Составьте таблицу отношений однотипных объектов товары. Успехи современного естествознания. Понятие об информации

Восприятие и осознание пространственных отношений - необходимое условие адаптации организма к среде существования. Пространственные характеристики есть не что иное, как установление отношений и взаимосвязей между предметами и явлениями. При этом различаются следующие параметры: величина предметов и их изображений (схем), форма, протяженность, расположение предметов относительно воспринимающего объекта и относительно друг друга, объемность.

Пространственная ориентировка - это особый вид восприятия, который обеспечивается единством работы зрительного, слухового, кинестетического и кинетического анализаторов. Определение правильного положения в пространстве требует соответствующего уровня развития аналитико-синтетического мышления.

В процессе специально организованной планомерной и последовательной работы на коррекционных занятиях у детей формируются следующие умения:
- ориентироваться в схеме собственного тела;
- определять расположения предметов в ближнем и дальнем пространстве;
- моделировать пространственное расположение предметов;
- ориентироваться на поле листа бумаги;
- двигаться в заданном направлении и изменять его.

Программные требования образовательных учреждений предусматривают обязательное использование терминологии, обозначающей пространственные отношения.

Решение задач формирования пространственной ориентировки начинается с ориентировки ребенка в схеме собственного тела первоначально по вертикальной оси. Ребенок, рассматривая в зеркале свое отражение, отвечает на вопросы: что находится в верхней части лица? в нижней части лица? Также анализируется расположение всех основных составляющих тела (головы, шеи, плеч, туловища, рук, ног) и отдельных его частей: рук (ладоней, пальцев), ног (коленей, стоп) и т. д.

Ориентировка в пространстве первоначально осуществляется по расположению окружающих предметов относительно самого ребенка. При этом важно сформировать у детей четкое различение право- и левосторонней организации среды. На коррекционных занятиях педагог-психолог объясняет: «У человека две руки, и каждая из них имеет свое название. Для того чтобы их не перепутать, каждой руке дали имя - Правая и Левая. Руки только две, а как много они умеют! Что умеют делать ваши руки?»

Далее используются задания на дифференциацию правой и левой руки:
- Покажите, какой рукой вы рисуете, пишете, едите; в какой руке вы держите ручку, карандаш, ложку. Как называется эта рука? (Следует показать.) Наденьте на правую (левую) руку браслет; заложите за голову сначала правую руку, а затем левую и т. д.

Для закрепления проводится дидактическая игра «Найди пару». Ученикам, например, предлагается найти пару одинаковых варежек для правой и левой руки.
Благодаря многократным действиям правой (у левшей - левой) руки у ребенка вырабатываются зрительно-двигательные связи, обеспечивающие выделение данной руки как ведущей. От этого в дальнейшем и зависит умение разграничивать правую и левую стороны окружающего пространства.

Ориентируясь в пространстве, ребенок сначала усваивает дифференциацию отношений предметов и их частей по вертикали (на, над, под, вверху, внизу и т. д.). На следующем этапе анализируются отношения горизонтального пространства - позиции близости: близко, ближе, далеко, дальше . Практика показывает, что ориентировка в ближнем пространстве у детей с интеллектуальной недостаточностью формируется раньше и легче, чем ориентировка в дальнем пространстве. Определение удаленности предметов по отношению к самому ребенку целесообразно проводить в процессе измерения расстояния до нужного объекта веревочкой, палочкой, шагами (а потом и метром). Такая практическая деятельность дает в дальнейшем ребенку возможность самостоятельно определять, что находится от него дальше, а что - ближе.

Изучение горизонтального расположения предметов начинается с положений «рядом», «около», и лишь в процессе специального обучения постепенно появляются восприятие и словесное обозначение таких отношений, как «за» (позади, сзади ), «перед» (впереди, спереди ), а затем делается упор на право- и левостороннюю ориентировку (справа, слева ).

Опираясь на уже сформированные умения, педагог-психолог предлагает детям задания:
- поднять правую руку вверх, опустить, повернуться направо;
- поднять левую руку вверх, опустить, повернуться налево;
- вытянуть руки вперед, сделать шаг вперед;
- спрятать руки назад, за спину, сделать шаг назад и т. д.

Обучая движению в заданном направлении, для повышения мотивации следует создавать игровые ситуации. Например, предложить в занимательной форме найти спрятанные игрушки:
Вперед пойдешь - куклу найдешь.
Назад пойдешь - медвежонка найдешь.
Вправо пойдешь - мяч найдешь.
Влево пойдешь - машину найдешь.
Куда ты хочешь пойти?
Что ты хочешь найти?

Следующий этап работы - формирование квазипространственных представлений (определение месторасположения предметов относительно друг друга: на столе, под столом, в шкафу, около окна, за дверью и т. д.) и их вербализация в виде ответов на отдельные вопросы, отчетов о совершенных действиях, планировании предстоящей практической деятельности.

Навыки пространственной ориентировки позволяют определить местоположение человека в трехмерном пространстве на основе выбранной им системы отсчета (точкой отсчета может быть собственное тело или любой предмет из окружающей обстановки). Огромное значение в ориентировке имеют пространственные представления, благодаря которым ребенок может выбрать нужное направление и сохранять его при движении к цели.

Значительная часть занятий должна быть посвящена обучению моделирования пространственных отношений по инструкции педагога, а в дальнейшем и по собственному замыслу ребенка.

На последующих занятиях дети индивидуально «меблируют» кукольные комнаты, самостоятельно составляют рассказ - отчет о проделанной работе. Более трудным для них является задание расставить мебель (или ее заменяющие) на плане комнаты. Осуществление подобных видов деятельности и словесный отчет о них свидетельствуют об успешном овладении учащимися пространственных отношений.

Особое место в обучении детей занимает формирование умения ориентироваться в пространстве листа и на поверхности парты. В первую очередь детям даются понятия о разных сторонах, углах и частях листа, идет обучение ориентировке на плоскости листа. В процессе коррекционных занятий эти умения закрепляются при выполнении различных заданий (например, расположение фишек, геометрических фигур на листе бумаги по инструкции педагога, перемещение их в пространстве листа или парты) . Дети должны усвоить следующее: лист бумаги (любого размера и даже по-разному расположенный) - это определенное ограниченное пространство, имеющее свои параметры: верх и низ, середину и стороны, центр и углы; на нем можно отразить реальные пространственные отношения между предметами.

