Методика преподавания темы: Использование электронных таблиц для финансовых и других расчетов в 10 классе - Педагогика - Скачать бесплатно
•параметры внешних носителей информации;
•звуковые адаптеры;
•видеоадаптеры;
•периферия.
Наиболее популярными в настоящее время в России являются компьютеры,
совместимые с IBM PS, поэтому ниже они будут рассмотрены более подробно.
Процессор. В совместимых IBM PS компьютерах используются процессоры
фирмы INTEL или им подобные. Каждый тип процессора имеет свое обозначение,
которое заканчивается двузначной цифрой 86, 87 и др. Полное обозначение
процессора выглядит следующим образом: INTEL8086 (либо i8086). За
сравнительно короткий период фирма INTEL выпустила целый ряд процессоров -
i8086, i8088, i80186, i80286, i80386, i80486, i80586 (PENTIUM), i80686 (P-6
или PENTIUM PRO). Сегодня на завершающей стадии разработки процессор P-7.
Процессоры в - i8086, i8088, i80186 имеют аналогичную внутреннюю
структуру, позволяющую обрабатывать. 16-разрядные слова Принципиальные
различия между этими устройствами заключаются в следующем:
•i8086 работает с 16-разрядными словами данных;
•i8088 по организации идентичен предыдущему: но обмен информацией за
пределами процессора осуществляется только байтами, что существенно снижает
производительность ПК, но, с другой стороны, упрощает его схему;
•i80186 включает в свой состав схемы процессора, идентичного i8086, и
математического сопроцессора, обмен данными ведется с 16-разрядными
словами. Для совместной работы с i8086 и i8088 используется сопроцессор
i8087 (ускоритель при работе со специальной математикой), который
увеличивает производительность. Первые ПК типа IBM PC и PC/XT (eXTended
version - расширенная версия) были укомплектованы процессорами i8086, i8088
и i80186, которые позволяли работать с оперативной памятью объемом до 640
Кб (основной). Частота работы процессора определяет производительность
процессора.
•Процессор i80286 (или i80286) стал основой для создания компьютера
IBM PC/AT (Advanced Technology усовершенствованная технология). Основные
особенности данного процессора заключаются в том, что, хотя обмен с памятью
ведется 16-разрядными словами, шина адреса теоретически может иметь 24
разряда (возможность адресации к 16 Мб памяти), но практически реализуется
двадцатиразрядная адресная шина (1 Мб ОЗУ). Частота работы процессора от 8
до 20 мГц. Для эффективного выполнения математических вычислений
предназначен сопроцессор i287.
•Вслед за i286 были выпущены несколько типов процессоров с номером
i386 (или i80386), за которыми указывается буквенное обозначение DX или SX.
Общим для 386 процессоров является то, что они обрабатывают 32-разрядные
слова, а отличие заключается в длине слов, которыми они обмениваются с
памятью и внешними устройствами: i386 имеет "широкую" шину, то есть за одно
обращение к памяти обрабатывается 32-разрядное слово, а i386SX с узкой
шиной ведет обмен 16-разрядными словами. Частота работы этих процессоров
составляет от 16 до 40 мГц. При равной частоте i386DX примерно в полтора
раза производительней i386SX. Процессор может дополняться математическим
сопроцессором i387 (с обозначением DX и SX соответственно. Тридцать два
разряда адресной шины позволяют адресовать до 4 Гб памяти.
•Следующий процессор, i486, также имеет несколько типов. Первоначально
был выпущен i486DX, в кристалле которого размещаются:
•процессор i386;
•сопроцессор i387;
•схема управления кэш-памятью;
•дополнительные схемы управления.
Кроме конструктивных особенностей необходимо отметить иную организацию
процесса обработки команд по сравнению с предыдущими вариантами.
Процессоры i486 работают на частоте 25, 33 и 50 мГц. Выпускаются также
процессоры, работающие на удвоенной частоте, у которых при использовании
внутренней кэш-памяти частота процессоров удваивается, а при работе с
данными за пределами процессора остается неизменной. Такие процессоры имеют
обозначения i486DX2-50 (или 66, 100). Одновременно выпускаются процессоры
i486 с упрощенной за счет уменьшения кэш-памяти до 1 Кб и отсутствия
сопроцессора схемой. Такие процессоры обозначаются как i486SX .
