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1、信息概念及其本质特征研究北京大学附属中学 李冬梅 100190 学习任何一门学科，首先要搞清楚这门学科研究对象的性质与特点。深入理解所研究的对象是学好一门学科的基础。然而，长期以来，在中小学信息技术教育这个学科，人们对信息概念及其本质特征的理解很不深入，如象“信息是什么？”是一个说不清楚的问题，甚至是一个越探讨越混乱的问题。这种状况严重地阻碍着中小学，尤其是高中信息技术教育的深入发展，是一个急待解决的重要问题。本文是在长期教学研究和实践的基础上对这个问题的探究，希望有助于人们深入理解信息概念及其本质特征。信息技术学科研究的对象是什么呢？对于这个问题大家会异口同声的回答是“信息”。如果继续问“
2、信息是什么？”翻开小学教材，我们看到“树上的花开了，告诉我们春天来了”“上课铃响了，告诉我们该进教室上课了”（注：不一定吧，有可能是该去体育场上体育课呢）“路上的红灯亮了，告诉我们现在要停止行走了”这些都给我们带来了信息；打开初中教材，映入眼睑的还是“花开了，小鸟叫了，红绿灯变了”；翻阅高中教材读到的又是“闹钟的铃声告诉我们该起床了；同伴脸上灿烂的笑容告诉我们他（她）的心情不错”等等。有关信息的概念从小学到高中，几乎所有的教材都是从表象上谈，让学生从感性上认识。客观地说，对于小学生，需要而且只能从感性上去认识信息，到了初中只从感性上认识信息已经有些欠缺。高中学生对信息已经具有丰富的感性认识，我
3、们不能再从这些表象让学生感受信息的存在了，他们缺少的不是对信息的感性认识，而是对信息概念的深入理解和剖析！为了激发高中学生对信息技术学科的兴趣和探究欲望，我们需要带领学生深入剖析信息的概念及其本质特征。一、信息是什么看到这个问题，许多老师都会说：不能这么问学生！什么是信息这个问题到目前为止还没有定论！信息的定义有上百种，老师还没有搞清楚，怎么能问学生？是的，信息概念是教学难点，但更是教学重点，搞不清什么是信息，如何谈信息的特征、获取、加工、表达？信息为什么能传递？信息为什么有真伪性？信息为什么会有时效性？信息为什么可以共享？信息如何共享？信息如何获取？信息为什么可以加工？信息为什么越来越多？不
4、理解信息概念，就无法回答以上问题。因此，可以说深入理解信息概念是不能回避的事情，下面结合自己的教学实践，谈谈如何才能更好地引导学生认识信息的概念。如果直接提问信息是什么，回答起来是比较困难，我们可以把问题分解开来，由易到难，步步深入。1、信息从哪里来 从这个问题出发，可以引发和促进学生对信息概念的思考。教师问：信息从哪里来？学生答：“信息从网上来”“信息从报纸、广播、电视中来”等等。老师问：报纸、广播、电视的信息又从哪里来？学生答：记者采访的，写的，拍的。老师问：记者的信息从哪里来？学生答：从生活中来，从人们身边来。老师问：从生活和人们身边的什么地方来？举例说明。学生答：比如，战争就可以带来许
5、多信息开战的原因、参战的对象、伤亡情况等等；比如，教室的墙也可以告诉我们许多信息白色的（大多数情况下），材质比较坚硬，表面比较平等。这时，学生会列举出许多的例子：上课中有信息，打球、唱歌中产生着信息，教室的桌、椅、黑板都包含着信息，人脑也会产生许多信息，。总结学生列举的例子，可以发现信息来自两个方面：（1）战争、打球、唱歌、上课等都是事，所以，信息来自各种事件，任何事件都产生着信息。（2）墙、桌、椅、黑板等都是物，所以，信息来自各种物体，任何物体都产生着信息。通过进一步思考可以得出，产生信息的事物既可以是客观世界的事物，也可以是主观世界的精神现象，如法律法规、马克思主义、毛泽东思想等。至此，我
