Теория информационных процессов и систем

Содержание

Слайд 2

1. ТЕОРИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ И СИСТЕМ Ю. Ю. ГРОМОВ, В. Е.

1. ТЕОРИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ И СИСТЕМ
Ю. Ю. ГРОМОВ, В. Е. ДИДРИХ,

О. Г. ИВАНОВА, В. Г. ДНОЛЬКО
2. Основы теории информационных процессов и систем: Учебное пособие
Блинков Ю.В.
Слайд 3

Системный подход (System Approach) Основные идеи. Элементы систем.

Системный подход
(System Approach)
Основные идеи.
Элементы систем.

Слайд 4

Зачем нужен СП? 0. В период студенчества профессиональный интерес связан с

Зачем нужен СП? 0. В период студенчества профессиональный интерес связан с системой

образования 1. в информатике СИСТЕМА – одно из важнейших понятий (информационная С., Операционная С., С.программирования, интернет С., виртуальная С,…) 2. чтобы уметь ставить и достигать цели (личные, профессиональные, карьерные, класса, школы,…) 3. чтобы уметь формировать знания школьников, студентов как стройную систему, а не как набор фактов. 4. чтобы разбираться в сложных вопросах (тенденции развития системы образования, информатики, новых технологий, методов обучения, ...) 5. чтобы разрабатывать и выполнять проекты (информатизация-оптимизация школы/содержания обучения) 6. чтобы решать сложные задачи (разрабатывать учебные программы, содержание информатики, методы обучения,…) ................…
Слайд 5

СП как Способ решения проблем : Ждать, пока все решится само

СП как Способ решения проблем :
Ждать, пока все решится само (или

решит кто-то). Плохо в критических ситуациях.
Действовать авторитарно, принимая решения без согласования с теми, кого они касаются. Очень быстро. НО: коллектив становится пассивным. Возникает культ/конфликт: авторитет>коллектив.
Действовать демократически, согласуясь со всеми, обычно на основе голосования. Требуется время. Возможны манипуляции. Не годится при наличии точных решений. (Голосуем: F=m*a; F=m+a; F=m:a; ? )
Действовать научно, на основе исследований (теоретических/экспериментальных). Нужны специалисты и время.
Действовать ситуативно. Решения – новые/старые.
Действовать системно - комплексно, включая многие науки и опыт, используя системный подход.
Слайд 6

Что такое системный подход? Системный подход это методология рассмотрения объектов и

Что такое системный подход?
Системный подход это методология рассмотрения объектов и процессов

как систем, имеющих элементы-связи-функции-цели-ресурсы, притом каждый атрибут берется в динамике.
Системный подход это способ мышления, облегчающий решение сложных задач.
Системный подход используют, если задача не решается в рамках традиционных наук, либо она находится на стыке нескольких наук.
Системный подход = СП = System Approach
Слайд 7

Тезисы СП: Мир состоит из систем. Системы взаимосвязаны. Системы рождаются, действуют

Тезисы СП:
Мир состоит из систем.
Системы взаимосвязаны.
Системы рождаются, действуют и погибают.
Системы стремятся

к выживанию/лидерству.
Выживают адаптивные открытые системы.
Слайд 8

О системах: Системы – сложные динамические образования, могут иметь техническую, биологическую,

О системах:
Системы – сложные динамические образования, могут иметь техническую, биологическую, социальную,

виртуальную или иную природу.
Свойства системы не совпадают со свойствами образующих ее элементов (синергия).
Системы находятся в информационном, энергетическом и вещественном взаимодействии.
Системы могут быть в состоянии перехода, равновесия, осцилляции, или хаоса.
Даже самые малые изменения в системе могут сказываться на ней и на других системах.
Слайд 9

Пример, Человек – сложнейшая система: У нас 1013 клеток; У нас

Пример, Человек – сложнейшая система:
У нас 1013 клеток;
У нас 3

млрд нуклеотидов и 40 тыс генов;
ДНК 1 клетки - 2 м;
Все ДНК – до Солнца;
Нашим атомам 10 млрд лет (Вселенная)
Слайд 10

Системы человека :

Системы человека :

Слайд 11

Типичные задачи системного подхода: Понимание/исследование процессов/объектов; Выяснение важнейших атрибутов объектов; Определение

