Глава 4. Методы информатики. Компьютерный

Информатика

С. Бешенков, Н. Кузьмина, Е. Ракитина

СИСТЕМАТИЧЕСКИЙ КУРС

Класс

Для классов гуманитарного профиля

Допущено

Министерством образования

Российской Федерации

*-

Москва

Бином. Лаборатория Знаний

200 2

ББК 32.97

УДК 004.9

Б 57

Бешенков С. А.

Б 57 Информатика. Систематический курс. Учебник для

11 класса гуманитарного профиля / С. А. Бешенков, Н. В. Кузьмина, Е. А, Ракитина. — М.: Бином. Лабора­тория Знаний, 2002. — 200 с: ил. ISBN 5-94774-020-6

Учебник предназначен для изучения информатики в старших клас­сах гуманитарного профиля. Впервые информатика рассматривается как существенный элемент гуманитарной культуры человека. Учебник развивает и углубляет основные положения базового курса информати­ки.

Учебно-методический комплект, в который входит данный учеб­ник, содержит практикум и несколько методических пособий для пре­подавателей информатики.

УДК 004.9 ББК 32.97

Все права защищены. Никакая часть этой книги не может быть воспроизве­дена в любой форме или любыми средствами, электронными или механически­ми, включая фотографирование, магнитную запись или иные средства копиро­вания или сохранения информации без письменного разрешения издательства.

© Бешенков С. А., Кузьмина Н. В., Ракитина Е. А., 2002 ISBN 5-94774-020-6© Бином. Лаборатория Знаний, 2002

По вопросам приобретения обращаться: (095) 955-03-98, e-mail: [email protected]

Предисловие........................................................................................................... 4

Глава 1. Информационные системы............................................................. 7

§1.1. Определение понятия система. Сущность системного

подхода.................................................................................................. 7

§ 1.2. Системный анализ как метод научного познания. . . 19 § 1.3. Информационные системы. Автоматизированные

информационные системы............................................................. 31

Глава 2. Программное обеспечение компьютера

как автоматизированная информационная
система............................................................................................... 42

§ 2.1. Программное обеспечение компьютера

как информационная система....................................................... 42

§ 2.2. Системное программное обеспечение.......................................... 52

§ 2.3. Системы автоматизированного хранения

информации. Базы данных, СУБД.............................................. 64

§ 2.4. Геоинформационные системы........................................................ 78

§ 2.5. Системы искусственного интеллекта........................................... 90

Глава 3. Информационые основы управления................................... 108

§ 3.1. Общие принципы управления...................................................... 109

§ 3.2. Виды управления............................................................................. 121

§ 3.3. Автоматизированные системы управления............................. 134

§ 3.4. Самоуправляющиеся системы..................................................... 146

§ 3.5. Устойчивость систем с позиций управления........................... 157

Глава 4. Методы информатики. Компьютерный

эксперимент.................................................................................. 169

§ 4.1.Системный анализ и информационное

моделирование как методы научного познания ... 170 § 4.2. Компьютерное моделирование. Компьютерный

эксперимент..................................................................................... 181

Заключение. Информационная цивилизация..................................... 196

Современное общество идет к глобальной информацион­ной цивилизации, в которой информация становится «средой обитания» человека, а информационная деятель­ность — главным фактором общественного развития.

В этих условиях общеобразовательный курс информати­ки выполняет следующие основные задачи.

В плане социализации — курс должен помочь обучаемым сохранить свою личность в окружающей их информацион­ной техносфере, помочь предотвратить скатывание к «тех­ногенному» человеку, выполняющему действия по заданной инструкции. Это предполагает:

• получение знаний, позволяющих преодолеть психологи­ческий дискомфорт, возникающий в связи с необходимо­стью перерабатывать, осмыслять и оценивать огромные объемы информации;

• понимание диалектики взаимоотношения действительно­го и виртуального миров, умение сохранить целостность своего «Я».

Вместе с тем курс информатики должен обеспечить овла­дение современными информационными технологиями, ко­торые являются необходимым инструментом профессиона­льной деятельности, а также необходимой ступенью для продолжения образования.

Эти задачи могут быть в значительной мере решены, если сформировать представления о ряде фундаментальных идей, которые «управляют» современным миром. Таких идей в сути только три: «формализация и моделирование», «авто­матизация », « управление ».

Кратко прокомментируем эти идеи.

Идея формализации, построения и изучения моделей — основа современного научного метода. Любая наука имеет дело с моделями. Казалось бы, при чем здесь информатика? Однако еще на заре становления европейской науки Г. В. Лейбницем была сформулирована мысль, что познание сути вещей равносильно раскрытию ее внутренней формы. Одной из основных задач информатики как раз и является всестороннее изучение этих форм, то есть информационных моделей.

Вторая и третья идеи непосредственно примыкают к первой.

Цель науки, как это хорошо известно, заключается не в созерцании, а в создании механизмов управления природой и обществом. Управлять, разумеется, можно по-разному. Однако наибольшую значимость с точки зрения информати­ки приобретает управление посредством автоматизации. В свою очередь, чтобы автоматизировать надо сначала форма­лизовать, то есть выделить некоторую форму, структуру. Та­ким образом, круг замкнулся, и мы снова возвращаемся к информационным моделям.

Эти основные идеи информатики представлены в преде­льно общем, почти философском ключе. В действительно­сти, они уже давно и прочно вошли в «прозу» нашей жизни. Например, что мы делаем, когда формулируем свои мысли, оформляем отчеты, заполняем всевозможные формуляры и пр. — по сути, строим информационные модели. Посылая младшего брата в магазин, вы стараетесь, по возможности, «автоматизировать» его действия, чтобы получить заданный результат. Наконец, садясь за компьютер, вывешивая объ­явление, вы в действительности, осуществляете «управле­ние».

Эти три идеи и легли в основу построения «Систематиче­ского курса».

В первой части учебника (10 класс) подробно изучались два направления: «Информация и информационные процес­сы» и «Моделирование и формализация», а также темы, не­посредственно связанные с автоматизацией информацион­ных процессов: «Компьютер как средство обработки информации», «Информационные технологии».

Во второй части (11 класс) акцент сделан на информаци­онных основах управления. Это, в свою очередь потребовало изучение информационных систем, которые, с одной сторо­ны являются «пространством» развертывания информаци­онных процессов, с другой являются основным понятием при изучении информационных основ управления.

Последняя глава учебника посвящена методам информа­тики, которые, собственного говоря, и связывают информа­тику с другими предметами и являются основой примене­ния компьютера к широкому спектру практических задач. К этим методам относятся, в первую очередь: системный анализ, информационное моделирование и компьютерный эксперимент. Учитывая, что методы системного анализа и информационного моделирования уже изучались в соответ-

ствующих главах, основное внимание уделяется именно компьютерному эксперименту.

Методические принципы построения учебника остаются прежними.

Каждая глава традиционно состоит из параграфов. Каж­дый параграф, независимо от содержания, разбивается на уровни усвоения. Уровень «понимать» предполагает знаком­ство с учебным материалом на уровне ассоциативных свя­зей. Уровень «знать» фиксирует то, что необходимо держать «в голове», и то, что «должно остаться, когда все остальное забудется». Наконец, уровень «уметь» предполагает владе­ния навыками решения различных задач — от типовых, до творческих. Последние составляют содержание уровня «Во­прос-проблема». Изучение параграфа всегда будет более эф­фективным, если его можно немного «оттенить», добавив ♦интересный факт» и посмотрев на него более широко (уро­вень «Расширь свой кругозор»).