Естественнонаучное понимание информационных технологий

Санкт-Петербургский Государственный Университет информационных технологий, механики и оптики реферат Естественнонаучное понимание информационных технологий выполнено студентом гр.1050 гуманитарного факультета 200506 учебный год. Содержание стр. Введение 3 Использование информационных технологий в процессе обучения 5 Обучающие функции компьютера 9 Роль и значение информационных революций11 Свойства информационных технологий 12 Нейрокомпьютеры.13

Заключение.14 Список литературы 15 Введение Технология это комплекс научных и инженерных знаний, реализованных в приемах труда, наборах материальных, технических, энергетических, трудовых факторов производства, способах их соединения для создания продукта или услуги, отвечающих определенным требованиям. Поэтому технология неразрывно связана с машинизацией производственного или непроизводственного, прежде всего управленческого процесса. Управленческие технологии основываются на применении компьютеров и телекоммуникационной

техники. Согласно определению, принятому ЮНЕСКО, информационная технология это комплекс взаимосвязанных, научных, технологических, инженерных дисциплин, изучающих методы эффективной организации труда людей, занятых обработкой и хранением информации вычислительную технику и методы организации и взаимодействия с людьми и производственным оборудованием, их практические приложения, а также связанные со всем этим социальные, экономические и культурные проблемы. Сами информационные технологии требуют сложной подготовки,

больших первоначальных затрат и наукоемкой техники. Их введение должно начинаться с создания математического обеспечения, формирования информационных потоков в системах подготовки специалистов. Одним из средств управлением развития интеллекта и повышения его организованности на современном этапе представляется информатизация общества, основывающаяся прежде всего на развитие информационной технологии. Информационная технология формирует передний край научно

технического прогресса, создает информационный фундамент развития науки и всех остальных технологий. Главными определяющими стимулами развития информационной технологии являются социально экономические потребности общества. Известно, что экономические отношения накладывают свой отпечаток на процесс развития техники и технологий, либо давая ему простор, либо сдерживая его в определенных границах. Информатизация общества это глобальный социальный процесс, особенность которого состоит в том, что

доминирующим видом деятельности в сфере общественного производства является сбор, накопление, продуцирование, обработка, хранение, передача и использование информации, осуществляемые на основе современных средств микропроцессорной и вычислительной техники, а также на базе разнообразных средств информационного обмена. Информатизация общества обеспечивает активное использование постоянно расширяющегося интеллектуального потенциала общества, сконцентрированного в печатном фонде, и научной, производственной и других видах

деятельности его членов, интеграцию информационных технологий с научными, производственными, инициирующую развитие всех сфер общественного производства, интеллектуализацию трудовой деятельности высокий уровень информационного обслуживания, доступность любого члена общества к источникам достоверной информации, визуализацию представляемой информации, существенность используемых данных. Применение открытых информационных систем, рассчитанных на использование всего массива информации,

доступной в данный момент обществу в определенной его сфере, позволяет усовершенствовать механизмы управления общественным устройством, способствует гуманизации и демократизации общества, повышает уровень благосостояния его членов. Процессы, происходящие в связи с информатизацией общества, способствуют не только ускорению научно технического прогресса, интеллектуализации всех видов человеческой деятельности, но и созданию качественно новой информационной среды социума, обеспечивающей развитие творческого потенциала индивида.

С развитием современной информационной технологии, система человек и компьютер быстро превратилась в проблему, которая касается всех членов общества, а не только специалистов, поэтому воздействие человека с компьютером должно быть обеспечено и школьным и ВУЗовским образованием. Чем раньше мы это начнем, тем быстрее будет развиваться наше общество, так как современное общество информации требует знаний работы с компьютером. Использование информационных технологий в процессе обучения

Петр Первый, создавая Российскую Академию наук, задумывал ее как триединую структуру гимназия - университет академия.Если университет должен готовить студентов к будущей научнойработе, то и гимназия должна совершить первый шаг в этомнаправлении в подготовке своих учеников к будущей научнойдеятельности. Каковы реальные возможности этого первого шага в преподавании естественных наук, какую роль в данном процессе могут сыграть новые информационные технологии