Типичные задачи системного подхода:
Понимание/исследование процессов/объектов;
Выяснение важнейших атрибутов объектов;
Определение целей/состояний

объектов;
Нахождение альтернатив решений проблем;
Принятие оптимальных решений в сложных ситуациях;
Выяснение факторов, учитываемых при решениях;
Принятие решений в условиях минимальных ресурсов;
Прогнозирование развития процессов/объектов;
Планирование и алгоритмизация процессов;
Проектирование больших систем;
Программирование деятельности человека (НЛП);
...
Слайд 12

Некоторые системные задачи образования: Формирование цельного мировоззрения ученика; Создание системы мотивации

Некоторые системные задачи образования:
Формирование цельного мировоззрения ученика;
Создание системы мотивации в

учебном процессе;
Создание системы содержания образования;
Прогнозирование развития системы образования;
Оценка качества системы образования;
Разработка стандартов образования;
Разработка методов и методик образования;
Информатизация системы образования;
Создание системы учебных материалов;
Проверка знаний;
Создание системы модульного обучения;
Создание баз знаний;
Планирование и оптимизация учебного процесса;
Разработка модели ученика/учителя;
Разработка модели класса, школы, вуза;
Программирование учебного процесса;
...
Слайд 13

Что нужно знать, чтобы освоить СП? Для понимания СП достаточно школьных

Что нужно знать, чтобы освоить СП?
Для понимания СП достаточно школьных знаний.
Для

владения СП нужны знания по дисциплинам:
Теория графов
Логика
Теория операций
Теория ценностей
Теория матриц
Нейролингвистическое программирование
...
Слайд 14

Источники: Von Bertalanffy, Ludvig, General System Theory. 1968 Ashby, Ross, Design

Источники:
Von Bertalanffy, Ludvig, General System Theory. 1968
Ashby, Ross, Design for a

Brain. 1952
Wiener, Norbert, Cybernetics. 1948
Спициадель В.Н. Основы системного анализа. С-П. 2000.
ERIC (“system approach”),
INTERNET
(“system approach”, “системный подход/анализ”)
Публикации о NLP и системном подходе/анализе
catalog.loc.gov
www.amazon.com
www.eric.ed.gov
Слайд 15

Что такое система? Понятие система является базовым в системном подходе и

Что такое система?
Понятие система является базовым в системном подходе и используется

в разных целях
Философией
Математикой
Естественными науками
Социальными науками
Техническими дисциплинами
Каждый вариант применяет собственную атрибутику и терминологию.
Единой точки зрения нет...
Слайд 16

Общая атрибутика систем При системном подходе принято, что Системы состоят из

Общая атрибутика систем
При системном подходе принято, что
Системы состоят из элементов
Между

элементами системы существуют связи
Эти связи проявляются в действиях системы
Действуют системы для достижение целей
Достигая цели, системы используют ресурсы
Ресурсы системы берут из среды
Атрибуты сами являются системами.
Слайд 17

Задание 1: используя ЯНДЕКС и GOOGLE, составить EXCEL таблицу определений понятия

Задание 1:
используя ЯНДЕКС и GOOGLE, составить EXCEL таблицу определений понятия система:

GOOGLE:

“define: system” in english; “define: система” на русском
Слайд 18

Разнообразие определений: Система – это множество элементов. Система – это то,

Разнообразие определений:
Система – это множество элементов.
Система – это то, что

действует, как единое целое (holon).
Система – это набор элементов имеющих единую цель.
Система – это то, что противодействует среде.
Система – это то, что обладает структурой.
...
Слайд 19

Наиболее частые атрибуты понятия система: элемент – часть, единица, звено, деталь,

Наиболее частые атрибуты понятия система:
элемент – часть, единица, звено, деталь, объект,

узел, компонент, орган, секция, доля, образующее,...
связь – соединение, вход, выход, канал, ребро, дуга, отношение, воздействие, реакция, узы, взаимодействие, взаимосвязь, сцепление, петля, ...
структура – схема, устройство, конструкция, ...
действия – функции, команды, инструкции, поведение, процедуры, методы, программы, ...
цель – состояние, намерение, мотивация, ...
ресурсы – средства, обеспечение, источники, запасы, поддержка, ...
свойства – особенности, признаки, черты, ...
среда – обстановка, окружение, антураж, ...
Слайд 20

