思考 與練 習(xí) 1.思考我國教育信息化建設(shè)有哪些任務(wù)。 2.給出我國教育信息化的階段性發(fā)展大事。 3.闡述從計(jì)算機(jī)教育發(fā)展到信息素養(yǎng)教育的歷程。 ·14· 第 1章 信息技術(shù)教育概述參 考 文 獻(xiàn) 1 陳至立 .談中小學(xué)信息技術(shù)教育 .人民教育,2001(2):4-7 2 王吉慶 .信息素養(yǎng)論 .上海:上海教育出版社,2001 3 徐曉東 .信息技術(shù)粗纖維分析儀教育課程開發(fā)理念與實(shí)踐的研究 .課程·教材·教法,5 李藝 .中小學(xué)信息文 化教 育與 信息 技術(shù) 教育 問題 觀察 報(bào)告 .天津 教 育信 息化,6 余勝泉,林君芬 .2002年教育信息化應(yīng)用回顧與展望 .教育技術(shù)通訊,http://www.etc.edu.cn/ 7 祝智庭 .祝智庭教授談信息技術(shù)教育中的若干問題 .http://www.gzchaotian.com/ 8 楊政學(xué),張秀梅 .普通高中信息技術(shù)課與各學(xué)科整合的課程———“一任務(wù)二方法 三發(fā)展”模式 .電 化教 育研究,2003(3) 參 考 文 獻(xiàn) ·15·第 2章 信 息 知 識(shí)與 信 息處 理 2.1 信 息的 概念 與類 型 現(xiàn)在,在人們的工作、學(xué)習(xí)、娛樂中,隨時(shí)都會(huì)談到信息,隨時(shí)都 在利用 信息,信息成了 社 會(huì)的基本要素。 2.1.1 什么是信息 人們對(duì)信息的認(rèn)識(shí)是一個(gè)逐步發(fā)展和深入的過程,而且這個(gè)過程仍在繼續(xù)。 1.信息概念的產(chǎn)生 信息現(xiàn)象從古至今廣泛存在。人們通過交談傳遞著信息;書籍 報(bào)刊中 存在著信息;刮 風(fēng) 下雨中蘊(yùn)含著信息;花開花落中也含著信息。
在人們的社會(huì)生活中,信息十分普遍,也 十分重要。人 自身 通過 語言、肢 體動(dòng)作 及表 情 等發(fā)出信息,同時(shí)又用自己的 感覺器官、神 經(jīng)系統(tǒng)和 大腦等從 外界 接收、加 工和 存儲(chǔ) 信息。 可以說,如果沒有生成、傳 遞、加工 信息 的活動(dòng),就難 有社 會(huì)生 活。在 人 們的日 常社會(huì)生 活 中,信息無所不在。 例如,自然界中的信息:候鳥的遷移 帶來了 季節(jié) 變化 的信息;蜻 蜓低 飛表 達(dá)了即 將下 雨 的信息;植物生長的方向表 達(dá)了它 們受 陽光照射 方向的信 息等。 再例如,社會(huì) 生活中的 信 息:人們的消費(fèi)水平表現(xiàn)了他們的收入情況、生活水平等方面的信息;銀行存款的增 長情 況 表現(xiàn)了人們對(duì)于國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展信心是否充足的信息;某一社區(qū)小學(xué)校新生入學(xué)人數(shù) 的變 化 情況表現(xiàn)了社區(qū)人口增長方面的信息等。 在科學(xué)的信息概念出現(xiàn)之前,人們對(duì)于信息的理解大多是從信 息的作 用、信息的外顯 特 征和信息的某個(gè)具體規(guī)律等方面進(jìn)行的,但都沒能揭示信息的本質(zhì)。 例如,較早的時(shí)候,人們對(duì)于信息一 詞的 理解基本等同于 “消息”,認(rèn)為 “信息是 指對(duì) 消 息接收者來說預(yù)先所不知道的消息 ”。當(dāng) 然這是 不確 切的,信 息是消 息的 內(nèi)容,消息 只是 一 種形式,一則消息可能包含豐富的信息,也可能只含有少量有用信息。 也有人認(rèn)為信息就是信號(hào),這更 不確 切,信 號(hào)是 攜帶 信息的 載體,同 一信 息可以 用不 同 的載體進(jìn)行傳載,因此可能產(chǎn)生不同的信號(hào)。2.信息概念的發(fā)展 1928年,哈特利(R.V.L)在其《信息的傳輸》一文中首 次提出:“消息是信息 的載 體,信 息是包含在各種消息(語言、文字、圖像、信號(hào)等)中的抽象量 ”,從 而實(shí)現(xiàn) 了信 息在概 念上 的 突破。1948年,美國數(shù)學(xué)家,信息論的創(chuàng)始人香農(nóng)(C.E.Shannon)在其《通信的數(shù)學(xué)理論 》這 一重要著作中闡明了“信息 是人 們對(duì) 事物了 解不 確定 性的減 少或 消除,是兩次 不確定性 之 差”,并給出了信息的數(shù)學(xué)表達(dá)式,如此奠定了信息論的理論基礎(chǔ)。
