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1、中央广播电视大学“开放教育试点”教育学类小学教育专业信息技术与教育技术第二单元辅导第一节 信息一、信息无处不在，俯拾即是，似乎还没有一件事物可以像它那样迅速而进一步的传播，像它那样具有神奇的作用，像它那样五彩缤纷、使人眼花缭乱，它正在成为社会发展的主旋律。对人自身来说，信息与生俱来。以宇宙而言，信息十分广泛。世间万物的运动，人间万象的更迭，都离不开信息的作用。从人类社会的存在来看，信息十分普遍。信息关系着社会存在和运转的所有问题，缺少信息的社会就会陷入盲目和无组织状态。信息与物质、能源是人类可以运用的三项资源。物质相对直观，信息相对抽象，能源介于两者之间。这三者显示出的阶段性的历史进步，标志着
2、人类结识运用自然的斗争在经历了数万年的游牧、几千年的农耕、几百年的工商后，人类社会迈进了辉煌的信息时代。信息作为一种富有生命力的资源，将如同阳光、空气和水同样，成为生活必不可少的要素。二、1.消息是信息的外壳，信息则是消息的内核。比如，同是一分钟的消息，有的包含信息量很大；有的则也许很小。2.信号只是信息的载体，信息则是信号所载荷的内容。同一个信息即可以用这种信号载荷，也可以用那种信号载荷。比如，用0，1或用正、负来载荷。3.数据只是记录信息的一种形式，并且不是唯一的形式。4.情报在汉语中只是一类专门的信息（情报在日语中就是信息）。信息的定义：信息是事物运动的状态与（状态改变的）方式。信息是事
3、物运动的状态与方式，具体地讲，是事物内部结构和外部联系运动的状态与方式。在此，事物泛指一切也许的研究对象，涉及外部世界的物质客体，也涉及主观世界的精神现象：运动泛指一切意义上的变化，涉及机械运动、物理运动、化学运动、生物运动；思维运动和社会运动等；运动方式是指事物运动在时间上所呈现的过程和规律：运动状态则是事物运动在空间上所展示的形状与态势。人类所拥有的一切知识，都是以信息为原材料通过科学加工而形成的。事实上，正像信息定义为事物运动的状态以及状态变化的方式，同样也可以把知识定义为事物运动的状态以及状态变化的规律。由变化方式上升为变化规律的过程，就是信息被科学地加工成知识的过程。没有信息，便不也
4、许有知识。三、信息一般划分为本体论信息和结识论信息两种最基本的类型。前者从纯客观的立场来定义信息，后者从结识主体的立场来定义信息。一个事物的本体论信息，就是这个事物的运动状态及其变化方式。结识主体关于某个事物的结识论信息，就是结识主体对事物运动的状态及其变化方式所能感受到的内容，涉及这种状态和方式的形式、内容和效用。一方面，从本体论意义上讲，信息是事物运动的状态和方式，它与物质紧相联系又互有区别。物质是信息的载体，物质的运动是信息的源泉，而信息是事物运动的状态和方式，它并不就是事物自身。信息与能量也是既相联系又有区别的两类范畴。传递信息需要能量，驾驭或控制能量则需要信息。毕竟，信息只是事物运动
5、的状态和方式，而能量只是物体做功的本领。因此，即不能把信息与能量等同起来，也不能互相割裂。在研究信息时，应当把信息与物质、能量联系起来，从它们交互作用的动态发展过程中来研究信息的本质。另一方面，从结识论意义来理解，信息是结识主体所感受或所表述的事物运动的状态和方式。人们要结识事物(这里所说的事物，不仅涉及外部世界的实在客体，也涉及主观世界的精神现象)，必须从客体获取信息，即将本体论意义上的信息转变为结识论意义上的第一类信息，随着实践和结识矛盾运动的发展，这类信息通过高度复杂优化的信息解决、控制中心-大脑系统的解决、加工，形成为结识论意义上的第二类信息，即形成判断，做出决策，然后通过效应器官作用