Задание 2.А: Используя Yahoo, Yandex , составить EXCEL таблицу частот повтора

Задание 2.А:
Используя Yahoo, Yandex , составить EXCEL таблицу частот повтора каждого

атрибута системы: fi=sumi /SUM
Где: sumi – повторы атрибута в определениях
fi – частота атрибута
SUM – число всех определений
Слайд 21

результат 2.А для GOOGLE: (в единственном/множественном числе) Rus: связь-цель-действие-ресурсы-элемент Eng: связь-действие-ресурсы-элемент-цель

результат 2.А для GOOGLE:
(в единственном/множественном числе)
Rus: связь-цель-действие-ресурсы-элемент
Eng: связь-действие-ресурсы-элемент-цель

Слайд 22

Задание 2.Б: Используя Yahoo, Yandex, составить EXCEL таблицу частот повтора каждого

Задание 2.Б:
Используя Yahoo, Yandex, составить EXCEL таблицу частот повтора каждого атрибута

системы: fi=sumi /SUM
Где: sumi – повторы атрибута в определениях
fi – частота атрибута
SUM – число всех определений
Слайд 23

результат 2.Б для GOOGLE: (в единственном/множественном числе) Rus: ресурсы-связь-действие-элемент-цель Eng: ресурсы-связь-элемент-действие-цель

результат 2.Б для GOOGLE:
(в единственном/множественном числе)
Rus: ресурсы-связь-действие-элемент-цель
Eng: ресурсы-связь-элемент-действие-цель

Слайд 24

атрибуты системы можно объединить определением (попробуйте улучшить!): Система это, объединенные связями

атрибуты системы можно объединить определением (попробуйте улучшить!):
Система это, объединенные связями элементы,

которые, используя ресурсы, действуют (функционируют) достигая общую цель (состояние).

5

Слайд 25

Как практически использовать такое определение? Пример: Какие элементы системы школа акцентируют

Как практически использовать такое определение?
Пример:
Какие элементы системы школа акцентируют разные люди?
строитель

– проект, стройматериалы,..
министр – фонды, кадры, стандарты,..
директор – отчеты, учителя,..
учитель – ученики, уроки, родители,..
ученик – уроки, задания, экзамены,..
родители – затраты, собрания,..

Слайд 26

Чем ограничить набор атрибутов? Руководствуясь принципами: полноты динамичности важности/ценности

Чем ограничить набор атрибутов?
Руководствуясь принципами:
полноты
динамичности
важности/ценности

Слайд 27

Принцип полноты Означает соответствие системной модели М объекту Х:

Принцип полноты
Означает соответствие системной модели М объекту Х:

Слайд 28

Принцип динамичности Означает необходимость учета истории развития объекта: элементы – связи

Принцип динамичности
Означает необходимость учета истории развития объекта:

элементы – связи – действия

– цели - ресурсы
Слайд 29

Принцип динамичности (графическое отображение развития простой системы) dy/dt=A . y – B . y2

Принцип динамичности
(графическое отображение развития простой системы)

dy/dt=A . y – B .

y2
Слайд 30

Принцип ценности/важности В каждой группе атрибутов системы есть главное: Ключевые элементы

Принцип ценности/важности
В каждой группе атрибутов системы есть главное:
Ключевые элементы – определяют

основу S
Обратные связи – делают возможной самоорганизацию S
Альтернативные действия/функции – определяют эффективность S
Стратегические цели – позволяют доминировать S
Критические ресурсы – от них зависит выживание S

элементы – связи – действия – цели - ресурсы

Слайд 31

Принцип ценности/важности Каждый системный атрибут имеет свою важность относительно подобных ему

Принцип ценности/важности

Каждый системный атрибут имеет свою важность относительно подобных ему атрибутов.
SUM(si)=1;


( s1+s2+s3+s4=1 пример: 0.1+0.3+0.4+0.2=1 )
Для измерения si – Yahoo, GOOGLE, RAMBLER,…
Атрибуты: элементы – связи – действия – цели - ресурсы
Слайд 32