Приведем примеры заданий по ориентировке на листе бумаги: рассмотреть рисунки художника и ответить на вопросы: Какие игрушки нарисованы слева? Что нарисовано в центре? И т. д.; дидактические игры «Расположи верно», «Раскладывание геометрических фигур», «Нарисуй, как я скажу» и т. д.

Умения пространственного анализа следует совершенствовать в процессе изобразительной деятельности. Рисование по инструкции педагога , содержащей словесные обозначения пространственных соотношений (посередине листа нарисуй домик, слева от домика растет ель и т. д.), - сложный вид деятельности для ребенка с интеллектуальной недостаточностью. Поэтому к нему надо готовить детей постепенно, используя такие виды работы, как графический диктант, дорисовывание симметричных контурных изображений предметов (как правой, так и левой половины изображения), рисование по образцу с использованием опорных точек и др.

Формирование пространственных ориентировок проводится поэтапно на основе:
- действий по подражанию взрослому (ребенок действует с объектами, полностью копируя действия с предметами и предоставляя отчет о проделанном);
- действий по готовому образцу (самостоятельный анализ ребенком образца (ситуации) с точки зрения пространственных соотношений предметов и их частей с последующим выполнением задания; при этом усложнение идет от повторения знакомых ситуаций, с которыми дети уже встречались на предыдущих этапах работы, к идентичным незнакомым и далее к созданию вариативных, новых ситуаций);
- действий по инструкции взрослого, которые организуются лишь тогда, когда ребенок приобрел собственный практический опыт и закрепил его в слове в процессе планирования, выполнения деятельности и предоставления отчета о сделанном;
- самостоятельного планирования и моделирования пространственных отношений различных предметов и объектов;
- вербализации деятельности.

Итак, условием полноценного овладения учеником пространственными ориентировками является постепенное усложнение материала: от заданий на ориентировку на собственном теле и в окружающем пространстве по различным заданным параметрам; самостоятельного определения пространственных отношений между объектами, моделирования их взаимоотношений до полного словесного отчета о выполнении заданий с использованием терминов, обозначающих пространственные отношения.

Дидактические игры и упражнения
на развитие ориентировки в пространстве

«Какая рука?»
На картинке нужно определить, в какой руке девочка держит флажок, в какой руке мальчик держит шар, на какой ноге стоит девочка и т. д.
«Покажи правильно»
Педагог на кукле показывает разные части тела в быстром темпе. Дети должны показать эту же часть на себе (левая нога, правая рука, левая щека и т. д.).
«Незаконченные изображения»
Детям предлагают карточки с недорисованными изображениями (у собаки не нарисована правая лапа, у кошки - левое ухо и т. д.). Предлагают дорисовать, назвать и подписать, используя пространственную терминологию.
«Твой путь в школу»
Ребенку предлагают рассказать, как он идет в школу (в магазин, в парк и т. д.). В процессе рассказа педагог уточняет у ребенка, что находится справа от дороги, слева, впереди, сзади и др.
«Автомобили»
По сигналу педагога дети двигаются в различных направлениях, изображая автомобили, изменяя направления движения и скорость.
Варианты:
- каждый ребенок проводит свой автомобиль до автостоянки, пользуясь схемой маршрута.
«Выполни задание»
Ребенку предлагают различные задания на ориентировку в пространстве комнаты и на улице.
Варианты:
- определить местоположение отдельных предметов мебели;
- определить местоположение других детей относительно себя;
- определить местоположение других детей относительно себя при повороте на 180 градусов;
- определить местоположение предметов относительно друг друга;
- расположить предметы в пространстве по инструкции педагога (по образцу, макету, рисунку).
«Что дальше, что ближе к нам в комнате?»
Дети отвечают на вопрос, а потом проверяют с помощью условных мерок (или метра) правильность ответа.
«Назови самые высокие и самые низкие предметы в комнате»
Дети называют предметы, объясняя, где они находятся, а затем сравнивают некоторые из них с помощью условной мерки (или метра).
«Что где находится?»
Ребенку предлагается по картинке назвать предметы, изображенные в середине листа, в левом верхнем углу, в правом нижнем и т. д.
«Откуда и чей голос?»
Ребенку предлагают встать спиной к классу и по слуху определить, откуда и чей звучит голос: справа, слева от него, сзади, близко за спиной, далеко в правом углу комнаты и т. д.
«Внимательно слушай и рисуй»
Педагог называет геометрические фигуры с указанием их места на листе. Ребенок должен их изобразить согласно данной инструкции.
Например, вверху слева прямоугольник, справа от него квадрат, в центре круг и т. д.
Варианты:
- разделить лист на четыре части путем сгибания. Ребенку дают инструкции: «В верхнем правом углу нарисуй треугольник, в нижнем правом углу нарисуй...» И т. д.
«Где что лежит?»
Педагог располагает различные предметы на столе, под столом, около стола и т. д. и предлагает ребенку ответить на вопросы, где какой предмет находится.
Варианты:
- предложить ребенку расположить предметы по инструкции педагога за столом, на столе и т. д. и при этом объяснить свои действия;
- по предложенной схеме с изображением геометрических фигур расставить на столе предметы, соответствующие по форме геометрическим фигурам и по ходу объяснять свои действия.
«Фигуры высшего пилотажа»
Педагог на фланелеграфе показывает моделью самолета разные фигуры высшего пилотажа, меняя направление движения, а ученики объясняют изменение маршрута, используя слова: вверх, вниз, направо, слева направо и т. д.
«Составление разрезных картинок» (предметных и сюжетных по готовому образцу и без него)
«Следопыт»
По рисунку-схеме комнаты дети находят спрятанную игрушку.
Варианты:
- дети по очереди сами прячут игрушку и составляют рисунок-схему комнаты с обозначением места, где находится игрушка;
- по тем же правилам игра проводится на улице, в парке, около школы.
«Разведчики»
По письменной инструкции дети находят спрятанное в тайнике важное донесение.
Пример инструкции:
1. Встаньте у классной доски, повернувшись к ней спиной.
2. Сделайте 5 шагов вперед и 3 шага влево.
3. Повернитесь налево.
4. Внимательно осмотрите все, что находится впереди на уровне ваших глаз.
Что видите необычного? Ищите!
«Самый внимательный»
На доске лист ватмана с написанными на нем рядами букв (6 рядов по 6 букв). Учащимся предлагают карточки с заданиями: напиши в тетради все согласные буквы из второго горизонтального ряда, напиши все гласные из третьего вертикального ряда и т. д.
Графические диктанты.

Дерево грамматического разбора, описанное в предыдущем разделе, дает лишь грубое описание сцены с использованием связей между его терминальными и нетерминальными символами. Часто бывает доступна и другая, более подробная информация. Например, может быть известно, что объект расположен выше объекта и что область окружает оба объекта. Информацию такого типа можно представить в виде графа отношений, в котором ребра, соединяющие символы дерева разбора, размечены по типу связи и пространственных отношений между символами. На рис. 20.4.1 приведен соответствующий пример. Стрелки на ребрах показывают направление отношения; например, КРЫША выше СТЕНЫ. Граф отношений с такими указателями называется направленным. Теоретический анализ методов, основанных на системах отношений, отсутствует. Остановимся на конкретных подходах к разработке систем понимания изображений, в которых явно или неявно используются эти отношения.

Рис. 20.4.1. Пример направленного графа отношений.

Впервые знания об отношениях между объектами были использованы для построения системы понимания изображений в работе Робертса , который разработал довольно полную систему программ анализа сцен, содержащих многогранники с плоскими поверхностями. Логично начать анализ сцен именно с многогранников, так как их можно относительно легко описать и пространственные отношения между ними четко определены. В системе, предложенной Робертсом, анализ начинается с представления многогранника в виде контурного рисунка, который заносится в память в виде списка прямолинейных отрезков, заданных декартовыми координатами концевых точек. Этот список анализируется с целью обнаружения соединенных линейных отрезков, формирующих многоугольники. Рис. 20.4.2 иллюстрирует три типа многоугольников, которые могут находиться в сцене: выпуклый многоугольник, невыпуклый многоугольник и многоугольник, образованный границами изображения многогранника. На следующем этапе обработки множество вершин многоугольника сопоставляется с множеством вершин простых моделей объекта для того, чтобы разбить исходный объект на составные элементы, как показано в примере на рис. 20.4.3. Если найдено, что модель простого объекта является частью исходного объекта, то эта часть исключается из исходного объекта путем вычеркивания из списка и добавления соответствующих отрезков линий.

Рис 20.4.2. Составлениеизображения многогранника из многоугольников

а - Объект; б - многоугольник, образованный внешним контуром; в - невыпуклый многоугольник; г - выпуклый многоугольник.

Процесс продолжается до тех пор, пока не будет найдено соответствие исходного объекта одной из моделей простого объекта. Процесс сопоставления учитывает пространственные сдвиги, вращение и изменения масштаба моделей простых объектов по отношению к деталям исходного объекта.

Идея Робертса относительно разбиения сложного многогранника на простые объекты породила направление исследовательских работ, которые теперь называются анализом блочных схем. Гузман и Фальк продолжили исследования сцен, содержащих «непрозрачные» объекты и представленных в виде неполного контурного рисунка. В предложенных ими системах выделение областей изображения, соответствующих плоским поверхностям сцены, осуществляется по специальным эвристическим правилам. Уинстон предложил методы обучения, с помощью которых информация, полученная из анализируемых сцен, используется для наращивания набора зрительных моделей сцен.

Рис. 20.4.3. Разборка многогранника а – объект; б – призма; в – основание в форме параллелепипеда; г – спинка в форме параллелепипеда.

Модели запоминаются в виде направленного графа отношений, в котором дуги помечены простыми отношениями типа «соседство» и «опора» между объектами. На рис. 20.4.4 приведены направленный граф для сцены, состоящей из арки, и несколько примеров ее построения. Ключевым элементом работы Уинстона является понятие «почти то». В примере арки «почти то» может означать, что два объекта типа «опора» не могут быть смежными.

Представление многогранников в виде контурных рисунков не может быть произвольным; некоторые комбинации прямых линий и вершин не допускаются при контурном представлении многогранников. Клоуз и Хаффман разработали процедуры, позволяющие выяснить, реальные или нереальные (бессмысленные) объекты представлены на контурном рисунке. Уолц продолжил разработку этого подхода, установив 11 категорий для разметки контурных линий (рис. 20.4.5). Если две или больше линий сходятся в некоторой вершине, то должны быть выполнены определенные ограничения. Например, в узле типа градиенты тени, соответствующие двум линиям, должны быть одинаково направлены. Анализ всевозможных комбинаций разметок показал, что большая их часть физически не допустима. Полное число реальных типов вершин для многогранников составляет лишь несколько тысяч. В системе Уолца анализ начинается с разметки линий, выходящих из каждой вершины. Затем программа «фильтр» проверяет последовательность линейных меток связанных между собой вершин и исключает несовместимые метки. На следующем этапе с помощью набора комбинационных правил согласовываются неоднозначные метки. Их, число в дальнейшем может быть ограничено при анализе типов смежных вершин.

Рис. 20.4.4. Пример направленного графа отношений для арки : а - направленный граф отношений; б - примеры.

Указанные способы анализа блочных сцен обладают общим свойством: отправной точкой является либо абстрактный контурный рисунок, либо контурный рисунок, выделенный из реальной сцены.

Рис. 20.4.5. Типы линий, образующих контуры многогранников .

Сираи развил другой подход к анализу сцен из многогранников, при котором реальные сцены анализируются непосредственно как массивы точек изображения. Программа Сираи - это первая программа, которая пытается выполнить гетерархический анализ осмысленных сцен. Знание типа объектов, с которыми она встречается, используется для управления поиском слабых перепадов яркости, соответствующих вогнутостям поверхностям объектов.

