авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
-- [ Страница 1 ] --

АДЫГЕЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ПЕДАГОГИКИ И ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ

КУРС ЛЕКЦИЙ

b.e. oеш*%"=

ПЕДАГОГИКА

)=“2ь 6. oed`cnch)eqj`“

hmtnpl`hj`

Майкоп 2010

2

Содержание

Раздел I. ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАТИКА…………………...….3

Лекция 1. Государственная политика России

в области информатизации образования…………………………….3

Лекция 2. Становление информационной технологии……………………....5 Лекция 3. Понятие новой информационной технологии в образовании…...9 Лекция 4. Психолого-педагогические основы использования средств новых информационных технологий в образовании……………12 Лекция 5. Средства вычислительной техники.……………………………...17 Лекция 6. Аппаратные средства ЭВМ……………………………………….20 Лекция 7. Программное обеспечение ЭВМ………………………………....2 Лекция 8. Компьютерная обучающая программа………………………….. Лекция 9. Пакеты прикладных программ учебного назначения………….. Лекция 10. Педагогические программные средства……………………….. Лекция 11. Проектирование и разработка педагогических программных средств………………………………………………. Раздел 2. КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОБУЧЕНИИ……... Лекция 12. Текстовый редактор……………………………………………... Лекция 13. Графический редактор…………………………………………... Лекция 14. Электронные таблицы………………………………………….... Лекция 15. Базы данных…………………………………………………….... Лекция 16. Система управления базами данных………………………….... Лекция 17. Базы знаний…………………………………………………….… Лекция 18. Системы искусственного интеллекта…………………………... Лекция 19. Экспертные системы………………………………………….…. Лекция 20. Компьютеризованный учебник……………………………….… Лекция 21. Мультимедиа – гипермедиа………………………………….….. Лекция 22. Виртуальная реальность……………………………………..….. Лекция 23. Компьютерные игры…………………………………………..… Лекция 24. Автоматизированное рабочее место………………………..….. Лекция 25. Компьютерные сети………………………………………....…. Лекция 26. Internet…………………………………………………………... Лекция 27. Учебная компьютерная сеть…………………………………... Лекция 28. Телекоммуникационные технологии…………………………. Лекция 29. Дистанционное образование…………………………………... Вместо заключения. Информатизация образования в России………….... Список наиболее часто встречающихся сокращений……………………. Словарь основных терминов……………………………………………….. Литература…………………………………………………………………. Раздел I.

ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАТИКА Лекция 1.

ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОЛИТИКА РОССИИ В ОБЛАСТИ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ.

Сегодня общепризнано, что информатизация и ее высшая форма – знания являются решающим фактором, определяющим развитие общества в целом.

Для того, чтобы гигантские объемы информации и знаний, создаваемых в ходе современной информационной революции, были эффективно использованы для решения реальных проблем и преодоления реальных трудностей, России необходимо на деле осуществить согласованную информатизацию общества:

– создать правовые, экономические, технологические, социальные и профессионально-образовательные условия для того, чтобы необходимая для решения социальных и личных проблем информация была доступна в любое время, в любой точке, любому потенциальному пользователю;

– создать технологические условия, аппаратные и программные средства, телекоммуникационные системы, обеспечивающие выполнение предыдущего пункта;

– обеспечить индустриально-технологическую базу для производства в рамках международного разделения труда национальных конкурентоспособных информационных технологий и ресурсов;

– обеспечить первоочередное развитие структур, институтов и механизмов, прежде всего в науке и образовании, гарантирующих опережающее (по сравнению с другими сферами – политической, экономической и социальной) производство информации и знаний;

– подготовить квалифицированные кадры;

– реализовать комплексное внедрение информационных технологий в сфере производства, управления, образования, науки, культуры, транспорта, энергетики и т.д.

Осуществление информатизации общества требует особой информационной политики, основные положения которой применительно к системе образования России концептуально осознаны и сформулированы.

Разработан и осуществляется ряд государственных, межотраслевых научно технических программ, предусматривающих выполнение широкомасштабных проектов информатизации образования по следующим основным направлениям:

– совершенствование базовой подготовки учащихся по информатике и новым информационным технологиям;

– совершенствование системы подготовки и переподготовки преподавательских кадров в области новых информационных технологий;

– информатизация процесса обучения и воспитания;

– оснащение системы образования техническими средствами информатизации;

– создание современной национальной информационной среды и интеграция в нее учреждений образования;

– создание на базе новых информационных технологий единой системы дистанционного образования в России;

– участие России в международных программах, связанных с новыми информационными технологиями в образовании.

Одним из важнейших механизмов, затрагивающих все основные направления реформирования образовательной системы России, является ее информатизация, которая рассматривается как необходимое условие и важнейший этап информатизации России в целом. Основным переходом от индустриального этапа развития общества к информатизационному являются новые информационные технологии (НИТ). Информатизация образования позволит в конечном итоге эффективно использовать следующие важнейшие преимущества НИТ:

– возможность построения открытой системы образования, обеспечивающей каждому индивиду собственную траекторию самообучения;

– коренное изменение организации процесса познания путем смещения ее в сторону системного мышления;

– создание эффективной системы управления информационно методическим обеспечением образования;

– эффективную организацию познавательной деятельности обучаемых в ходе учебного процесса;

– использование специфических свойств компьютера, к важнейшим из которых относятся:

– возможность организации процесса познания, поддерживающего деятельностный подход к учебному процессу во всех его звеньях в совокупности (потребности – мотивы – цели – условия – средства – действия – операции);

– индивидуализация учебного процесса при сохранении его целостности за счет программируемости и динамической адаптируемости автоматизированных учебных программ;

– возможность использования и организации принципиально новых познавательных средств.

Информатизация образования рассматривается как одно из важнейших средств реализации новой государственной образовательной парадигмы, в рамках которой происходит пересмотр ориентиров: с прагматических узкоспециализированных целей на приобретение фундаментальных междисциплинарных знаний.

Приоритетами образовательной парадигмы являются:

– фундаментальность, что подразумевает ориентацию на выявление глубинных сущностных оснований и связей между разнообразными процессами окружающего мира;

– целостность, предполагающая внедрение в образование единых циклов фундаментальных дисциплин, объединенных общей целевой функцией и ориентированных на междисциплинарные связи;

– ориентация на интересы развития личности.

Данные образовательные задачи постоянно требуют новых технологических решений.

ЛИТЕРАТУРА: 38, 47, 66, 77, 91, 93, 95, 100, 112, 155, 182, 189, 194.

Лекция 2.

СТАНОВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ.

Технология — это способ реализации людьми конкретного сложного процесса путем разделения его на систему последовательных взаимосвязанных процедур и операций, которые выполняются более или менее однозначно и имеют целью достижение высокой эффективности. Под процедурой понимается набор действий (операций), посредством которых осуществляется тот или иной главный процесс (или его отдельный этап), выражающий суть конкретной технологии, а операция – это непосредственное практическое решение задачи в рамках данной процедуры, т. е. однородная логически неделимая часть конкретного процесса.

Любая научно и практически обоснованная технология (технологический процесс) характеризуется следующими тремя признаками:

1) разделение процесса на взаимосвязанные этапы;

2) координированное и поэтапное выполнение действий, направленных на достижение искомого результата (цели);

3) однозначность выполнения включенных в технологию процедур и операций, что является непременным и решающим условием достижения результатов, адекватных поставленной цели.

Понятие “информационная технология” возникло в 70-х годах, базировалась она на бумажных (книги и другие печатные материалы) и пленочных (фото-, диапозитивы, киноматериалы) носителях информации.

Вся история развития человечества связана с развитием средств отбора, накопления и передачи информации. Изобретение пишущей машинки, телефона, телеграфа, радио, диктофона, телевидения, компьютера, современных средств наземной и космической связи – таковы этапы становления информационной эры. Уже на ранних ступенях своего развития общество поняло необходимость систематизации получаемой информации, создания информационного общественного фонда. Наличие огромного объема информации и неразвитых средств доступа к ней не позволяют человеку освоить ее в полной мере. Много времени занимают поиск, отбор, представление информации, поэтому постоянно требуются новые средства, которые помогали бы извлекать информацию из информационного фонда каждому человеку и упрощать ее использование. Неудивительным является то обстоятельство, что предметом труда уже в начале ХХ века становится информация, а в середине ХХ века резко увеличивается число людей, занятых в информационной сфере. Информация в виде совокупности знаний становится стратегическим ресурсом общества в целом. Использование этого ресурса возможно за счет информатизации общества.

