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1信息及其特征

第01课　信息及其特征

回顾引入

   课前小调查

    1、你在初中学习过信息技术课程吗？

　　2、你会使用Word制作简单文稿吗？

　　3、你利用PowerPoint制作简单多媒体演示文稿吗？

　　4、你会上网查找各种资料吗？

　　5、你会收发电子邮件吗？

　　6、你家里有计算机吗？

　　7、你在家里能上网吗？

　　看起来，我们不少同学在初中都上过信息技术这门课程，学会了很多电脑软件的操作使用方法，许多人在生活中也有丰富的上网经验。

那么，我们在高中信息技术课程中又将学到哪些知识和技能呢？

    下面的情景可能我们每天都会遇到，然而，大家有没有想过，我们可以在这些司空见惯的事情中获得哪些有用的消息呢？

    某个星期一的早晨，闹钟的铃声响起，告诉我什么信息？

（该起床了）

    起床后，闻到了厨房传来的阵阵香味，判断出什么信息？

（妈妈已经在为我做早餐了）

    洗漱完毕，我打开电视机，了解到什么信息？

（一些社会信息）

    出门前，发现窗外下起了下雨，告诉我什么信息？

（要带好雨伞）

    在十字路口看到了绿灯闪烁，提示我什么信息？

（快穿马路）

    上课铃响，知道什么信息？

（开始上课了）

　　是的，这是一个非常普通的早晨，我们常常会经历这些事情，但同学们或许并没有意识到，一睁开双眼，我们的感官就不断地接收到各种各样的信息。

可见，信息在我们的生活中无处不在。

但是，究竟什么是信息？

信息又有些什么特点呢？

现在就让我们一起重新认识信息吧。

问题引导

　　本节课，我们将重点学习以下几个问题：

　　1、信息有哪几种定义？

　　2、信息与载体是一种什么关系？

　　3、信息具有哪些特征？

　　4、什么是二进制代码？

　　5、字符是怎样编码的？

教学活动

    生活中我们时时处处接触信息，用到信息，与信息相关的信息技术在远古时代就已经有了，但直到现在，对“信息”一词却仍很难有一个十分确切而又简明的说法。

人们从不同的角度给信息提出了各种定义和说法，但是至今还没有一个公认的定义。

那么对于“信息”究竟有多少种不同的定义呢？

一、信息的几种定义

    定义1：

信息是指数据、信号、消息中所包含的意义。

    电视上有重大新闻的消息，报纸上有足球比赛结果的消息，这些消息都是信息。

同学们还能说说哪些是信息呢？

例如电视、报刊、杂志中的各类消息是信息。

红绿信号灯显示时所代表的含义是信息。

    定义2：

信息也被理解为事物的运动状态和关于事物运动状态的描述。

    世界上的万事万物都在不停地运动、变化，万事万物里都有信息。

例如春暖花开传递着春天到了的信息，大雁南飞传递着秋天来临的信息。

    定义3：

信息也指对消息接受者来说是预先不知道的东西，具有“不确定性”。

    如广播天气预报时，收听者预先不知道天气情况，那么对于急需了解天气状况的收听者来说天气预报就是很重要的信息。

天气预报越详细，信息量就越大，不确定性就越小。

   从以上这些定义中，同学们可以发现信息是一种很难简单地加以描述的东西，它不是一个实体。

因此，关于信息的定义也是多种多样，同学们可以从不同的角度与层面去理解、认识。

二、信息的载体和形态

　　从古到今，信息的传递方式在不断的发生变化，从文字、电报、电话到当今的电子邮件，信息传递方式越来越便捷。

那么我来考考大家，古代人们点燃的烽火是信息吗？

