1 ИНФОРМАЦИОННАЯ ОСНОВА ЕСТЕСТВЕННО – НАУЧНЫХ ДИСЦИПЛИН С.А.Бешенков Москва 2008

Nemo autem vereri debet ne characterum contemplatio nos a rebus abducat, imo contra ad intima rerum ducet. Gottfried Leibniz* (Никто не должен бояться, что наблюдение над знаками уведет нас от вещей: напротив, оно приводит нас к сущности вещей. Готфрид Лейбниц (лат.)) Содержание образования 1. Фактология 2. Алгоритмы, технологии, формальные конструкции 3. «Смысловая» составляющая 2

3 «Смысл» – Единство - Интеграция интегративного начала общенаучнымиобщекультурными В образовании роль интегративного начала раньше выполняли предметы естественно-научного цикла, прежде всего – математика и физика. Многие принципы, сформулированные ими, стали общенаучными и общекультурными: принцип редукционизма; принцип системности; принцип симметрии и связанные с ними законы сохранения; принцип симметрии принцип неопределенности и, связанный с ним, принцип дополнительности; принцип неопределенности и, связанный с ним, принцип дополнительности принцип неполноты формальной системы; принцип «нелинейности» - учет внутрисистемных взаимодействий.

4 Интеграция Межпредметные связи в школьном обучении являются конкретным выражением интеграционных процессов происходящих в науке и жизни общества. Факт важности интеграции знаний отражен уже в 1938 году в работе М.Хайдеггера «Время картины мира», суть которой: основным процессом Нового времени является освоение мира «как картины», то есть в некотором едином образе, единой системе.

Принцип симметрии Биология – информатика – культура: 5

6 Принцип неопределенности Принцип неопределенности сформулирован Гейзенбергом для квантовой механики: «невозможно одновременно точно измерить импульс и координаты квантового объекта» Сегодня этот принцип широко используется в теории перевода: «невозможно одновременно точно обеспечить перевод смысла текста и передать его стилистические особенности»

7 Принцип дополнительности Многие из названных выше принципов переосмысливаются сейчас в информационном ключе. Принцип дополнительности Нильса Бора: «для описания всякого целостного явления необходимо использовать взаимодополняющие представления» В формулировке Юрия Михайловича Лотмана: «… сколь ни распространяли бы мы круг наших сведений, потребность в информации будет развиваться, обгоняя темп нашего научного прогресса. … по мере роста знания незнание будет не уменьшаться а возрастать, а деятельность, делаясь более эффективной, не облегчаться, а затруднятся. … недостаток информации компенсируется ее «стереоскопичностью» - возможностью получить иную проекцию той же реальности»

8 Информационные принципы информационном обществе информационные принципы информация информационный процессинформационная система В информационном обществе определяющую роль играют информационные принципы, то есть принципы, так или иначе связанные с понятиями « информация », « информационный процесс », « информационная система ». информатикой Поскольку эти понятия рассматриваются информатикой, ее значение в плане установления межпредметных связей становится все более и более значительным.

9 Общие информационные принципы К общим информационным принципам, в рамках которых можно развивать межпредметные связи относятся: основной тезис формализации; основной тезис формализации принцип информационного моделирования; принцип информационного моделирования принцип информационного управления; принцип информационного управления принцип нелокальности информационных взаимодействий; принцип нелокальности информационных взаимодействий принцип универсальности цифрового кодирования

10 Основной тезис формализации Основной тезис формализации – один из ведущих принципов, раскрывающий внутренние механизмы многих явлений, связанных с информацией. Суть этого тезиса: объекта обозначения «принципиальная возможность разделения объекта и его обозначения» Основной тезис формализации тесно связан с так называемым «треугольником Фреге»треугольником Фреге Основной тезис формализации непосредственно связан с языковым аспектом информатики и межпредметных связейязыкового цикла может служить «мостом» для развертывания межпредметных связей с дисциплинами языкового цикла

11 Треугольник Фреге Основной тезис формализации тесно связан с так называемым «треугольником Фреге» Значение треугольника Фреге для понимания информационной составляющей окружающего мира сопоставимо со значением формулы Е=mc 2, раскрывающей глубинную суть физической реальности. «Объект» «Смысл»«Знак»

12 Следствия основного тезиса формализации следствия Непосредственные следствия основного тезиса формализации: Факт автономности знаков и знаковых систем – возможность оперирования знаками без обращения к объекту; Возможность множественности интерпретаций знаков и знаковых систем.

