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:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |

«АДЫГЕЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ПЕДАГОГИКИ И ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ КУРС ЛЕКЦИЙ b.e. oеш*%"= ...»

-- [ Страница 2 ] --

Эти системные программы выполняют функции, связанные с преобразованием исходных программ, исправлением в них ошибок загрузкой преобразованных программ в память для выполнения, установлением связей преобразованных программ с другими программами, отладкой, размещением в библиотеке программ на внешней памяти, управлением работой как системных программ, так и программ пользователей и др.

Таким образом, система программирования является совокупностью средств, обеспечивающих автоматизацию разработки и отладки программ, включает в себя языки программирования, трансляторы с этих языков, редакторы текста, библиотеки подпрограмм, компоновщик и отладчики программ.

Как правило, компьютер оснащается несколькими системами программирования, каждая из которых находит и свой круг задач, и своего пользователя. Системы программирования отличаются друг от друга уровнем языка программирования и способом преобразования и выполнения программ. Системы программирования тиражируются.

4. Прикладное программное обеспечение.

То программное обеспечение, которое предназначено для решения целевых задач или классов таких задач, называют прикладным. Часто такие программы называют приложениями.

Прикладное программное обеспечение (ПО) не только призвано связывать конкретные проблемы пользователя со всеми возможностями операционной системы (ОС), но и управлять работой устройств ЭВМ.

Современные ЭВМ насчитывают тысячи прикладных программ различного назначения. Пишутся прикладные программы на языках программирования высокого уровня, т.е. на таких языках, которые не зависят от конкретной ЭВМ, и ориентированы на свой класс задач. Уровень “интеллекта” всякой ЭВМ определяется количеством прикладных программ.

Состав прикладного ПО:

1. Прикладные программы общего назначения.

2. Специализированные пакеты прикладных программ.

3. Интегрированные прикладные системы.

1. Прикладные программ общего назначения реализуют типовые режимы работы вычислительной системы. Прикладные программы – это те же программы, которые выступают в качестве инструментального средства при решении задач или классов таких задач в заданной предметно ориентированной области. Совокупность прикладных программ (независимых модулей) образует библиотеку прикладных программ. В состав библиотеки могут входить программы, направленные на решение различных, не связанных между собой задач в рамках одной или нескольких предметных областей, или реализующие определенные системные функции. Каждая программа из библиотеки имеет самостоятельное значение и применима для решения некоторой, обычно несложной задачи.

Сейчас для ЭВМ предлагается огромное множество прикладных программ. Серийно распространяемые программы называют программными продуктами. Среди них можно выделить:

– текстовые редакторы, обеспечивающие подготовку текстовых документов;

– графические редакторы, служащие для подготовки иллюстраций;

– презентационные программы, облегчающие создание слайдов для показа на различных официальных мероприятиях, собирательно называемых презентациями;

– планировщики, обеспечивающие планирование рабочего времени и встреч;

– системы верстки, или издательские пакеты, предназначенные для подготовки оригинал-макетов различных изданий;

– интеллектуальные, в том числе экспертные системы;

– банки данных (банк данных рассматривается как результат дополнения системы управления базами данных конкретной базой данных, сформированной с помощью этой системы);

– информационно-поисковые системы;

– табличные процессоры, или электронные таблицы – программы, автоматизирующие формирование таблиц с взаимосвязанными полями и построение диаграмм (например, для финансового отчета, анализа или прогнозирования). Табличные процессоры применяются в основном бухгалтерами и бизнесменами.

– инструментарий мультимедиа (средства воспроизведения – “проигрыватели”, средства записи – “магнитофоны”, а также редакторы звуковых и видеофайлов, музыкальные синтезаторы) и программные продукты, обладающие свойствами мультимедиа (например, справочники и энциклопедии);

– обучающие системы;

– математические программы – инструмент математиков, помогающий производить различные вычисления;

– системы для моделирования;

– системы автоматизированного проектирования (САПР) – позволяют осуществлять черчение и конструирование различных механизмов с помощью компьютера;

– коммуникационные программы – предназначены для организации обмена информацией по компьютерной сети;

– компьютерные игры.

2. Специализированные пакеты прикладных программ. Это функционально завершенный комплекс программных средств, ориентированный на решение определенного логически целостного класса задач. Основным технологическим принципом конструирования является модульная организация пакета программ, состоящего в виде нескольких самостоятельных модулей, а также наличие специализированных языковых средств, банков данных, средств информационного обеспечения, средств взаимодействия пакета с ОС и т.п., т.е. специальных системных средств.

Такой комплекс прикладных программных средств называют пакетами прикладных программ (ППП) или программными пакетами (ПП).

ППП – самый представительный класс программных продуктов, внутри которого проводится классификация по разным признакам. Наиболее важным для данного класса программных продуктов является наличие дружественного интерфейса для пользователя. ППП позволяют решать любую задачу из определенной области, поэтому имеют функциональное назначение, обеспечивая обработку данных. Отличительная особенность ППП – ориентация на сравнительно узкий круг решаемых задач и большое их разнообразие.

ППП обычно строятся на базе специальных систем и являются дальнейшим их развитием в конкретном направлении. Они поставляются отдельно от программного обеспечения вычислительных средств, имеют свою документацию и не входят в состав операционных систем.

Существует большое количество специализированных прикладных программных систем: математические пакеты;

системы бухгалтерского учета;

игровые и тренажерные программы;

автоматизация и функционирование систем управления производством, отраслью;

автоматизация проектирования различных изделий;

медицинские диагностические системы и т.д. Особо следует выделить ППП учебного назначения.

3. Интегрированные прикладные системы (или интегрирующие среды) – это программный продукт, представляющий собой совокупность различных функциональных компонентов, способных взаимодействовать между собой путем обмена данных и объединенных единым унифицированным пользовательским интерфейсом. Интегрированные системы сочетают в себе несколько видов прикладных систем в рамках единой операционной среды. Здесь объединяются наиболее часто используемые прикладные программы и пакеты. Поэтому интегрированные системы обеспечивают различные информационные, а также вычислительные потребности пользователя.

Интегрированные системы в идеале претендуют на решение всех задач определенной категории пользователей для того, чтобы им не нужно было обращаться к другим программным продуктам, и, как правило, содержат следующие пять функциональных компонентов:

– табличный процессор;

– текстовый редактор;

– систему управления базами данных;

– графический модуль (для построения графиков и диаграмм) – коммуникативный модуль (для обеспечения работы ЭВМ в составе коммуникационных компьютерных сетей).

К интегрированным системам относятся экспертные системы, программы математических расчетов, моделирования и анализа экспериментальных данных, офисные системы.

ЛИТЕРАТУРА: 16, 21, 34, 48, 79, 108, 109, 113, 115, 127, 130, 137, 145, 158, 159, 161, 175, 206.

Лекция 8.

КОМПЬЮТЕРНАЯ ОБУЧАЮЩАЯ ПРОГРАММА План: 1. Понятие компьютерной обучающей программы.

2. Классификация компьютерных обучающих программ.

1. Понятие компьютерной обучающей программы.

Компьютерная обучающая программа (КОП) — это любое программное средство, специально разработанное или адаптированное для применения в обучении, реализует в диалоговом режиме алгоритм обучения по одной из учебных дисциплин. КОП обладает программно-аппаратными возможностями и используется в качестве средства обучения, функционирующего на базе средств новых информационных технологий (СНИТ). По своему целевому назначению КОП разнообразны: управляющие, диагностирующие, демонстрационные, генерирующие, операционные, контролирующие, моделирующие и т.д.

Управляющие и диагностирующие программы ориентированы на управление процессом обучения на уроке, а также в условиях дополнительной индивидуальной или групповой работы. Они позволяют последовательно задавать учащимся те или иные вопросы, анализировать полученные ответы, определять уровень усвоения материала, выявлять допущенные учащимися ошибки и в соответствии с этим вносить необходимые коррективы в процесс обучения. В условиях компьютерного обучения процесс контроля и самоконтроля становится более динамичным, а обратная связь учащихся с учителем более систематической и продуктивной.

Демонстрационные программы дают возможность получить на экране дисплея красочные, динамичные иллюстрации к излагаемому учителем материалу. На уроках можно продемонстрировать те или иные явления, работу сложных приборов и механизмов, сущность различных технологических процессов, некоторые биологические явления (прорастание семени, биение сердца, деление клетки и т. п.). На занятиях по предметам гуманитарного цикла эти программы позволяют комментировать тексты различного содержания, иллюстрировать фрагменты географической карты, вводить учащихся в обстановку, соответствующую различным историческим событиям, приобщать их к творческой лаборатории писателей, поэтов, ученых и т. д.

Генерирующие программы вырабатывают набор задач определенного типа по заданной теме. Они позволяют провести контрольную или самостоятельную работу в классе, обеспечив каждому учащемуся отдельное задание, соответствующее его индивидуальным возможностям.

Операционные пакеты обучающих программ позволяют учащимся самостоятельно ставить и решать задачи с помощью компьютера, изображать те или иные фигуры на экране дисплея, вносить необходимые коррективы в разрабатываемые конструкции, схемы, чертежи отдельных деталей и т. п.

Контролирующие программы специально рассчитаны на проведение текущего или итогового опроса учащихся. Они позволяют установить необходимую обратную связь в процессе обучения, способствуют накопляемости оценок, дают возможность проследить в динамике успеваемость каждого учащегося, соотнести результаты обучения с трудностью предлагаемых заданий, индивидуальными особенностями обучаемых, предложенным темпом изучения, объемом материала, его характером.

Значительный интерес представляют моделирующие программы, позволяющие имитировать проведение сложных экспериментов, вводить учащихся в исследовательскую лабораторию ученых, конструкторов, архитекторов и т. д.

2. Классификация компьютерных обучающих программ.

В настоящее время существует достаточно много компьютерных программ, разработанных для совершенствования учебного процесса. Все учебные программы могут быть классифицированы по назначению следующим образом:

– компьютерные учебники – КУ;

– предметно-ориентированные среды (микромиры, моделирующие программы, учебные пакеты) – ПОС;

– лабораторные практикумы – ЛП;

– тренажеры – ТР;

– контролирующие программы – КП;

– справочники, базы данных учебного назначения – УБД;

– компьютерные игры – КИ.

Компьютерный учебник Компьютерный учебник (КУ) — это программно-методический комплекс, обеспечивающий возможность самостоятельно освоить учебный курс или его большой раздел. КУ соединяет в себе свойства обычного учебника, справочника, задачника и лабораторного практикума. При этом КУ обладает следующими преимуществами по сравнению с указанными видами учебных пособий:

– обеспечивает оптимальную для каждого конкретного пользователя последовательность и объем различных форм работы учащегося над курсом, состоящую в чередовании изучения теории, разбора примеров, методов решения типовых задач, отработки навыков решения типовых задач, проведения самостоятельных исследований и формирования мотивов дальнейшей познавательной деятельности;

– обеспечивает возможность самоконтроля качества приобретенных знаний и навыков;

– прививает навыки исследовательской деятельности;

– экономит время учащегося, необходимое для изучения курса. КУ должен быть реализован в виде книги с комплектом дискет.

Книга представляет собой руководство по изучению курса, которое содержит:

– изложение теории, примеров, методов решения задач;

– рекомендации для обращения к программным продуктам;

– все инструкции по работе с программной частью комплекса;

– средства контроля знаний.

Дискеты, прилагаемые к КУ, могут содержать обучающие программы различных типов, необходимые для освоения курса. Требования к КУ:

– КУ должен позволять изучить курс, пользуясь только книгой и входящим в КУ программным обеспечением;

– КУ должен предоставлять учащемуся оптимальное сочетание различных способов изучения курса;

– все инструкции по использованию программного обеспечения (если они нужны) должны быть приведены в тексте учебника в соответствующих местах;

– необходима аннотация к КУ и к входящему в его состав программному обеспечению.

Предметно-ориентированные среды (микромиры, моделирующие программы, учебные пакеты) Предметно-ориентированная среда (ПОС) – это учебный пакет программ, позволяющий оперировать с объектами определенного класса. Среда реализует отношения между объектами, операции над объектами и отношениями, соответствующих определению, а также обеспечивает наглядное представление объектов и их свойств.

Учащийся оперирует объектами среды, руководствуясь методическими указаниями, в целях достижения поставленной дидактической задачи, либо производит исследование, цели и задачи которого поставлены учащиеся самостоятельно.

Требования к ПОС:

– при моделировании объектов и отношений должны сохраняться общепринятые обозначения и терминология;

– программа должна иметь справочный режим, содержащий определение всех используемых объектов и отношений;

– программа должна иметь справочный режим, описывающий правила работы.

Лабораторный практикум Лабораторные практикумы (ЛП) служат для проведения наблюдений над объектами, их взаимосвязями или некоторыми их свойствами, для обработки результатов наблюдений, для их численного и графического представления и для исследования различных аспектов использования этих объектов на практике.

В программе обычно определяются цели эксперимента, описываются средства и методики проведения эксперимента, методы обработки данных, формы отчета.

Требования к ЛП:

– должны быть четко определены цели эксперимента, описаны средства и методики проведения эксперимента, методы обработки и анализа экспериментальных данных, формы отчета;

– в документации необходимо привести образец формы отчета и примеры, в полном объеме реализующие методические требования (образец выполнения работы).

Тренажеры Тренажеры (ТР) служат для отработки и закрепления технических навыков решения задач. Они обеспечивают получение информации по теории и приемам решения задач, тренировку на различных уровнях самостоятельности, контроль и самоконтроль. Предоставляют вспомогательные средства (калькулятор, таблицы, “записная книжка”, автоматическое решение подзадач и т. п.). Как правило, включают режимы:

теория, демонстрация примеров, работа с репетитором, самостоятельная работа, самоконтроль.

Требования к ТР:

– должны быть четко определены виды навыков, для освоения которых предназначен тренажер;

– необходимые теоретические сведения должны быть сформулированы максимально кратко;

– доступ к теоретическим сведениям должен быть обеспечен из любого режима, кроме контрольного;

– в режиме репетитора желательно предусмотреть все возможные пути решения;

– при самостоятельной работе должна быть предусмотрена отмена учащимся ошибочных действий;

– темп продвижения должен определяться самим учащимся;

– должны быть предотвращены утомление и утрата интереса, обусловленные неизбежным для данного класса программ однообразием действий учащегося;

– порядок и форма записи решения задачи на экране должны быть максимально приближены к общепринятым.

Контролирующие программы Контролирующие программы (КП) — это программные средства, предназначенные для проверки (оценки) качества знаний.

Требования к КП:

– КП должны предоставлять возможность ввода ответа в форме, максимально приближенной к общепринятой;

– КП должны обеспечить адекватный анализ ответа, отличающий опечатку от ошибки и распознающий правильный ответ в любой из эквивалентных форм его представления;

– КП не должны предлагать учащемуся выбрать ответ из списка, содержащего заведомо неверные утверждения;

– должны быть обеспечены фиксация результатов контроля, их сбор, распечатка и статистический анализ.

Справочники, базы данных учебного назначения Учебные базы данных (УБД) предназначены для хранения и предъявления учащемуся 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, обеспечивается возможность получения контекстной справки, возможность сохранения и вывода в твердой копии полученной справки.

Ниже перечислены требования к компьютерным справочникам, базам данных учебного назначения. В них:

– должна использоваться стандартная форма представления знаний;

– должна быть обеспечена возможность получения необходимой справки из любого места программы;

– должна быть обеспечена возможность сохранения и вывода полученной справки;

– должна быть обеспечена возможность получения комплексных справок со сведениями из нескольких различных разделов курса;

– количество информации на экране не должно превышать норм, определяемых психолого-педагогическими и гигиеническими требованиями.

Компьютерные игры Очень многих пугает распространившаяся по всему миру эпидемия компьютерных игр (КИ). 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 — это игры, стержнем которых является желание выиграть (“выигрышные”).

Анализируя процесс обучения в ходе КИ, можно выделить два этапа:

ориентирующий и исполнительный. В ориентирующей фазе происходит знакомство с предметом игры, перечисляются его свойства, описываются связи с другими предметами, демонстрируется поведение изучаемой системы в разнообразных условиях. Следующая за ней исполнительная фаза предназначена для получения навыка по использованию знаний, воспринятых в ориентирующей фазе. Исполнительная фаза состоит из многократного повторения различных упражнений, выполнения необходимых действий.

Компьютерные обучающие игры существенно обогащают учебный процесс и позволяют реализовывать новые подходы к обучению. При этом сам процесс становится куда более продуктивным и менее утомительным.

ЛИТЕРАТУРА: 6, 22, 33, 37, 45, 51, 57, 97, 148, 151, 178, 184, 208.

Лекция 9.

ПАКЕТЫ ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ УЧЕБНОГО НАЗНАЧЕНИЯ План: 1. Понятие пакета прикладных программ.

2. Классификация пакетов прикладных программ учебного назначения и методика их использования.

1. Понятие пакета прикладных программ.

Пакет прикладных программ (ППП) – это совокупность сложноорганизованных машинных программ, дополненная соответствующей технической документацией. ППП предназначен для решения с помощью ЭВМ комплексов типовых задач из конкретной области науки, техники, производства, управления, образования.

ППП рассматривают как самостоятельное программное изделие, как особый вид прикладного программного обеспечения, где выделяют следующие общие свойства ППП:

Пакет состоит из нескольких программных единиц.

Пакет предназначен для решения определенного класса задач.

В пределах своего класса пакет обладает определенной универсальностью, т.е. позволяет решать все или почти все задачи этого класса.

В пакете предусмотрены средства управления, позволяющие выбирать конкретные возможности из числа предусмотренных в пакете. Пакет допускает настройку на конкретные условия применения.

Пакет разработан с учетом возможности его использования за пределами того учреждения, в котором он создан, и удовлетворяет общим требованиям к программному изделию.

Документация и способы применения пакета ориентированы на пользователя, имеющего определенный уровень квалификации в той области знаний, к которой относятся решаемые пакетом задачи.

Поскольку ППП предназначен для решения определенного класса задач, можно говорить о функциональном назначении пакета.

Состав ППП Обычно пакет имеет модульную структуру и состоит из комплекса программ и документации. В структуре ППП можно выделить три основных компонента: функциональное наполнение, язык заданий и системное наполнение.

Функциональное наполнение отражает специфику предметной области пакета и представляет собой совокупность модулей (под модулем здесь – понимается некоторый массив информации, рассматриваемый как единое целое на разных стадиях функционирования пакета).

Язык заданий нужен для общения пользователя с пакетом. Он позволяет описывать последовательность выполнения операций, необходимых для решения задачи, или постановку задачи, по которой эта последовательность реализуется автоматически. Набор операций, лексика и синтаксис языка заданий определяются предметной областью, которую обслуживает пакет прикладных программ.

Системное наполнение представляет собой набор программ, которые обеспечивают выполнение заданий и взаимодействие пользователя с ППП.

Документация ППП содержит описания и руководство для эксплуатации, редактирования и расширения пакета.

ППП делятся на пакеты с простой структурой и пакеты со сложной структурой. Пакеты с простой структурой могут иметь две разновидности:

как набор независимых программ или как набор взаимосвязанных программ.

Пакет сложной структуры включает: ведущую программу, процессор входного языка;

набор программных модулей, составляющих тело пакета;

набор обслуживающих программ.

Классификация ППП В зависимости от области применений и класса решаемых задач различают следующие разновидности ППП:

– ППП, расширяющие возможности конкретной операционной системы ЭВМ;

– ППП для решения общенаучных и типовых инженерных, планово экономических и прочих задач;

– ППП для обеспечения функционирования автоматизированных систем управления производством, отраслью и пр.;

к этой группе относятся также ППП, обеспечивающие функционирование сложных систем;

– ППП, обеспечивающие функционирование систем управления базами данных (СУБД);

– ППП учебного назначения – комплект педагогических программных средств (ППС), обеспечивающих функционирование автоматизированной обучающей системы (АОС) и включающий в себя компьютерные обучающие программы (КОП).

Таким образом, ППП учебного назначения, или учебно ориентированные ППП – это программные системы, обеспечивающие применение вычислительной техники на уроках для предъявления учебной информации, формирования и закрепления основных навыков учебной дисциплины, управления уроком и анализа учебной деятельности. Такие пакеты предназначены для изучения какого-нибудь целостного раздела учебного предмета (дисциплины, курса). В ни реализованы возможности описывать и оперировать с изучаемыми объектами на языке предметной области. Пакеты просты в освоении и работе. Выполняя вспомогательные (в контексте изучаемого раздела) операции и представляя результаты действий в адекватной (содержательной и наглядной) форме, допуская пошаговое решение задач, общаясь с пользователем на общепринятом языке, такие пакеты позволяют учащемуся сосредоточиться на существе изучаемого понятия, метода, алгоритма.

Учебный пакет, с одной стороны, является инструментом, помогающим школьнику решать задачи изучаемого курса. С другой стороны, будучи снабженным методическими разработками, пакет позволяет наблюдать, учиться исследовать и описывать свойства изучаемых объектов, учиться решать задачи, т. е. обеспечивает компьютерную поддержку изучения курса.

Преимущества ППП связаны с тем, что, обучаясь с помощью ППП, учащийся привыкает к нему и в дальнейшем может использовать пакет для решения практических задач. К недостаткам построения ППП следует отнести громоздкость этих программ, высокие требования к технике (объем памяти, тип процессора, и т.п.), дороговизну, трудности освоения.

Руководство пользователя таким пакетом – это обычно книга с большим количеством страниц. Работать в ППП сложно, необходимо владеть специальным языком пакета и научиться правилам работы в нем. При использовании ППП зачастую учащийся больше сосредоточен на способе получения результата, чем на самом результате.

Основные требования к созданию диалоговых ППП учебного назначения:

1. Принцип обучающей среды. Пакет программ, записанных на дискете, реализует своеобразное пространство-среду, позволяющее учащемуся окунуться в мир понятий и представлений данной дисциплины. Пакет составляют однородные взаимосвязанные темы, объединенные общим сценарием, вводное и итоговое меню, дающие возможность выбирать темы и контролировать результаты с рабочим местом ученика, базы данных и сервисные программы для обращения к центральному дисководу.

2. Полнота. Предлагаемые вопросы в совокупности охватывают все аспекты рассматриваемой темы. Практически речь может идти о некоторой приемлемой полноте банка вопросов, гарантирующей возможность усвоения материала.

3. Целевое предназначение. Компьютерная поддержка учебного процесса должна быть увязана с потребностями учителя, облегчать его работу, повышая при этом эффективность обучения. Другим адресатом предметной программы является учащийся, психологические особенности которого непременно должны приниматься во внимание.

4. Компьютерная специфика. Проявляется в сообразном использовании возможностей и особенностей техники. Это касается разнообразия подачи текстового материала на экране, использования цвета, графических возможностей, мультипликации и элементов игры.