6、于外部世界。这样看来，结识论意义上的信息过程，既涉及客观-主观化的过程，又涉及主观-客观化的过程；即从本体论意义上的信息转化为结识论意义上的第一类信息，再由结识论意义上的第二类信息作用于客观外界。无论是结识世界还是改造世界，都贯穿着信息运动的过程，都体现为结识信息和运用信息的过程。本体论信息是第一位的，结识论信息是第二位的。结识主体所感知的事物运动状态与方式，是外部世界向主体输入的信息，也称之为感知信息；结识主体所表述的事物运动状态与方式，是主体向外部世界(涉及向其它主体)输出的信息，又称之为再生信息。一般而言，在人类所及的有限时空中，本体论信息与结识论信息之间存在着交互作用和互相转化的关系，
7、其过程与人类结识和改造世界的过程是一致的。语法信息，即主体所感知或表述的事物运动状态和方式的形式化关系，这是最低层次的结识论信息；语义信息，即主体所感知或表述的事物运动状态和方式的逻辑含义，这是较高层次的结识论信息；语用信息，即主体所感知或表述的事物运动状态与方式相对于某种目的的效用，这是最高层次的结识论信息。一般说来，语法信息、语义信息和语用信息是密切相关的，不也许撇开其中的一个方面而孤立地研究其它方面；当结识和研究一个事物时，人们多是遵循从语法、语义到语用的结识顺序。先验信息，是结识主体在观测之前通过某种途径所感知的事物运动状态和方式(结识主体具有记忆能力)；实得信息，是结识主体在观测过程
8、中实际得到的关于事物运动的状态与方式(结识主体具有学习能力)；实在信息，是结识主体在抱负观测条件下所获得的关于事物的所有信息，即事物实际的运动状态与方式。主体的结识能力是一个重要的约束条件，它的引入对于用户和信息工作者都具有重要意义：一方面，信息用户若想获得信息必须具有一定的结识能力(涉及信息技能)；另一方面，信息工作者若想提高工作效率与质量，就必须了解用户拥有哪些先验信息，以便在信息服务过程中尽量增长用户的实得信息。再生信息是人们对感知信息进行思维加工并向外输出的结果，是信息资源的主体，因而通常也是信息研究的重点。四、信息来源于物质，又不是物质自身；信息也来源于精神世界，但又不限于精神的领域
9、；信息的这种特殊地位决定了它的一般属性，重要涉及：普遍性、客观性、无限性、相对性、抽象性、依附性、动态性、异步性、共享性、可传递性、可变换性、可转化性、可伪性等。信息的功能五个方面：一方面，信息是宇宙万物有序运营的内在依据。另一方面，信息是人类结识世界和改造世界的中介。第三，信息是维系社会生存与发展的动因。第四，信息是智慧的源泉，是人类的精神食粮。第五，信息是管理的灵魂。信息还是一种重要的社会资源。信息是普遍存在的，但信息并非全都是资源，只有满足一定条件的信息才干称之为信息资源。换言之，只有通过人类开发与组织的信息才是信息资源。五、信息资源是信息与资源两个概念整合衍生出的新概念。信息资源是一种
10、信息，或者说是信息的一个子集。信息资源重要涉及再生信息和一部分感知信息，那些虽被人们所感知但却稍纵即逝的感知信息不属于信息资源的范畴，由于它们无法为人类所运用。信息资源也是一种资源。(1)信息资源是信息的一部分，是信息世界中与人类需求相关的信息； (2)信息资源是可运用的信息，是在当前生产力水平和研究水平下人类所开发与组织的信息；(3)信息资源是通过人类的参与而获取的信息，人类的参与在信息资源形成过程中具有重要的作用。相对于其它非资源型信息，信息资源具有四个明显的特性：(1) 智能性。信息资源是人类所开发与组织的信息，是人类脑力劳动或者说认知过程的产物，人类的智能决定着特定期期或特定个人的信息
11、资源的量与质，智能性也可以说是信息资源的丰度与凝聚度的集中体现。信息资源的智能性规定人类必须将自身素质的提高和智力开发放在第一位，必须确立教育和科研的优先地位；(2) 有限性。信息资源只是信息的极有限的一部分，比之人类的信息需求，它永远是有限的，从某种意义上说，信息资源的有限性是由人类智能的有限性决定的。有限性规定人类必须从全局出发合理布局和共同运用信息资源，最大限度地实现资源共事，从而促进人类与社会的发展；(3) 不均衡性。由于人们的结识能力、知识储备和信息环境等多方面的条件不尽相同，他们所掌握的信息资源也多寡不等；同时，由于社会发展限度不同，对信息资源的开发限度不同，地球上不同区域信息资源