Под кэш-памятью (cache) понимается очень быстродействующая буферная
память, размещенная между процессором и оперативной памятью (ОЗУ), которая
используется для сокращения времени обмена информацией между ОЗУ и
процессором. Объем памяти типа кэш составляет:
64 128 Кб для i386;
128 256 Кб для i486;
512 Кб для PENTIUM и P6.
Практика показывает, что оптимальным является объем не менее 128 Кб.
Следует отметить, что в прошлом году фирмы, занимающиеся выпуском
процессоров этой серии прекратили их выпуск ниже i486. Одновременно начат
выпуск процессоров i80586 (PENTIUM), который обеспечивает удвоенную
производительность по сравнению с i486DX2- 66.
И, наконец, последнее детище фирмы INTEL процессор P6 (i80686 или
PENTIUM PRO) с производительностью вдвое большей, чем PENTIUM. Тактовая
частота 200, 180, 166, 150 мГц. Уже сейчас он завоевывает рынок. Оценить
степень сложности этого процессора можно, если сравнить количество
транзисторов в схемах процессоров разных поколений. Если i486 содержал в
себе несколько тысяч транзисторов, то P6 имеет на двух кристаллах поистине
фантастическое количество 5.5 млн.
Всеобщая болезнь это зацикливание только на IBM PC. Между тем большую
работу по созданию обучающих систем ведут программисты для компьютеров
Macintosh. Если учесть, что фирма Apple недавно выпустила целую серию
русскоязычных обучающих пакетов на CD-ROM, то следует обратить внимание
INTEL на этот компьютер. Тем более, что оптические диски распространяются
бесплатно. В комплект входят мультимедийные пакеты по естественно-научным,
лингвистическим INTEL филологическим дисциплинам.
Оперативная память. В персональных компьютерах выполнена на
интегральных схемах и характеризуются двумя параметрами: объемом для
хранения информации (в битах, байтах и их производных килобайтах Кб,
мегабайтах Мб, гигабайтах Гб) и временем доступа к элементам оперативной
памяти. Кроме этого модули памяти, выпущенные разными фирмами, отличаются
возможностью контроля и исправления ошибок при хранении информации. Это
определяет с одной стороны надежность ОЗУ, а с другой стороны стоимость 1
Мб памяти. Оперативная память разделяется на зоны; основная память (640
Кб), дополнительная память (Expanded Memory Specification EMS) и
расширенная память (extended Memory Specification XMS). Время обращения в
современных микросхемах составляет 60 80 нанасекунд.
Шина (или магистраль) является связующим компонентом между элементами
компьютера по ней передаются адреса ячеек, ОЗУ информация и управляющие
инструкции. В персональных компьютерах используются, в зависимости от типа
процессора три вида шин:
•XT-bus i8086, i8088 (по этой шине на частоте 4.77 МГУмГц передается
одновременно один байт информации;
•ISA (Industry Standard Architecture) для процессоров i80286, i80386
(по этой шине на частоте 4.77 мГц передается за один такт два байта);
•EISA (Extended Industry Architecture) используется в моделях с
процессорами выше i80386 и позволяет при работе с частотой 10 мГц
передавать четыре байта.
•С повышением тактовой частоты возможности шины EISA перестали
удовлетворять пользователей компьютерных систем. В современных машинах
стали использовать различные альтернативные локальные шины, такие, как,
SCSI, SCSI-2, VESA, PPSI, VL-BUS и прочие. Разрядность таких шин достигла
64 (видеоплаты для приложений MULTIMEDIA) и частота обмена возросла до 500
мГц (локальные шины памяти).
•В современных персональных ЭВМ обычно сочетаются несколько типов шин:
два три слота (разъема) PPSI или VESA для "быстрых устройств и три четыре
слота EISA/ISA для обычных периферийных устройств.
Накопители на дисках. В компьютерах типа IBM PC используются, в
основном, два вида накопителей на магнитных дисках: для гибких (FDD) и
жестких (HDD) дисков. Образовательные программы могут работать на
компьютере с любым набором ей, если, конечно, позволяет информационный
объемов.
Гибкие сменные диски, то есть диски, которые могут быть установлены в
накопитель тогда, когда записанная на нем информация необходима для работы
или когда необходимо сохранить информацию. Гибкие диски бывают двух видов
диаметром 5.25( (133 мм) до 1.2 Мб и 3.5( (89 мм) до 2 Мб.