5. Компьютер-собеседник. Интеллектуальный и психологический облик общающегося с учеником компьютера играет важную роль в создании атмосферы обучающей среды. Компьютер отличает мужские и женские имена, в спорных случаях запрашивается уточнение. Отличаются и диалоги: “женский” содержит больше ласкательных форм и меньше просторечных. Целый ряд подобных приемов, используемых в обучающих программах, приводит к имиджу компьютера-собеседника как “доброжелательного старшего коллеги не без чувства юмора”.

2. Классификация пакетов прикладных программ учебного назначения и методика их использования.

Контролирующие и обучающие пакеты составляют самый широкий и представительный класс учебно-ориентированных ППП. Это определяется прежде всего тем, что они воспроизводят на ЭВМ наиболее типовые, наиболее часто реализуемые в практике сегодняшней школы формы учебной деятельности.

Контролирующий пакет формулирует ученику задание по фиксированной теме, состоящее в корректном переписывании фразы, заданной с некоторой ошибкой, либо в установке пропущенного символа или слова, либо в ответе на сформулированный вопрос. Получив ответ на задание, программа оценивает этот ответ и отмечает успех ученика в случае правильного ответа. При ошибке программа просит повторить ответ.

Повторная ошибка считается грубой, и после второй ошибки программа выдает на экран правильный ответ на поставленное задание. В отдельных случаях, оговариваемых методистами, которые составляют техзадание на проектирование пакета, выдача правильного ответа может быть сделана после установленного числа ошибочных попыток.

Практика использования обучающих и контролирующих пакетов подсказала еще одну форму обратной связи: пакет не реагирует на ошибки ученика, сделанные на уроке, но, разумеется, фиксирует каждое введенное сообщение (в том числе ошибочное) в памяти машины. По окончании урока все сведения об ошибках учащихся поступают на учительский экран и могут быть выведены на печатающее устройство. Такая схема реализации работы с пакетом позволяет сохранить высокий темп урока, невзирая на различия в быстроте реакции учеников.

Пакет может завершить работу как по исчерпании фиксированного числа заданий, так и по желанию ученика (или указанию учителя). В состав пакета могут входить формирующие программы, которые позволяют учителю составлять тексты заданий по своему усмотрению. Если такие программы не используются, то учитель работает с некоторым стандартным (предусмотренным разработчиком пакета) набором заданий. Пакеты этого класса имеют единую структуру независимо от конкретного наполнения заданиями того или иного предмета. При этом они охватывают практически все основные школьные предметы.

Алгоритмы контролирующих пакетов наиболее близки к существующим методикам решения упражнений, задач, проведения опроса в ходе урока. По существу эти пакеты моделируют многие из существующих методик. Еще один пример этого класса пакетов – работа с географической картой страны на экране. Курсор (или некоторый символ, например вопросительный знак) занимает поочередно (случайно) позиции крупных городов страны, а ученику следует назвать (набрав на клавиатуре) город. Точно так же пакет помогает обсудить названия рек, расставить на карте основные месторождения важнейших полезных ископаемых и т. п.

Одна из ролей, в которой выступает персональная ЭВМ на уроке, состоит в обработке некоторых доводимых до автоматизма навыков. С этой ролью ПЭВМ справляется благодаря выделяемым в отдельный класс пакетам – тренажерам. Тренажер-арифмометр позволяет закрепить у младшего школьника понимание приоритета операций в арифметических выражениях.

При изучении правил уличного движения полезен тренажер “дорожные знаки”. Младшим школьникам, отрабатывающим навыки письма, интересно работать с пакетом-тренажером, который вырисовывает на экране письменную букву в соответствии с нажатой на клавиатуре печатной буквой Интересный класс предметных функциональных пакетов составляют моделирующие программы, позволяющие воспроизвести средствами вычислительной техники ход того или иного физического химического, биологического, технического эксперимента. Таким является, например, моделирующий пакет по школьному курсу химии. Он моделирует ход и результаты реакций, записанных в обычной химической символике. Работа с таким пакетом организована по следующей схеме. Машина уведомляет учащегося, что она выбрала некоторое вещество и просит ученика определить задуманное вещество. С этой целью школьнику предоставляется некоторый набор веществ (в виде выведенных на экран химических формул и описаний состояния веществ). Введя с клавиатуры формулу одного из веществ предложенного набора, ученик наблюдает на экране результат реакции выбранного им вещества с тем, которое “задумала” машина. По результатам этой реакции (или в общем случае нескольких реакций испытаний) школьник может определить искомое вещество. Строки формул на экране сопровождаются цветными изображениями и звуком, где это оказывается методически полезным. Аналогичные пакеты могут быть созданы и для ядерных реакций, синтеза органических соединений, биохимических процессов, электро- и радиосхем, механических, аэро-, гидро- и астродинамических процессов и т. д. Создание таких пакетов позволит многократно усилить лабораторную базу каждого учебного предмета и в то же время приучить школьников к формам использования вычислительной техники, характерным для соответствующей научной дисциплины.

Близка к моделирующим пакетам еще одна категория функциональных пакетов – машинные реализации имитационных игр, которые могут использоваться во всех школьных дисциплинах, изучающих сложные динамические (эволюционные или революционные) процессы в природе и обществе. Такие игры создаются или могут быть созданы для уроков истории, биологии, географии (физической и экономической), астрономии. В имитационной игре, проводимой на уроке с помощью ЭВМ, ученик может воспроизвести историко-политическую, геологическую и тому подобную ситуацию, глубже и прочнее усвоить причинно-следственные связи между эволюционными явлениями и процессами. В имитационный (игровой) пакет входит не только машинная реализация игры, но и программное обеспечение анализа ее результатов.

Максимальное количество новых дидактических возможностей открывают операционные пакеты, которые концентрируют инструментальные средства какого-либо предмета или темы. К этому классу относятся пакеты, выполняющие аналитические вычисления, доказательство теорем, преобразования векторов в физике и математике Операционные пакеты создают новую операционную обстановку урока. Таков, например, пакет, реализующий геометрические построения с помощью “циркуля” и “линейки” – соответствующих процедур пакета. Точки, появляющиеся в результате пересечений, возникающих на экране прямолинейных отрезков и дуг окружностей, получают имена в виде очередных букв латинского алфавита. В такой “бескоординатной” геометрии ученик может именовать объекты рисунка привычными для урока математики символами: отрезок АВ, угол DOF и т.д., с воспроизводимого машиной чертежа ученик может взять (запросить) любые интересующие его величины – измерить с высокой точностью углы и длины отрезков, спросить о параллельности или перпендикулярности линий, о равенстве или подобии треугольников. Такой пакет снабжает школьную геометрию удобной и высокоточной измерительной техникой. Методист и учитель могут использовать это обстоятельство для того, чтобы помочь учащимся формулировать необходимые гипотезы на основе эмпирических фактов, извлекаемых с экрана. Так, запросив у пакета величины нескольких вписанных в окружность углов, опирающихся на одну и ту же дугу окружности, и обнаружив их равенство, ученик естественно и самостоятельно создает гипотезу о равенстве вписанных углов, опирающихся на равные дуги, и легко воспринимает последующее доказательство соответствующей теоремы.

Программный аппарат баз данных – средство реализации информационных пакетов. Они нужны на уроках истории, географии, родного и иностранного языка, когда поиск в словаре, в хронологической таблице и географическом справочнике является рутинной работой, которая подлежит автоматизации.

ЛИТЕРАТУРА: 16, 28, 57, 109, 131, 216, 217.

Лекция 10.

ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА.