Одним из приоритетных направлений процесса информатизации современного общества является информатизация образования процесс обеспечения сферы образования методологией и практикой разработки и оптимального использования современных или, как их принято называть, новых информационных технологий , ориентированных на реализацию психолого-педагогических целей обучения. Информатизация образования как процесс интеллектуализации деятельности обучающего и обучаемого, развивающийся,

но основе реализации возможностей средств новых информационных технологий, поддерживает интеграционные тенденции процесса познания закономерностей предметных областей и окружающей среды социальной, экологической, информационной и др сочетая их с преимуществами индивидуализации и дифференциации обучения, обеспечивая том самым синергизм педагогического воздействия. Использование новых информационных технологий в преподавании дисциплин медико-биологического цикла таких как биология, химия, физика, экология, медицина и др. должно

начинаться уже в школе. В последние годы стала очевидна необходимость изменения системы преподавания предметов естественнонаучного цикла биологии, химии, географии и физики. Эти изменения должны состоять, как нам кажется, не в косметических преобразованиях программ этих курсов, а в переосмысливании их содержания, его ориентации на соответствующий профиль. Важную роль здесь могут сыграть НИТ, позволяющие осуществить на практике реальную интеграцию учебных

предметов и уже давно всем хорошо известную идею межпредметных связей на уровне методов исследования. В настоящее время существует множество вариантов программ по любому из предметов естественнонаучного цикла. Все они имеют свои достоинства и недостатки. В школе преподавание основе всех естественных наук должно вестись таким образом, чтобы у учащихся биолого-химических классов можно было сформировать единые навыки и представления об общих методах и понятиях,

об общем подходе всех естественных наук к изучению явлений природы, что позволит впоследствии сформировать и представление о целостной картине мира. В современных условиях требуется подготовить школьника к быстрому восприятию и обработке поступающей информации, успешно ее отображать и использовать. Конечным результатом внедрения информационных технологий в процесс обучения химии, является овладение учащимися компьютером в качестве средства познания процессов и явлений, происходящих в природе и используемых

в практической деятельности. Биология, химия и физика науки экспериментальные, предполагают владение учащимися этих экспериментов. Но далеко не по всем вопросам возможно проведение эксперимента, поэтому важное значение приобретает задача моделирования некоторых экспериментов с помощью компьютеров, обработка на компьютерах результатов измерений и расчета погрешностей лабораторных работ, проведение демонстрационного эксперимента в режиме реального времени. Педагогическая целесообразность использования компьютера в

учебном процессе определяется педагогическими целями, достижение которых возможно только с помощью компьютера, т.е. благодаря его возможностям. При обучении химии, наиболее естественным является использование компьютера, исходя из особенностей химии как науки. Например, для моделирования химических процессов и явлений, лабораторного использования компьютера в режиме интерфейса, компьютерной поддержки процесса изложения учебного материала и контроля его усвоения. Моделирование химических явлений и процессов на компьютере

необходимо, прежде всего, для изучения явлений и экспериментов, которые практически невозможно показать в школьной лаборатории, но они могут быть показаны с помощью компьютера. Использование информационных технологий является наиболее актуальной проблемой в естественнонаучном образовании. Многие школы уже имеют более или менее современный компьютерный класс, а некоторые даже подключились к всемирной компьютерной сети Интернет, популярность которой среди преподавателей во всем

мире постоянно растет. В странах всего мира распространяется интерес к возможностям программно-педагогических средств и сети Интернет в обучении. В свете эволюции ноосферы в инфоноосферу можно отметить необратимость применения новых информационных технологий в учебном процессе. На этапе интеграции естественнонаучных знаний в новую научную область экологию, естественным будет постепенное изменение содержания естественнонаучного образования и частных методик.