Как правило, жесткие диски постоянно находятся в компьютере и доступны
для чтения и записи информации сразу же после включения ПК. В последнее
время появились и сменные жесткие диски (диски Бернулли), но они пока не
получили широкого распространения. Выпускаемые для ПК жесткие магнитные
диски обеспечивают хранение данных о 40 Мб до 3 Гб, причем в настоящее
время выпуск дисков емкостью меньше 100 Мб практически прекращен.
Кроме отдельных жестких дисков в ряде случаев используются так
называемые избыточные массивы недорогих дисков (RIAD). Фактически, это
набор из отдельных жестких дисков, объединенным специальным контроллером.
Для пользователя такая матрица дисков кажется одним большим диском, емкость
которого может достигать сотен гигабайт, с достаточно малым временем
доступа. Емкость матрицы RIAD может легко наращиваться приобретением
дополнительных дисков по мере надобности. Известно, что мультимедийные
образовательные продукты содержат в той или иной степени текстовую,
графическую, звуковую, неподвижную визуальную, анимированную
видеоинформацию, которые требую больших объемов памяти. Поэтому в последнее
время при создании образовательных систем все чаще используются лазерные
диски, имеющие емкость свыше 600 Мб. Они бывают двух типов: для
записи/чтения WORM (Write or Read Memory) и с уже осуществленной
одноразовой записью (только для чтения) CD-ROM (Compact Disk Read Only
Memory).
Видеосистема персонального компьютера. Основным средством для
оперативного отображения информации в компьютере является видеосистема,
состоящая из видеоадаптера (видеоконтрол-лера), дисплея (монитора) и,
возможно, специальной платы видеоускорителя. Видеоадаптер осуществляет
непосредственное управление работой дисплея, Наиболее распространенными
видеоадаптерами являются следующие:
•MDA (Monochrome Display Adapter) монохромный дисплейный адаптер; •CGA
(Color Graphics Adapter) цветной графический адаптер;
•EGA (Enhanced Graphics Adapter) усовершенствованный графический
адаптер;
•VGA (Video Graphics Array) видеографическая матрица;
•SVGA (Super VGA) супервидеографическая матрица.
Все видеосистемы могут работать в двух режимах текстовом и
графическом. Любое изображение формируется из точек (пиксел) определенного
цвета. Тип видеоадаптера определяет качество изображения. Лучшим на
сегодняшний день признан SVGA, который пока не является точно определенным
стандартом.
Мониторы выпускаются таких же типов, как и видеоадаптеры. Они
характеризуются тремя параметрами: величина пиксела, размер экрана по
диагонали и поддерживаемые частоты развертки изображения.
Периферийные устройства. Для современных компьютеров разработано
огромное число периферийных устройств. Условно можно разделить их на
базовый набор (мышь, принтер, модем и сетевые адаптеры) и дополнительное
оборудование. Базовый набор всем известен и не требует особых пояснений, но
именно от него во многом зависят возможности компьютера.
Любая работа, связанная с получением "твердой копии" (распечатки),
требует принтера. Возможности современных принтеров:
•Матричный (9 или 24 иголки). Плотность печати меньше 200 точек на
дюйм, обычно 144. Число цветов обычно два (черный и белый) Качество печати
удовлетворительное. При работе высокий уровень шума.
•Лазерный или струйный принтер, плотность печати достигает 600 800
точек на дюйм. В зависимости от типа принтера (цветной или черно-белый)
либо 256 градаций яркости, либо 256 и более цветов. Отличительные
особенности полиграфическое качество, малый уровень шума и высокая скорость
печати.