6、们可以得出结论1：信息源自任何事物，任何事物都产生着信息。2、信息是什么从第1个问题中得出，信息来源于任何事和物。那么，信息是事物的什么呢？ 图1 图2 图3 对于任何事物来说，运动是绝对的，静止是相对的。图1是一个纸杯的图片，假设我手中握着这样一个纸杯，那么，这个纸杯会产生纸质的、有花纹、可以盛水、状如圆台等信息；如果把这个纸杯剪开去掉杯底，变成图2的样子，这个时候它还是一个纸杯吗？还能盛水、形状还是圆台吗？答案是否定的。这时它产生的信息是纸质的、状如扇环等；进一步把图2所示的纸质扇环撕成碎片，变成图3的样子，产生的信息又将发生变化。随着事物状态的变化，它所产生的信息也会随之改变，因此，可以
7、得出结论2：信息是事物运动的某一状态的显示。 此外，如果把一杯盛满开水的杯子抛向人群，运动着的杯子将会产生什么样的信息？人们还会关注这只杯子是纸质的？上面的花纹是什么吗？显然，这时人们更关注的是杯子的运动方式！同一个物体运动方式的不同所产生的信息也不同，当我们让一个杯子做圆周运动的时候，它将给我们带来另外的信息。这样，我们可以得出结论3：信息是事物运动变化方式的显示。综合结论1，2，3，我们可以得出结论4：信息是事物运动的状态和变化方式的显示。信息是由任何事物所产生的。但是，如果不被人、动物、植物等主体所感知，那它也就毫无价值和意义可言了。银河系外的太空一定包含着大量的信息，但人类目前还无法感
8、知到它们，所以，就目前而言它们对人类是没有价值的。因此，信息的定义为结论5：信息是主体感知的事物运动的状态和变化方式。3、信息没有形状，是看不见，摸不着的信息是主体感知的事物运动的状态和变化方式，那么，信息长什么样？信息看得见？摸得着吗？信息源于事物，但又不是事物本身，它从事物中产生，被主体所感知后就脱离了事物本身，例如，杯子是物，但“杯子呈圆台状”这条信息既不是事也不是物，所以信息是没有形状的。我们看到或摸到的是事物本身，而不是事物所产生的信息，从事物中感知到了事物所产生的一系列信息，所以，信息是看不到也摸不着的。二、信息的本质特征及其含义关于信息的本质特征，各本高中信息技术基础教材中的论述
9、基本上是一致的，如信息具有普遍性、可感知性、载体依附性、可传递性、共享性、时效性、真伪性、可存储性、可加工性，等等。但信息为什么具有这些特征？怎样更加深入地理解这些特征？对于这些问题大多数教材上都没有进行深入地剖析。本文试谈以下几个问题。1、信息为什么要依附于载体？信息具有很强的载体依附性。这点学生从小学就有所体会，具体例子这里不再列举。问题是，为什么任何信息都一定要依附于一个载体？由信息概念可知，信息源于事物，被主体感知后脱离了事物，到哪里去了呢？如果是被人感知了，信息就会通过传导神经网络导入人的大脑。如果信息只是停留在人的大脑里，就像一个既不会说话又不能写字没有任何表达能力、满腹经纶的人一
10、样，毫无价值。所以，反映到大脑中的信息只有表达出来才能发挥它的价值。如果说出来，信息就依附于声音中；写出来，信息就依附在文字上，画出来，信息将会依附在图画中。这样，声音、文字、图像等就承载了信息，成为信息的载体。正是由于主体需要表达从事物中感知的信息，才要借助于一定的载体。同一个信息可以依附于不同的载体表达出来。2、信息是如何传递的？信息具体传递性。信息为什么能够传递？它是如何传递的？由信息概念知道，信息源于事物，被主体感知后，又通过一定的载体表达出来。通过声音表达的信息，随着声波在空气中传递着；如果再借助电话将声波转换为电信号，信息又随着电信号传向更加遥远的地方，这样信息随着载体的传递而从一
11、个地方传递到另一个地方，这是信息在空间的传递。如果信息借助文字载体表达出来，印刷术等技术使得文字可以长期保存不失真，因此，古代的信息就通过文字留传到了今天，这是信息在时间上的传递。因此，是信息载体的可传递性决定了信息的可传递性，载体的不同形成了不同的信息传递方式。3、什么是信息的共享性？信息具体共享性。共享性是信息最重要、最本质的特征。为了深入理解信息的共享性，我们需要探讨以下几个问题。（1）物质和能源可以共享吗？在探讨信息的共享性之前，我们看看物质和能源能不能共享？比如我有一杯水，如果不考虑卫生问题，这杯水可以被大家共享吗？可能会有许多人说：能！假如一杯水大家可以共享，那么，它将如何共享呢？