电子邮件是信息吗？

　　点燃的烽火本身不是信息，它里面包含的意义即有外敌入侵才是信息，点燃的烽火只是信息的载体。

而信息必须通过载体才能呈现。

接下来，我们就来了解一下信息和载体的关系。

　　１、信息必须通过载体才能体现，而载体本身不是信息。

例如十字路口我们知道红灯停，绿灯行，但红绿灯不是信息，它所包含的意义是红灯停、绿灯行，这才是信息。

　　２、同样的信息可以加载于不同的载体之上。

例如要告诉某人一件事，写信给他，信息的载体就是文字和纸张；打电话给他，信息的载体就是语言和电波；发电子邮件给他，信息的载体就是文字和因特网。

可见，信息可以有不同的载体呈现，相同的信息可以用多种不同的载体来表示和传播。

　　载体也称为信息的表现形式。

那么信息常见的表现形式有哪些呢？

有语言、文字、声音、图像和视频等。

大部分的信息都是通过这些载体来呈现的。

三、信息的特征

    知道了什么是信息，再让我们来总结一下信息的特征，以便更深刻的认识信息的内涵。

　　1、信息必须依附于载体。

信息的表示、传播、存储必须依附于某种载体，载体就是承载信息的事物。

不存在没有载体的信息。

　　2、信息是可以被存储、保留、加工和处理的。

信息可以脱离它所反映的事物被存储和保留。

信息是可以加工和处理的。

经过加工、处理，特别是经过人的分析、综合和提炼，使信息具有更高的使用价值。

例如在EXCEL表中输入每位同学语文考试成绩后，通过函数统计得到班级平均分、标准差和学生排名等信息就是经过加工处理更具价值的信息。

　　3、信息是可以传递和共享的。

电视中播放的节目供许多人一起分享。

黑板上的板书所蕴含的信息也是大家共享的。

信息可以被重复使用而不会像物质和能源那样产生损耗。

例如电视台每晚播放的新闻可以重复播放，并不会因为重播而导致信息的损失。

　　4、信息具有时效性。

有些信息一旦过期就没什么价值了。

如昨天的气象信息对今天的出行而言通常就是没有用的。

　　以上就是关于信息的一些具体特征。

下面，我们一起来探讨一下有关信息重要性和特征的话题。

讨论交流“探讨信息的重要性和特征”

　　1、讨论主题：

探讨信息的重要性和特征。

　　2、交流方式：

请阅读相关阅读资料中《鲍勃和托德的故事》，并从信息的重要性和特征角度谈谈这个故事带给我们哪些启示？

　　3、相关资料：

    鲍勃和托德在同一家公司上班，他们年龄相当，参加工作的时间也差不多，他们工作起来也很卖力。

但是，托德参加工作后不久就得到总经理的赏识，一再被提拔，从领班到部门经理。

而鲍勃则象被人遗忘了似的，一直在基层。

    鲍勃实在忍无可忍了，有一天他向总经理提出了辞职，并大胆地指出总经理太没眼光了，总偏爱那些热衷于吹牛拍马的人，而辛勤工作的人得不到提拔。

    总经理一言不发的听他讲完，他知道鲍勃工作很能吃苦，但他身上缺少一些东西，如果他直说他肯定不服，于是总经理想出了一个办法。

他说：

“好吧，也许我的眼睛真的有点浑了，不过我很想证实一下，你现在到集市去，看看有什么卖的。

” 

    鲍勃很快从集市上回来了，说刚才集市上有一个农民拉了一车土豆在卖。

    “一车大约多少斤？

”总经理问。

    鲍勃立即赶回去，过了一会儿回来说，车上有40多袋土豆，每袋约20斤。

    “多少钱一斤？

”总经理问。

鲍勃又要跑回去，但总经理把他拉住了：

“鲍勃先生，请休息一会吧。

看看托德是怎么做的。

”他派人把托德先生叫来，对他说：

“托德先生，你马上去集市看看今天有什么卖的。

” 