Важный шаг в направлении анализа сцен, содержащих тела с криволинейными поверхностями, сделан Хорном , а также Биифордом, Эйджипом и Невейшиа . Хорн использовал светотень освещенных объектов с гладкими криволинейными поверхностями для определения их физической формы. Работа Бинфорда, Эйджина и Невейшиа направлена на получение трехмерных описаний формы объектов; при этом были использованы срединноосные остовы и системы конических сечений объектов.

Одной из первых попыток анализа достаточно сложных реальных сцен с привлечением информации об отношениях между объектами была работа, выполненная Брайсом и Феннема 1311. В их системе первый этап обработки состоит в сегментации изображения по принципу наращивания областей. Затем граница каждой выделенной области аппроксимируется отрезками прямых. Далее на этапе анализа для группировки областей и распознавания объектов используются семантические знания. Например, в сцене «служебное помещение» семантические знания представляют собой следующие факты: пол находится в нижней части сцены, стена - на краю сцены, картина - на стене. Барроу и Поппльстоун также разработали систему анализа сцен, основанную на сегментации метода наращивания областей. В их системе векторы признаков измеряются для каждой сегментированной области; при этом используются такие признаки, как форма, толщина, размер и отношение к соседним областям, а именно: выше, ниже, слева и т. д. Вектор признаков каждой области затем сопоставляется с наборами векторов признаков областей в зрительной модели класса сцен, подлежащих анализу. В некоторых случаях при сопоставлении возникают трудности, вызванные тенями и преградами.

Одна из трудностей, встречающихся непосредственно при анализе естественных сцен, состоит в том, что количество признаков изображения и символов слишком велико. Это множество данных вместе с огромным числом возможных комбинаций взаимных отношений переполняет структуры данных и делает бесполезным поиск по дереву.

Келли сделал важное предложение: использовать планирование анализа сцен как способ ограничения размерности задач поиска по дереву. По схеме Келли признаки и символы выделяются сначала из изображения сцены, полученной с малым разрешением. Затем распознаются и размечаются объекты и вырабатывается гипотетическая модель сцены. Далее для выделения признаков и символов выполняется управляемый моделью поиск областей на картинке, полученной с полным разрешением.

Продолжая исследования Келли, Тененбаум и др. предложили систему анализа, которая включает два этапа: ознакомление и обоснование. На этапе ознакомления исследуются простые характеристики изображения, основанные на зрительной модели; при этом для управления поиском используется информация о содержании сцены. Например, в сцене служебного помещения поиск первоначально направлен на обнаружение плоской поверхности в средней части изображения, где предполагается наличие верхней поверхности письменного стола. Затем поиск продолжается в пределах этой поверхности для обнаружения интересующих нас объектов, которые анализируются и предварительно классифицируются. На этапе обоснования выполняется более тщательная обработка для выделения по возможности более надежных признаков в окрестности, где предполагается наличие объектов.

Полученная информация анализируется для определения правильности выдвинутой гипотезы. Таким образом ресурсы «дорогой» системы обработки информации можно распределить более эффективно.

Из приведенных материалов видно, что содержание данного раздела представляет собой просто краткий обзор результатов исследований в области построения систем понимания изображений.

В общем, достигнут некоторый прогресс, однако из большого числа интересных, но частных идей трудно выделить наиболее существенные. Ясно, что в этой важной области обработки изображений еще нужно проделать большую работу.

Таблица 8.13. Информационные модели элементов системы ТОРГОВОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ

Объект	Параметры	Действия
	Режим работы Выручка	Открывать Закрывать Продавать
	Вид товара Качество	Поставлять Предлагать Выбирать
ПРОДАВЕЦ	Параметры, характеризующие профессионализм: образование, опыт, личные качества	Выслушивать покупателя Помогать в выборе нужного товара Упаковывать товар
ПОКУПАТЕЛЬ	Наличные средства Желание совершать покупки	Выбирать товар Расплачиваться с продавцом

Рис. 8.3. Схема связей и отношений в системе ТОРГОВОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ

Рассмотренные в качестве примеров модели отображают дос-таточно простые системы. Чем сложнее система, тем труднее ее исследовать и строить модель. Такая задача не каждому по силам. Поэтому построением моделей сложных систем обычно занимаются специалисты высокой квалификации. Про таких специалистов говорят, что они обладают системным мышлением, навыками системного подхода. Системный подход применяется в любой области знания, осо-бенно при изучении сложных систем. В этой теме вы познакоми-лись с его основами на примерах из повседневной жизни. Коротко суть системного подхода можно отобразить в виде этапов анализа:

сложный объект (система) рассматривается в виде набора бо-лее простых элементов (объектов);

для каждого элемента определяется роль, которую он вы-полняет в системе;

определяются отношения между элементами;

устанавливается влияние параметров каждого элемента (объ-екта) на поведение системы в целом.

Чем тщательней проводился анализ системы, тем точнее ока-жется полученная модель. Но модель должна отображать харак-теристики системы лишь с необходимой степенью точности. Эта точность определяется целью и подразумевает осмысленный отбор необходимых черт, которые будет отражать модель. Слиш-ком большое количество одновременно моделируемых свойств может завести исследователя в тупик. Во-первых, это сильно усложнит задачу составления модели. Во-вторых, необходимо представлять, как полученные сведения будут использоваться в дальнейшем, сможет ли исследователь осмыслить, «переварить» это обилие информации. В данном случае уместно вспомнить из-речение Козьмы Пруткова: «Никто не обнимет необъятного». В заключение следует заметить, что для всестороннего изуче-ния системы требуется множество разных моделей. Но, как пра-вило, конкретного исследователя интересует какая-то одна сто-рона системы. Поэтому важно с самого начала определить цель исследования конкретной системы и только затем приступать к созданию ее модели.

Контрольные вопросы и задания

Приведите примеры пространственных отношений между объектами. Какими сравнительными характеристиками мож-но описать пространственные отношения?

Приведите примеры временных отношений между объекта-ми. Какими сравнительными характеристиками можно опи-сать временные отношения?

Приведите примеры отношений части и целого между объек-тами. Какими сравнительными характеристиками можно описать отношения части и целого?