Информатизация – это процесс, обеспечивающий удовлетворение потребностей, нужд и интересов граждан, общества и государства в информационных ресурсах и возможность доступа к ним посредством современных информационных технологий и развитой информационной инфраструктуры. Информатизация представляет собой инструмент эффективного использования информации и знаний в различных областях человеческой деятельности.

Наиболее развитые страны уже вступили в фазу “информационного общества” – общество, которое характеризуется высоким уровнем информационных технологий, развитыми инфраструктурами, обеспечивающими производство информационных ресурсов и возможности доступа к информации, процессами ускоренной автоматизации и роботизации всех отраслей производства и управления, радикальными изменениями социальных структур, следствием которых оказывается расширение сферы информационной деятельности.

Информатика – это огромнейшая область научных знаний, связанных с получением, хранением, преобразованием, передачей и использованием информации. В информатике можно выделить два важнейших направления:

теоретическую информатику и информатику прикладную. Теоретическая информатика, являясь математической дисциплиной, широко использует методы математического моделирования для обработки, передачи и использованием информации, создавая тем самым фундамент, на котором покоится все знание информатики. Прикладная информатика – это огромнейший набор средств информатики, включающий в себя информационно-вычислительную технику, сети и комплексы ЭВМ, технические средства связи и компьютерные телекоммуникационные системы, аудио- и видеосистемы, системы мультимедиа, программные средства, вычислительные и информационные средства. К прикладной информатике относят и информационные технологии обучения, проектирования, управления объектами, процессами, системами.

В информатике как в научном направлении можно выделить три уровня:

а) физический уровень, представляющий собой программно-аппаратные средства вычислительной техники и техники связи;

б) логический уровень – информационная технология, т.е. совокупность моделей, методов и средств решения различных задач пользователя;

в) пользовательский (прикладной) уровень, на котором разработанные информационные технологии применяются для создания систем, в основе функционирования которых лежат информационные процессы (сбор, хранение, обработка, представление информации).

Новая информационная технология (НИТ) — понятие, которое приобрело особое значение в 70-80 гг. как технология машинной обработки, передачи, распространения информации, создания вычислительных и программных средств информатики. НИТ по существу представляет собой совокупность моделей, методов и средств обработки данных с интеллектуальным доступом человека в вычислительную среду для решения требуемых вычислительных задач.

Определим цель, методы и средства НИТ.

Целью НИТ является качественное формирование и использование информационного продукта в соответствии с потребностями пользователя.

Методами НИТ являются методы обработки данных. В качестве средств НИТ выступают математические, технические, программные, информационные и другие средства.

НИТ носит конкретный характер и соответствует некоторой предметной области. Для этого в состав информационной технологии вводится модель предметной области, ориентированная на комплекс решаемых задач. Эта модель программно реализуется в ЭВМ. На ее основе строятся модели решения задач организации информационных процессов в структуре этой технологии, т. е. определяется совокупность информационных процессов.

В процессе развития НИТ функции ее видоизменялись и совершенствовались. Традиционно сохранились функции, реализуемые такими информационными процессами, как сбор, подготовка, передача, хранение, обработка, представление информации. Эти функции можно считать подчиненными главной задаче НИТ — получению новой информации, новых знаний в процессе решения комплекса задач на основе переработки данных.

Реализация НИТ базируется на средствах НИТ, к которым можно отнести: математические, алгоритмические, программные, информационные, методические средства.

Математические средства представляют собой совокупность моделей разного уровня от глобальных моделей принятия решения по решаемым задачам до частных моделей реализации информационных процессов. При использовании моделей разной степени общности необходимы процедуры декомпозиции, т. е. перехода от более общих моделей к частным. Эти процедуры реализуются на базе типовых проектных решений.

Технические средства информационной технологии представляют собой средства реализации информационных процессов, включающие вычислительные машины и специализированные устройства на их основе (АРМы, экспертные системы, сети передачи данных различного уровня, организационную технику и т.д.).

Алгоритмические средства включают в себя алгоритмы реализации математических средств, т. е. моделей, и раскрываются на основе программного обеспечения. Сюда входят операционные системы, системы программирования, общесистемное и прикладное программное обеспечение.

К программным средствам относятся операционная система ЭВМ, система управления банками знаний, сетевое программной обеспечение, языки спецификаций, алгоритмические языки, системы и технологии программирования.

К информационным средствам можно отнести базы и банки данных, базы знаний и другие средства накопления, хранения и представления информации.

Методические средства включают в себя методические материалы, описания, инструкции и документацию по использованию информационной технологии для решения функциональных задач управления.

НИТ характеризуются следующими основными свойствами:

– предметом (объектом) обработки (процесса) являются данные;

– целью процесса является получение информации;

– средствами осуществления процесса являются программные, аппаратные и программно-аппаратные вычислительные комплексы;

– процессы обработки данных разделяются на операции в соответствии с данной предметной областью;

– выбор управляющих воздействий на процессы должен осуществляться лицами, принимающими решение;

– критериями оптимизации процесса являются своевременность доставки информации пользователю, ее надежность, достоверность, полнота.

Современный компьютер – это универсальное (многофункциональное) электронное программно-управляемое устройство для работы с информацией. Компьютеры в современном обществе взяли на себя значительную часть работ, связанных с информацией. По историческим меркам компьютерные технологии обработки информации еще очень молоды и находятся в самом начале своего развития. Поэтому они называются новыми информационными технологиями (НИТ).

Еще ни одно государство на Земле не создало информационного общества. Существует еще много потоков информации, не вовлеченных в сферу действия компьютеров. Компьютерные технологии сегодня преобразуют или вытесняют старые, докомпьютерные технологии обработки информации. Однако на сегодняшний день понятие «новые информационные технологии» вытесняются понятием «информационные технологии».

Объясняется это тем, что в основе любой технологии (докомпьютерной или компьютерной) лежат информационные процессы, связанные с обработкой информации. Текущий этап завершится построением в индустриально развитых странах глобальных всемирных сетей для хранения и обмена информацией, доступных каждой организации и каждому члену общества.

Надо только помнить, что компьютерам следует поручать то, что они могут делать лучше человека, и не употреблять их во вред человеку, обществу.

ЛИТЕРАТУРА: 11, 79, 94, 101, 137, 174, 183, 207, 215.

Лекция 3.

ПОНЯТИЕ НОВОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ В ОБРАЗОВАНИИ.

В России под технологией обучения понимается способ реализации содержания обучения, предусмотренного учебными программами, представляющий собой систему форм, методов и средств обучения, обеспечивающую достижение поставленных дидактических целей.

Информационные технологии в образовании существовали во все времена, различаясь лишь уровнем технологичности, соответствующим развитию технологии своего времени. Особую роль в развитии информационных технологий сыграли компьютеры, различные электронные средства аудио-, видеотехники и систем коммуникации. Именно с этими средствами связано понятие новых информационных технологий (НИТ).

Широкое внедрение компьютеров в образование обусловило появление такого понятия, как новые информационные технологии обучения (НИТО). Внедрение НИТО не отрицает традиционных технологий, так как производство информации на бумажных и других твердых носителях продолжает также расти быстрыми темпами, мало уступающими производству информации на электронных носителях. В этом свете информатизация образования представляется как комплекс мероприятий, связанных с насыщением образовательной системы информационными средствами, информационными технологиями и информационной продукцией.

Содержание понятия НИТО определяется отраслью дидактики, занимающейся изучением планомерно и сознательно организованного процесса обучения и усвоения знаний, в котором находят применение средства новых информационных технологий (СНИТ). НИТО во главу угла ставит повышение образовательной эффективности процесса обучения, где компьютер является мощным инструментом в познании. И говорить о НИТО можно лишь в том случае, если:

а) она удовлетворяет основным принципам технологии обучения (предварительное проектирование, воспроизводимость, целеобразование, целостность);

б) она решает задачи, которые ранее в дидактике не были теоретически и /или практически решены;

в) средством подготовки и передачи информации обучаемому является компьютер.

В теории обучения, обусловленной появлением НИТО, происходит расширение и обогащение категориально-понятийного аппарата.

Новые информационные технологии обучения (НИТО) – методология и технология учебно-воспитательного процесса с использованием новейших электронных средств обучения и в первую очередь ЭВМ. Прикладной сутью ядра НИТО являются технологии компьютерного обучения.

Компьютерная технология обучения определяется как совокупность теоретических знаний компьютерных средств, а также методик, регламентирующих их использование в обучении.

Обучающая система – это интеллектуальная система, реализующая функцию управления обучением в некоторой предметной области с использованием программ учебного назначения и, возможно, вспомогательных программ.

Средства новых информационных технологий (СНИТ) – это программно-аппаратные средства и устройства, функционирующие на базе микропроцессорной, вычислительной техники, а также современные средства и системы информационного обмена, обеспечивающие операции по сбору, продуцированию, накоплению, хранению, обработке, передаче информации. К СНИТ относятся: ЭВМ, ПЭВМ, комплекты терминального оборудования для ЭВМ всех классов, локальные вычислительные сети, устройства ввода-вывода информации, средства манипулирования текстовой и графической информацией, средства архивного хранения больших объемов информации и другое периферийное оборудование современных ЭВМ;

устройства для преобразования данных из графической или звуковой формы представления данных в цифровую и обратно;

средства и устройства манипулирования аудиовизуальной информацией (на базе технологии мультимедиа и систем “виртуальная реальность”);

современные средства связи;

системы искусственного интеллекта;

программные комплексы (языки программирования, трансляторы, компиляторы, операционные системы, пакеты прикладных программ и пр.), системы машинной графики и др.

СНИТ совместно (используемые вместе) с учебно-методическими, нормативно-техническими и организационно-инструктивными материалами, обеспечивающими их педагогически целесообразное использование, составляют средства информатизации образования.

Информатизация образования – процесс обеспечения сферы образования теорией и практикой разработки и использования современных НИТ, ориентированных на реализацию психолого-педагогических целей обучения и воспитания, — принадлежит к числу важнейших направлений процесса информатизации современного общества.

НИТ в образовании позволяют решать ряд принципиально новых дидактических задач:

– изучение явлений и процессов в микро- и макромире, внутри сложных технических и биологических систем на основе использования моделирования;

– представление в удобном для изучения масштабе времени различных физических, химических, биологических и социальных процессов, реально протекающих с очень большой или слишком малой скоростью.

Отличительными признаками НИТ в образовании являются специфическая среда, в которой она осуществляется, и связанные с ней компоненты:

– техническая среда (вид используемой техники);

– программно-технологическая среда (набор программных средств для реализации НИТО);

– организационно-методическая среда (инструкции, порядок пользова ния, оценка эффективности, организация учебного процесса и др.);

– предметная среда (содержание конкретной предметной области науки, техники, знания).

Компьютер как специфическое учебное средство реализует несколько основополагающих функций, т.е. выступает в качестве средства:

а) моделирования предметного содержания объектов усвоения;

б) моделирования соответствующих обобщенных способов действия;

в) моделирования взаимодействий и организации совместной деятельности (типа «обучаемый – группа учащихся», «ученик – ученик», «учитель – ученик»);

г) реализации адекватных структуре совместной деятельности и содержанию объектов усвоения форм контроля и оценки действий учащихся.

Во взаимосвязи указанных функций компьютерные системы обучения представляют собой предметно и коммуникативно направленную, рефлексивно управляемую учебную среду, организованную как целостная система деятельности и включающую контроль в качестве необходимого условия полноценного функционирования.

При создании современных обучающих программ реализуются различные подходы и стили взаимодействия с компьютером, а процесс обучения может быть организован в следующих формах:

– предъявление обучаемому учебного материала и вопросов, на которые он должен дать ответы (традиционный дидактический подход);

– предъявление заданий в учебной среде (возможно игровой), в которой обучаемый должен достигнуть заданных целей путем планирования и выполнения некоторых действий;

– предъявление заданий, требующих от обучаемого воспроизведения последовательности рассуждений или “сборки” правильного результата на основе знаний, предоставленных системой (интеллектуальные системы поддержки рассуждений учащихся);

– выдача ответов обучаемому на формируемые им вопросы.

Потенциал НИТ в образовании проявляется многопланово, открывая следующие основные возможности:

– совершенствования методологии и стратегии отбора содержания школьного образования, введения и развития нового учебного предмета – информатики, а также внесения изменений в обучение традиционным дисциплинам;

– повышения эффективности обучения, его индивидуализации и дифференциации, организации новых форм взаимодействия в процессе обучения и изменения содержания и характера деятельности обучающего и обучаемого;

– совершенствования управления учебным процессом, его планирования, организации, контроля, модернизации механизмов управления системой образования.

Процесс информатизации образования, поддерживая интеграционные тенденции познания закономерностей предметных областей и окружающей среды, актуализирует разработку подходов к использованию потенциала НИТ для развития личности обучаемого, повышения уровня его креативности, развития способностей к альтернативному мышлению, формирования умений разрабатывать стратегию поиска решений как учебных, так и практических задач, прогнозировать результаты реализации принятых решений на основе моделирования изучаемых объектов, явлений, процессов, взаимосвязей между ними.

ЛИТЕРАТУРА: 1, 3, 5, 11, 52, 83, 86, 101, 170, 184, 194, 209, 212.

Лекция 4.

ПСИХОЛОГО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СРЕДСТВ НОВЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ОБРАЗОВАНИИ.

Информатизация образования создает предпосылки для широкого внедрения в практику психолого-педагогических разработок, обеспечивающих переход от механического усвоения фактологических знаний к овладению умением самостоятельно приобретать новые знания;

позволяет повысить уровень научности школьного эксперимента, приблизив его методы и организационные формы к экспериментально исследовательским методам изучаемых наук;

обеспечивает приобщение к современным методам работы с информацией, интеллектуализацию учебной деятельности. Таким образом, в связи с информатизацией образования изменяется парадигма педагогической науки (т.е. система основных научных теорий и методов педагогической науки, по образцу которых организуется исследовательская деятельность и практика ученых-педагогов, направленная на разработку стратегии отбора содержания и организационных форм, методов обучения и воспитания).

Дидактика в условиях информатизации образования – это теория образования и обучения как система знаний о процессе развития личности обучаемого в условиях функционирования информационно-учебной среды, способствующей развитию потенциальных возможностей и способностей индивида, обеспечивающей представление знаний, автоматизацию процесса обработки результатов обучения, в том числе и продвижения в учении.

При этом объектом дидактики является процесс обучения как интеграция возможностей обучаемого и воздействия (влияния) информационно-учебной среды, обеспечивающей раскрытие, развитие и реализацию потенциальных возможностей и способностей обучаемого.

Предметом дидактики является процесс образования и обучения, взятый в целом: содержание образования, соответствующее уровню информатизации общества и возможному уровню развития личности обучаемого, реализуемое в учебно-методической литературе, предметном содержании СНИТ и средствами представления знаний;

организационные формы и методы обучения, соответствующие установленному интеллектуальному уровню обучаемого и тем знаниям, которыми ему предстоит овладеть.

Целью процесса обучения является создание условий функционирования информационно-учебной среды для обеспечения процессов развития и саморазвития способностей обучаемого и его интеллектуального потенциала.

Задачей дидактики является определение структуры, объема, содержания образования, соответствующих уровню информатизации общества и возможному уровню развития личности обучаемого;

изучение индивидуальных возможностей обучаемых к познанию закономерностей объективной реальности;

разработка методов и организационных форм обучения, адекватных выявленным возможностям и способностям обучаемых и соответствующих современному уровню представления знаний.

Социально-психологической характеристикой стиля преподавания в условиях функционирования информационно-учебной среды является развитие и саморазвитие потенциальных возможностей обучаемого и творческой инициативы. Это обеспечивается предоставлением самостоятельного извлечения знаний и информации;

самостоятельного выбора режима учебной деятельности;

самостоятельного выбора организационных форм и методов учебной деятельности, средств наглядности, визуализации, использования игровых компонент, самостоятельности, возможности самовыражения личности.

Результатом педагогического воздействия являются раскрытие и развитие потенциальных возможностей индивида, их совершенствование;

развитие способностей самостоятельного извлечения знаний и открытия изучаемых закономерностей;

развитие умения принятия решений при изменяющихся внешних условиях.