Педагогическое программное средство (ППС) – это программное средство, в котором отражается некоторая предметная область, где в той или иной мере реализуется технология ее изучения и обеспечиваются условия для осуществления различных видов учебной деятельности. Как дидактическое средство, ППС связано с конкретной целью в обучении (формирование знаний, умений и навыков, контроля за качеством их усвоения и др.), т.е. ППС – это компонент процесса обучения.

ППС используются:

– как отдельные программы, обеспечивающие часть урока или весь урок, несколько уроков;

– как пакеты программ, обеспечивающие тему учебного предмета, раздел или курс компьютерной поддержкой;

– как практикумы, обеспечивающие определенную программу практических занятий учебного курса;

– как компонент “компьютерного курса”.

ППС по целевому назначению ориентированы:

– на решение определенной учебной проблемы, требующей ее изучения и/или разрешения, — проблемно-ориентированные ПС;

– на осуществление некоторой деятельности с объектной средой (например, с системой подготовки текстов, базой данных и др.) — объектно ориентированные ПС;

– на осуществление деятельности в некоторой предметной среде (в идеале – со встроенными элементами технологии обучения) — предметно ориентированные ПС.

Внедрение ППС в учебный процесс приводит к изменению всей методической системы обучения, что свидетельствует о появлении новой информационной технологии обучения (НИТО).

Поскольку ППС используются в процессе обучения различным учебным предметам, следовательно, ППС связаны с прикладным программным обеспечением. Классификация ППС обусловлена возможностями использования ППС различных типов, т.е. ППС можно различать по типу программы, реализующей данное учебное средство.

Типология ППС 1. Автоматизированные обучающие системы (АОС) – это тип программ, возникший именно для целей обучения. АОС представляет собой программный комплекс, реализующий прохождение процесса обучения учащимися автоматически, т. е. без непосредственного участия учителя. АОС включает в себя средства для записи и хранения учебной информации, организации, обучающего диалога, контроля и коррекции знаний учащихся, сбора статистических данных и т. п.

2. Компьютерные обучающие программы (КОП) – не претендуют на автоматизацию всех фаз и функций, связанных с прохождением учебной темы, или не обладают независимостью по отношению к учебным темам (АОС не связан с конкретной темой или предметом, он лишь набор средств, а сам материал и структура диалога задается учителем или методистом). В свою очередь, КОП могут быть подразделены на информационные, контролирующие, моделирующие, тренажерные, комбинированные и др. (см.

Лекцию 8) 3. Автоматизированные учебные курсы (АУК) – комплекс алгоритмов, программ и инструктивно-методических материалов, отражающих содержание отдельных учебных дисциплин и обеспечивающих автоматизацию их изучения. Основные функции: выдача обучаемому информации, формирование вопросов и задач, анализ ответов и решений, формирование оценок и выдача рекомендаций. В свою очередь АУК состоит из совокупности автоматизированных контрольно-обучающих программ (АКОП), которые представляют собой совокупность алгоритмов и программ для машинной поддержки конкретной темы в конкретной учебной дисциплине. Важной частью любой АКОП являются психолого педагогические материалы и рекомендации по практическому применению данного комплекса программ на уроке.

4. Информационно-поисковые системы (ИПС) учебного назначения – реализуют функции организации хранения информации в информационно поисковом массиве данных, обеспечивают быстрый доступ к единице записи, отбор и вывод информации по заданному в запросе условию. Отличаются от обычных ИПС меньшим объемом, сложностью и более простым языком запросов.

5. Экспертные системы (ЭС) учебного назначения (система консультант) – система искусственного интеллекта, включающая базу знаний с набором правил и механизм вывода, позволяющий на основании правил и представляемых пользователем фактов распознать ситуацию, поставить диагноз, сформулировать решение и дать рекомендации для выбора действия. Знания экспертов являются источником формирования баз знаний.

Применяется для экспертиз учебных книг, учебных планов, содержания учебников.

6. Компьютерные игры (КИ) – взаимодействие человека с ЭВМ по определенному игровому алгоритму с целью обучения, а также с развлекательными целями. Представляют возможность учащемуся самому совершенствовать и программировать игру по мере накопления необходимых знаний и умений.

7. Прикладные программы общего назначения – это инструментальные программные средства, связанные с обработкой данных в типовых режимах работы вычислительной системы и обеспечивающие решение прикладных задач: текстовые и графические редакторы, электронные таблицы, программы для моделирования, инструментарий мультимедиа и т.д.

8. Пакеты прикладных программ (ППП) учебного назначения, т.е.

совокупность программ, ориентированных на решение вспомогательных задач из той или иной предметной области и объединенных в единый программный комплекс с едиными правилами работы. Например, такой пакет может содержать программы, позволяющие исследовать функцию, рисовать ее график, вычислять определенные интегралы, решать уравнения и неравенства и т. д. Такой пакет может быть использован на любом занятии.

При этом реализуется очень важный тип учебной деятельности: постановка практической задачи и ее решение с помощью ЭВМ.

ЛИТЕРАТУРА: 10, 40, 70, 74, 83, 105, 125, 143, 167, 182.

Лекция 11.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ.

План: 1. Управление проектированием и разработкой программных изделий учебного назначения.

2. Инструментальные системы автоматизированного проектирова ния и производства программных изделий учебного назначения.

3. Отдельные показатели и характеристики программных продуктов учебного назначения.

1. Управление проектированием и разработкой программных изделий учебного назначения.

Проектирование – это моделирование и описание технические и программных характеристик будущего ППС.

Разработка – это создание программного обеспечения (программной среды), тестирование и документирование программного изделия;

иначе говоря, это последовательные этапы технологического процесса, обусловленные деятельностью проектировщиков.

За три десятилетия в разных странах и фирмах отработан процесс создания, развития и применения программ для ЭВМ. Этот процесс принято называть моделями жизненного цикла (ЖЦ), т.е. последовательность этапов разработки программ различных классов и назначения, поскольку основные, промежуточные и конечные цели создания и применения программ всегда тождественны и очень близки.

Стандартизированными процессами ЖЦ программных средств (ПС) являются:

1. Процесс приобретения (заказа) системы и программного средства (определение требований к системе;

изучение спроса и предложений;

подготовка контракта;

контроль процесса разработки и приемка системы заказчиком).

2. Процесс разработки системы и программного средства (анализ требований к системе;

ее проектирование;

анализ требований к ПС;

проектирование архитектуры ПС;

детальное проектирование ПС;

кодирование (программирование) программных компонент;

интеграция (комплексирование) конфигурации и квалификационное тестирование ПС;

интеграция ПС в реальной среде;

установка, настройка и опытная эксплуатация системы в реальной внешней среде).

3. Процесс использования (эксплуатации) системы и программного средства (эксплуатация системы и ПС;

поддержка пользовательской системы и ПС;

прекращение эксплуатации системы и/или ПС).

4. Процесс сопровождения и развития системы и программного средства (анализ ошибок и предложений по модификации ПС;

реализация модификации ПС;

приемка, установка, настройка и опытная эксплуатация новой версии в реальной среде).

5. Процессы управления проектом и обеспечения качества системы и программного средства (подготовка исходных данных для организации управления проектом;

планирование и управление проектированием ПС;

управление субконтрактами;

взаимодействие с независимыми организациям по тестированию и сертификации ПС;

привлечение заказчика к разработке ПС;

обеспечение гарантий качества;

определение завершения разработки и предъявление заказчику ПС).

6. Интегральные (обобщенные) процессы поддержки разработки программных средств (документирование;

конфигурационное управление версиями ПС;

формальные отчеты о состоянии ПС, требованиях, тестировании, испытаниях;

организация и поддержка проведения изменений в ПС;

процессы независимой оценки и утверждения ПС;

обучение пользователей взаимодействию с ПС).

