 2011. – С. 96-100.
  6. Шестопалова, О. А. Компетенции информационной и сетевой культуры школьников [Текст] / О. А. Шестопалова // Теоретические и методологические проблемы современного образования: материалы IV Международной научно-практической конференции (Москва, 5-6 апреля 2011 г.). – М., 2011. – С. 47-52.
  7. Шестопалова, О. А. Сетевая культура старшеклассников и профильные курсы информатики [Текст] / О. А. Шестопалова // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. – 2011. – №11(34). –
    С. 249-252.
  8. Шестопалова, О. А. Элективные курсы по информатике в условиях профильного обучения учащихся старших классов [Текст] / О. А. Шестопалова // Актуальные вопросы модернизации российского образования: материалы XI Международную научно-практической конференции (Таганрог, 24 марта 2012 г.) / под ред. д.п.н., проф.
    И. А. Рудаковой. – М.: Издательство «Спутник+», 2012. – С. 89-92.
  9. Шестопалова, О. А. Модель методической системы  обучая сетевым технологиям старшеклассников через профильные курсы информатики [Текст] / О. А. Шестопалова // Современный учитель: личность и профессиональная деятельность: материалы V Международную научно-практической конференции (Таганрог, 31 марта 2012 г.) / научный ред. д.п.н., проф. И. А. Рудакова. – М.: Издательство «Перо», 2012. –С. 121-124.
  10. Шестопалова, О. А. Сетевая культура старшеклассников и профильные курсы информатики [Текст] / О. А. Шестопалова // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. – 2011. – №6(29). – С. 161-163.
  11. Шестопалова, О. А. Формирование компьютерной грамотности и культуры [Текст] / О. А. Шестопалова // Актуальные вопросы современной науки: материалы XIII Международной научно-практической конференции (Таганрог, 31 октября 2011 г.) / под ред. д.п.н., проф. И. А. Рудаковой. –
    М.: Издательство «Спутник+», 2011. – С. 96-99.
  12. Шестопалова, О. А. Создание образовательного модуля с региональным компонентом для профильного курса «Технология создания сайтов» [Текст] / О. А. Шестопалова // Инновационный подход к обучению и воспитанию: материалы Всероссийского (с международным участием) фестиваля методических идей (Чебоксары, 25 февраля 2011 г.) / гл. ред.
    А. Н. Ярутова. – Чебоксары: Учебно-методический центр, 2011. – С. 79-83.
  13. Шестопалова, О. А. Этапы проектирования учебного процесса обучения сетевым технологиям информатики и ИКТ [Текст] /
    О. А. Шестопалова // Освоение и внедрение современных образовательных технологий в учебный процесс: материалы VII Международной научно-практической конференции (Таганрог, 24 февраля 2014 г.) / научный ред. д.п.н., проф. С. П. Акутина. – М.: Издательство «Спутник+», 2014. –
    С. 96-101.
  14. Шестопалова, О. А. Теоретические условия реализации обучения сетевым технологиям иинформатике и ИКТ [Текст] / О. А. Шестопалова // Наука в современном мире: материалы XVII Международной научно-практической конференции (Таганрог, 24 февраля 2014 г.) / научный ред. д.п.н., проф С. П. Акутина. – М.: Издательство «Перо», 2014. – С. 53-56.
  15. Шестопалова, О. А. Принципы обучения сетевым технологиям старшеклассников профильного образования информатики и ИКТ [Текст] // О.А. Шестопалова // Инновации в современной науке: материалы
    III Международного зимнего симпозиума (Таганрог, 26 февраля 2014 г.) / научный ред. д.п.н., проф. Г. Ф. Греебенщиков. – М.: Издательство «Спутник+», 2014. – С. 189-195.

Учебно-методические пособия:

  1. Шестопалова, О. А. Сетевое администрирование информационных сетей: методическое пособие для учителей [Текст] / О. А. Шестопалова. – Нижневартовск: Дизарт-Групп, 2011. – 190 с.

актуальность курсовой по программированию



Ученик

(186),
на голосовании



11 лет назад

Голосование за лучший ответ

Carlos

Мастер

(2433)


11 лет назад

[irony]
«TurboPascal — диалект язык программирования Паскаль от фирмы Borland, используемый в одноименной интегрированной среде разработки программного обеспечения. Один из наиболее известных языков программирования, широко применявшихся в промышленном программировании, обучении программированию в высшей школе. Отличается наличием средств структурного программирования, строгим синтаксисом, способствующим дисциплинированию программирования и выявлению многих ошибок на стадии компиляции. Однако последнее время данный язык стал утрачивать свою популярность и не используется в практических разработках. Во многом это связано с тем, что современные языки программирования предоставляют средства решения типовых задач обработки строк, таких как разбиение строки по разделителям, поиск подстрок, удаление и замена подстрок, разбор строк с помощью регулярных выражений и т. д. В курсовой работе рассматриваются подобные типовые задачи обработки строк и их решения на языке TurboPascal. Предложенные в работе решения могут быть использованы для разработки современного программного обеспечения с помощью проверенных и хорошо себя зарекомендовавших средств, в том числе для создания программного обеспечения для оборудования и станков, используемых в области нанотехнологий… »
[irony]

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *