Информационные связи в системах различной природы

Технологическая карта урока. Босова Л.Л., Босова А.Ю. Информатика . 10 класс. ФГОС. А.Н. Яковлева

Дата _______________________

Ур. 3 Информационные связи в системах различной природы

Цели урока:

предметные: понимание сущности системного подхода; наличие представлений об информационных связях в системах различной природы, об управлении, о кибернетической модели системы управления;

метапредметные: способность выходить за рамки учебного предмета и осуществлять целенаправленный поиск возможностей для широкого переноса средств и способов действия; находить и приводить критические аргументы в отношении действий и суждений другого; спокойно и разумно относиться к критическим замечаниям в отношении собственного суждения, рассматривать их как ресурс собственного развития; развернуто, логично и точно излагать свою точку зрения с использованием адекватных (устных и письменных) языковых средств;

личностные: наличие мировоззрения, соответствующего современному уровню развития науки, значимости науки, готовность к научно-техническому творчеству, владение достоверной информацией о передовых достижениях и открытиях мировой и отечественной науки, заинтересованность в научных знаниях об устройстве мира и общества.

Решаемые учебные задачи:

1) расширить и обобщить представления учащихся о системах объектов, о системном подходе;

2) сформировать у учащихся представление об информационных связях в системах;

3) сформировать у учащихся представление о системах управления.

• Л.Л. Босова, А.Ю. Босова « Информатика 10 класс». Бином. 2014. Л.Л. Босова, А.Ю. Босова. Методическое пособие. 10 класс

ИНФОРМАЦИОННЫЕ СВЯЗИ В СИСТЕМАХ РАЗЛИЧНОЙ ПРИРОДЫ

ИНФОРМАЦИЯ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ

Ключевые слова

• система
• структура
• системный эффект
• системный подход
• информационные связи
• управление
• прямая и обратная связь

Системы

Система ( от греч. σύστημα — целое, составленное из частей; соединение ) — сложный объект, состоящий из взаимосвязанных частей (элементов) и существующий как единое целое.

!

Физические системы

Технические системы

Экономические системы

Смешанные системы

Биологические системы

Комментарии

При нажатии на «пробел» появляются примеры различных систем

Квадрокоптер

Театр

Коралловый риф

Солнечная система

Молекула

Системный эффект

Состояние системы характеризуется ее структурой , т.е. составом и свойствами её частей, их отношениями и связями между собой.

Соединение, интеграция отдельных элементов в единое целое приводит к системному эффекту — возникновению у системы новых свойств, не присущих ни одной из её составных частей.

Комментарии

При нажатии на «пробел» появляются примеры систем

простые объекты (элементы системы)

сложный объект (система)

Состав системы

Любой реальный объект бесконечно сложен. Степень детализации при описании его состава и структуры зависит от того, для чего это нужно. Один и тот же объект в одних случаях может рассматриваться как система, включающая в себя другие подсистемы и объекты, а в других — как простой элемент или подсистема, входящая в другую систему.

?

Что есть система?

Системный подход

При исследовании тех или иных объектов окружающего мира недостаточно рассмотреть по отдельности каждый из элементов, входящих в их состав. Изучая деятельность системы, нужно учитывать не только все её элементы, но и связи между ними, а также взаимодействие системы с окружающим миром. В этом состоит суть системного подхода .

Способность применять системный подход (рассматривать исследуемый объект как элемент системы, связанный с множеством других элементов) и оценивать на этой основе ситуацию с разных точек зрения является основой системного мышления , позволяющего человеку выбирать наиболее эффективный путь решения возникающих проблем.

Комментарии.

Дополнительный материал – задача о монетах (кнопка с лупой в правом нижнем углу)

Давайте обсудим

Задача . Есть 7 мешков с монетами. В шести мешках монеты настоящие (каждая весит 10 грамм), а в одном - все монеты фальшивые (каждая весит 9 грамм). Имея точные одночашечные весы, надо за одно взвешивание определить, в каком мешке фальшивые монеты.

7

3

6

1

2

4

5

Комментарии

Решение (каждый этап появляется по щелчку): 

• Пронумеруем мешки
• Из 1-го мешка берем 1 монету, из 2-го – 2 монеты, …, из 7-го – 7 монеты.
• В идеале вес должен быть: 10+20+30+40+50+60+70=280 граммов.
• Взвешиваем. Допустим получили 275 граммов. То есть не хватает 5 граммов. А каждая фальшивая монета дает разницу в 1 грамм. 5 фальшивых взяли из пятого мешка.
• Значит, фальшивые монеты в пятом мешке.

Идеальный вес:

10 + 20 + 30 + 40 + 50 +60 + 70 = 280 (г)

Классификация систем

ВИДЫ СИСТЕМ (по происхождению)

Естественные

Искусственные (созданные человеком)

(природные)

Между элементами систем существуют:

• материальные связи (физические, энергетические и др.)
• информационные связи

технические

общественные

Информационные связи

Информационные связи в системах любой природы состоят в передаче информации от одного элемента системы к другому, в обмене информацией между элементами системы, в хранении и обработке информации, т. е. представляют собой информационные процессы .

Естественные (природные) системы

Искусственные системы

Комментарии

При нажатии на «пробел» появляются примеры систем

Растительный мир

Животный мир

Технические

Общественные (социальные)

Процессы управления

Человек постоянно сталкивается с процессами управления в повседневной жизни.

Системы управления

Управление — это процесс целенаправленного воздействия на объект, осуществляемый для организации его функционирования по заданной программе.

!

Независимо от своей природы, процессы управления имеют общие закономерности. Их изучением занимается наука кибернетика.

Кибернетика ( от греч. κυβερνητική  — «искусство управлять» ) — наука об общих закономерностях процессов управления в живых организмах, обществе и механизмах.

Модель системы управления

С точки зрения кибернетики, управление происходит путём информационного взаимодействия между управляющим объектом и объектом управления.

УПРАВЛЯЮЩИЙ ОБЪЕКТ

ОБЪЕКТ

УПРАВЛЕНИЯ

Прямая связь

Обратная связь

Прямая связь подразумевает передачу информации от управляющего объекта к объекту управления.

Комментарии

Дополнительная информация появляется по щелчку

Обратная связь — процесс передачи информации о состоянии объекта управления управляющему объекту.

Приведите примеры обратной связи, предусмот-ренной в бытовых приборах, в живых организмах, в обществе.

?

Классификация систем управления

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ (по степени участия человека в управлении)

Автоматические (САУ)

Автоматизированные (АСУ)

Неавтоматические

Автоматизированные (АСУ)

человек занимается управлением самостоятельно

сбор и обработка необходимой информации производятся автоматически, а решение принимает человек

все операции, связанные с процессами управления, происходят без участия человека по заданным программам

Комментарии

Управляющие элементы (триггеры) – скругленные прямоугольники

13

Самое главное

Сложные объекты, состоящие из взаимосвязанных частей (элементов) и существующие как единое целое, принято называть системами . Всякая система определяется составом своих частей и структурой — порядком объединения элементов в единое целое.

Информационные связи в системах любой природы состоят в передаче информации от одного элемента системы к другому, в обмене информацией между элементами системы, в хранении и обработке информации, т. е. представляют собой информационные процессы.

Управление — это процесс целенаправленного воздействия на объект, осуществляемый для организации его функционирования по заданной программе.

Давайте обсудим

Система: человек за рулем автомобиля

Цель: движение по серпантину

Опишите данную систему по схеме:

Управляющие воздействия

Результат функционирования

Исходная информация

Объект

Управляющий объект

управления

Обратная связь

13

Давайте обсудим

Заполните пропущенные элементы в следующих схемах:

Игра актера

Мастерство, профессионализм

Актер

Зрители

?

?

ответ: 

• реакция зала (аплодисменты, шум; зрители, покидающие зал)
• команда

Основы дрессуры

Хозяин

Собака

результат выполнения

13

Давайте обсудим

Заполните пропущенные элементы в следующих схемах:

?

?

Автомобиль

Водитель

показания спидометра

?

ответ: 

• знание правил дорожного движения, опыт вождения, водительские права, скоростной режим на трассе; воздействие на педали газа и тормоза
• прием лекарств, применение народных средств, физическое воздействие (обтирание, обертывание, холодный душ)

Способы лечения, лекарства

Больной

Врач

снижение температуры

13

Давайте обсудим

Почему человек и животное являются естественными (созданными природой) самоуправляемыми системами?

13

Вопросы и задания

• Приведите примеры систем, описание которых удобно представить в виде графа.
• Согласны ли вы с утверждением, что одна и та же информация в разных системах может быть представлена разными способами? Обоснуйте свою точку зрения.
• Приведите примеры материальных и информационных связей в системах разной природы.
• Почему управление называют информационным процессом?
• Приведите примеры систем управления, в которых отдельный человек, группа людей, техническое устройство, животное могут быть:

а) объектом управления; б) управляющим объектом.

Информационные источники

• http://www.vseznaika.org/wp-content/uploads/2014/04/pic-00050.jpg
• http://ru.characters-power.wikia.com/ Файл:Солнечная_система.jpg
• http://www.allfons.ru/pic/201208/1920x1200/allfons.ru-15593.jpg
• https://inforeactor.ru/uploads/2015/12/11/orig-str-681905803-mahar-vaziev-novyy-hudruk-baletnoy-truppy-bolshogo-teatra-1449825230.jpg
• http://ugafinance.com/wp-content/uploads/2013/11/21757718_l.jpg
• http://droneselect.com/wp-content/uploads/2015/02/BeBop.jpg
• http://i.ucrazy.ru/files/pics/2015.03/1426916708_2.jpg
• http://www.light-bikes.de/website/new/wp-content/uploads/2007/09/08-vertex-team.jpg
• http://www.pam65.ru/watchmagazine.php?pageId=65
• http://moveclick.ru/wp-content/uploads/2015/02/earth_globe.jpg
• http://wnature.net/pictures/2014/02/61/doroga-v-sosnovom-lesu.jpg
• http://zuevveniamin.narod.ru/foto/sosna.png
• http://2.bp.blogspot.com/-26to60Yeu5M/UvEKWqYTmwI/AAAAAAAAAF4/uwZp0kXGcXw/ шишка+сосны1.jpg
• http://conrad.ru/upload/iblock/d97/bd5be56a_6ad9_11e2_9e55_000c2915f72c_bd5be59b_6ad9_11e2_9e55_000c2915f72c.jpeg
• http://www.lenagold.ru/fon/clipart/m/mesh.html
• http://rcoins.ru/wp-content/uploads/2013/03/denejka-1860-goda.jpg
• http://www.scalepeople.com/media/catalog/product/cache/1/image/9df78eab33525d08d6e5fb8d27136e95/s/j/sj_series.jpg
• http://m.meteonova.ru/news/pictures/63606073350.jpg
• http://www.playcast.ru/uploads/2015/09/03/14923681.jpg
• http://remkasam.ru/wp-content/uploads/2015/12/termostat-otopleniya-s-datchikom.jpg
• http://cincinnatiofficiant.com/wp-content/uploads/2013/02/Family-grandparents-dreamstime_l_146923361.jpg
• http://profcut-cnc.ru/images/261114/1.jpg
• http://paradisecourses.com/wp-content/uploads/2015/03/Charles-Dutoit-leads-the-Boston-Symphony-Orchestra-at-Tanglewood-7.30.10-Hilary-Scott.jpg
• http://theotherpress.ca/wp-content/uploads/2014/09/Opinions_Competition-in-Academia.jpg
• http://funik.ru/uploads/images/03_2015/13/4_c814d8306ce27ac97bfccc7b4f768bf5.jpg
• http://pogazam.ru/photos/21/1313694234.1533_m.jpg
• http://cdnimage.vishwagujarat.com/wp-content/uploads/2016/04/brain.jpg
• http://nordportal.ru/upkeep/uploads/2015/01/11144.jpg
• http://b1.mskagency.ru/c/208853.jpg
• http://44.mchs.gov.ru/upload/site19/folder_page/003/007/649/dc7a47e479330b81b90d31b296c9e5484bc84b9568eebb841310882645d3e6ee.jpg
• https://img2.goodfon.ru/original/2880x1800/0/da/velosiped-chelovek-shlem-pticy-1094.jpg
• http://zvezdasneba.com/blog/space_blog/?PAGEN_7=200&PAGEN_6=115
• http://ti71.ru/upload/iblock/af2/af2a1ce5edc406b238cc60b707388962.jpg
• http://motorpuls.ru/wp-content/uploads/2014/05/volvo-driver-state-estimation-safety-tech-graphic-jpg1.jpg
• http://wallpapers-fenix.eu/full/141206/080715674.jpg
• http://bagazhznaniy.ru/wp-content/uploads/2014/09/1.jpg

13

Тест. Информационные связи в системах различной природы

1. Структура системы – это

а) элементы, из которых состоит система;

б) порядок связей между элементами системы.

2. Апельсин состоит из частей-долек. Выберите правильное утверждение о частях апельсина?

а) Апельсин состоит из множества подобных объектов;

б) Апельсин состоит из множества различных объектов.

3. Что понимается под управлением?

а) управление движением объекта;

б) планомерное воздействие на некоторый объект с целью достижения определенного результата;

в) планомерное воздействие на некоторый объект с целью изменения его свойств.

Тест. Информационные связи в системах различной природы

4. Установите соответствие:

1) объект управления А) мозг

2) управляющая система Б) органы движения

3) канал информационной связи В) нервная система

5. Выберите из предлагаемых вариантов только нематериальные системы.

а) разговорный язык;

б) оркестр;

в) автомобиль;

г) Солнечная система;

д) нотные записи;

е) животный организм.

Взаимопроверка:

• б 1 балл
• а 1 балл
• б 1 балл
• 1-б, 2-а, 3-в 2 балла (е/и верно) или 1 балл (за 1)
• а, д 1 балл (за каждый верный)

Итого: Max – 7 баллов

Оценка: 7 5

6-5 4

4-3 3

2-0 2