Одновременно с этим стоит заметить, что современные средства связи и
коммуникации предусматривают возможность сетевых устройств печати, к
которым могут иметь доступ одновременно много пользователей. Таким образом,
наличие в комплекте с каждой ЭВМ не очень качественного матричного принтера
больше не является необходимостью, можно ограничиться меньшим количеством
качественных сетевых печатающих устройств. К дополнительному оборудованию
можно отнести в первую очередь системы обработки и ввода/вывода графической
и текстовой информации на бумаге. К ним мы относим графопостроители,
позволяющие выводить на бумагу, в том числе и на стандартный ватманский
лист, высококачественные многоцветные чертежи, удовлетворяющие требованиям
ЕСПД. Графопостроители (плоттеры) классифицируются по принципу работы
(планшетный или рулонный) разрешающей способности, количеству цветов и
размеру рабочего поля. Следующими важными устройствами периферии являются
сканеры устройства для ввода (считывания) в компьютер текста или
изображения с бумаги. Изображение считывается с достаточно хорошим
качеством (400 800) точек на дюйм. Полутоновый сканер обычно поддерживает
до 256 градаций серого, а цветной 256 и более цветов. При наличии
соответствующего программного обеспечения и аппаратной поддержки сканер
позволяет не только считать с бумаги "картинку", но и преобразовать ее в
текст, что существенно сокращает занимаемый объем памяти. Таким образом,
можно очень легко и быстро вводить в машину информацию из книги или
журнала.
По принципу работы сканеры делятся на ручные и планшетные. Скорость
ввода во многом определяется быстродействием используемого компьютера.
Следующее устройство сходного назначения диджитайзер. С его помощью в
машину вводятся в реальных размерах координаты точек какого-либо рисунка
или чертежа. Если при работе со сканером вводится весь рисунок, то при
работе с диджитайзером вводятся, например, только координаты каких-то
ключевых точек рисунка. В ряде случаев, например, при выполнении чертежей,
такой подход имеет свои преимущества.
В какой-то мере к диджитайзерам примыкают перья, которыми можно писать
либо прямо на экране дисплея (световое), либо на специальном планшете. В
обучающих системах такое перо обеспечивает более удобный и естественный
ввод информации, нежели клавиатура. Обычно перо используется в графическом
режиме, то есть текст интерпретируемая как рисунок, но почти всегда можно
использовать оптическую распознающую систему для перевода информации из
графического изображения в текст.
В ряду периферийных устройств особое место занимают так называемые
саундбластеры (SOUND BLUSTER). Это устройство, предназначенное для
воспроизведения с помощью вашего компьютера высококачественного
стереофонического звука. Качество звука сопоставимо с качеством цифровой
записи на оптическом диске. Существует достаточно много программ для
генерации человеческой речи с использованием саундбластера. Их можно
использовать в компьютерных системах безопасности и оповещения, в процессе
общения с компьютером на естественном языке, в процессе обучения людей с
дефектами зрения. В учебном процессе и научной работе саундбластер можно
использовать для генерации программируемых во времени напряжений и
сигналов. Кроме того, саундбластер способен оцифровывать (переводить в
цифровой вид) внешние звуковые сигналы, например, голос или музыку. В
настоящее время это широко применяется в системах безопасности для
идентификации личности, при изучении иностранных языков и в программах
диктовки текста. Существует достаточно большой рынок таких программ, лучшие
из них имеют словарный запас до ста тысяч слов и возможность обучения
(настройки на голос конкретного человека). Процент распознавания
естественной человеческой речи для таких программ весьма высок (> 95 %).
Дополнительно к саундбластеру выпускается довольно много разнообразных
добавочных устройств, в основном ориентированных на подготовку или нужды
профессиональных музыкантов. С использованием этой техники компьютер
превращается в полноценную студию звукозаписи с неограниченными
возможностями.
Существует сходное по назначению устройство, но оно работает не со
звуковым, а с видеосигналом видеобластер. С его помощью можно считать в
компьютер подвижное видеоизображение с телевизора или телекамеры,
отредактировать его, дополнить компьютерными фрагментами и снова перевести
в форму телевизионного видеосигнала. Качество получаемого изображения очень
сильно зависит от возможностей компьютера, и в хорошем случае (PENTIUM) не
уступает возможностям оптического диска. Без использования видеобластера в
настоящее время невозможно создание качественного рекламного телевизионного
продукта, приложений мультимедиа, актуальных и современных обучающих
систем, программных продуктов из серии "искусственная реальность". Есть
несколько огромных достоинств видеобластера: в настоящее время проще и
удобней тиражировать и хранить не компьютерное, а видеоизображение;
видеобластер дает возможность выводить качественное изображение на большие
телевизионные видеопанели или проекционную аппаратуру. Размер видеопанели
может достигать 10 ( 10 метров, что делает такую технику незаменимой при
организации массовых видеодемонстраций и телеконференций. Примерно такие же
видеопанели используются в различных тренажерах наподобие систем
"искусственная реальность" (вождение автомобиля, пилотирование самолета,
изучение микроэлектронных схем и т.д.).