12、的分布也不均衡。不均衡性规定有关信息政策，法律和规划等必须考虑导向性、公平问题和有效运用问题等。(4) 整体性。信息资源作为整体可以是对一个国家、一个地区或一个组织的政治、经济、文化、技术等的全面反映，信息资源的每一要素只能反映某一方面的内容，假如割裂它们之间的联系则会破坏事物的整体性，仿佛盲人摸象。整体性规定对所有的信息资源和信息资源管理机构实行集中统一的管理，从而避免人为分割所导致的资源反复和浪费。信息资源是由信息内容、人、符号、载体四种最基本的要素构成的，其中，信息内容是信息资源的基本核心，人作为结识主体是信息资源的生产者和运用者，符号是人生产和运用信息资源的媒介和手段，载体则是储存和运
13、用信息资源的物质工具。换言之，信息资源是人通过一系列的认知和发明过程之后以符号形式储存在一定载体(涉及人的大脑)上可供运用的所有信息。以开发限度为依据，信息资源可划分为潜在的信息资源与现实的信息资源两大类型。潜在的信息资源是指个人在认知和发明过程中储存在大脑中的信息资源，它们虽能为个人所运用，但一方面易于随忘却过程而消失，另一方面又无法为别人直接运用，因此是一种有限再生的信息资源。现实的信息资源则是指潜在信息资源经个人表述之后可认为别人所运用的信息资源，它们最重要的特性是具有社会性，通过特定的符号表述和传递，可以在特定的社会条件下广泛地连续往复地为人类所运用，因此是一种无限再生的信息资源。现实
14、信息资源以表述方式为依据可以划分为口语信息资源、体态语信息资源、文献信息资源和实物信息资源。口语信息资源是人类以口头语言所表述出来而未被记录下来的信息资源，它们在特定的场合被信宿直接消费并且可以辗转相传而为更多的人们所运用，如谈话、聊天、授课、讲演、讨论、唱歌等活动都是以口语信息资源的交流和运用为核心的。文献信息资源是以语言、文字、数据、图像、声频、视频等方式记录在特定载体上的信息资源，其最重要的特性是拥有不依附于人的物质载体，只要这些载体不损坏或消失，文献信息资源就可以跨越时空无限往复地为人类所运用。体态语信息资源是人类以手势、表情、姿态等方式表述出来的信息资源，它们通常依附于特定的文化背景
15、，例如舞蹈就是一种典型的体态语信息资源。实物信息资源是人类通过发明性的劳动以实物形式表述出来的信息资源，这类信息资源中物质成分较多，有时难以区别于物质资源，并且它们的可传递性一般较差；常见的实物信息资源有产品样本、模型、碑刻、雕塑等。文献信息资源以记录方式和载体材料为依据，可划分为书写型、印刷型、缩微型、机读型和声像型五大类。书写型文献信息资源一般以纸张为载体，记录方式为人工誊录，涉及手稿、信件、日记、原始档案等。印刷型文献信息资源也重要以纸张为载体，记录方式重要是印刷技术，涉及油印、铅印、胶印、木刻印刷、复印、激光打印等。缩微型文献信息资源以感光材料为载体，记录方式重要是光学记录技术，重要类
16、型有缩微胶卷、缩微平片、缩微卡片等。机读型文献信息资源以磁性材料为载体，记录方式为磁录技术，重要类型有磁带、软磁盘、光盘等。声像型文献信息资源以感光材料和磁性材料为载体，记录方式为光录技术和磁录技术，重要类型有唱片、录音录像带、电影胶卷、胶片、幻灯片等。印刷型文献信息资源还可以出版形式的不同划分为图书、期刊、会议资料、研究报告、专利说明书、政府出版物、学位论文、产品说明书、档案、标准、新闻报纸、记录报表、图谱等。第二节一、从信息论到信息科学通过了三个发展阶段：第一个阶段是狭义信息论。即申农创建的信息论。申农信息论以通信系统模型为对象，以概率论和数理记录为工具，重要研究通信过程中消息的信息量、信
17、道容量和消息的编码等问题。它只是对信息的符号作定量的描述，而不考虑信息的意义和效用方面的问题，这是申农信息论的局限性之处。第二个阶段是一般信息论。这种信息论虽然重要还是研究通信问题，但是新增长了噪声理论，信号的滤波、检测、调制解调，以及信息解决等问题。第三个阶段是广义信息论。它是随着现代科学技术纵横交错的发展而逐渐形成的。在纵向上，人们突破了申农信息论的局限性，由对语法信息的研究进一步到语义信息和语用信息的探索问题。在横向上，人们又把有关信息的规律和理论研究成果与系统论、控制论互相整合，并广泛运用于物理学、地质学、地理学、生物学、生理学、心理学、社会学、经济学、历史学、管理学等等学科领域的研究