системные свойства Любая система отличается от простого множества элементов системными свойствами,

системные свойства
Любая система отличается от
простого множества элементов
системными свойствами,


которыми не обладают сами элементы.
Примеры системных свойств:
дружба – проявляется лишь в паре и не во всякой.
быть программистом – не просто изучившие соответствующие предметы.
способность преобразовывать информацию - в паре (hard+soft), но не в самих элементах
глобальная связь – не в образующих интернет элементах : компьютеры, сеть, протоколы, программы.
Слайд 33

Фундаментальные свойства систем: идентичность – придает системе стабильность в изменчивых условиях.

Фундаментальные свойства систем:
идентичность – придает системе стабильность в изменчивых условиях.
организованность –

система мобилизуется в критических условиях.
целенаправленность – у каждой системы своё предназначение или целевое состояние.
иерархичность – каждая система есть элемент внешней системы, а каждый её элемент сам есть система.
Слайд 34

другие принципы СП (‘здравый смысл’?) Принцип целостности (синергия). Система не сводима

другие принципы СП (‘здравый смысл’?)
Принцип целостности (синергия). Система не сводима

к сумме ее элементов. Недостаточно заменить элементы на лучшие.
Принцип структурности. Действие системы определяет ее структура. Нет вечных структур.
(за год 90% массы нашего тела обновляется)
Принцип альтернативности. Решения нужно основывать на максимально возможном числе альтернатив. Нет единственных решений.
Принцип иерархичности. Действия и цели системы должны учитывать высшую систему и определяют таковые в низших системах.
Принцип обратных связей. ОС лежат в основе любой системы. Эффект силы.
Принцип слабого звена. Система сдерживается слабыми звеньями.
Слайд 35

Системное и другие виды мышления Democratic thinking – демократическое м. Economical

Системное и другие виды мышления
Democratic thinking – демократическое м.
Economical thinking –

экономическое м.
Philosophical thinking – философское м.
Global thinking – глобальное м.
Educational thinking – образовательное м.
Critical thinking – критическое м.
Cognitive thinking – когнитивное м.
Cosmic thinking – космическое м.
Logical thinking – логическое м.
Teaching thinking – учительское м.
Art thinking – художественное м.
Mathematical thinking – математическое м.
Goals thinking – целевое м.
Music thinking – музыкальное м.
Object thinking – объектное м.
Pedagogical thinking – педагогическое м.
Слайд 36

Системное и другие виды мышления Didactic thinking - дидактическое м. Political

Системное и другие виды мышления

Didactic thinking - дидактическое м.
Political thinking -

политическое м.
Applied thinking – прикладное м.
Primitive thinking – элементарное м.
Problem thinking – проблемное м.
Creative thinking – творческое м.
Business thinking – деловое м.
System thinking – системное м.
Strategis thinking – стратегическое м.
Structural thinking – структурное м.
Tactical thinking - тактическое м.
Technical thinking – инженерное м.
Imaginative thinking – воображающее м.
Values thinking – ценностное м.
Scientific thinking – научное м.
……………………….
Слайд 37

Системное мышление проявляется, если объект воспринимается как система, а решения основаны

Системное мышление
проявляется, если объект воспринимается как система, а решения основаны на

системном подходе и системных принципах.
Системно мыслить об объекте, значит учитывать не только элементы и связи, но и действия/функции, цели/состояния, ресурсы, среду и системные свойства характерные для объекта.
Слайд 38

Задание: используя Yahoo и RAMBLER: Продолжите список видов мышления. Составьте таблицу частот:

Задание: используя Yahoo и RAMBLER:
Продолжите список видов мышления.
Составьте таблицу частот:

Слайд 39

Результат для GOOGLE: Рус: творческое-системное-критическое-глобальное eng: критическое-творческое-системное-глобальное

Результат для GOOGLE:
Рус: творческое-системное-критическое-глобальное
eng: критическое-творческое-системное-глобальное

Слайд 40

Экология систем Поскольку любая система действует в среде (в окружении других

Экология систем
Поскольку любая система действует в среде (в окружении других систем),