Очень большую область сверхсовременных периферийных устройств
составляет оснащение систем "искусственной реальности". С развитием
компьютерной техники стало возможным создать для человека среды ощущений,
включая стереоскопическое видеоизображение, стереозвук и тактильные
ощущения. Человек попадает в полностью искусственную среду и может
взаимодействовать как с объектами этой среды, так и с другими людьми
(партнерами или противниками) или объектами, также погруженными в мир
"искусственной реальности". Направление искусственной реальности получило
мощный импульс развития применительно к видеопрограммам, но в последнее
время за рубежом очень интенсивно ведутся работы по созданию обучающих
систем типа "искусственная реальность" в области медицины, космических
исследований, социологии и выживания человека или группы людей в
экстремальных условиях. Непосредственное приобретение реального опыта в
этих сферах деятельности может быть затруднено или невозможно (медицина:
полная имитация условий реальной операции для студента-хирурга).
К сожалению, в данной предметной области еще не сформировалась
терминология для обозначения данных устройств. Типовое оборудование
включает в себя систему наподобие саундбластера, систему видеоизображения,
систему пространственной ориентации и систему тактильных ощущений.
Видеосистема может строиться как на базе проекционных экранов и
поляризующих очков для создания эффекта стереоскопического зрения, так и на
базе видеошлема, который с помощью отдельных электронно-лучевых трубок
формирует отдельные изображения для левого и правого глаза. Система
пространственной ориентации включает в себя инфракрасные или механические
датчики перемещения в пространстве как всего человека в целом, так и
отдельных частей его тела головы, рук и других. Такая система необходима,
так как все наши ощущения взаимосвязанны, и при повороте головы надо
соответственно изменить картинку "окружающего мира", выдаваемого
видеосистемой. Тактильные перчатки служат для иллюзии осязания и
определения положения в пространстве пальцев рук. Таким образом, взяв в
мире "искусственной реальности" в руки какой-либо предмет, человек увидит
его электронный образ с помощью видеосистемы. Достаточно часто тактильная
система работает в обе стороны, то есть. она не просто передает движения
рук человека в ЭВМ, но и может по командам машины имитировать мышечные
усилия, нагрев или охлаждение поверхности кожи. По мере надобности такие
системы могут усложняться вплоть до образов биопотенциалов мозга с одной
стороны и, например, управления искусственной беговой дорожкой для мышечной
нагрузки с другой стороны. Все зависит от уровня используемой техники и
требуемой достоверности ощущений.
Существует еще одна очень большая группа периферийных устройств ЭВМ,
применяемая в учебном процессе и научной работе. В настоящее время
выпускаются десятки тысяч всевозможных цифроаналоговых преобразователей,
анализаторов и интерфейсов ЭВМ измерительная техника. Эту периферию можно
использовать для регистрации с помощью ЭВМ различных измерений в ходе
учебного процесса и научного эксперимента. Но, к сожалению, номенклатура
этих изделий настолько велика и разнообразна, что в кратком обзоре
невозможно даже частично описать функции и назначение этих устройств. Можно
сказать только то, что существующая периферия подобного рода позволяет
собрать как из кубиков любую измерительную систему.
В заключение отметим, что практически вся ныне выпускаемая периферия
работает по принципу "Plug-'n'-play" (включи и играй), то есть она
обеспечивает полную совместимость с современным компьютером, легкую замену
при модернизации и простоту установочных и настроечных операций.
Итак, какой компьютер нужен сегодня в вузе для реализации современных
технологий обучения? Безусловно тот, который позволил бы реализовывать и
эксплуатировать современные обучающие системы. Этот компьютер должен быть
следующей конфигурации: процессор i486DX2 (лучше PENTIUM), шина не хуже
EISA + V ESA/PCI, монитор SVGA, ОЗУ не менее 8 Мб, жесткий диск не менее
0,5 Гб. Компьютер должен обладать весьма развитой периферией CD-ROM,
сканеры, диджитайзеры, видео-, звуковые бластеры, преобразователи
информации и прочее. Безусловно, такой компьютер стоит дороже, но, если мы
хотим иметь современный уровень так называемых технологий обучения, нужно
придерживаться тривиального тезиса "лучше меньше, да лучше". Если сегодня
приобретать технику с "облегченным" процессором и "отсутствующей"
периферией, то завтра можно оказаться у разбитого корыта.