18、中去，从而拓宽了信息论的研究方向，使得人类对信息现象的结识与揭示不断丰富和完善。形成一门研究信息的产生、获取、变换、传输、存储、解决、显示、辨认和运用的广义信息论，即信息科学。信息科学是以信息为基本研究对象，以信息的运动规律和应用方法为重要研究内容，以扩展人类的信息功能为中心研究目的的一门新兴的、横断的综合性学科群体。以信息为基本研究对象，是信息科学区别于一切传统科学的最基本的特性。信息科学可以定义为研究信息极其运动规律的科学，其更为精确的表述为：信息科学是以信息作为重要研究对象、以信息的运动规律作为重要研究内容、以信息科学方法论作为重要研究方法、以扩展人的信息功能（特别是其中的智力功能）作为
19、重要研究目的的一门科学?quot;它的形成和发展，是随着人类社会的信息实践活动不断进一步，信息运用规模不断扩大，使得社会信息化进程日益加快，信息环境问题日益多样化和复杂化，人们需要探索信息运动的本质规律并掌握信息管理的科学理论和技术方法而提出的迫切规定。与此同时，现代科学技术的飞速发展为信息科学的成长提供了肥沃的土壤，社会信息实践和导向为信息科学的研究提供了必备的条件。总之，信息科学的产生是社会信息化大势所趋，是人类社会由农业时代、工业时代走向信息时代的必然产物。信息科学的研究范畴涉及以下几个方面：（1）探讨信息的本质并创建信息的基本概念；（2）建立信息的数值度量方法，涉及语法信息、语义信息和
20、语用信息的度量方法；（3）研究信息运动的一般规律，涉及信息的感知、辨认、变换、传递、存储、检索、解决、再生、表达、检测、施效（信息施效可以理解为是指结识主体对客体的运动状态和运动方式所进行的控制和调整。这种作用称为施效）等过程的原理和方法；（4）揭示运用信息进行有效控制的手段和开发运用信息资源实现系统优化的方法；（5）寻求通过加工信息来生成智能和发展智能的动态机制与具体途径。二、信息方法，就是运用信息的观点，把系统的运动过程看作信息传递和信息转换的过程，通过对信息流程的分析和解决，获得对某一复杂系统运动过程的规律性结识的一种研究方法。信息方法的特点是用信息概念作为分析和解决问题的基础，它完全撇
21、开研究对象的具体结构和运动形态，将系统、完整、具体的众多特殊情况，抽象为具有一般意义的信息变换过程，即信息的输入、存储、解决、输出、反馈过程(如图所示)。信息方法的作用三个方面：第一，信息方法揭示了机器、生命有机体和社会各类事物运动形态之间的信息联系。第二，信息方法揭示了事物运动的新的规律，对过去难以理解的现象做出了科学的说明。随着信息科学研究的进展及其在各个领域的推广，人们可以用信息的观点对某些现象做出科学的说明。第三，信息方法为实现科学技术、生产经营和其他一切社会活动管理的现代化提供了有力的手段。一般讲，凡是涉及到信息的产生、获取、检测、辨认、变换、传递、解决、存储、显示、控制、运用和反馈
22、等与信息活动有关的、以增强人类信息功能为目的的技术都可以叫做信息技术。信息技术中比较典型的代表，就是智能技术、感测技术、通信技术和控制技术，它们大体上相称于人的思维器官、感觉器官、神经系统和效应器官。未来最重要的技术趋势，就是规定以现代计算机技术为核心的智能技术与通信技术、感测技术和控制技术融合在一起，形成具有信息化、智能化和综合化特性的智能信息环境系统，以有效地扩展人类的信息功能。第三节一、信息技术的社会作用：1. 推动社会生产力的变革只有到了信息时代，扩展人类思维器官功能的智能技术(计算机和人工智能技术)进入了社会生产过程，通信技术和感测技术也达成了前所未有的水平，控制技术更是与高级动力工