Применение моделей жизненного цикла (ЖЦ) для проектирования любого программного продукта (в том числе и ППС) в соответствии с характеристиками объектов, среды разработки и использования ПС связано с отработкой рабочих планов (рабочих проектов) создания и поддержки применения ПС. Данные планы являются методической базой для выбора и применения современных средств автоматизации в течении всего технологического процесса и отдельных работ ЖЦ разрабатываемого проекта, вплоть до морального старения созданных программ. Технология автоматизированной (машинной) разработки программного обеспечения ПС сложилась еще в середине 80-х гг. и стала известна под названием CASE (Computer-Aided Software Engineering), в переводе означающее – машинное (автоматизированное) проектирование программных средств, или компьютерная разработка программного обеспечения. Данная технология программирования включает в себя комплекс инструментальных средств, предназначенных для организации проектной и производственной деятельности, обеспечивающей изготовление, сопровождение и эксплуатацию программных изделий.

Проектирование и разработка ППС – это большая и сложная работа, требующая привлечения квалифицированных специалистов – экспертов в соответствующей предметной области и специалистов-разработчиков ППС как программной системы. Для этого организованы издательские лаборатории с участием специалистов различных отраслей НИТ:

– руководителя проекта создания ППС;

– дизайнера проекта, обеспечивающего единство средств оформления и общей структуры ППС;

– специалистов по монтажу продукта, владеющих приемами работы с инструментальными средствами разработки ППС;

– технических редакторов, корректоров, владеющих приемами работы в области НИТ;

– консультанта в предметной области, независимого от разработчика предметного сценария;

– сценариста и методиста проекта;

– компьютерного художника, выполняющего подготовку графических иллюстраций и анимационные фрагменты;

– специалиста по звуковому оформлению, выполняющего запись звуковых (речь, музыка, шум) фрагментов, их редактировании и монтаже;

– специалиста по обработке компьютерного видеоизображения, владеющего приемами работы с аппаратными и программными средствами ввода, обработки и интеграции видео в компьютерный продукт.

Существенным является четкое разграничение между специалистами по НИТ, которые являются как бы инвариантной частью к предметной области ППС и его методическому обеспечению, и теми специалистами, которые выполняют функции консультантов по предметной области, сценаристов и методистов проекта, а также компьютерных художников в предметной области.

2. Инструментальные системы автоматизированного проектирования и производства программных изделий учебного назначения.

Как было сказано выше, проектирование – это разработка технических и программных характеристик ППС. Разработка проектов ППС с помощью ЭВМ называется автоматизированным (машинным) проектированием.

Средствами автоматизированного проектирования ППС служат автоматизированные рабочие места (АРМ) и системы автоматизированного проектирования (САПР). Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ, представленное в АРМ или САПР, образует инструментальную систему (ИС), способную участвовать в разработках и модификациях ППС (в литературе ИС часто обозначают инструментальным программным обеспечением, или просто – инструментарием).

ИС – это комплекс программ, который обеспечивает автоматизи рованную, технологически единую и замкнутую обработку задач из некоторого класса задач с помощью ЭВМ. Проектировщики должны правильно выбрать средства автоматизации программирования, чтобы обеспечить успешное проектирование и реализацию оптимально разработанных программных изделий. Для этого в их распоряжении должны находиться всевозможные инструментальные средства поддержки и реализации. В результате этого создаются различные виды ИС, ориентированные на конкретный программный продукт.

ИС характеризуются набором программ, выполняющих функции, связанные с созданием или модернизацией новых программ. В этот набор как минимум входят текстовый редактор, графический редактор, транслятор, загрузчик, а также средства отладки программ. ИС обеспечивают выполнение последовательных фаз:

– выработку требований к создаваемому ППС;

– общее проектирование;

– детальную разработку;

– создание отдельных модулей;

– тестирование полученных модулей;

– объединение модулей в единое целое;

– выпуск проекта;

– эксплуатацию и сопровождение созданных программ.

Кроме этого, ИС обеспечивают управление всей разработкой ППС.

Все ИС должны соответствовать стандартным требованиям:

– универсальность, т.е. возможность создавать с помощью используемого средства или комплекса средств разнообразные ППС, учитывать и отражать в конечном продукте специфические особенности проблемной среды и прикладных задач, для решения которых предназначены ППС, в достаточной степени удовлетворять потребности различных пользователей ППС;


– мощность, т.е. возможность упрощать процесс создания ППС и в конечном итоге сокращать затраты на их разработку;

мощность инструментального средства тем выше, чем больше ожидаемое от его применения сокращение затрат;

– эффективность, т.е. возможность разрабатывать ППС, соответствующих критериям оценок и запросов пользователей, и объему потребляемых вычислительных ресурсов.

Известно, что ИС состоят, как правило, из двух компонент: авторской, которая и является основным инструментом разработчика ППС, и программы-исполнителя, представляющей собой компактную среду для функционирования уже готовой программы. Причем, авторская компонента поддерживает большинство функций программы-исполнителя.

Инструментальные средства, применяемые при проектировании ППС, обеспечивают следующие возможности:

– описание сценария и управление проектированием;

– формирование структуры ППС;

– ввод, редактирование и форматирование текста (текстовый редактор);

– подготовку статической иллюстрированной части ППС (графический редактор);

– подготовку динамической иллюстрированной части (звуковых, анимационных, видеофрагментов);

– связь с внешней средой (операционной системой) и подключение исполняемых программных модулей, реализованных с применением других средств разработки;

– подготовку практической части учебного материала (задач, упражнений, практикумов и т.п.);

– формирование различной формы вопросов и отработки ответов;

– сбор, обработку и отображение статистики по результатам обучения;

– необходимость различных механизмов, позволяющих создавать специфичные для данного вида ППС объекты;

– создание библиотек, графических фрагментов для обеспечения общего направления дизайна ППС, а также библиотек фрагментов учебного материала для представления пользователю ПП права авторизованной модификации или доработки.

3. Отдельные показатели и характеристики программных продуктов учебного назначения.

Разработка ППС для использования в начальном, среднем и высшем образовании ведется в России многими коллективами и характеризуется высокой долей творческого труда, особенно на начальном и завершающем этапах. Поэтому трудоемкость и длительность отдельных операций и частных работ существенно зависят от индивидуальных особенностей разработчиков и характеристик конкретного ППС.

Архитектура ППС Программы, реализующие ППС, различаются по степени сложности в представлении программных и информационных модулей (модули данных).

Эти компоненты объединяются в группы модулей, образуя различные комплексы обучающих программ. Здесь выделяют следующие иерархические уровни:

– компьютерные обучающие программы (КОП), т.е. программные модули, оформленные как законченные компоненты текста программ;

– пакет прикладных программ (ППП), оформленные как группа программ определенного функционального назначения;

– педагогическое программное средство (ППС) как завершенный комплекс прикладных программ определенного целевого назначения.

Критерии качества ППС Сформулированы следующие критерии качества к ППС, которые служат основой для их оценки и экспертизы, а также приняты в качестве общих требований к ППС как к программному продукты педагогического назначения. Эти требования разделены на четыре группы.

1. Эффективность компьютерной поддержки:

– экономия времени учащегося (за счет калькулятора, графики и т. п.);

– количество информации для индуктивных умозаключений (за счет большого числа рассмотренных задач, генератора примеров и т. п.);

– глубина трактовки вопросов программы:

– предоставление возможностей для создания новых методик преподавания и модернизации содержания учебных курсов;

– возможность выхода в смежные области знаний.

2. Методические свойства:

– отсутствие грамматических и семантических ошибок;

– простота освоения программы и простота работы с ней;

– адекватность языка и обозначений, используемых в программе предметной области;

– соответствие стандартным требованиям к интерфейсу;

– открытость, т. е. возможность расширения круга решаемых задач;

– воздействие на методику преподавания, возможность повысить преподавательское мастерство.