Средства новых информационных технологий (СНИТ) обладают программно-аппаратными возможностями, реализация которых обеспечивает:

– работу в интерактивном режиме;

– незамедлительную обратную связь между пользователем и отдельными СНИТ;

– визуализацию (например, в виде моделей, графиков, диаграмм, таблиц) изучаемых закономерностей, в том числе и реально протекающего процесса;

– управление отображением на экране моделей различных объектов или реально протекающих процессов, явлений;

– регистрацию, сбор, накопление и обработку информации об изучаемых процессах, явлениях, объектах;

– архивное хранение достаточно больших объемов информации с возможностью легкого доступа, передачи и общения пользователя с центральным информационным банком данных;

– автоматизацию процесса обработки результатов эксперимента с возможностью многократного повторения фрагмента эксперимента или самого эксперимента.

Вышеизложенное позволяет выделить педагогические цели использования СНИТ:

1. Развитие творческого потенциала обучаемого;

развитие способностей к коммуникативным действиям;

развитие умений экспериментально исследовательской деятельности;

развитие культуры учебной деятельности.

2. Интенсификация всех уровней учебно-воспитательного процесса, повышение его эффективности и качества.

3. Реализация социального заказа, обусловленного информатизацией современного общества (подготовка специалистов в области информатики и вычислительной техники;

подготовка пользователя средствами новых информационных технологий).

Эти цели определяют основные направления внедрения СНИТ в учебный процесс общеобразовательной школы. Это использование СНИТ:

– в качестве средства представления знаний и средства обучения, совершенствующих процесс преподавания, повышающих его эффективность и качество;

– в целях формирования культуры учебной деятельности;

– в качестве инструмента познания окружающей действительности и самопознания;

– для автоматизации процесса обработки результатов школьного эксперимента (лабораторного, демонстрационного) и управления учебным, демонстрационным оборудованием;

– в качестве объекта изучения в рамках освоения курса информатики и вычислительной техники;

– в целях управления учебно-воспитательным процессом, учебными заведениями, системой учебных заведений;

– в качестве средства распространения передовых педагогических технологий (регионального, в перспективе глобального масштаба).

Реализация возможностей СНИТ обусловливает изменение сложившихся ранее организационных форм и методов обучения, возникновение новых методов обучения, основывающихся на использовании НИТО. Изменяется также объем и содержание изучаемого материала. Это зависит от многих факторов, из которых наиболее значимые следующие:

– экономия учебного времени за счет исключения рутинных операций вычислительного характера и числового анализа, возможностей алгоритмизации процесса решения учебных задач;

– расширение и углубление изучаемой предметной области за счет возможности моделирования, имитации изучаемых процессов и явлений, а также организации экспериментально-исследовательской деятельности обучаемых;

– расширение сферы самостоятельной деятельности обучаемых;

– вариативность видов учебной деятельности;

– использование программного обеспечения в целях интенсификации обучения, а также процессов автоматизации и обработки результатов обучения.

Вышеизложенное предопределяет необходимость переструктурирования программ учебных предметов (курсов), интеграцию некоторых тем или самих учебных предметов ( курсов) и как итог — изменение содержания образования и его структуры.

В свою очередь, изменение организационных форм и методов обучения, содержания и структуры образования приводит к изменению частных методик преподавания, а реализация возможностей СНИТ в процессе обучения приводит к качественному изменению дидактических принципов обучения.

Вместе с тем реализация возможностей СНИТ в области обеспечения деятельности с текстовым редактором, графическими редакторами, электронными таблицами создает предпосылки формирования информационной культуры учебной деятельности, повышает мотивацию обучения за счет возможности самостоятельного выбора форм и методов обучения. А использование учебного оборудования, функционирующего на базе СНИТ, обеспечивающего проведение экспериментально исследовательской деятельности при изучении процессов, протекающих в реальном мире, или изучение поведения моделей этих процессов, а также игровая деятельность с логико-ориентированными программными средствами создают предпосылки для раскрытия и самораскрытия творческих возможностей и способностей индивида, что, в свою очередь, приводит к развитию аналитико-синтетических видов мышления, формированию компонентов теоретического типа мышления. Это является основой интенсификации процесса развития личности обучаемого.

Компьютерная технология обучения, основываясь на использовании некоторой формализированной модели содержания, представлена педагогическими программными средствами (ППС), записанными в память компьютера, и возможностями СНИТ. Деятельность учителя, организующего учебный процесс в таких условиях, когда часть функций обучения передается СНИТ или не может быть реализована без поддержки СНИТ, содержательно соответствует деятельности разработчика автоматизированных информационных систем, проектирующего новое рабочее место. Учитель должен не только понимать, какие знания и в каком виде передаются ученику, как можно проверить полноту их усвоения, какую роль должны и могут сыграть СНИТ, но и продумать и организовать сам процесс общения учеников и техники, связно сформулировать свои требования к характеристикам программных и технических средств, описать функции НИТ и действия ученика, виды представления и способы передачи учебного материала с помощью НИТ, т.е. речь идет о разработке «учебных проектов», где под проектом понимается определенным образом организованная целенаправленная деятельность.

Проектом может быть и компьютерный курс изучения определенной темы, и логическая игра, и макет лабораторного оборудования, смоделированный на компьютере, и тематическое общение с помощью средств электронной почты, и многое другое. А учитель соответственно должен владеть технологией проектирования учебного процесса или, в более широком смысле, разработки учебных проектов, опирающихся на СНИТ.

Продуктом – результатом проектной деятельности учителя (или группы учителей-единомышленников) – является некоторым образом оформленная информация (новое знание), которая используется либо при отборе педагогических программных средств (ППС), либо для выдачи заданий разработчикам ППС, либо для самостоятельной разработки конечного продукта с помощью инструментальных средств (т.е. средств, позволяющих создавать программы для компьютеров без специальных знаний в области программирования), либо для непосредственной организации деятельности.

Последнее означает существование двух способов использования НИТ: в одном компьютер как основной инструмент играет ведущую роль и применяется для создания специальной учебной среды, которая и является главным фактором проекта, в другом средства НИТ (компьютер) используются в качестве вспомогательных «рабочих» инструментов.

На основании вышесказанного можно сделать следующие выводы:

1. Реализация возможностей СНИТ в учебно-воспитательном процессе с учетом педагогической целесообразности их использования влечет за собой коренные изменения организационных форм и методов обучения, что, в свою очередь, расширяет и обогащает дидактические принципы обучения и, кроме того, влечет за собой изменение содержания образования и его структуры.

2. В условиях информатизации образования происходит переструктурирование содержания учебных курсов, изменяются объем и содержание учебного материала, его критерии отбора (они основываются на необходимости развития и саморазвития личности обучаемого, формирования умений самостоятельно извлекать знания, пользуясь различными формами представления знания, работы с информацией при использовании СНИТ).

3. Осуществление экспериментально-исследовательской деятельности с использованием учебного, демонстрационного оборудования, функционирующего на базе использования СНИТ, обеспечивает широкое внедрение исследовательского метода обучения, позволяющего обучать открытию изучаемых закономерностей основ наук (при условии обеспечения экспериментально-исследовательской деятельности на каждом рабочем месте с объектами изучения, их моделями и отображениями).

4. Использование возможностей СНИТ в учебно-воспитательном процессе активизирует процессы развития компонент операционального, наглядно-образного, теоретического типов мышления;

способствует развитию творческого, интеллектуального потенциала обучаемых.

5. Процесс информатизации образования и связанное с ним использование СНИТ в процессе обучения изменяют компоненты теории обучения/воспитания, что влечет за собой изменение парадигмы педагогической науки. В связи с этим представляется целесообразным использовать возможности СНИТ не столько для поддержки традиционных форм и методов обучения, сколько для реализации идей развивающего обучения, интенсификации всех уровней учебно-воспитательного процесса, подготовки подрастающего поколения к условиям жизни в информационном обществе.

ЛИТЕРАТУРА: 8, 12, 43, 71, 77, 89, 113, 118, 122, 128, 139, 166, 197, 200, 204.

Лекция 5.

СРЕДСТВА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ Вычислительная техника – совокупность вычислительных средств (ЭВМ, устройства, приборы и др.), предназначенных для автоматизации процесса решения задач. Технические средства – все оборудование (механическое, электрическое, электронное), используемое в автоматизированной обработке данных.

В разных средствах вычислительной техники автоматизированы либо только действия (операции), из которых состоит алгоритм, либо действия и порядок (последовательность) их выполнения в соответствии с заданным алгоритмом. Первые называются вычислительными приборами, или специализированными устройствами (калькулятор), вторые – вычислительными машинами (ВМ).