12、一人一口？当人很多时，杯中水总有喝完的时候，剩下的人如何共享？如果一杯水可以共享的话，应该是一个人喝过后它还是满的，杯中水不减少！当下一个人喝过后，它还是满的，然而这是不可能的。所以，物质不能共享只能分享！同样，汽车承载一个人与承载五个人所消耗的汽油也是不同的。能源也只能分享！根据物质不灭定律，消耗掉的物质资源和能源已经转化为其它形式，所以，物质资源和能源越来越少。但是，信息与物质、能源不一样，信息是可以共享！（2）什么是信息的共享？那么，信息是如何共享的？当第一个人从一个纸杯中感知到信息后，纸杯所包含的信息减少了吗？没有！第二个人从中感知到信息后，纸杯所包含的信息仍然没有减少。当第一个人把他
13、所感知的有关纸杯的信息通过载体表达出来传递给第三个人时，第一个人所感知到的信息也没有减少！这就是信息独具的共享性！多么神奇，信息竟然具体如此伟大的特征！共享性是信息与物质、能源最本质的区别。（3）信息为什么能够共享？ 信息为什么可以共享还要从信息的概念说起，信息包含于事物中，是事物所具有的，人们从事物中获取信息是通过感觉器官（当然也可以借助信息技术中的感测技术）去感知，如果事物本身没有发生变化，它所包含的信息是不会因人去感知而减少的。此外，信息的可传递性也为信息的共享搭建了桥梁。（4）信息共享的结果是什么？ 信息共享的结果使得信息越来越多，随着技术与社会的进步，信息开始爆炸了。于是，如何准确、
14、快速的获取信息，如何高效的存储信息，如何恰当的加工处理表达信息成为未来信息社会每个人所必须具备的信息素养。这也就是为什么我们国家要在高中开设信息技术必修课的原因之一。4、信息为什么会有时效性？信息具有时效性。如果让同学举例，每个人都会说，比如股市行情、每日新闻。但是，信息为什么会有时效性呢？要回答这个问题还得从信息的概念说起。信息源于事物，但被主体感知后就脱离了事物，依附在所表达的载体上，与事物本身无关了。但是，任何事物都是运动变化的，运动变化是绝对的，静止是相对的。事物运动变化了，它所包含的信息也要随之发生改变。有些事物变化比较快，如股市行情、天气情况，我们感知的只是它们某一时刻的信息，另一
15、个时刻事物本身变化了，前一时刻感知的信息就不能代表此刻的事物了，前一时刻的信息对该事物而言也就失效了。所以，对于变化比较快的事物只有不断地去感知它，才能及时地反映事物的本来面貌。当然，也有一些事物发展相对比较慢，比如牛顿第一定律，几百年来一直没有变化，所以，我们在初中学习了它，到高中、大学做物理题时它还是有效的。5、为什么会有伪信息？信息具有真伪性。有关信息的真伪性学生也有切身的体会。实例不必多举。但为什么会有伪信息是需要学生搞清楚的。（1）感知错了信息源于事物，被主体所感知，出现伪信息的第一种可能就是感知环节出现了错误，比如，红绿色盲把红灯看成了绿灯；瞎子摸象把大象摸成了柱子，等等。（2）表
16、达错了信息被主体从事物中感知后，通过一定的载体表达出来，出现伪信息的第二种可能是表达环节出现的错误，比如，“粮食够吃了”表达成“粮食狗吃了”等等。（3）传递错了信息在传递的过程中也可能出现错误，比如，一条小道消息从第一个人开始传递，当它传递到第二百个人时一定已经面目全非了。比如，劣质的电话线路也可以丢失传递着的信息，造成误传的情况。（4）加工错了还有一些伪信息是人为故意加工制造出来的。此外，在信息的存储、交换等过程中也可能产生伪信息，这里不再一一列举。对于信息概念及其本质特征的认识确实是高中信息技术教学中的重要课题，需要大家进行持续不断的深入研究。主要参考文献1 钟义信.信息科学原理. 第三版. 北京邮电大学出版社，20042 Lawrence Snyder(美). 新编信息技术导论. 清华大学出版社，20043 James A.Senn(美). 信息技术基础. 清华大学出版社，2005