Составьте таблицу отношений однотипных объектов «това-ры».

Какая связь существует между лампой и электрической ро-зеткой? В чем она проявляется?

Какая связь существует между водопроводным краном и во-дой, протекающей по трубе? В чем она проявляется?

Когда два человека беседуют, существует ли связь между ними? Почему?

Приведите примеры географических связей.

Когда объект можно назвать системой? Приведите примеры систем.

Можно ли назвать объект «ножницы» системой? Обоснуйте свой ответ.

Из каких объектов состоит система «очки»? Как связаны ме-жду собой эти объекты?

Придумайте системы, которые можно построить из объектов «доски», «гвозди»?

Назовите характеристики системы в целом и ее составляю-щих (свойства, действия) для объектов «стол»; «класс уча-щихся».

Составьте информационные модели систем «классная комна-та»; «садовый участок».

Тема 9 Основы классификации (объектов)

Изучив эту тему, вы узнаете:

что такое классы и подклассы;

что такое основание для классификации;

что такое наследование свойств;

для чего нужна классификация;

как проводить классификацию разнообразных объектов;

как классифицируются компьютерные документы.

9.1. Классы и классификация Человеку присуща способность обобщать и упорядочивать все многообразие объектов. Каждое имя существительное отражает представление человека об обширной группе объектов: дом, стол, книга. Объекты одной группы обладают общими для всей группы характеристиками, а также некоторыми чертами, позво-ляющими отличить их от других объектов. Человеку свойственно отождествлять несколько объектов, род-ственных по какому-то признаку, рассматривая их как само-стоятельный объект. Н

апример, про скрипку, виолончель, альт, контрабас, флейту, гобой, фагот, трубу мы говорим, что это «музы-кальные инструменты». Видя на столе чашки, блюдца, са-харницу, чайник, называем это общим словом «посуда». У этих групп объектов существуют некоторые общие свойства, на них можно одинаково воздействовать для получения опреде-ленного результата. Обычно они существуют в одной среде. Та-кие группы объектов получили название «класс».

Класс - группа объектов с одинаковым набором характеристик.

Объекты, входящие в класс, называются экземплярами клас-са. Необходимо понять, что объекты, которые вы по каким-то параметрам объединили в класс с общим названием, отличают-ся друг от друга конкретными значениями параметров. Напри-мер, мячи, сохраняя основные свойства данного класса объек-тов (легкость, упругость), могут различаться материалом (кау-чуковые, резиновые, кожаные), цветом, размером. Птицами называют орла и курицу, страуса и колибри. Даже внутри уз-кого класса экземпляры могут сильно различаться: среди кры-латых насекомых под названием «пчелы» существует матки, трутни, рабочие пчелы. В этом проявляется важное свойство классов - многообразие экземпляров, входящих в класс. Эти различия позволяют выделять внутри классов более узкие группы - подклассы, то есть проводить классификацию объек-тов в окружающем мире.

Классификация - распределение объектов на классы и подклассы на основании общих признаков.

Результаты классификации принято отображать в виде иерар-хической (древовидной) схемы. Общий вид такой схемы изобра-жен на рисунке 9.1. Внешне схема классификации напоминает перевернутое дере-во, за что и получила название иерархической (древовидной). Пунктирными линиями на схеме выделены уровни иерархии. Самый верхний уровень (корень дерева) задает основные призна-ки, позволяющие отличить объекты данного класса от других. Каждый следующий нижестоящий уровень выделяет из выше-стоящего группы объектов на основании совпадения одного или нескольких признаков. На нижнем уровне располагаются кон-кретные экземпляры выделенных подклассов. С подобными схемами вы, возможно, уже встречались при изу-чении биологии, истории и других предметов.

Рис. 9.1. Общий вид иерархической схемы

В виде такой схемы часто изображают родословную1. Ее при-нято называть генеалогическим древом. 9.2. Основание классификации С известными примерами классификации вы уже знакомы. На-пример, в биологии это классификация растений и животных. С глубокой древности люди, знакомясь с многообразием форм жизни на Земле, стремились распределить это многообразие по группам. Так сложилась естественная классификация, основан-ная на наблюдении и группировке по некоторым признакам. Идеи, изложенные в книге К. Линнея «Виды растений», издан-ной в 1753 году, до сих пор служат исходной точкой при классификации растений. С того времени используется и двойное на-звание растений: первая часть имени указывает на подкласс (се-мейство), а вторая - на конкретные особенности экземпляра этого подкласса. Например, название Citrus limon указывает, что речь идет о семействе цитрусовых, а конкретно - о лимон-ном дереве. Классификации поддаются не только природные, но и искус-ственные объекты: в грамматике принято разделение слов по частям речи, в физике - классификация видов движения, в ма-тематике - классификация чисел. В их основе лежит группи-ровка объектов по одному или нескольким намеренно выбран-ным признакам. В разных отраслях науки и техники классы и подклассы могут иметь свои специфические названия: виды, се-мейства, отделы, разряды, группы и т. п. При этом суть их не меняется. Рассмотрим объект «книга». Под этим словом мы подразуме-ваем множество разнообразных книг: художественных и техни-ческих, разных авторов, разной стоимости, толстых и тонких, в подарочном издании и в мягкой обложке... А теперь представьте, что вам необходимо разложить все это многообразие «по полочкам» в буквальном смысле слова, например упорядочить свою библиотеку. Каждый подойдет к этому вопросу по-разному. Один человек расставит все книги в алфавитном порядке, по фамилии автора. Другой разделит их на жанры: детективы, фантастика, приклю-чения, любовные или исторические романы. Третий поместит их на полки, руководствуясь цветом переплета и размером книг (наверняка вы сталкивались и с таким подходом). Несмотря на разницу в способах классификации, все эти примеры роднит не-что общее: подразделение объектов на «родственные» группы (классы), для которых существует один или несколько общих параметров. Во всех приведенных примерах при группировке был выбран общий признак: в первом случае это автор, во втором - жанр, в третьем - цвет и размер. Именно по этим признакам затем производилось выделение из общей массы тех объектов, у кото-рых его значение совпадает. Таких общих признаков может быть несколько. Они являются основанием классификации. Вы-брав основание, из класса с общим названием «книга» можно выделить подклассы: «книга определенного автора», «книга оп-ределенного жанра», «книга определенного размера».