    不一会儿，托德回来了，他向总经理汇报说集市上只有一个农民在卖土豆，有40多袋，共800多斤，价格适中，质量很好，他已经带回几个土豆让总经理过目。

这位农民今天下午还要拉车西红柿上市，据说价格还可以，他准备再和这个农民联系一下。

    鲍勃一直在一旁看着，他的脸渐渐红了，他请求总经理把辞职报告还给他，现在他终于知道自己和托德之间的差距了。

那么你知道他们的差距在哪里吗？

　　4、结果呈现：

每个小组分别交流通过这个故事大家对信息重要性和特征的认识。

　　5、活动评价

项   目

探讨信息的重要性和特征

评价指标

深刻领会（6分）

正确理解（5分）

能够理解（3分）

还需帮助（2分）

评   价

    6、活动分析

　　通过讨论交流活动，我们感到，显然托德比鲍勃更主动，也更善于通过观察和思考获取自己所需要的信息，他更明白什么信息是有价值的。

因此即使做同样的事情，他也会比鲍勃做得更好！

那么现实生活中的你是更像鲍勃还是托德呢？

你是否也是一个会主动获取信息的人呢？

坐在教室里的你是否已经习惯了只会听老师讲课，而不再主动提问，主动阅读课外书籍呢？

信息无处不在，但如果我们只会被动地接收，而不懂得主动获取，那么将来踏上社会就可能会像鲍勃这样了。

四、二进制代码

　　在日常生活中，信息总是以一定的方式表现出来的。

比如，一般我们以十进制数来表示数值的大小，用英文字母的组合来表示英语的词句，用唱片来记录声音，用胶片来记录影像。

　　我们有没有想过，在电子计算机内部是否也能用这些常用的方式来表示各种信息呢？

　　事实上，我们现在使用的电子计算机大多属于冯·诺依曼型计算机，其主要特征是计算机内的信息，包括数据和程序都采用二进制代码表示。

　　那么，什么是二进制代码呢？

同学们可以联系我们熟悉的十进制代码来理解。

　　十进制代码有0-9十个基本数码，采用逢十进一的进位规则，每个数码在不同数位上有不同的权值。

所谓权值就是数码在不同位置上的倍率值。

　　例如56789这个数是怎么读的呢？

五万六千七百八十九。

“万”就是右起第五位的倍率值，也就是10的4次方；同样，“千”就是右起第四位的倍率值，也就是10的3次方，以此类推。

可见十进制数码的权值可以表示为10的i-1次方（i表示位置）。

通过权值可以反映一个数码在一个数中的实际数位。

　　参照十进制代码的特点，二进制代码的特点就是用0-1两个基本数码，采用逢二进一的进位规则，每个数码在不同数位上的权值是2的i-1次方（i表示位置）。

其大小也可以用权值计算。

　　计算机内部信息都是用0，1两个数码表示，但是计算机为什么要用二进制，而不使用十进制来处理信息呢？

　　它和计算机硬件的物理特性相关。

由于电子计算机本身是由众多的高速电子开关组合而成，开关的“开”和“关”、电压的“高”和“低”是两种稳定的物理状态，称之为二态现象，它们是最容易实现的两种状态，计算机内部采用二进制代码，正是基于这种原因，正好可以用“0”和“1”来表示这两种状态。

　　除了二进制和十进制，人们常常还会用到十六进制。

十六进制有16个基本数码，大家猜猜是哪16个呢？

是0-15吗？

那就错了！

只有0-9可以称为基本数码，10-15已经是数码的组合了，如12是由数码1和2组合而成的，因此不能作为基本数码。

那么还能用什么符号来表述剩下的6个数码呢？

除了数字，我们还可以用英文字母呀，那就是字母A-F。

因此，十六进制的16个数码分别是0123456789ABCDEF。

下面的表格中就是十进制、二进制和十六进制之间的对应关系。

　　通过上图的比较，我们可以发现，十六进制的16个数码正好可以表示二进制的0000-1111这16组数，因此考虑到二进制数不便于书写和记忆的问题，人们可以把每4位二进制数用1位十六进制数字代替。

五、字符编码

    通过上面的学习，我们知道了二进制概念以及二进制和十进制的对应关系，我们应该已经不难理解计算机是如何处理数值类型的数据了吧。

但除了数值类型的数据，还有各种非数值类型的数据，例如英文字母和汉字。

为了能让计算机存储、处理这些数据，需要为每个字符规定一个二进制形式的代码，这就是字符编码。

　　目前，国际上普遍采用ASCII编码（AmericanStandardCodeforInformationInterchange，美国信息交换标准代码）作为通用的字符编码。