13 Принцип информационного моделирования Принцип информационного моделирования непосредственно примыкает к основному тезису формализации: «научное познание осуществляется посредством моделирования» Основные модели – это описания объектов или процессов, то есть информационные модели, которые играют решающую роль в общении и практической деятельности. «причины, по которым «рабочее» понятие модели, например – математической модели – приобретает характер информационного принципа, заключены в универсальном характере понятия информационной модели» Через понятие информационной модели можно установить межпредметные связи со всеми учебными дисциплинами

14 Принцип информационного управления информатики Принцип информационного управления носит характер расширения и углубления кибернетического аспекта информатики, отраженного в курсе «Основы кибернетики» (В.С.Леднев, А.А.Кузнецов, 60-е годы ХХ века). информационных основах управления материальное воздействие Здесь речь шла об информационных основах управления, однако само управляющее воздействие в значительной мере рассматривалось как материальное воздействие. «в современном мире управляющее воздействие часто носит чисто информационный характер»

15 Принцип информационного управления информационном обществе информационное управление В информационном обществе кибернетический аспект информатики приобретает качественно новые черты. На первый план выходит «информационное управление, информации – свойства информации когда воздействие на управляющий объект осуществляется только посредством информации – тогда определяющую роль играют свойства информации»

16 Принцип информационного управления информационного общества способы управления кибернетическую схему Для информационного общества характерны такие способы управления, которые не укладываются в общую кибернетическую схему. малых воздействий теории катастроф малых воздействий в точках нестабильности (точках бифуркации) – изучение этих вопросов осуществляется в теории катастроф ( Р.Том, В.И.Арнольд, Ю.Мюзер и др.)

17 Принцип нелокальности информационных взаимодействий принципа нелокальности информационных информационное взаимодействие материальных объектов. Суть принципа нелокальности информационных воздействий заключается в следующем – информационное взаимодействие существенно отличается от взаимодействий материальных объектов. П ервое существенное отличие: « если у тебя есть одно яблоко и у меня есть одно яблоко и мы обменялись ими, то у каждого из нас осталось по одному яблоку. Если у тебя есть одна идея и у тебя есть одна идея и мы обменялись ими – то у каждого из нас стало по две идеи» (Б.Шоу)

18 Принцип нелокальности информационных взаимодействий взаимодействий на расстоянии В торое существенное отличие возможность осуществления взаимодействий на расстоянии. нелокальность Т ермин «нелокальность» активно используется в квантовой физике, где он означает возможность несилового взаимодействия квантовых частиц (например, парадокс Эйнштейна-Подольского-Розена) нелокальных информационных взаимодействийуниверсальная взаимосвязь информационная именно путем нелокальных информационных взаимодействий осуществляется универсальная взаимосвязь различных объектов окружающего мира, в том числе – информационная.

19 Принцип нелокальности информационных взаимодействий всеобщей взаимосвязи методологических принципов Принцип Маха о всеобщей взаимосвязи всех материальных тел – один из ведущих методологических принципов современного естествознания. принципа нелокальности условий и последствий Общеобразовательное значение принципа нелокальности состоит в глубоком осмыслении условий и последствий человеческой деятельности При решении какой-либо задачи или принятии какого-либо решения необходимо учитывать не только непосредственные условия или результаты, но и состояние среды, которая окружает проблему и ее контекст.

20 Принцип универсальности цифрового кодирования универсальности цифрового кодирования очислить Принцип универсальности цифрового кодирования заключается в принципиальной возможности «очислить» всякий объект или процесс: В Библии в «Книге притч Соломоновых» этот принцип сформулирован так: «Все я измерил весом, числом и мерою». принципа универсальности Идея принципа универсальности вдохновляла Георга Кантора – создателя теории множеств, в которой каждому математическому объекту можно присвоить число (в общем случае бесконечное). «погрузить» объект в компьютер Информатика эксплуатирует идею Кантора, только есть одна особенность: для того, чтобы «погрузить» объект в компьютер, необходимы только конечные числа.

21 Заключение Все перечисленные выше вопросы, связанные с информатикой, важны для математического и естественно-научного образования. многообразие межпредметных связей информатики представлено, например, в следующих учебниках и учебных пособиях: С.А.Бешенков, С.Г.Гейн, С.Г.Григорьев Инфоратика и информационные технологии. Уральский рабочий, 1995 С.А.Бешенков, Е.А.Ракитина Информатика 10-11, Систематический курс. М., БИНОМ, Лаборатория знаний, С.А.Бешенков, Е.А.Ракитина Моделирование и формализация М., БИНОМ, Лаборатория знаний, С.А.Бешенков, Е.А.Ракитина и др. Типовые задачи по информатике, М., Информатика и образование, 2006.