1 Родословная - перечень поколений одного рода, устанавливающий происхождение и степени родства.

Классификация - творческий процесс, поэтому у каждого человека может получиться своя схема. Один из возможных ва-риантов выделения подклассов из класса книг показан на рисун-ке 9.2.

Рис. 9.2 . Классификация книг

На первом уровне за основу разбиения книг на две группы выбран признак «вымысел» (да, нет). По этому признаку про-изошло разделение на художественную и техническую литера-туру. На втором уровне признак выделения подклассов можно было бы назвать «форма подачи информации» (художественная про-за, поэзия, словари и т. д.). Третий уровень разбиения можно охарактеризовать призна-ком «стиль изложения». Четвертый уровень классификации выделен только для рома-нов, чтобы не загромождать схему. Признаком этого уровня вы-бран «жанр». На самом нижнем уровне находятся конкретные экземпляры разнообразных книг. 9.3. Наследование свойств Важнейшим свойством классов является наследование. Это слово вам хорошо знакомо. Дети наследуют от родителей черты харак-тера и внешние признаки. Каждый подкласс, выделяющийся из класса, наследует свойства и действия, присущие этому классу. В приведенном на рисунке 9.2 примере и роман Д. С. Мережков-ского, и все другие изданные романы, и вся художественная ли-тература вообще - наследуют от класса «книга» общие свойства и действия. Все они напечатаны на бумаге, переплетены и пред-назначены для чтения. Из приведенной выше классификации видно, что образова-лась иерархическая структура (дерево). Во главе ее класс-пра-родитель - «книга». В самом основании экземпляры подклас-сов - конкретные книги конкретных авторов. Такая древовидная структура с общим корнем называется «иерархией наследования». Характеристики и поведение, свя-занные с экземплярами определенного класса, становятся до-ступны любому классу, расположенному ниже в иерархическом дереве. Утверждая, что «книга - источник знаний», вы подразуме-ваете как все книги вообще, так и конкретную книгу, например «О вкусной и здоровой пище». В этом проявляется наследова-ние. Для чего же нужна классификация?

Классификация позволяет выделить из всего многообразия объектов группы с интересующими исследователя свойст-вами и сосредоточиться на их изучении.

Предположим, что вы - неопытный огородник, но хотите, используя достижения науки, выращивать на своем участке хо-рошие урожаи помидоров. Вам незачем штудировать толстый том «Растениеводство», достаточно прочесть книги о семействе пасленовых, а еще лучше - об особенностях выращивания по-мидоров в вашей местности.

Классификация объектов проводится с целью установления наследственных связей между объектами. Свойство насле-дования позволяет изучать характеристики всех объектов класса, не привязываясь к конкретному экземпляру.

В геологии существует «теория единообразных изменений», которая гласит, что все природные факторы действуют повсюду одинаково. Не надо изучать, как действуют ветры на Уральские горы, так как механизм разрушения гор под воздействием вет-ров давно исследован, он един для всех случаев. То же относится к землетрясениям, вулканам, наводнениям, селям и т. п.

Классификация позволяет систематизировать знания об объектах любой природы и назначения.

Иллюстрацией этого утверждения служит то, что нет ни од-ной школьной дисциплины, в которой не использовалась бы классификация объектов изучения как средство обобщения ин-формации, получаемой на уроках. Откройте любой учебник и убе-дитесь в этом. 9.4. Примеры классификации различных объектов Исследуя один и тот же объект с разными целями, можно уви-деть его различные грани. Например, врач, описывая конкретно-го человека, сделает акцент на симптомах возможной болезни. Психолога заинтересуют черты характера и особенности психи-ки. Социальные службы обратят внимание на возраст, наличие родственников, условия жизни. Поэтому одни и те же объекты можно классифицировать по-разному, выбрав те или иные осно-вания. Вы уже столкнулись в учебнике с примерами различных классификаций. Например, изучая раздел 1, вы классифицируе-те информацию по разным признакам: по способу восприятия и по форме представления. На рисунке 9.3 приведен еще один пример классификации информации - по содержанию.

Урок информатики в 8 классе.

Тип урока: изучение нового материала

Цели:

Дать определение отношения, связи и взаимодействия объектов;

Узнать что такое система;

Познакомиться с основными отношениями между объектов, видами связей и разобрать примеры;

Задачи:

Развивающие:

развивать мировоззрение (т.е. способствовать формированию взглядов на окружающий мир);

Продолжать способствовать развитию ИКТ – компетентности;

Воспитательные:

воспитывать личностные качества:

активность,

Самостоятельность,

Аккуратность,

Взаимовежливость.

План урока:

Организационный момент (1 мин.).

Постановка цели и формулировка задач урока (2 мин.).

Проверка домашнего задания (3мин.).

Изучение нового материала (17 мин).

Закрепление изученного материала (12 мин.).

Рефлексия (2 мин.).

Домашнее задание (2 мин.).

Итог урока (1 мин.).

Ход урока

Организационный момент.

Приветствие, проверка готовности учащихся к уроку.

Постановка цели и формулировка задач урока.

Сегодня на уроке мы с вами изучим отношения между объектами, связи объектов, их основные виды, узнаем понятие системы, рассмотрим основные признаки системы. Поговорим подробно о связях и отношениях и приведем многочисленные примеры. (слайд 2)

Проверка домашнего задания.

Учитель после поставленных целей и задач просит учащихся ответить домашнее задание у доски, один ученик отвечает, все остальные слушают и задают вопросы.

Изучение нового материала.

Как мы уже знаем, каждый объект характеризуется именем и некоторым набором параметров и действий, которые выделяют его из окружающего мира. Мир представляет собой разнообразие объектов, процессов, явлений. Какое место занимает в нем каждый объект, какова его роль?