В зависимости от вида перерабатываемой информации вычислительные машины делят на два основных класса: аналоговые вычислительные машины (АВМ) и цифровые вычислительные машины (ЦВМ).

По принципу действия основных узлов АВМ и ЦВМ разделяют на механические, электронные, смешанные (оптоэлектронные, гидромеханические, электромеханические и т.п.).

Наибольшее распространение получили электронные вычислительные машины (ЭВМ), выполненные с использованием новейших достижений электроники на основе микропроцессоров и больших интегральных микросхем, связанные с цифровой (дискретной) формой представления информации.

Компьютер (ЭВМ) – это универсальное (многофункциональное) электронное программно-управляемое устройство для хранения, обработки и передачи информации. Существует множественность ЭВМ.

Классификацию ЭВМ в последнее время обычно представляют по таким показателям, как габариты и производительность:

– сверхпроизводительные ЭВМ и системы (супер-ЭВМ);

– большие ЭВМ (универсальные ЭВМ общего назначения);

– средние ЭВМ;

– малые или мини-ЭВМ;

– микро-ЭВМ.

К микро-ЭВМ относят следующие ее разновидности: встраиваемые, автономные, персональные, бытовые (или семейные), школьные и профессиональные микро-ЭВМ.

Персональные микро-ЭВМ еще называют персональными компьютерами (ПК). ПК различаются:

– стационарные (настольные) ПК;

– портативные ПК (блокнотные, мини-блокнотные, карманные);

– переносные ПК;

– наколенные ПК.

Состав ЭВМ и технические характеристики ее устройств очень быстро меняются – технология не стоит на месте, да и требования программ к оборудованию все время растет. В зависимости от типа модели, все ЭВМ могут различаться производительностью, емкостью оперативной памяти, числом каналов и пропускной способностью системы ввода-вывода.

Наиболее массовым среди компьютеров самых разных категорий является персональный компьютер (ПК). Историю ПК принято вести с г. Именно тогда американская фирма МITS выпустила первую вычислительную машину данного класса, которая была названа Altair 8800.

Правда, в некоторых источниках первым ПК считается компьютер Kenbak I, сконструированный Дж. Бланкенбекером еще в 1971 году. Прогресс в области разработки и производства ПК поистине беспрецедентен – всего лишь немногим более чем за десятилетие они из диковинных игрушек превратились в мощнейшие инструменты и реальных помощников для многих людей в мире.

В зависимости от потребностей пользователя и технического оснащения современный ПК способен выступать в качестве:

– высокоскоростного вычислителя;

– интеллектуальной пишущей машинки;

– мольберта (этюдника) художника;

– кульмана чертежника и проектировщика;

– информационного центра;

– совершенного средства коммуникации, заменяющего или органично дополняющего как телефонный, так и факсимильный аппараты;

– аудио- и видеоцентра и даже студии, в которой производится монтаж звуковых и видеозаписей;

– эксперта в той или иной предметной области;

– притягивающего, как магнит, игрового автомата.

Что касается образовательных целей, то компьютер может использоваться на всех этапах процесса обучения: при объяснении (введении) нового материала, закреплении, повторении, контроле знаний, умений и навыков. При этом для ребенка он выполняет различные функции:

учителя, рабочего инструмента, объекта обучения, сотрудничающего коллектива, досуговой (игровой) среды.

В функции учителя компьютер представляет:

– источник учебной информации (частично или полностью заменяющий учителя и книгу);

– наглядное пособие (качественно нового уровня с возможностями мультимедиа и телекоммуникации);

– индивидуальное информационное пространство;

– тренажер;

– средство диагностики и контроля.

В функции рабочего инструмента компьютер выступает как:

– средство подготовки текстов, их хранения;

– текстовый редактор;

– графопостроитель, графический редактор;

– вычислительная машина больших возможностей (с оформлением результатов в различном виде);

– средство моделирования.

Функцию объекта обучения компьютер выполняет при:

– программировании, обучении компьютера заданным процесса;

– создании программных продуктов;

– применении различных информационных сред.

Сотрудничающий коллектив воссоздается компьютером как следствие коммуникации с широкой аудиторией (компьютерные сети), телекоммуникации в Internet.

Досуговая среда организуется с помощью:

– игровых программ;

– компьютерных игр по сети;

– компьютерного видео.

ЛИТЕРАТУРА: 21, 37, 43, 55, 79, 83, 84, 94, 102, 107, 119, 132, 137, 148, 206.

Лекция 6.

АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА ЭВМ Аппаратные средства (или аппаратное обеспечение) ЭВМ – это совокупность ее технических средств, т.е. механическое, электрическое и электронное оборудование, предназначенное для автоматизированной обработки данных.

Архитектура ЭВМ – это общее описание структуры и функций ЭВМ на уровне, достаточном для понимания принципов работы и системы команд ЭВМ. Архитектура не включает в себя описание деталей технического и физического устройства компьютера.

Работа компьютера имитирует (моделирует) информационную функцию человека. Известны четыре основные компоненты информационной функции человека:

– прием (ввод) информации;

– запоминание информации (память);

– процесс мышления (обработка информации);

– передача (вывод) информации.

Компьютер в своем составе имеет устройства, выполняющие эти функции мыслящего человека:

– устройство ввода;

– устройство памяти;

– процессор;

– устройства вывода.

У компьютера имеется два типа памяти: оперативная (внутренняя) и долговременная (внешняя) память. Оперативная память – электронное устройство;

внешняя память – магнитные устройства (магнитные ленты, диски).

Основные компоненты архитектуры ЭВМ: процессор, оперативная (основная) память, внешняя память, устройства ввода, устройства вывода.

Самым массовым типом ЭВМ в наше время является персональный компьютер (ПК). ПК – это малогабаритная ЭВМ, предназначенная для индивидуальной работы пользователя, оснащенная удобным для пользователя (дружественным) программным обеспечением.

Архитектура современных ПК основана на магистрально-модульном принципе. Модульный принцип позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию. Магистральный принцип связывает воедино центральный процессор, системную память и периферийные устройства.

Информационная магистраль (другое название – общая шина) – это кабель, состоящий из множества проводов. По одной группе проводов (шина данных) передается обрабатываемая информация. По другой (шина адреса) – адреса памяти или внешних устройств, к которым обращается процессор.

Есть еще третья часть магистрали – шина управления, по ней передаются управляющие сигналы (например, сигнала готовности устройства к работе, сигнал к началу работы устройства и др.). Ниже представлена схема устройства компьютеров, построенных по магистральному принципу.

В минимальной комплектации настольный ПК состоит из трех основных блоков: системного блока, монитора (дисплея) и клавиатуры.

СИСТЕМНЫЙ БЛОК Процессор – это «мозговой центр» любого компьютера. Назначение процессора 1) управлять работой ЭВМ по заданной программе;

2) выполнять операции обработки информации.

Процессор выполняет арифметические и логические операции, взаимодействует с памятью, управляет и согласует работу периферийных устройств.

Функцию процессора на современных ПК выполняет микропроцессор.

Микропроцессор — это сверхбольшая интегральная схема. Микропроцессор создается на полупроводниковом кристалле (или нескольких кристаллах) путем применения сложной микроэлектронной технологии.

Возможности компьютера как универсального исполнителя по работе с информацией определяются системой команд процессора. Эта система команд представляет собой язык машинных команд (ЯМК). Из команд ЯМК составляются программы управления работой компьютера. Отдельная команда определяет отдельную операцию (действие) компьютера. В ЯМК существуют команды, по которым выполняются арифметические и логические операции, операции управления последовательностью выполнения команд, операции передачи данных из одних устройств памяти в другие и пр.

Внутренняя память ПК включает в себя оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).

ОЗУ – быстрая, полупроводниковая, энергозависимая память. В ОЗУ хранятся исполняемая в данный момент программа и данные, с которыми она непосредственно работает. ОЗУ – это память, используемая как для чтения, так и для записи информации. При отключении электропитания информация в ОЗУ исчезает (энергозависимость).

ПЗУ – быстрая, энергонезависимая память. ПЗУ – это память, предназначенная только для чтения. Информация заносится в нее один раз (обычно в заводских условиях) и сохраняется постоянно (при включенном и выключенном компьютере). В ПЗУ хранится информация, присутствие которой постоянно необходимо в компьютере. Обычно это компоненты операционной системы (программы контроля оборудования, программа первоначальной загрузки ЭВМ и пр.).