　　ASCII编码的作用就是给英文字母、数字、标点、字符转换成计算机能识别的二进制数规定了一个大家都认可并遵守的标准。

下图就是ASCII编码表。

    从ASCII编码表中我们可以观察到ASCII编码规定了哪些字符的二进制代码？

有94个字符（包括10个数字符号、26个大写英文字母、26个小写英文字母、标点符号和其他常用符号）和34个控制符，共含128个字符。

这128个字符的编码从0-127，相对应的二进制0000000-1111111的二进制代码，每个编码用到7个二进制位，但实际存储时却用了8个二进制位，并将最高位置0，如A的ASCII编码是65，对应的二进制就是01000001，那么为什么要增加这个看似无用的二进制位呢？

这是因为计算机软、硬件处理的基本单位是字节，1个字节由8个二进制位组成。

也就是说计算机在存储数据时是以8位二进制位为单位存储的，因此，即使ASCII编码只用到7位二进制位，但在实际存储时要占8位，即1个字节。

　　了解字符在计算机内的表示方法后，很自然会产生一个问题：

究竟怎样区分数值和字符呢？

例如，内存中有一个字节的内容是01000001，它究竟表示的是A这个字母，还是65这个数值，或是其他？

如果面对一个孤立的字节，确实无法区分，但存放和使用这个数据的软件，会以其他方式保存这些数码所属的数码类型的信息，指明这个数据是数值类型，或是字符类型，或是其他类型。

　　ASCII码是一种通用的字符编码，包含了大小写英文字母、数字等128个字符。

可见ASCII码解决了西文字符的编码问题。

汉字与西文字符一样，在计算机内也是以二进制代码的形式表示的。

那么汉字又是如何编码的呢？

计算机内部又该如何表示数量远远超出ASCII码的汉字以及更复杂的声音、图像等信息的？

这几个问题留待我们下节课解决。

六、小结

　　本节课主要学习了“信息及其特征”和“字符编码”这两个内容。

在“信息及其特征”部分学习了信息几种不同定义以及信息的特征，知道了信息与信息载体之间的区别和关联，并通过《鲍勃和托德的故事》认识到要学会通过观察和思考主动获取所需要的信息。

在“字符编码”部分了解到计算机内的信息都是采用二进制代码即0和1表示，通过二进制编码可以表示各种字符、声音、图像等信息。

其中，国际上普遍采用的字符编码就是ASCII编码，可以表示英文字母、数字、标点、控制符等。

练习反馈

　　1、结合生活中的例子，说明信息具有哪些特征。

　　2、举例说明信息和信息的载体。

　　3、从理论上说计算机内部能用十进制代码表示信息吗？

小贴士

1、如电视直播节目，所反映出的信息是实时的正在发生的，说明信息的时效性。

　　2、如新闻的内容是信息，而刊载新闻的报纸、电视、广播等都是信息的载体。

　　3、事实上世界上第一台计算机就是使用十进制代码来表示数据的，当然由于十进制在电子器件中难于准确地实现，所以之后出现的计算机就不再使用十进制了。

信息

　　信息（Information）,或称为消息。

亦即有关客观世界的一切真知，它向人们（或计算机）提供有关现实世界新的事实和知识。

而数据（Data）是信息的具体物理表示（指数字、符号、声、光、图像等），它是载荷信息的各种物理符号。

数据经过处理、组织并赋给一定意义后即可成为信息.信息和数据是不可分离而又有一定区别的概念.在信息系统中的信息可定义为经过加工后的数据,它对接受者有用,对决策或行为有现实或潜在的价值.信息普遍存在于自然界、人类社会和思维领域，它和材料、能源合为现代科学技术的3大支柱，是人类生存和发展所不可或缺的宝贵资源。

（英汉计算机技术大辞典/上海交通大学出版社）

　　一、有关信息的定义

尽管信息已经成为一个十分流行的名词，但至今没有一个一致公认的定义。

下面是关于信息概念的一些说法：

（1）信息论的奠基人香农（C.E.Shannon）给出的信息的定义是“信息是熵的减少”。

这里用到的“熵”是系统状态不确定程度的一种度量。

香农的信息定义实际上是说，信息的作用是“用来消除系统的不确定性”。

一个信息的信息量的大小是以消除信息接收系统的不确定性的多少来衡量的。

（2）控制论的奠基人维纳指出：

“信息就是信息，不是物质，也不是能量。

”