В актуальных процессах интеграции и гуманизации естественнонаучного знания немаловажное место будут иметь средства ИТ. Конструкции различных электронных приборов и датчиков, подключаемых к компьютеру позволяют проводить практические работы с использованием компьютера не в качестве большого калькулятора, а как с физическим прибором, имеющим очень широкие возможности. С помощью специально разработанных датчиков температуры, давления, тока, напряжения, перемещения, освещенности

и др подключаемых к различным экспериментальным установкам, компьютер в автоматическом режиме проводит сбор и обработку получаемых данных и может вывести результаты на экран компьютера в виде таблиц, диаграмм и графиков. Процесс вхождения школы в мировое образовательное пространство требует совершенствования, а также серьзной переориентации компьютерно-информационной составляющей. Вторая половина ХХ века стала периодом перехода к информационным обществам.

Лавинообразный рост объмов информации принял характер информационного взрыва во всех сферах человеческой деятельности. Этот взрыв породил множество проблем, важнейшей из которых является проблема обучения. Особый интерес представляют вопросы, связанные с автоматизацией обучения, поскольку ручные методы без использования технических средств давно исчерпали свои возможности. Наиболее доступной формой автоматизации обучения является применение

ПК, то есть использование машинного времени для обучения и обработки результатов контрольного опроса знаний учащихся. Вс большее использование компьютеров позволяет автоматизировать, а тем самым упростить ту сложную процедуру, которую используют и учителя при создании методических пособий, тем самым представление различного рода электронных учебников, методических пособий на компьютере имеет ряд важных преимуществ . Во-первых, это автоматизация как самого процесса создания таковых, так и хранения данных в любой необходимой

форме. Во-вторых, это работа с практически неограниченным объмом данных. Создание компьютерных технологий в обучении соседствует с изданием учебных пособий новой генерации, отвечающих потребностям личности обучаемого. Учебные издания новой генерации призваны обеспечить единство учебного процесса и современных, инновационных научных исследований, то есть целесообразность использования новых информационных технологий в учебном процессе и, в частности, различного рода так называемых электронных

учебников. Что же такое электронный учебник и в чем его отличия от обычного учебника Обычно электронный учебник представляет собой комплект обучающих, контролирующих, моделирующих и других программ, размещаемых на магнитных носителях твердом или гибком дисках ПК, в которых отражено основное научное содержание учебной дисциплины. ЭУ часто дополняет обычный, а особенно эффективен в тех случаях, когда обеспечивает практически мгновенную

обратную связь помогает быстро найти необходимую информацию в том числе контекстный поиск, поиск которой в обычном учебнике затруднен существенно экономит время при многократных обращениях к гипертекстовым объяснениям наряду с кратким текстом показывает, рассказывает, моделирует и т.д. именно здесь проявляются возможности и преимущества мультимедиа-технологий, позволяет быстро, но в темпе, наиболее подходящем для конкретного индивидуума, проверить знания по определенному разделу.

К недостаткам ЭУ можно отнести не совсем хорошую физиологичность дисплея как средства восприятия информации восприятие с экрана текстовой информации гораздо менее удобно и эффективно, чем чтение книги и более высокую стоимость по сравнению с книгой. Для эффективного функционирования человека в электронной системе обучения вне зависимости от задачи, решаемой исследователем, особое значение приобретают методы визуализации исходных данных, промежуточных результатов обработки, обеспечивающих единую форму представления текущей

и конечной информации в виде отображений, адекватных зрительному восприятию человека и удобных для однозначного толкования полученных результатов3. Важным требованием интерфейса является его интуитивность. Следует заметить, что управляющие элементы интерфейса должны быть удобными и заметными, вместе с тем они не должны отвлекать от основного содержания, за исключением случаев, когда управляющие элементы сами являются основным содержанием. Лгкость в освоении и использовании данной среды для генерации электронных

учебников достигается за счт применения визуальных технологий и возможности использования специалистом-предметником любых текстовых и графических редакторов для написания содержимого электронного учебника. Для удобства работы среда по генерации электронных учебников допускает разработку проекта по отдельным частям, что позволяет организовать работу над учебником нескольких специалистов-предметников. Обучающие функции компьютера Выделяются три основные формы, в которых может использоваться компьютер

при выполнении им обучающих функций а машина как тренажер б машина как репетитор, выполняющий определенные функции за преподавателя, причем машина может выполнять их лучше, чем человек в машина как устройство, моделирующее определенные предметные ситуации имитационное моделирование. Тренировочные системы наиболее целесообразно применять для выработки и закрепления умений и навыков. Здесь используются программы контрольно-тренировочного типа шаг за шагом учащийся получает дозированную

информацию, которая наводит на правильный ответ при последующем предъявлении задания. Такие программы можно отнести к типу, присущему традиционному программированному обучению. Задача учащегося состоит в том, чтобы воспринимать команды и отвечать на них, повторять и заучивать препарированный для целей такого обучения готовый материал. При использовании в таком режиме компьютера отмечается интеллектуальная пассивность учащихся.