она неизбежно засоряет среду произведенными ресурсами, которые не востребованы другими системами. Это может быть:
Отработанное вещество/предметы
Растраченная энергия
Ненужная информация
Эти ресурсы порождают специфическую
систему, которая начинает воздействовать
на исходную систему.
Слайд 41

Задание: Выбрать систему из тех, что рассматривались в школе и в

Задание:
Выбрать систему из тех, что рассматривались в школе и в вузе.
Установить

для нее: элементы, связи, действия/функции, цели/состояния, ресурсы, среду и системные свойства.
Слайд 42

Задание 4: Доказать системность объектов: Учебник. Задачник. Учебный процесс. Урок. Предмет

Задание 4:
Доказать системность объектов:
Учебник. Задачник.
Учебный процесс. Урок.
Предмет информатики.
Лекция.

Семинар. Практикум.
Школа. Класс.
Студент. Ученик. Учитель.
компьютер.
О.С.
Интернет.
указав:
элементы, связи, действия/функции, цели/состояния, ресурсы.
Слайд 43

Учебник. Элементы: Обложка, страницы; Введение, содержание, разделы; Текст, формулы, рисунки, таблицы,..???

Учебник.
Элементы:
Обложка, страницы;
Введение, содержание, разделы;
Текст, формулы, рисунки, таблицы,..???
Определения, объяснения, примеры,

выводы, доказательства, вопросы, задачи,..???;
Связи: линейные, ‘звезда’, ассоциативные;
Действия:
Листать, просматривать, читать,.. ???;
Искать, анализировать,..??? информацию;
Запоминать, отвечать на вопросы, выполнять упражнения, решать задачи;... ???;
Цели: дать учебную информацию по предмету;
Ресурсы: место и время хранения;... ???;
Слайд 44

Учебный процесс: Элементы: преподаватель, студенты; лекции, семинары, практикум, контрольные, домашние задания,

Учебный процесс:
Элементы: преподаватель, студенты;
лекции, семинары, практикум, контрольные, домашние задания, зачеты,

экзамены; ... ???;
связи: препод.-студенты; лекции, семинары;… ???;
действия: рассказ, демонстрация, заучивание, опрос, дискуссия, зачет, экзамен; ... ???;
цель: освоение предмета / воспитание;
ресурсы: учебные материалы, помещения, финансы, электро-тепло-телефон-TV-internet;...
Слайд 45

Предмет информатики: Элементы: темы предмета; понятия;...???; Связи: межтемные связи; связи понятий;...

Предмет информатики:
Элементы: темы предмета; понятия;...???;
Связи: межтемные связи; связи понятий;...
Действия: лекции,

семинары, работа с ЭВМ, работа с пакетами прогр., программирование;...
Цели: освоить - основы информатики, работу с ЭВМ, Интернет, пакеты прог., элементы программирования;…
Ресурсы: лекторы, учебники, ЭВМ, Интернет, программное обеспечение;…
Слайд 46

Лекция: (семинар, практикум ) Элементы: лектор, студенты; темы, подтемы;… Связи: структура

Лекция: (семинар, практикум )
Элементы: лектор, студенты; темы, подтемы;…
Связи: структура фронтального обучения;


Действия: рассказ с/без демонстрациями; вопросы, ответы;…
Цели: дать информацию по теме лекции; воспитание;…
Ресурсы: зависят от темы;
Слайд 47

Школа. ( класс.) Элементы: ученики, учителя, администрация, тех.персонал; помещения, территория; лаб.

Школа. ( класс.)
Элементы: ученики, учителя, администрация, тех.персонал; помещения, территория; лаб. и

др. техника; учебные пособия;...
связи: между указанными элементами;
действия: работа в классе, домашняя работа; общественная работа, спорт, кружки;...
цели: реализация учебных программ / подготовка образованного человека;
ресурсы: кадры, финансы, учебные и др. материалы, электро-тепло-инфо-.. обеспечение;..
Слайд 48

Студент: Элементы: физиологический объект; личность; когнитивный объект;... связи: с преподавателями, с

Студент:
Элементы: физиологический объект; личность; когнитивный объект;...
связи: с преподавателями, с администрацией, со