Чтобы ответить на эти вопросы, попытаемся сравнить объекты друг с другом. Сравнение объектов по каким-либо признакам позволяет установить разнообразные отношения между ними. Наиболее распространенными являются: (слайд 3)

Пространственные отношения, характеризующие расположение в пространстве одного объекта по отношению к другому;

Временные отношения, которые сравнивают время наступления событий, связанных с разными объектами;

Отношения части и целого, устанавливающие, что один объект является частью другого;

Отношения формы и содержания, сравнивающие объекты по форме и (или) содержанию;

Математические отношения, которые позволяют сравнивать математические объекты (числа, значения переменных, выражений);

Общественные отношения, характеризующие взаимоотношения между людьми.

Все объекты, которые можно каким-то образом сравнить, находятся в отношениях.

Пример 1. Рассмотрим расположение предметов в комнате. В центре стоит стол. Вокруг стола – стулья. На столе – ваза с цветами. У правой стены книжные стеллажи, напротив – диван. Рядом с диваном – пианино. Около окна – кресло. Слова «в центре», «вокруг», «на», «у», «напротив», «рядом», «около» - это сравнительные характеристики, отражающие пространственные отношения перечисленных объектов.

В таблице приведены примеры пространственных отношений, возникающих между объектами. (слайд 4)

Объекты	Примеры отношений	Сравнительная характеристика
Города	Москва ближе к Казани, чем к Томску
Самолет, географический объект	Самолет ИЛ-62 пролетает над Черным морем	Выше (над), ниже (под)
Дом, сад	Вокруг дома творчества писателей раскинулся яблоневый сад	Справа, слева, за, на, у, напротив, перед, вокруг
Растения, грядки	При посадке картофеля расстояние между растениями в ряду 50 см, между рядами – 70 см	Расстояние

Пример 2. Восход солнца во Владивостоке наблюдается раньше, чем в Петербурге. Слово «раньше» в данном примере является сравнительной характеристикой, отражающей временное отношение одного и того же события для разных объектов.

В таблице приведены примеры временных отношений между объектами. (слайд 5)

Объекты	Примеры отношений	Сравнительная характеристика
Месяцы в году	Март приходит на смену февралю	Раньше, позже, за, перед
Люди	Иван старше Татьяны на 5 лет	Старше, младше
Природные объекты	После дождя выглянуло солнце	До, после
Географические объекты	От деревни Усатовки до районного центра 40 минут езды на пригородном автобусе	Длительность по времени

Очень часто объект состоит из нескольких составных частей. Например, дом состоит из фундамента, стен, крыши. Отношения между объектом и его составными частями получили название отношений «части и целого» (слайд 6)

Поскольку многие объекты имеют четко выраженную форму, то их можно сравнивать по этому признаку. Бублик и колесо имеют похожую форму, а бублик и кубик – разную.

Приведем примеры сравнения отношения объектов по форме и содержанию. (слайд 7)

Вам хорошо знакомы математические отношения между числами и переменными.

Приведем примеры математических отношений (слайд 8)

Зависимость, равноправие, партнерство, дружба, вражда, любовь, доверие, уважение – все это характеристики общественных отношений, связывающие людей, организации и страны. Примерами общественных отношений могут служить отношения между учителем и учеником, родителями и детьми, продавцом и покупателем, дипломатические связи между странами.

Приведем пример отношений между предприятиями города (слайд 9)

Вы знаете, что объекты окружающего мира кроме параметров характеризуются действиями. В результате проявления деятельности объектов может изменяться их состояние. Например, прием пищи восстанавливает такие параметры человека, как сила, бодрость, трудоспособность. Горение дров в камине изменяет температуру воздуха. Одновременно изменяется и состояние самих дров – они превращаются в золу.

До сих пор, говоря об отношениях между объектами, мы не учитывали тот факт, что сравниваемые параметры могут изменяться.

Рассмотрим схему колодца. Рукоять ворота и ведро находятся в пространственном отношении, которое может быть определено длиной свисающей веревки. Это отношение таково, что при изменении угла поворота рукояти изменяется длина свисающей части веревки и положение ведра в колодце. Похожие отношения существуют между велосипедным колесом и педалями, между часовыми стрелками и механизмом, расположенным в корпусе часов. Такие отношения называются механическими связями.

Рассмотрим примеры других связей. (слайд 10)

Существует связь между счетчиком электроэнергии, имеющимся в каждой квартире, и бытовыми электроприборами. Включение каждого прибора в сеть увеличивает потребление электричества, а соответственно, и скорость вращения счетчика. Это пример электромеханической связи – электричество преобразуется в механическое вращение.

Между учениками и учителями существуют межличностные связи: под влиянием учителей изменяются знания и кругозор учащихся, но и ученики влияют на учителей, изменяя их взгляды на многие вопросы.

Можно обнаружить связи между географическими объектами, например между городом и деревней. Прежде всего это дорога, соединяющая данные населенные пункты. Дорогу, тропинку, реку можно назвать географической связью. Кроме того, в деревне производятся продукты питания, потребителями которых становятся горожане. В свою очередь, городские жители создают на своих предприятиях орудия для сельскохозяйственных работ (тракторы, комбайны, а также предметы бытового назначения (одежду, мебель, телевизоры), необходимые сельским жителям. Таким образом, город и деревня испытывают взаимное влияние. Налицо экономическая связь, осуществляемая через торговлю.

От расположения лесных массивов зависят многие природные параметры (почва, флора, фауна), поэтому бесконтрольная вырубка леса может губительно сказаться на состоянии местности. Это пример экологической связи.

Связь – это отношение между объектами, когда изменение параметров одного объекта приводит к изменению параметров другого объекта. (слайд 11)

Когда объект рассматривают как совокупность взаимодействующих между собой составных частей, то его называют системой. (слайд 12)

Входящие в состав системы объекты называются элементами.

Степень дробления системы на составляющие ее элементы определяется целью изучения.