Отличие репетиторских систем определяется тем, что при четком определении целей, задач и содержания обучения используются управляющие воздействия, идущие как от программы, так и от самого учащегося. Для обучающих систем такой обмен информацией получил название диалога. Таким образом, репетиторские системы предусматривают своего рода диалог обучающегося с ЭВМ в реальном масштабе времени. Обратная связь осуществляется не только при контроле, но и в процессе

усвоения знаний, что дает учащемуся объективные данные о ходе этого процесса. По сути дела репетиторские системы основаны на той же идеологии программированного обучения разветвленные программы, но усиленного возможностями диалога с ЭВМ. Обучение выступает как предельно индивидуализированный процесс работы школьника и студента со знакомой конструкцией, представленной на экране дисплея. Очевидно, что с помощью этих теоретических схем невозможно

описать такую педагогическую реальность сегодняшнего дня, как, например, проблемная лекция, проблемный урок, семинар-дискуссия, деловая игра или научно-исследовательская работа. Представляется, что использование компьютеров при преподавании естественных дисциплин оправдано лишь в единственном случае если компьютер является средством облегчения ученического труда иначе зачем Определяя цели, задачи и возможности использования компьютерных технологий на уроке, преподаватель может,

прежде всего, иметь в виду следующие принципиальные позиции а сохранение психического и физического здоровья учащихся б формирование у обучаемых элементарных пользовательских умений и навыков в помощь обучаемым в усвоении учебного материала на основе правильно и грамотно созданных для этой цели прикладных компьютерных программ по изучению иностранного языка. Роль и значение информационных революций В истории развития цивилизации произошло несколько информационных

революций преобразований общественных отношений из-за кардинальных изменений в сфере обработки информации. Следствием подобных преобразований являлось приобретение человеческим обществом нового качества. Первая революция связана с изобретением письменности, что привело к гигантскому качественному и количественному скачку. Появилась возможность передачи знаний от поколения к поколениям. Вторая середина XVI в. вызвана изобретением книгопечатания, которое радикально изменило индустриальное

общество, культуру, организацию деятельности. Третья конец XIХ в. обусловлена изобретением электричества, благодаря которому появились телеграф, телефон, радио, позволяющие оперативно передавать и накапливать информацию в любом объеме. Четвертая 70-е гг. XX в. связана с изобретением микропроцессорной технологии и появлением персонального компьютера. На микропроцессорах и интегральных схемах создаются компьютеры, компьютерные сети, системы

передачи данных информационные коммуникации. Этот период характеризуют три фундаментальные инновации переход от механических и электрических средств преобразования информации к электронным миниатюризация всех узлов, устройств, приборов, машин создание программно-управляемых устройств и процессов. Для создания более целостного представления об этом периоде целесообразно познакомиться с приведенной ниже справкой о смене поколений электронно-вычислительных машин

ЭВМ и сопоставить эти сведения с этапами в области обработки и передачи информации. Можно предположить, что эволюция в общем и целом продолжает естественную эволюцию. Если освоение каменных орудий помогло сформироваться человеческому интеллекту, металлические повысили производительность механического труда настолько, что отдельная прослойка общества освободилась для интеллектуальной деятельности , машины механизировали физический труд, то информационная технология

призвана освободить человека от рутинного умственного труда, усилить его творческие возможности. Техника и технология в своем развитии имеют эволюционные и революционные стадии и периоды. Вначале обычно происходит медленное постепенное усовершенствование технических средств и технологии, накопление этих усовершенствований, что и является эволюцией. Эти накопленные усовершенствования в определенный период вызывают коренные качественные изменения,