3. Качество экранного дизайна:

– лаконичность, аскетизм, академический стиль;

– обоснованность цветовых решений (в том числе с точки зрения медиков, психологов);

– оптимальность количества информации на экране.

4. Экономическая обоснованность:

– круг предполагаемых пользователей (мощность рынка);

– конкурентоспособность;

– открытость для модификаций и дополнений последующими версиями и разработками.

ЛИТЕРАТУРА: 16, 33, 74, 79, 97, 105, 164.

Раздел 2.

КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОБУЧЕНИИ Лекция 12.

ТЕКСТОВЫЙ РЕДАКТОР.

Появление компьютеров коренным образом изменило технологию письма, издательского дела. Стремление упростить работу с разнообразными текстами привело к созданию прикладного программного обеспечения, ориентированного на эти задачи, – текстовых редакторов или текстовых процессоров.

Назначение всех текстовых редакторов (ТР) – сделать более удобной, менее трудоемкой, чем при использовании обычных пишущих машинок, работу с текстовой информацией. Поэтому текстовые редакторы как инструмент нашли широкое применение в делопроизводстве, редакционно издательской деятельности, электронной почте, а при наличии домашнего компьютера и в быту.

Основные функции ТР – обеспечение ввода текстов в компьютер, их редактирования, сохранения во внешней памяти (ВЗУ) и печати на бумагу.

Рассмотрим систему, складывающуюся при работе на компьютере с ТР.

Аппаратные средства, которые необходимы для использования компьютера как инструмента для работы с текстом, – ОЗУ, клавиатура, дисплей, ВЗУ, принтер. В ОЗУ находится сама программа ТР и обрабатываемый текст. Текст первоначально набирается на клавиатуре, символ за символом, и попадает в ОЗУ. Для контроля за правильностью ввода и редактирования используется экран дисплея. ВЗУ незаменимы для сохранения текста после выключения компьютера и считывания в ОЗУ для редактирования или печати на бумагу.

Программное обеспечение – это собственно программа ТР и драйверы устройств, необходимых при работе с текстом.

Можно выделить следующие режимы работы с текстом в ТР:

– набор текста, редактирование;

– запоминание и вставка символов или фрагментов текста;

– использование большого количества шрифтов различного размера;

– автоматический перенос слов, не помещающихся в строке, с разбиением их по правилам орфографии;

– проверка и исправление орфографии и синтаксиса;

замена повторяющихся слов синонимами;

– вставка таблиц и диаграмм, иллюстраций, включая фотографии;

– автоматическая замена символа, слова или фрагмента во всем тексте;

– автоматическая расстановка номеров страниц, создание сносок, алфавитного указателя и оглавления;

– форматирование текста в виде газетных колонок;

– печать текста на бумаге.

Кроме этих основных функций в различных редакторах могут быть и другие возможности, в частности, в некоторые ТР встроен язык программирования, позволяющий автоматизировать работу. Все современные ТР, работающие в графических операционных средах (например, в Windows), выполнены по принципу “что Вы видите на экране, то будете иметь на листе”. То есть на экране пользователь видит документ в реальном виде, что облегчает его компоновку и редактирование. Это особенно важно, когда используется сложная структура документа, где используются различные шрифты, иллюстрации или другие вставки.

Данные – это, конечно, тот текст, который является исходной информацией для ввода в оперативную память и последующей обработки.

Всякий текст – это последовательность символов. Символьный алфавит компьютера содержит 256 знаков. Один символ занимает 1 байт. Все символы в алфавите пронумерованы от 0 до 255. Каждому номеру соответствует 8-разрядный двоичный код от 00000000 до 11111111. Этот код – просто номер символа в двоичной системе счисления. Таблицу, в которой ставятся в соответствие символы, их десятичные номера и двоичные коды, называют таблицей кодировки. Не все коды отображаются на экране в виде символов. Некоторые являются управляющими – управляют печатью или выводом на экран.

Простейшие ТР сохраняют тексты в форме текстовых файлов. Текстовый файл состоит только из символов, входящих в таблицу кодировки (1 символ – 1 байт). Текст разбит на строки. Каждая строка заканчивается кодом конца строки.

Обычная пишущая машинка может печатать тексты только единственным шрифтом. В текстовом документе, созданном на компьютере с помощью ТР, могут использоваться разнообразные шрифты. Современные текстовые редакторы имеют достаточно большие наборы шрифтов. У каждого шрифта есть свое название. Буквы одного шрифта могут иметь разные начертания. Различаются обычное (прямое) начертание, курсив, полужирное начертание. Кроме того, предоставляется возможность подчеркивания текста.

Текстовые редакторы дают возможность управлять размером символов.

Следует иметь в виду, что если ТР позволяет менять шрифты, начертания и размеры, то в памяти приходится хранить не только коды символов, но и указания на способ их изображения. Это увеличивает размер файла с текстом. Информацию о шрифтах воспринимают программы, управляющие выводом текста на экран или на печать. Именно они и создают изображение символов в нужной форме.

Практически все редакторы, распространенные в нашей стране, позволяют использовать как русский, так и латинский алфавит.

Обычно при работе с системами обработки текстов экран служит как бы окном, через которое человек смотрит на текст. Рабочее поле экрана и интерфейс (т.е. те средства, с помощью которых пользователь может общаться с текстовым редактором и управлять им), образуют рабочую среду.


ТР дают возможность пользователю работать одновременно с несколькими текстовыми документами, используя многооконный режим. В многооконном режиме ТР выделяет для каждого документа отдельную область памяти, а на экране – отдельное окно. Окна на экране могут располагаться каскадом (друг за другом) или мозаикой (параллельно в плоскости экрана). Активным окном является то, в котором в данный момент находится курсор. Курсор показывает место в тексте, в котором можно вставлять или изменять символы. При редактировании символ – это минимальный элемент текста, подлежащий обработке.

С помощью специальных команд (нажатия определенных клавиш) производится переход от одного активного окна к другому. При этом можно переносить или копировать фрагменты текстов из одних документов (окон) в другие. Кроме основной памяти есть так называемый буфер (“карман”) для хранения копируемых фрагментов. Имеется словарь, развитая система меню и подсказок.

В настоящее время используется очень большое число программ обработки текстов, которые в зависимости от своих возможностей делятся на несколько категорий:

– программы подготовки текстов (например, текстов программ). К этой категории можно отнести текстовый редактор Norton Commander;

– текстовые процессоры, обеспечивающие подготовку документов, статей и т.д., например, Лексикон, MultiEdit;

– настольные издательские системы, например, PageMaker, Wenture, близок к ним редактор Microsoft Word 6.0. и Microsoft Word 7.0.

В обиходе все они называются “текстовыми редакторами ”.

ЛИТЕРАТУРА: 46, 49, 60, 79, 81, 87, 114, 129, 137, 162, 169, 218.

Лекция 13.

ГРАФИЧЕСКИЙ РЕДАКТОР.

Компьютерная (машинная) графика позволила перейти от традиционных способов работы с изображением на бумаге к более удобным, быстрым и экономичным. Это не означает, что время живописи на холсте обычными кистью и красками прошло. Это вечно, так как для человека исключительную роль играет возможность зрительного восприятия чувств и мыслей, выраженных в образах искусства, а благодаря компьютерам просто добавились другие способы рисунка, живописи, графики. Кроме того, в человеческой практике существует огромная область так называемой технической графики. Емкость и быстрота восприятия зрительных образов весьма велики. Для уяснения особенностей какого-либо процесса иногда достаточно нескольких секунд, в течение которых мы рассматриваем график функции, диаграмму или другое наглядное изображение. На расшифровку и сравнение тысяч чисел, которыми могут быть представлены те же объекты, понадобятся дни, часы, минуты. Геодезисты и картографы, полиграфисты и астрономы, конструкторы и архитекторы, дизайнеры, чертежники, модельеры, создатели рекламы, компьютерных игр и обучающих программ, медики, кинематографисты – список тех, кому необходима возможность работы с изображением в менее трудоемкой форме, чем традиционная, почти бесконечен. Таково назначение программы “графический редактор”, относящейся к прикладному программному обеспечению. Более того, использование возможностей этих программ открывает перед людьми новые, подчас фантастические профессиональные возможности.