這種說 法認(rèn)為,信息可 以 消除人們對(duì)事物認(rèn)識(shí)的不確定性,并將消除不確定程度的多少,作為信息量的度 量,這是 現(xiàn) 在人們最常使用的一種對(duì)信息的解釋,但這種對(duì)信息的解釋僅僅從量的角度闡述和 研究 信 息概念,而沒有考慮信息的內(nèi)容和效用,因此對(duì)信息的認(rèn)識(shí)具有一定的局限性。 隨著科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展和信息論在各科 學(xué)領(lǐng)域的廣 泛應(yīng)用,特別是 在計(jì) 算機(jī)技 術(shù)和 網(wǎng) 絡(luò)技術(shù)普及應(yīng)用的情況下,人們更認(rèn)識(shí)到信息是存在于自然、社會(huì)和思維各個(gè)領(lǐng) 域中、具 有 普遍性的概念?刂普摰 奠基 人維 納(Winner)指出:“信息就 是信 息,不是 物質(zhì),也不是 能 量”。從而明確了信息是區(qū)別于物質(zhì)與能量的第三類資源。 20世紀(jì) 40年代以后,信息作為不同于物質(zhì)和 能量的 第三 類資源 的作 用越 來越突 出,信 息技術(shù)的迅速發(fā)展,創(chuàng)造了以計(jì)算機(jī)為代表的自動(dòng)化、智能化高級(jí)生產(chǎn)工具,它們相 當(dāng)于 人 的腦力的延伸。由于人們對(duì)信息資源的充分利用,使 得信息產(chǎn)業(yè) 成為當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì) 的主 導(dǎo) 性產(chǎn)業(yè),而且,充分利用信息資源,將會(huì)促進(jìn)社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展,也會(huì)大 大促進(jìn)知識(shí)經(jīng)濟(jì)的 發(fā) 展。因而,除了在信息科學(xué)的領(lǐng)域及相近 領(lǐng)域,人們需要 對(duì)信息進(jìn)行界定 外,在其他 領(lǐng)域 也 在關(guān)注信息的概念,于是便產(chǎn)生了對(duì)信息概念的進(jìn)一步理解和界定。 例如,我國國家標(biāo)準(zhǔn) GB4894-85《情報(bào)與 文獻(xiàn)工作詞匯基本 術(shù) 語》中關(guān) 于“信息”的 解 釋為:物質(zhì)存在的一種方式、形態(tài)或運(yùn)動(dòng)狀態(tài),也是事物的一種普遍屬性,一般指 數(shù)據(jù)、消 息 中所包含的意義,可以使消息中所描述事件的不定性減少。信息是物質(zhì)的普遍屬性。 《辭!罚ǎ保梗福梗⿲(duì)信息的解釋是: ① 音信、消息。 ② 通信系統(tǒng)傳輸和處理的對(duì)象,泛指消息和信號(hào)的具體內(nèi)容和意義。 英國《牛津英語辭典》對(duì)信息的概念這樣表述:通過各種方式可以被傳遞、傳播、傳達(dá)、感 受的,以聲音、圖像、文字所表征,并與某些特 定的事實(shí)、主題 或事 件相聯(lián)系的 消息、情 報(bào)、知 識(shí),都可以泛稱為信息。 美國《韋伯斯特詞典》認(rèn)為:信息是知識(shí)和情報(bào)的通信和接受,并將信息表述為以下四種: ① 由調(diào)查、研究和學(xué)習(xí)所得到的資料和知識(shí); ② 知識(shí)、學(xué)問和新聞; ③ 事實(shí)、情況和數(shù)據(jù); ④ 表示數(shù)據(jù)的記號(hào)、信息和標(biāo)識(shí)。 日本的《廣辭苑》將信息表述為:關(guān)于事物的內(nèi)容和情況的通報(bào)。
2.1 信息的概念與類型 ·17·3.信息的概念 由于本書是一本講述信息技術(shù)教育的教材,因此主要從信息科 學(xué)的角 度出發(fā),在兼顧 其 他領(lǐng)域的情況下來理解信息的概念。 (1)控制系統(tǒng)?刂葡到y(tǒng)可以是生物的,也可以是人造的? 制系 統(tǒng)能 感受到 環(huán)境 的 特點(diǎn),然后根據(jù)感受調(diào)整自身的狀態(tài)和行為。控制系統(tǒng)對(duì)自身行為 和狀態(tài) 的調(diào)整,又可以 產(chǎn) 生對(duì)環(huán)境的影響。控制系統(tǒng)本身也是由物質(zhì)組成,控 制系統(tǒng)的運(yùn) 作是系統(tǒng)支配自身 內(nèi)部 結(jié) 構(gòu)的結(jié)果。從信息科學(xué)的角度來看,控制系統(tǒng)感受到的環(huán)境情況叫 做輸入 信號(hào),而將控制 系 統(tǒng)做出的行為或狀態(tài)調(diào)整稱為輸出信號(hào)。 