23、具有机地结合起来，这样，才形成了一体化、智能化、信息化的劳动工具体系，从而形成了信息时代的社会生产力模型。这一模型的特点是，生产力模型中的劳动工具体系恰好就是信息技术体系，其中控制技术包含动力工具，动力工具在控制技术的控制下对劳动对象产生作用。信息时代的劳动工具不仅极大地扩展了劳动者的体力，并且更为重要的是，它极大地扩展了劳动者的脑力。 2. 提高人类社会开发运用信息资源的能力人们的活动将会比以往任何时候都强调个性化、人性化，社会信息能力和知识创新能力将会受到普遍的重视，社会服务的质量将会得到全面的提高，人类社会的生活将会变得更加美好。二、信息技术发展的规律：1.辅人律-以满足人类需要为中心2
24、. 共生律-以人类信息运动规律为依据人与信息技术的功能是互补的。在信息技术的发展过程中，必须根据人类信息运动的客观规律求得人与信息技术的和谐统一，实现人机共生。这就是信息技术共生律。3. 倍增律-以摩尔定律为标志三、1人工智能技术AI (artificial intelligence)的研究目的就是要使计算机逐步具有类似人脑的某些智能，即能理解外部环境，提出概念，建立方法，进行演绎、归纳、推理，做出科学的判断和决策，具有自学习、自适应功能等。可以说，AI技术代表着未来信息解决技术的发展方向。实现人工智能有两种途径：一是以传记录算机硬件技术为基础，在一些知识比较完备且可形式化表达的领域里，通过软
25、件在一定限度上实现类似人脑智能活动的效果，即面向功能模拟的专家系统。这是比较现实的方法；二是采用全新的硬件技术和软件方法研制具有类似于人脑结构、能像人脑同样思维的计算机，即面向结构模拟的神经计算机。 专家系统(expert system)，是一个能在特定领域内以人类专家水平去解决困难问题的计算机程序。人类专家之所以成为专家，其重要因素在于他们拥有大量的专门知识，特别是那些从实践中长期摸索出来的、鲜为人知的经验性知识。这就是说，要想使计算机工作得像人类那样好，一方面必须为它提供人类专家所具有的那些专门知识。神经计算机，人类的思维可以概括为逻辑思维和形象思维两大类。基于冯诺依曼计算机的传统AI系统
26、适合模拟人左脑的逻辑思维功能，而神经计算机适合模拟人右脑的形象思维功能。2多媒体技术就是将文字、声音、图形、静态图像、动态图像等信息媒体与计算集成在一起，使计算机应用由单纯的文字解决进入文、图、声、影集成解决的技术，其核心特性是信息媒体的多样性、集成性和交互性。虚拟现实是采用多媒体计算机技术来生成一个逼真的三维空间甚至四维时空感觉环境，并使人类可用自然的视觉、昕觉、嗅觉、触觉等感官机能和效应器官进行实时参与和实时交互。由于这种信息交流方式与真实情境十分接近，很容易产生学习的迁移，人们接受信息的时间将大大缩短。虚拟现实事实上也是一种高级用户界面工具，它使用户不仅可以进行信息交互，并且可以从外到内
27、或从内到外地观测信息空间的属性和特性。目前的虚拟现实技术需要在多媒体计算机的基础上，再运用一些通过特别设计的外部配件和技术，如数字头盔(headmount display)、数据手套(data glove)、座舱、全方位监视器或计算机辅助虚拟现实环境(CAVE)等，为使用者构建一个感觉上真实、但事实上并不存在的一种情境。3光纤通信具有频率高、损耗低、频带宽、容量大的特点。一根细细的光纤理论上可通上亿路电话或10万路电视，相称于1千万对架空明线或2万根直径6.5厘米的中同轴电缆。事实上，由于器件和光纤的传输特性等问题，目前还达不到理论的通信容量。光缆结构紧、体积小、重量轻、寿命长，性能比电缆要好得多；用光缆取代电缆，不仅能节省大量的金属资源，并且光缆的线路损耗低、传送距离远、速度快、耐腐蚀；因此，光缆是数字通信抱负的传输介质。4同步通信卫星一般在地球赤道上空35800千米的轨道上从西向东移动，方向和速度恰与地球自转同步，圆形轨道平面与赤道平面重合，这时的卫星从地面上看来是相对静止不动的，所以又称同步静止卫星。由于每一颗通信卫星可俯视地球三分之一的面积，所以运用在同步静止轨道上等距离分布的三颗卫星，就能组成全球通信网。5信息技术使学习产生的变革：阅读方式的变革、写作方式的变革、计算方式的变革、教育时间的变革、参与制定学习计划与自主学习和教师变为学生顾问。