замену устаревших технических средств и технологий новыми, использующими иные принципы. Последнее становится возможным благодаря проникновению в технику новых научных идей и принципов из естествознания. Сущность технологической революции заключается в техническом освоении научных открытий, на их основе технических изобретений, вызывающих переворот в средствах труда, видов энергии и необходимость перехода к новым способам производства. Появление ряда новых технологий произошло в

ХХ в, особенно со второй его половины биотехнология органического синтеза искусственных конструкционных материалов, мембранная технология искусственных кристаллов и сверхчистого вещества, лазерная, ядерная, космическая технологии, и , наконец, информационная технология. Свойства информационных технологий Информационная технология обладает интегрирующим свойством по отношению как к научному знанию в целом, так и ко всем остальным технологиям.

Она является важнейшим средством реализации, так называемого формального синтеза знаний. Память компьютера в таких системах представляет собой как бы энциклопедию, вобравшую в себя знания из различных областей. Эти знания здесь хранятся и обмениваются в силу их формализации. Наметившееся расширение возможностей программирования качественно отличных знаний позволят ожидать в ближайшей перспективе существенную рационализацию и автоматизацию научной деятельности.

Вместе с тем, внедрение науки в качестве расчетно-вычислительной деятельности, которая не может быть осуществлена никакими традиционными средствами, кроме средств, предлагаемых современными компьютерами. Весьма важным свойство информационной технологии является то, что для нее информация является не только продуктом, но и исходным продуктом. Более того, электронное моделирование реального мира, осуществляемое в компьютерах, требует обработки неизмеримо большего объема информации, чем содержит конечный результат.

Нейрокомпьютеры Сопоставление электронного мозга с человеческим привело к идее создания нейрокомпьютеров ЭВМ, которые могут обучаться. Нейрокомпьютер поступает так же, как человек, т.е. многократно просматривает информацию, делает множество ошибок, учится на них, исправляет их и, наконец, успешно справляется с задачей. Вместо использования алгоритма, нейросеть создает свои собственные правила посредством анализа различных результатов и примеров. Нейрокомпьютеры применяются для распознания образов, восприятие человеческой

речи, рукописного текста и т.д. Моделирование нейронных сетей одно из самых волнующих направлений современных научных исследований. Каждый успешный шаг на этом пути помогает людям понять механизм процессов, лежащих в основе нашей психики и интеллекта. Этот путь и может привести от микротехнологии к нанотехнологии и наносистемам, что пока относится к области научной фантастики. Заключение Подводя черту, под всем выше изложенным хочется заметить, что информационные технологии

могут успешно применяться при изучении курса естественных наук, дают возможность сделать процессы обучения и управления процессами обучения более легкими, эффективными и интенсивными. Информационные технологии делают нашу жизнь проще, освобождая от однообразного рутинного труда. Вопрос о неизбежной ограниченности естественно научных теорий специально рассматривался ученым физиком В.С.Барашенковым. Он убедительно доказывает, что возможность построения относительно законченных теорий

типа механики Ньютона, термодинамики, электродинамики Максвелла, квантовой механики, теории гравитационных полей Эйнштейна и др достаточно полно, описывающих различные формы движения материи, не означает возможности в одной или нескольких таких теориях полностью перекрыть весь мир, исчерпать все качественное многообразие законов природы. Каждая такая теория не учитывает многие параметры, второстепенные в данном приближении,

но становящиеся важными при дальнейшем углублении в суть рассматриваемых явлений. Это и привод к неизбежной ограниченности сферы применения теорий. Возможность законченных теорий означало бы возможность конца науки, дальше которого нечего было бы познавать, но благодаря новым информационным технологиям, наука пока не дошла до своего конца, и люди будут познавать дальше. Список литературы 1 И.Роберт

Современные информационные технологии в образовании Москва Школа-Пресс 1994г. 2 http2001.pedsovet.alledu.runews.phpn167c 25 3 httpportal2.informika.rusitedbportalspep rogs540100pf.05.htm 4 httpsom.fio.rugetblob.aspid10000531 5 httpwww.BankReferatov.ru 6 httpwww.5ballov.ru