Примеры систем (слайд 13)

Система	Разновидность	Объекты
Солнечная система	Планетарная	Солнце, Земля, Нептун, Плутон и др.
Школа	Организационная	Здание, оборудование, учителя, ученики
Компьютер	Техническая	Системный блок, клавиатура, монитор, программное обеспечение
Система счисления	Знаковая	Символы, цифры
Аквариум	Биологическая	Стеклянная емкость вода, водоросли, камни, рыбки, улитки

Действия отдельных элементов обеспечивают работоспособность всей системы. (слайд 14)

Закрепление изученного материала. (слайд 9)

Вопросы: (слайд 15)

Приведите примеры общественных отношений. Какими сравнительными характеристиками можно описать пространственные отношения?

Приведите примеры временных отношений между объектами. Какими сравнительными характеристиками можно описать временные отношения?

Приведите примеры отношений части и целого между объектами. Какими сравнительными характеристиками можно описать отношения части и целого?

Составьте таблицу отношений однотипных объектов «товары»?

Придумайте системы, которые можно построить из объектов «доски», «гвозди»?

Рефлексия.

Ребята, а теперь давайте с вами вернемся в начало урока и еще раз вспомним, что мы с вами сегодня узнали нового. (Учащиеся по одному отвечают с места).

Домашнее задание. (слайд 16)

Выучить записи в тетради, придумайте по 8 систем и опишите объекты, входящие в системы.

Итог урока. Всем спасибо за урок, до свидания! (слайд 17)

ОУ : МБОУ Гимназия №1 г.Липецка

Учитель : Попова Людмила Вячеславовна

Тема : «Представление о системе объектов» (слайд 1)

Тип урока : изучение нового материала

Цели:

Дать определение отношения, связи и взаимодействия объектов;

Узнать что такое система;

Познакомиться с основными отношениями между объектов, видами связей и разобрать примеры;

Задачи:

Развивающие:

развивать мировоззрение (т.е. способствовать формированию взглядов на окружающий мир);

продолжать способствовать развитию ИКТ – компетентности;

Воспитательные:

воспитывать личностные качества:

активность,

самостоятельность,

аккуратность,

взаимовежливость.

План урока:

Организационный момент (1 мин.).

Постановка цели и формулировка задач урока (2 мин.).

Проверка домашнего задания (3мин.).

Изучение нового материала (17 мин).

Закрепление изученного материала (12 мин.).

Рефлексия (2 мин.).

Домашнее задание (2 мин.).

Итог урока (1 мин.).

Ход урока

Организационный момент.

Приветствие, проверка готовности учащихся к уроку.

Постановка цели и формулировка задач урока.

Проверка домашнего задания.

Изучение нового материала.

Временные отношения, которые сравнивают время наступления событий, связанных с разными объектами;

Отношения части и целого, устанавливающие, что один объект является частью другого;

Отношения формы и содержания, сравнивающие объекты по форме и (или) содержанию;

Общественные отношения, характеризующие взаимоотношения между людьми.

Все объекты, которые можно каким-то образом сравнить, находятся в отношениях.

В таблице приведены примеры пространственных отношений, возникающих между объектами. (слайд 4)

Объекты

Примеры отношений

Сравнительная характеристика

Города

Москва ближе к Казани, чем к Томску

Самолет, географический объект

Самолет ИЛ-62 пролетает над Черным морем

Выше (над), ниже (под)

Дом, сад

Вокруг дома творчества писателей раскинулся яблоневый сад

Справа, слева, за, на, у, напротив, перед, вокруг

Растения, грядки

При посадке картофеля расстояние между растениями в ряду 50 см, между рядами – 70 см

Расстояние

В таблице приведены примеры временных отношений между объектами. (слайд 5)

Объекты

Примеры отношений

Сравнительная характеристика

Месяцы в году

Март приходит на смену февралю

Раньше, позже, за, перед

Люди

Иван старше Татьяны на 5 лет

Старше, младше

Природные объекты

После дождя выглянуло солнце

До, после

Географические объекты

От деревни Усатовки до районного центра 40 минут езды на пригородном автобусе

Длительность по времени

Объекты

Примеры отношений

Сравнительная характеристика

Объекты разной природы

Колесо – часть машины

Припев – часть песни

Корни, стебель, листья, цветок – части растения

Сотрудник – часть коллектива

Одно – часть другого

Приведем примеры сравнения отношения объектов по форме и содержанию. (слайд 7)

Объекты

Примеры отношений

Сравнительная характеристика

Жидкость, сосуд

Вода, налитая в стакан, принимает его форму

Сравнение по форме

Пироги, начинка

Бабушка напекла пирожков с разной начинкой

Сравнение по содержанию

Книги

Книги имеют разный объем и разное содержание

Сравнение по форме и содержанию

Вам хорошо знакомы математические отношения между числами и переменными.

Приведем примеры математических отношений (слайд 8)

Объекты

Примеры отношений

Сравнительная характеристика

Числа, переменные

5 >3;

5^2*2^2=100

A=5,7;

Больше, меньше, равно, не равно, больше или равно, меньше или равно

Приведем пример отношений между предприятиями города (слайд 9)

Название

Адрес

Телефон

Вид деятельности

Антилопа Гну

Березовая ул., 36

156-18-18

Автосервис

Лингва

Железнодорожная ул., 14/8

271-34-00

Обучение

1000 мелочей

Оптимистов пр., 5

561-98-16

Торговля

Рассмотрим примеры других связей. (слайд 10)

Входящие в состав системы объекты называются элементами.

Степень дробления системы на составляющие ее элементы определяется целью изучения.

Примеры систем (слайд 13)

Система

Разновидность

Объекты

Солнечная система

Планетарная

Солнце, Земля, Нептун, Плутон и др.

Школа

Организационная

Здание, оборудование, учителя, ученики

Компьютер

Техническая

Системный блок, клавиатура, монитор, программное обеспечение

Система счисления

Знаковая

Символы, цифры

Аквариум

Биологическая

Стеклянная емкость вода, водоросли, камни, рыбки, улитки

Действия отдельных элементов обеспечивают работоспособность всей системы. (слайд 14)

Закрепление изученного материала. (слайд 9)

Вопросы: (слайд 15)

Рефлексия.

Домашнее задание. (слайд 16)

Выучить записи в тетради, придумайте по 8 систем и опишите объекты, входящие в системы.

Итог урока. Всем спасибо за урок, до свидания! (слайд 17)