控制系統(tǒng)通常由感應(yīng)器、控制器、受控部 件等組成? 制系 統(tǒng)有 兩種,一 種是閉 環(huán)控 制 系統(tǒng);另一種是開環(huán)控制系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)不受輸出 信號(hào)的 影響;而閉環(huán)控 制 系統(tǒng)中,輸出信號(hào)則可能影響輸入信號(hào),即是輸出信號(hào)會(huì)作為部 分反饋 信號(hào)再對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生 影 響,它們的工作流程如圖 2.1所示。 (a)開環(huán)控制系統(tǒng) (b)閉環(huán)控制系統(tǒng) 圖 2.1 兩種控制系統(tǒng) 來看一個(gè)生活中的例子———空調(diào)機(jī)的運(yùn)作。在室溫 30℃ 的情況 下啟 動(dòng)空調(diào),并 設(shè)置 需 要達(dá)到的溫度為 22℃,在空調(diào)機(jī)工作 一定時(shí) 間并 將室溫調(diào)節(jié)到 22℃ 后,機(jī)器 將暫停 制冷 或 減少制冷的強(qiáng)度,一旦機(jī)器感應(yīng)到室溫又超過 了 22℃,它 將重 新開始 工作 或增 加制冷 強(qiáng)度, 這個(gè)過程可以用圖 2.2表示。圖 2.2 空調(diào)機(jī)運(yùn)作的閉環(huán)控制系統(tǒng) ·18· 第2章 信息知識(shí)與信息處理(2)信息是由控制系統(tǒng)接收和加工 的物質(zhì)特征 狀態(tài)。從信息科學(xué)的 角度來 看,控制 系 統(tǒng)所接收到的信號(hào)都來自于某種 或某些 物質(zhì) 的狀態(tài) 特征。例如,空調(diào)機(jī)所感受到的 溫度 就 是大氣的一個(gè)狀態(tài)特征;城市路燈自動(dòng)點(diǎn)亮和熄滅系統(tǒng)所感受到的光線強(qiáng)弱是光的 亮度 特 征;春天種子發(fā)芽是感受到季節(jié) 的特征等?刂葡到y(tǒng) 接收到這些 信號(hào)后要能分析出 其中 包 含的物質(zhì)特征,才能做出相應(yīng)的反應(yīng),而這些蘊(yùn)含在信號(hào)中的物質(zhì)狀態(tài)的特征就是信息。 例如,一個(gè)物體在運(yùn)動(dòng),它的運(yùn)動(dòng)狀 態(tài)和狀 態(tài)改 變的 方式可 以被 高速 攝影機(jī) 拍攝 下來, 之后可以處理,還可以重現(xiàn)。產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和方式的物體(源物體)雖然已經(jīng)離開了觀察者, 但是它的信息卻被記錄并被保留起來。這時(shí),保留下來的僅僅是信 息,而不是它的源物質(zhì) 本 身。正是由于信息具有這個(gè)特征,精彩的文藝節(jié)目可以被復(fù)制下來 供人們 反復(fù)欣賞,太空 的 奇觀可以被拍攝下來供人們仔細(xì) 研究等。由于物質(zhì)的狀態(tài)具有一定的可能的狀 態(tài)數(shù),因 此 它決定了信息可以達(dá)到的信息量(信息的 容量)。 例如,電燈 的狀 態(tài)只 有兩種:開 和關(guān),因 此 有關(guān)信息的可能狀態(tài)也只有兩種;人的性別只有兩種:男和女,因 此有關(guān)性別的信息 也只 有 兩種。同理,可以認(rèn)為控制系統(tǒng)所傳遞出的 輸出信號(hào)中也包含 著一 定的 物質(zhì)狀 態(tài)特 征———信 息,它反過來對(duì)控制系統(tǒng)的環(huán)境產(chǎn)生影響。因此,控制系統(tǒng)對(duì)外 界環(huán)境 進(jìn)行感受和反應(yīng)的 過 程都與一定物質(zhì)的某一狀態(tài)特征有關(guān),即是與信息有關(guān)?梢哉f,信息 的傳遞是通過對(duì)信 息 形式的物質(zhì)特征的狀態(tài)進(jìn)行接收、保存、加工、轉(zhuǎn)換和輸出來實(shí)現(xiàn)的。 當(dāng)控制系統(tǒng)接收、感受和體會(huì)到 信息 的內(nèi)容時(shí),信息 才發(fā)生作用。但 對(duì)于同 一條 信息, 不同的控制系統(tǒng),所感受到的具體內(nèi)容及信息對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的作用都 有差異,這將由控制系 統(tǒng) 自身的特點(diǎn)決定。