　　（3）《辞海》（1989年版）：

①音信；消息。

②通信系统传输和处理的对象，泛指消息和信号的具体内容和意义。

通常须通过处理和分析来提取。

信息和物质、能量被称为构成系统的三大要素。

信息的量值与信息的随机性有关，如在接收端无法预估消息或信号中所蕴含的内容或意义，即预估的可能性越小，信息量就越大。

　　（4）《新华词典》（2001.1）：

①音信；消息。

②信息论中指用符号传送的报道，报道的内容是接收符号者预先不知道的。

③事物的运动状态和关于事物运动状态的陈述。

　　（5）《英汉双解微软计算机辞典》（第5版）：

数据的含义，即被人们解释的那种意义。

数据由事实组成，当这些事实出现在上下文中并向人们传达意义的时候就变成了信息。

计算机对数据进行处理，但丝毫不懂得那些数据代表什么意义。

　　（6）信息是用语言、文字、数字、符号、图像、声音、情景、表情、状态等方式传递的内容。

　　（7）信息是事务表现的一般形式，信息就是消息。

　　（8）信息是具有新内容与新知识的消息。

　　二、信息与数据

　　数据是信息的具体物理表示（指数字、符号、声、光、图像等），它是载荷信息的各种物理符号。

数据经过处理、组织并赋给一定意义后即可成为信息。

信息和数据是不可分离而又右一定区别的概念。

在信息系统中的信息可定义为经过加工后的数据，他对接收者有用，对决策或行为有现实或潜在价值。

信息普遍存在于自然界、人类社会和思维领域，它和材料、能源合称为现代科学枝术的三大支柱，是人类生存和发展所不可缺少的宝贵资源

二进制

　　二进制（binary），指一个基数固定为2的计数法，即一个基于2的计数系统，二进制数为0和1。

（英汉计算机技术大辞典/上海交通大学出版社

　　二进制是计算技术中广泛采用的一种数制。

二进制数据是用0和1两个数码来表示的数。

它的基数为2，进位规则是“逢二进一”，借位规则是“借一当二”，由18世纪德国数理哲学大师莱布尼兹发现。

当前的计算机系统使用的基本上是二进制系统。

　　二进制的优点是：

　　数字装置简单可靠，所用元件少；

　　只有两个数码０和１，因此它的每一位数都可用任何具有两个不同稳定状态的元件来表示；

　　基本运算规则简单，运算操作方便。

　　计算机内容采用二进制的主要原因是：

（1）技术实现简单，计算机是由逻辑电路组成，逻辑电路通常只有两个状态，开关的接通与断开，这两种状态正好可以用“1”和“0”表示。

（2）简化运算规则：

两个二进制数和、积运算组合各有三种，运算规则简单，有利于简化计算机内部结构，提高运算速度。

　　（3）适合逻辑运算：

逻辑代数是逻辑运算的理论依据，二进制只有两个数码，正好与逻辑代数中的“真”和“假”相吻合。

　　（4）易于进行转换，二进制与十进制数易于互相转换。

　　（5）用二进制表示数据具有抗干扰能力强，可靠性高等优点。

因为每位数据只有高低两个状态，当受到一定程度的干扰时，仍能可靠地分辨出它是高还是低。

信息编码（Informationcoding）

　　信息编码是为了方便信息的存储、检索和使用，在进行信息处理时赋予信息元素以代码的过程。

即用不同的代码与各种信息中的基本单位组成部分建立一一对应的关系。

信息编码必须标准、系统化，设计合理的编码系统是关系信息管理系统生命力的重要因素。

　　信息编码的目的在于为计算机中的数据与实际处理的信息之间建立联系，提高信息处理的效率。

　　信息编码的基本原则是在逻辑上要满足使用者的要求，又要适合于处理的需要；结构易于理解和掌握；要有广泛的适用性，易于扩充。

ASCII（AmericanStandardCodeforInformationInterchange，美国标准信息交换码），是美国标准协会向国际标准化组织建议的一种控制字符和图形字符的8位标准代码。