В настоящее время существует достаточно много компьютерных программ,
разработанных для совершенствования учебного процесса. Все учебные
программы могут быть классифицированы по назначению следующим образом:
•Автоматизированные системы обучения (или компьютерные учебники) АСО
(или АОС);
•Предметно-ориентированные Среды (микромиры) ПОС;
•лабораторные практикумы ЛП;
•тренажеры ТР;
•контролирующие программы КП;
•справочные системы СС;
•компьютерные игры КИ.
Автоматизированная система обучения программный пакет, обеспечивающий
возможность самостоятельно освоить учебный курс или его большой раздел. Он
соединяет в себе свойства обычного учебника, справочника, задачника,
лабораторного практикума и эксперта усвоенной информации. При этом АСО
обладает следующими преимуществами по сравнению с указанными видами учебных
пособий:
•обеспечивает оптимальную для каждого конкретного пользователя
последовательность,
•скорость восприятия предлагаемого материала
•возможность самостоятельной организации чередования изучения теории,
•разбора примеров, методов решения типовых задач,
•отработки навыков решения типовых задач
•обеспечивает возможность самоконтроля качества приобретенных знаний и
навыков; прививает навыки аналитической и исследовательской деятельности;
•экономит время обучаемого, необходимое для изучения курса.
Предметно-ориентированная среда это учебный пакет программ,
позволяющих оперировать с объектами определенного класса. Среда реализует
отношения между объектами, операции над объектами и отношениями,
соответствующие их определению, а также обеспечивает наглядное
представление объектов и их свойств. Студент оперирует объектами среды,
руководствуясь методическими указаниями, в целях достижения поставленной
дидактической задачи, либо производит исследование, цели и задачи которого
поставлены студентам самостоятельно.
Лабораторный практикум. Программы этого типа служат для проведения
наблюдений, для их численного и графического представления и для
исследования различных объектов использования этих объектов на практике. В
программе обычно определяются цели эксперимента, описываются средства и
методики проведения эксперимента, методы обработки данных, формы отчета.
Тренажеры служат для отработки и закрепления технических навыков при
решении задач. Они обеспечивают получение информации по теории и приемам
решения задач, тренировку на различных уровнях самостоятельности, контроль
и самоконтроль. Как правило, тренажеры включают следующие режимы: изучение
теории, демонстрация примеров, работа с репетитором, самостоятельная
работа, самоконтроль, контроль. Контролирующие программы программные
средства, предназначенные для проверки (оценки) качества знаний. КП должна
предоставлять обучаемому возможность ввода ответа в форме, максимально
приближенной к общепринятой, обеспечивать фиксацию результатов контроля,
сбор, распечатку и статистический анализ. КП должна анализировать ответ на
правильность и выдавать адекватную оценку независимо от формы и
синтаксической грамотности ответа.
Справочные системы. Программы этого класса предназначены для хранения
и предъявления обучаемому разнообразной учебной информации справочного
содержания. Для них характерны иерархическая организация материала и
быстрый поиск информации по различным признакам (гипертексты). Гипертекст
состоит из некоторого числа страниц, одни из которых содержат ссылки на
другие. У каждого гипертекста есть головная страница. Она появляется на
экране в начале работы и содержит название гипертекста и заголовки
разделов. Можно выбирать любой раздел и переходить от одного к другому
последовательно. Таким образом СС обеспечивают возможность получения
контекстной справки, возможность сохранения и вывода в твердой копии
полученной справки.
Компьютерные игры. Очень многих пугает распространившаяся по всему
миру эпидемия компьютерных игр. Между тем захватывающий эффект игр можно
превратить в полезный импульс. Игру можно определить как некоторую модель
действительности, воспроизводящую ту или иную жизненную ситуацию. Игры
можно разделить на два широких класса. Первый это игры, движущей силой
которых является желание подражать какой-либо жизненной ситуации
("подражательные"). "Подражательные" игры это осознанная или неосознанная
подготовка к некоторой новой деятельности (например, деловые игры). Второй
класс
|