В современных ПК есть быстрая память еще одного вида, имеющая специальное назначение. Это видеопамять. Видеопамять хранит код изображения, выводимого на дисплей.

В современном ПК реализован принцип открытой архитектуры. Этот принцип позволяет менять состав устройств (модулей) ПК. К информационной магистрали могут подключаться дополнительные периферийные устройства, одни модели устройств могут заменяться на другие. Возможно увеличение внутренней памяти, замена микропроцессора на более совершенный. Аппаратное подключение периферийного устройства к магистрали осуществляется через специальный блок – контроллер (другое название – адаптер), т.е. устройство управления. Программное управление работой устройства производится через программу – драйвер, которая является компонентой операционной системы. Следовательно, для подключения нового периферийного устройства к компьютеру необходимо использовать соответствующий контроллер и установить в операционной системе подходящий драйвер.

К устройствам внешней памяти (внешним запоминающим устройствам) относятся различного рода накопители: накопитель на жестком магнитном диске (винчестер), один или два накопителя на гибких магнитных дисках (дискетах). Однако эти две категории таких накопителей, считающиеся стандартными устройствами ПК являются обязательными компонентами системного блока.

В системном блоке еще находятся:

– коммуникационные порты, обеспечивающие связь ПК с различными конструктивно отдаленными от системного блока периферийными устройствами (такими, как принтер и мышь), а, порой, и с другими компьютерами;

– блок питания, вспомогательные микросхемы, в том числе кварцевый резонатор, вырабатывающий импульсы, необходимые для работы компьютера;

– кэш-память – сверхоперативная память, предназначенная для согласования быстрого микропроцессора и несколько более медленной основной памяти. Кэш-память хранит данные, непосредственно необходимые микропроцессору;

– модем (факс-модем) – устройство, обеспечивающее подключение компьютера к телефонной сети с целью передачи и приема данных, когда источник и приемник находятся друг от друга на значительном удалении;

– сетевой адаптер, посредством которого ПК можно подключить к локальной вычислительной сети;

– звуковая плата, предназначенная для преобразования звукового сигнала из аналоговой формы в цифровую и наоборот;

компьютер при этом выполняет функции магнитофона, а возможно, и целой аудиостудии;

– видеоплата, выполняющая аналогичные действия, но не с аудио, а с видеосигналом. Компьютер, оборудованный видеоплатой, вполне способен выполнять функции полноценной видеостудии.

ПЕРИФЕРИЙНЫЕ (ВНЕШНИЕ) УСТРОЙСТВА Периферийным (или внешним) устройством считается любое устройство, конструктивно отделенное от центральной части компьютера (процессора, внутренней памяти, а также контроллеров и адаптеров).

Монитор – служит для отображения вводимой компьютером информации. В литературе встречаются другие названия монитора – «дисплей», «видеомонитор», «видеосистема». Мониторы бывают цветными и монохромными. Они могут работать в одном из режимов: текстовом и графическом. Любое изображение формируется из точек (пиксел) определенного цвета.

Клавиатура предназначена для ввода информации в ПК. Клавиатура имеет несколько групп клавиш: алфавитно-цифровые – для ввода чисел и текстов;

функциональные – для переключения с одного вида работы на другой;

клавиши со стрелками – для перемещения курсора по экрану дисплея;

специальные управляющие клавиши – для смены регистров и режимов ввода. Клавиатура имеет 101, 102 и 104 клавиши.

Манипулятор «Мышь» – это указательное устройство, позволяющее (за счет его перемещения по рабочей поверхности) быстро отметить какую-либо точку на экране дисплея и выдать требуемую команду, которую способен воспринять компьютер. Обычно мышь имеет три кнопки на корпусе, но есть конструкции с двумя или одной кнопкой. Вместо мыши порой применяется шаровой манипулятор (трэкболл).

Джойстик – устройство ввода в виде подвижной рукоятки с несколькими кнопками. Отклонение рукоятки в разных направлениях вызывает перемещение курсора, а нажатие на кнопки может использоваться для ввода дополнительных данных. Применяется широко как манипулятор в компьютерных играх.

Видеоадаптер – осуществляет непосредственное управление монитором, зачастую их называют видеоплатами или видеокартами.

Сетевой адаптер (модем) – устройство для подключения ПК в локальную (телефонную) сеть;

обеспечивает связь между ПК посредством телефонной линии, преобразуя цифровую информацию компьютера в звуковую и наоборот.

Принтер, или печатающее устройство, предназначен для вывода информации на бумагу в текстовом и графическом режиме. Существует несколько тысяч моделей принтеров. Как правило, применяются принтеры следующих типов: матричные, струйные, литерные и лазерные.

Внешняя память. Различного рода накопители (внешние запоминающие устройства) образуют самостоятельную группу периферийных устройств:

– накопитель на гибких магнитных дисках – дискета;

– накопитель на жестких магнитных дисках – винчестер;

– дисководы, т.е. устройства, позволяющие записывать или считывать информацию на диски (гибкие магнитные, жесткие, лазерные, компакт диски);

– накопитель на магнитной ленте или стример, по принципу действия аналогичен кассетному магнитофону, но записывает данные не в аналоговой форме, а в цифровой форме;

– магнито-оптические дисководы для работы с магнитно-оптическими дисками.

Графопостроитель (плоттер) – устройство для вывода чертежей, графиков на бумагу. Плоттеры бывают барабанного типа (работают с рулоном бумаги) и планшетного типа (в них лист бумаги находится на плоскости). Как правило, плоттеры используются в системах конструирования для вывода чертежей.

Графический планшет – это планшет со специальным покрытием, на который можно положить лист бумаги и писать на нем, – все, что написано, будет введено в ПК в виде изображения.

Цифровая фотокамера – это фотоаппарат, который записывает изображение, но не на фотопленку, а на приемный экран (типа иконоскопа, который применяется в видеокамерах), изображение переводится в цифровую форму и хранится в памяти фотокамеры. Фотокамера может хранить несколько кадров. После съемки фотокамера присоединяется к ПК, и кадры переписываются в компьютер.

Сканер – устройство для считывания графической и текстовой информации. Персональные сканеры бывают двух типов – ручные, когда сканером проводят над нужным текстом или рисунком, и настольные (стационарные), в этом случае обрабатывается весь лист бумаги целиком.

Существуют еще и барабанные сканеры, но это уже профессиональные аппараты, применяемые в полиграфии. Сканеры бывают черно-белыми и цветными.

Если сканером считывается текст, то в ПК передается изображение текста, а специальные программы идентифицируют изображение с изображением букв алфавита и переводят графическое изображение текста в текстовый режим, используя стандартные шрифты. Специальные программы могут распознавать даже рукописный текст.

Дигитайзер – с его помощью в ПК вводятся в реальных размерах координаты ключевых точек какого-либо рисунка или чертежа, и каждой точке изображения присваивается координата и номер цвета. Затем это изображение можно редактировать в ПК.

Световое перо – это устройство, напоминающее обычную авторучку с проводом. На конце ручки находится излучатель (обычно ультрафиолетовый). Световым пером 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 интерпретируется как рисунок, но почти всегда можно использовать оптическую распознающую систему для перевода информации из графического изображения в текст. Аналог светового пера – световой пистолет, применяемый в игровых приставках.

Саундбластер (звуковая приставка) – комплект устройств для качественного воспроизведения стереозвука, включая компьютерную имитацию голоса, а также для записи звука в программы. Включает звуковую плату, звуковые колонки, а часто и микрофон.

Видеобластер (видеоприставка) – 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.

Техническое оснащение системы «Виртуальная (искусственная) реальность». 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. Таким образом, взяв в мире «искусственной реальности» в руки какой-либо предмет, человек видит его электронный образ с помощью видеосистемы. Система пространственной ориентации – информационный костюм – 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. Тактильные перчатки служат для иллюзии осязания и определения положения в пространстве пальцев рук. 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. Все зависит от уровня используемой техники и требуемой достоверности ощущений.


ЛИТЕРАТУРА: 6, 21, 48, 79, 94, 115, 130, 137, 145, 169, 175, 180, 218.

Лекция 7.

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭВМ План: 1. Программное обеспечение, его структура.

2. Системное программное обеспечение.

3. Системы программирования.

4. Прикладное программное обеспечение.

1. Программное обеспечение, его структура.