其中7位表示数据，1位为奇偶校验位。

在数据处理系统、通信系统及有关设备的信息交换中广泛使用。

（英汉计算机技术大辞典/上海交通大学出版社）

　　ASCII是基于拉丁字母的一套电脑编码系统。

它主要用于显示现代英语和其他西欧语言。

它是现今最通用的单字节编码系统，并等同于国际标准ISO/IEC646。

7位字符集广泛用于代表标准美国键盘上的字符或符号。

通过将这些字符使用的值标准化，ASCII允许计算机和计算机程序交换信息。

ASCII字符集是与ANSI字符集中的前面128个（0-127）字符相同。

　　在计算机中，所有的数据在存储和运算时都要使用二进制数表示（因为计算机用高电平和低电平分别表示1和0），例如，象a、b、c、d这样的52个字母（包括大写）、以及0、1、2等数字还有一些常用的符号（例如*、#、@等）在计算机中存储时也要使用二进制数来表示，而具体用哪些二进制数字表示哪个符号，当然每个人都可以约定自己的一套（这就叫编码），而大家如果要想互相通信而不造成混乱，那么大家就必须使用相同的编码规则，于是美国有关的标准化组织就出台了所谓的ASCII编码，统一规定了上述常用符号用哪些二进制数来表示。

　　美国标准信息交换代码是由美国国家标准学会（AmericanNationalStandardInstitute,ANSI）制定的，标准的单字节字符编码方案，用于基于文本的数据。

起始于50年代后期，在1967年定案。

它最初是美国国家标准，供不同计算机在相互通信时用作共同遵守的西文字符编码标准，它已被国际标准化组织（InternationalOrganizationforStandardization,ISO）定为国际标准，称为ISO646标准。

适用于所有拉丁文字字母。

　　ASCII码使用指定的7位或8位二进制数组合来表示128或256种可能的字符。

标准ASCII码也叫基础ASCII码，使用7位二进制数来表示所有的大写和小写字母，数字0到9、标点符号，以及在美式英语中使用的特殊控制字符。

其中：

　　0～31及127（共33个）是控制字符或通信专用字符（其余为可显示字符），如控制符：

LF（换行）、CR（回车）、FF（换页）、DEL（删除）、BS（退格）、BEL（振铃）等；通信专用字符：

SOH（文头）、EOT（文尾）、ACK（确认）等；ASCII值为8、9、10和13分别转换为退格、制表、换行和回车字符。

它们并没有特定的图形显示，但会依不同的应用程序，而对文本显示有不同的影响。

　　32～126（共95个）是字符（32sp是空格），其中48～57为0到9十个阿拉伯数字；

　　65～90为26个大写英文字母，97～122号为26个小写英文字母，其余为一些标点符号、运算符号等。

　　同时还要注意，在标准ASCII中，其最高位（b7）用作奇偶校验位。

所谓奇偶校验，是指在代码传送过程中用来检验是否出现错误的一种方法，一般分奇校验和偶校验两种。

奇校验规定：

正确的代码一个字节中1的个数必须是奇数，若非奇数，则在最高位b7添1；偶校验规定：

正确的代码一个字节中1的个数必须是偶数，若非偶数，则在最高位b7添1。

　　后128个称为扩展ASCII码，目前许多基于x86的系统都支持使用扩展（或“高”）ASCII。

扩展ASCII码允许将每个字符的第8位用于确定附加的128个特殊符号字符、外来语字母和图形符号。

汉字编码

　　汉字编码（Chinesecharactercoding）是指按照一定的规则，对指定的汉字集内的元素编制相应的代码。

汉字的编码方法（Chinesecharacterencoding），大致可以分为4类：

（1）流水码，包括4位等长电报码、气象电报码、通信编码等；

（2）纯音码，直接以拼音作为编码，并加标调，还有用英语字母组成纯音码编出的词汇码、词组码，以及把中国切韵加以发展成为双拼码；（3）音形码，亦称声韵与部、形、义、频度结合码；（4）形码，亦称纯形或从形编码。

有的取汉字结构特征的笔形，用英文字母或数字作代表符来编码，例如三角号码、四角号码等。

有的用取笔顺和收笔顺来排码序。

有的用笔画形态来编码等