студентами; с семьёй, друзьями;...
действия: {учебные}; обусловленные преподавателями и администрацией, меж студентами; физиологические;...
цели: стать специалистом, получить диплом;…
ресурсы: стипендия, гранты, пособия; лекции, книги, интернет;…
Слайд 49

Компьютер: Элементы: системный блок, I/O, программы; связи: информационные (межэлементные, LAN /

Компьютер:
Элементы: системный блок, I/O, программы;
связи: информационные (межэлементные, LAN / WAN); питание;...
действия:

согласно программам и данным;...
состояния: запуска ОС, основное, исполнения программ, ожидания, “зависания”, завершения;
ресурсы: питание, инсталяции, расходные материалы, запчасти;..
Слайд 50

Интернет: элементы: серверы, клиенты; протоколы, программы, базы данных, распространяемая информация;… связи:

Интернет:
элементы: серверы, клиенты; протоколы, программы, базы данных, распространяемая информация;…
связи: клиент –

сервер; согласно протоколам;...
действия: с информацией - подготовка, копирование, накопление, поддержка, поиск, доставка;...
цели: создание открытой системы накопления и распространения информации;...
ресурсы: ЭВМ, сети, связь, программы, данные;
Слайд 51

Задача. Придумайте свои примеры систем, указав: Элементы Связи Действия/функции Цели/состояния Ресурсы.

Задача.
Придумайте свои примеры систем, указав:
Элементы
Связи
Действия/функции
Цели/состояния
Ресурсы.

Слайд 52

Выявление элементов систем. Существует много способов определения элементов незнакомой системы: Обратиться

Выявление элементов систем.
Существует много способов определения элементов незнакомой системы:
Обратиться к публикациям
Обратиться

к ИНТЕРНЕТ (“elements of X are”)
Провести частотный анализ публикаций
“Мозговая атака”
“Дробление” объекта

Слайд 53

Izdalīt P apakšproblēmas A~B~C saites kopīgais Bāzes jautājums

Izdalīt P

apakšproblēmas

A~B~C saites

kopīgais

Bāzes jautājums

Слайд 54

Базовые элементы системы

Базовые элементы системы

Слайд 55

Базовые знания (БЗ) Что это такое? Много ответов: Школьные знания. Это

Базовые знания (БЗ)
Что это такое?
Много ответов:
Школьные знания.
Это умения читать-писать-считать-говорить-думать-…
Знания, декларируемые

стандартом образования
Знания, лежащие в основе учебных предметов
Знания, декларируемые авторами учебников
Знания, необходимые для поступления в вузы
Знания, лежащие в основе науки
. . .
Слайд 56

БЗ это система, которая включает понятия–связи–методы–цели–ресурсы со свойствами: БЗ составляют основу

БЗ это система, которая включает
понятия–связи–методы–цели–ресурсы
со свойствами:
БЗ составляют основу предмета
БЗ

меняются очень медленно
Из БЗ можно конструировать знания
БЗ используются чаще всего
БЗ требуют ресурсы
Слайд 57

Кто и что задаёт БЗ ? Традиции школы (учили и будем

Кто и что задаёт БЗ ?
Традиции школы (учили и будем учить!)
Число

учителей и их знания
Авторы учебников
Политики, чиновники
Достижения науки и техники
Требования родителей
Эксперты
Уровень мирового образования
Пример богатых стран
. .
Слайд 58

Установите русский эквивалент

Установите русский эквивалент

Слайд 59

Когда возникает вопрос о БЗ ? Разработка нового курса. разработка практика

Когда возникает вопрос о БЗ ?
Разработка нового курса.

разработка

практика

Слайд 60

2. Адаптация курса Статично: в начале курса. Динам.: в начале темы. S S S S

2. Адаптация курса

Статично: в начале курса. Динам.: в начале темы.

S

S

S

S

Слайд 61

3. Согласование курса при модульном обучении (дизайнер знаний =Knowledge designer)

3. Согласование курса при модульном обучении (дизайнер знаний =Knowledge designer)

Слайд 62

спец социальн. проблемы

спец

социальн. проблемы

Слайд 63

Слайд 64

Информационные связи обучаемого Internet TV media

Информационные связи обучаемого

Internet
TV
media

Слайд 65

Инормационные источники по информатике в школе Латвии

Инормационные источники по информатике в школе Латвии