Современный компьютер — это единство аппаратного и программного обеспечения. Программное обеспечение еще называют программными средствами ЭВМ. Программное обеспечение (ПО) – это совокупность программ и сопровождающая их документация, необходимая в управлении работой ЭВМ. ПО обладает возможностями настройки на потребности пользователя.

Существуют различные категории программ, различающихся по своему назначению. Программы, составляющие ПО, можно разделить на три группы:

– системное ПО;

– системы программирования;

– прикладное ПО.

Системное ПО – часть программного обеспечения, наиболее тесным образом связанная с аппаратурой. Системные программы обеспечивают полноценную работу компьютера и всех его периферийных устройств. По функциональному назначению в системном ПО выделяют: операционную систему, средств контроля и диагностики устройств ЭВМ, сервисные (обслуживающие) программы.

Системы программирования включают в себя комплекс инструментальных средств, позволяющие пользователю создавать новые программы на языках программирования. В систему программирования входят языки программирования и трансляторы. С этим видом ПО работают программисты, разрабатывая как системное, так и прикладное ПО.

Следовательно, они играют в программировании роль средств производства.

Прикладное ПО включает в себя программы, предназначенные для пользователя. Эти программы позволяют любому человеку, не владеющему программированием, использовать компьютер для своих информационных потребностей. Прикладное ПО включает в себя: прикладные программы общего назначения, специализированные пакеты прикладных программ, интегрированные прикладные системы.

Общая структура программного обеспечения ПК имеет следующий вид:

2. Системное программное обеспечение.

Системным программным обеспечением называется такое программное обеспечение, которое используется для разработки и поддержки выполнения других программ, а также для предоставления пользователю ЭВМ выбора всевозможных общеупотребимых услуг.

Основу программного обеспечения компьютера составляет операционная система. Операционная система (ОС) – это программа, которая загружается при включении компьютера и обеспечивает выполнение двух главных задач:

– поддержку работы всех программ, обеспечение их взаимодействия с аппаратурой;

– предоставление пользователю возможностей общего управления машиной.

ОС берет на себя реализацию таких операций, как ввод исходных данных в программу и вывод результатов ее работы, загрузка программы в память для выполнения.

Назначение операционной системы. ОС управляет работой ЭВМ, связанной с динамическим распределением ресурсов и управлением ими в соответствии с требованиями вычислительных процессов (задач). Ресурсом называется всякий объект, который подлежит выделению и может распределяться ОС между вычислительными процессами в ЭВМ.

Различают аппаратные и программные ресурсы ЭВМ.

К аппаратным ресурсам относятся микропроцессор (процессорное время), оперативная память и периферийные устройства;

к программным ресурсам – доступные пользователю программные средства для управления вычислительными процессами и данными. Важнейшими программными ресурсами являются программы, входящие в систему программирования;

средства программного управления периферийными устройствами и файлами;

библиотеки системных и прикладных программ;

средства, обеспечивающие контроль и взаимодействие вычислительных процессов (задач).

ОС распределяет ресурсы в соответствии с запросами пользователей и возможностями ЭВМ и с учетом взаимодействия вычислительных процессов.

Иначе говоря, ОС является посредником между ЭВМ и ее пользователем, делая работу машины более простой и эффективной.

Состав операционной системы. Главными функциями ОС являются:

– работа с файлами;

– поддержка диалога ЭВМ с пользователем;

– управление работой внешних устройств ЭВМ.

Состав операционной системы (ОС):

На основе схемы можно сделать вывод, что ОС состоит из 3 частей:

1. Файловая система 2. Процессор командного языка.

3. Драйверы внешних устройств.

1. Файловая система – хранилище программ, данных, ядро ОС – обеспечивает доступ и обмен файлами между ОС и периферийными устройствами. Файл – это место постоянного хранения информации – программ, данных для их работы, текстов, закодированных изображений и др. Реализуются такие файлы как участки памяти на внешних магнитных носителях – гибких или жестких магнитных дисках. Каждый файл имеет имя, зарегистрированное в каталоге – оглавлении файлов. Каталог доступен пользователю через командный язык ОС: его можно просматривать, переименовывать зарегистрированные в нем файлы, переносить их содержимое на новое место и удалять. Каталог может иметь собственное имя и хранится в другом каталоге наряду с обычными файлами;

так образуются иерархические файловые структуры.

Для ЭВМ файловая система является сердцевиной всего системного программного обеспечения. Структура файловой системы и структура хранения данных на внешних магнитных носителях определяет удобство работы пользователя, скорость доступа к файлам, возможность создания хороших баз данных и т.д.

2. Командный процессор расшифровывает и исполняет команды пользователя, поступающие, прежде всего, через клавиатуру. Язык ЭВМ – язык двоичных кодов, из которых состоят команды и которые позволяют выполнять те или иные действия. Командный процессор ОС выполняет важную функцию поддержки взаимодействия ЭВМ с пользователем.

3. Драйверы внешних устройств программно обеспечивают согласованность работы этих устройств с процессором (каждое периферийное устройство обрабатывает информацию по-разному и в различном темпе). Драйвер – это специальная программа управления периферийным устройством. Каждому типу внешнего устройства соответствует свой драйвер. Так, программа, управляющая работой мыши, называется драйвером мыши;

программа, управляющая работой сканера, называется драйвером сканера и т.д.

В программе драйвера сосредоточены все машинные команды, обеспечивающие ввод-вывод, поэтому пользователь освобождается от необходимости знать особенности работы периферийного устройства.

Драйверы позволяют также создавать программное обеспечение для обслуживания внешних устройств.

Каждая ЭВМ имеет одну или несколько ОС, отличающихся между собой по функциональным возможностям. Отличительными чертами современных ОС являются:

– развитый пользовательский интерфейс, т.е. средства и методы взаимодействия с пользователем;

– многозадачность – способность обеспечивать выполнением нескольких программ “одновременно”;

– использование всех возможностей, предоставляемых современными микропроцессорами;

– устойчивость в работе и защищенность;

– все современные ОС наделяются теми или иными сетевыми возможностями.

Средства контроля и диагностики К другим категориям системных программных продуктов кроме ОС относятся системы технического обслуживания.

Системы технического обслуживания предназначены для проверки работоспособности, поиска неисправностей, наладки и технической эксплуатации машин. Сюда относятся программы контроля исправности аппаратуры ЭВМ, диагностики сбоев ее работы.

Тесты готовят в виде автономных программ, выполняемых во время профилактических работ или перед началом работы ЭВМ. Они используются в составе системы управления для проверки правильности функционирования всех ее аппаратных частей. Тесты работают с внешними устройствами – посылают им заранее известные команды и проверяют правильность результатов выполнения этих команд.

Программы диагностирования вызываются ОС в процессе работы, чтобы точнее проанализировать возникшую необычную ситуацию и указать возможный отказ в аппаратных средствах. Они строятся таким образом, чтобы сохранять свою работоспособность даже в условиях неполного функционирования аппаратуры с целью обнаружения и локализации возникших неисправностей.

Системы технического обслуживания являются инструментом специалистов по эксплуатации и ремонту технических средств компьютер, включают в себя различные по своей функциональной направленности системные средства:

а) средства диагностики ЭВМ – обеспечивают автономный поиск ошибки и выявление неисправностей в ЭВМ и ее составных частях;

б) программно-логический контроль ЭВМ – основан на использовании избыточности исходных и промежуточных данных ЭВМ, позволяющих находить различные проверочные соотношения;

в) программный контроль ЭВМ – осуществляется автоматически и состоит из тестовой проверки выполнения предусмотренных зависимостей или состояний;

г) тестовый контроль – осуществляется с помощью тестов для проверки работы ЭВМ и ее частей;

д) аппаратный контроль – осуществляется автоматически с помощью встроенного в ЭВМ оборудования;

е) программно-аппаратный контроль – включает программный и аппаратный контроль.

Сервисные системы ОС дополняется набором сервисных (обслуживающих) систем, которые служат разным целям и, способствуя повышению эффективности труда программистов и пользователей, автоматизируют некоторые операции процесса взаимодействия их с ЭВМ. Категорию сервисных систем образуют оболочки, утилиты, библиотеки программ и такие программные продукты, которые называют операционными средами, интерфейсными системами.

Большое распространение получили диалоговые (или операционные) оболочки. Это специальные надстройки к операционной системе, облегчающие пользователю диалог с ОС, снимающие с него необходимость детально знать командный язык системы. С такими оболочками пользователь работает в режиме меню: выбирает нужную команду из списка предлагаемых. Одной из наиболее популярных оболочек является система Norton Commander.

Утилиты – это программы обслуживания ОС, расширяющие возможности ОС и операционных оболочек в части подключения новых периферийных устройств, копирования информации и управления ресурсами компьютера. Утилиты выполняют различные функции по обслуживанию ЭВМ и ее основных устройств. К утилитам относятся такие программные продукты как:

– дисковые компрессоры (уплотнители, системы динамического сжатия данных);

– программы, обеспечивающие защиту и восстановление компьютерных данных;

– архиваторы;

– программы резервирования (резервного копирования) данных;

– антивирусные программы;

– утилиты, оптимизирующие использование оперативной памяти;

– и многие другие.

В настоящее время считается хорошим тоном включать наиболее употребимые утилиты в комплект поставки ОС.

Различия между оболочками и утилитами достаточно условны. Можно сказать, что оболочка имеет универсальный характер, и программа оболочки работает на ЭВМ постоянно. Утилита же содержит относительную специализацию, программу утилиты требуется запускать лишь время от времени.

Интерфейсная система. Интерфейсом называют совокупность технических (аппаратных) и/или программных средств, обеспечивающих сопряжение различных аппаратных средств между собой, а также сопряжение технических средств с человеком, позволяющее ему общаться с этими средствами. Если какое-либо устройство сопряжено с некоторой системой, то она обладает возможностями выбора необходимого устройства.

При этом говорят об интерфейсе ввода-вывода (или внешний интерфейс).

Когда существует постоянная электрическая связь устройства с системой, информационное сопряжение осуществляется программным путем. При этом говорят о программном интерфейсе (внутренний интерфейс).

Отличительной чертой современных ОС является развитый пользовательский интерфейс, т.е. средства и методы взаимодействия ЭВМ с пользователем. Общение человека с ЭВМ происходит либо на специальном языке программирования, либо на естественном языке, ограниченном кругом решаемых задач. В первом случае интерфейс осуществляется специальной программой (транслятором), а во втором – целой системой программ, включающих словари и программы лингвистического анализа вводимого текста и синтезирующих ответы машины человеку. Такой интерфейс называют естественно-языковым. В тех случаях, когда средства общения на естественном языке включены в интерфейс и не нужно дополнительно вводить в систему программы языковой интерфейс, принято говорить об интеллектуальном интерфейсе.

Интерфейсная система обладает всеми признаками оболочки, но дополнительно к этому формирует новую среду выполнения программ, что является исключительной прерогативой ОС. Можно сказать, что совокупность операционной и интерфейсной систем образуют другую ОС с новым качеством. В результате этого на экране монитора открывается “оконный” пользовательский интерфейс, т.е. “окна”, в которых выполняются программы.

Очень важной группой сервисных программ являются обслуживающие программы, которые предназначены для выполнения вспомогательных функций при эксплуатации ЭВМ;

включают в себя программы диагностики ЭВМ, отладки создаваемого программного обеспечения;

программы обслуживания библиотек и т.п.

Обслуживающая (служебная) программа – это системная утилита, предназначенная для реализации взаимодействия центрального процессора (микропроцессора) с внешним устройством (определение порядка пуска и остановки механизмов и процессов), обмена данными и служебной информацией, обнаружения ошибок, сигнализации занятости (готовности).

Часто их также называют драйверами периферийных устройств.

Состав программного обеспечения ОС постоянно расширяется включением новых обслуживающих программ. Они организованы на дисках.

Вся совокупность системных программ образует программную среду, в которой “живет” компьютер. И чем богаче эта среда, чем активнее она пополняется новыми программами, тем более притягательной делается работа с компьютером. Большинство высококвалифицированных программистов занято созданием программных сред и системных программ, входящих в них.

3. Системы программирования.

Система программирования связана с огромным классом инструментальных программ предназначенных для разработки программного обеспечения ЭВМ. Система программирования позволяет разрабатывать и использовать программы на конкретном алгоритмическом языке, там самым, освобождая пользователя от необходимости изложения проблемы на машинном языке путем введения специального языка высокого уровня.

Система программирования состоит:

а) входной язык системы программирования, называемый исходным (обычно программа пишется на алгоритмическом (символическом) языке и представляет собой в таком виде исходный модуль);

б) программа, обеспечивающая перевод входного языка на машинный, называемая транслятором (чтобы исходный язык стал понятен компьютеру, необходимо перевести программу, написанную на исходном (алгоритмическом) языке, в совокупность машинных команд – объектный модуль);

в) библиотека стандартных подпрограмм (создание набора типовых задач с соответствующими моделями и методами их решения ведет к формированию банка формализованных задач).

Система программирования предназначена для автоматизации процесса составления программ и состоит из трансляторов с различных языков программирования, т.е. системных программ, поддерживающих разработку и отладку как системных, так и программ пользователя (прикладных программ). Иными словами, система программирования – это совокупность языков программирования и трансляторов.

Языки программирования Языки программирования – искусственно созданные (формальные) языки общения человека с ЭВМ. Предназначены для описания совокупности инструкций, выполнение которых обеспечивает правильное решение требуемой задачи, т.е. для описания подлежащих обработке данных (информации) и алгоритмов (программ), их обработку с помощью ЭВМ.

Различают языки высокого и низкого уровня.

Языки низкого уровня, ориентированные на набор команд конкретного процессора, отличаются высокой степенью детализации шагов.

Составленные на них программы требуют больших затрат времени и труда, поэтому в настоящее время пользователями не востребованы. ЭВМ воспринимает информацию, закодированную двоичными числами и преобразованную в электрические сигналы. Программа, написанная на языке команд устройства вычислительной системы, перечисления исходных данных и адресов памяти ЭВМ, называется машинным языком, который переводит его в машинные коды. Все машинные программы хранятся в файлах на внешних носителях информации (дисках). К ним относятся языки Ассемблера.

Языки высокого уровня, конструкции которых приближены к естественному человеческому языку, близкому к английскому, характеризуются высокой степенью обобщения понятий, соответствующих некоторой области применения. Все эти языки называются алгоритмическими, здесь имеется своеобразный алфавит (набор символов), синтаксис (набор правил соединения символов) и семантика (истолкование смысла отдельных конструкций и целых фраз из символов). Алгоритмы, записанные на языке высокого уровня, представляют собой компактную, читабельную запись, которая допускает описание задачи в наглядном, легко воспринимаемом виде. Из символов алфавита создаются фиксированные слова-операторы. Оператор – языковая конструкция, представляющая один шаг или законченное действие в программе. Операторы применяются для записи команд алгоритмов. Наиболее широкое распространение получили такие языки, как Алгол, Фортран, Пролог, Кобол, Бейсик, Паскаль, Си, Ада и др. Это машинно-независимые языки, структура и средства которых не связаны ни с какой конкретной ЭВМ и позволяют выполнять составленные на них программы на любых ЭВМ, снабженными трансляторами с этих языков.

На сегодняшний день существует широкая номенклатура языков программирования, каждый из которых отличается определенными свойствами и областью применения. Невозможно выделить из существующих языков программирования высокого уровня наилучший для решения любых задач;

каждый язык имеет свою область применения, свои достоинства и недостатки.

Трансляторы Основным назначением системы трансляции является перевод программы с исходного языка программирования на язык машинных команд с последующей ее отладкой. Система трансляции программ с входных языков программирования вбирает в себя следующие системные программы:

1. Редактор текста – вносит исправления в исходную программу (исходный модуль) после того, как она введена в ЭВМ.

2. Транслятор – преобразует исходную программу в последовательность машинных команд (объектный модуль). Трансляция может выполняться с использованием средств компиляторов или интерпретаторов. Компиляторы транслируют всю программу, но без ее выполнения. Интерпретаторы, в отличие от компиляторов, выполняют пооператорную обработку и выполнение программы.

3. Компоновщик (или Редактор связей) – формирует программу (загрузочный модуль) из нескольких транслированных программ.

4. Отладчик – обеспечивает нахождение ошибок в программе в процессе ее отладки.

5. Загрузчик – загружает загрузочный модуль в память.

6. Библиотека программ – все программы и данные, которые хранятся в ЭВМ, имеют определенную организацию в размещении на внешней памяти (файловая система).

7. Операционная система (ОС) – управляет работой всех системных программ и ресурсами ЭВМ, обусловливая исполнение готовой программы.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.