Рассмотрим применение ЭВМ для получения графических изображений.

Под словами “графическое изображение” понимаются самые разнообразные рисунки, картинки, чертежи, графики и пр., которые получаются на экране компьютера, а также могут быть выведены на печать. На экране рисунки могут быть статическими (неподвижными) или динамическими (движущимися). В последнее время машинная графика выделилась в самостоятельный раздел информатики с многочисленными приложениями.

Средствами машинной графики создается не только печатная продукция, но и рекламные ролики на телевидении, мультфильмы.

Технической основой машинной графики является процесс управления “загоранием” или “гашением” точек экрана с использованием различного цвета. Совокупности таких точек могут представлять статическое или динамическое (изменяющееся, движущееся) изображение. Именно в связи с этой возможностью развивается новый вид искусства – компьютерная мультипликация (анимация) – способ получения движущихся изображений с помощью компьютеров.

Основные функции программы графического редактора – обеспечение создания изображений, их редактирования, сохранения во внешней памяти (ВЗУ) и получения копий на бумаге, кинопленке и т. п. Среди пользователей IBM-совместимых компьютеров наибольшую известность получили такие графические редакторы, как PaintBrush, CorelDraw. Рассмотрим работу человека с программой графического редактора:

К аппаратным средствам, делающим возможным на компьютере работу с изображением, относятся оперативная память (ОЗУ), манипулятор “мышь” или клавиатура, дисплей, ВЗУ, сканер, принтер, графопостроитель (плоттер).

Объясним, как кодируется изображение в памяти компьютера.

Представим себе рисунок, на который наложена сетка с квадратными ячейками. В каждую ячейку попадает маленький фрагмент рисунка. Если брать сетку все гуще (ячейки – все меньше), то, в конце концов, в каждой ячейке окажется одноцветная точка. Тогда весь рисунок представляется как совокупность таких точек (мозаика из точек).

В графическом режиме (в отличие от текстового) можно получать любые изображения, управляя состоянием любой точки экрана.

Точечный элемент экрана компьютера называется пикселем.

Совокупность пикселей на экране образует графическую сетку. Очевидно, чем гуще эта сетка, тем лучше будет качество изображения.

Дисплеи бывают монохромные (черно-белые) и цветные. Каждый пиксель на цветном экране – это совокупность трех точек (зерен) разного цвета: красного, зеленого и синего. Эти зерна расположены очень близко друг к другу – так, что зрение человека их не различает. Нам они кажутся слившимися в одну точку. Из сочетания красного, зеленого и синего цветов складывается вся красочная палитра на экране. Цветные дисплеи такого типа называются RGB-мониторами (от первых букв английских слов red – красный, green – зеленый, blue – синий). Электронная пушка цветного дисплея испускает три луча. Каждый луч вызывает свечение зерна только одного цвета. Для этого в дисплее используется специальная фокусирующая система.

Из трех базовых цветов можно получить 8 различных красок. Большее число красок получается путем управления интенсивностью базовых цветов.

На современных высококачественных дисплеях используется палитра более чем из 16 млн. цветов.

Минимально необходимый объем видеопамяти зависит от размера сетки пикселей и от количества цветов. Обычно в видеопамяти помещается несколько страниц (кадров) изображения одновременно.

Информация о графическом изображении хранится в видеопамяти. В видеопамяти содержится информация о состоянии каждого пикселя.

Видеопамять в единстве с дисплейным процессором составляют то, что называют графическим адаптером. Назначение видеопамяти – хранение видеоизображения. Функция дисплейного процессора – вывод содержимого видеопамяти на экран дисплея, причем с такой частотой, чтобы наши глаза не успевали заметить угасание картинки. Дисплейный процессор непрерывно просматривает видеопамять и выводит ее содержимое на экран 50-60 раз в секунду. Центральный процессор может читать и изменять видеопамять (ведь это часть ОЗУ), а дисплейный процессор – только читать.

Графический дисплей обеспечивает отображение графической информации на экране электронно-лучевой трубки. Количество пикселов по горизонтали и вертикали представляет собой характеристику дисплея, называемую разрешающей способностью. Возможность выбирать цвет пиксела задается системой кодирования цветов. (Например, из красного, зеленого и синего цветов как из основных, путем изменения их процентного соотношения получают миллионы различных оттенков).

Режим работы графического редактора обычно следующий: выбор инструмента, цвета, рисование изображения, его редактирование (в том числе редактирование оттенков цвета), работа с ВЗУ, устройствами ввода и принтером.

Экран служит как бы окном, через которое человек смотрит на изображение. Рабочее поле экрана и интерфейс (т. е. те средства, с помощью которых пользователь может общаться с программой и управлять ею) образуют среду. Вид курсора может изменяться в зависимости от выбранного инструмента или действия. Помимо основной видеопамяти есть буфер (“карман”) для хранения копируемых фрагментов. Поддерживается развитая система меню.

Рисовать изображение можно в режиме ручной прорисовки или с помощью базовых инструментов (примитивов). Выбор в качестве инструмента “кисти” позволяет наносить изображения на “холст” от руки. В этом случае “художник” использует курсор, управляемый клавишами или манипулятором типа “мышь”. Очень трудно с помощью мыши от руки провести прямую линию. Используя в качестве инструмента “линейку”, достаточно просто соединить прямой любые две точки рабочего поля.

Можно без труда нарисовать окружность, квадрат или многоугольник произвольной формы. Для этого нужно выбрать в таблице инструментов графический примитив и установить курсор в соответствующую точку рабочего поля. Для прямоугольника в эту точку будет помещен левый верхний угол, для круга и эллипса – центр. При этом “художник” может подобрать желаемые размеры примитива.

При помощи графического редактора “художник” должен иметь возможность строить изображения путем компоновки их из других, ранее созданных изображений, объединяя их с текстом и изменяя цвета. Поэтому в графическом редакторе должны быть реализованы функции, позволяющие:

– “вырезать”, “склеивать” и “стирать” произвольные части изображения;

– применять для рисования произвольные “краски” и “кисти”;

– запоминать рисунки на внешних носителях, осуществлять их поиск и воспроизведение;

– увеличивать фрагмент изображения для проработки мелких деталей;

– добавлять к рисункам текст и таким образом создавать красочные объявления рекламные плакаты, визитные карточки и т. д.

Графический редактор позволяет также масштабировать (изменять размер) изображение, выполнять его перемещение и поворот.

У машинной графики большие перспективы как с точки зрения разработки еще более совершенных аппаратных средств, так и создания соответствующего им программного обеспечения, а следовательно, можно с уверенностью прогнозировать все более широкое ее применение.

ЛИТЕРАТУРА: 49, 63, 67, 79, 81, 87, 114, 116, 129, 137, 162.

Лекция 14.

ЭЛЕКТРОННЫЕ ТАБЛИЦЫ.

Одной из самых продуктивных идей в области компьютерных информационных технологий стала идея электронной таблицы. Многие фирмы – разработчики программного обеспечения для ПК создали свои версии табличных процессоров – прикладных программ, предназначенных для работы с электронными таблицами.

Отечественные школьные компьютеры также оснащены упрощенными (учебными) версиями табличных процессоров.

Электронные (динамические) таблицы, или табличные процессоры, – это компьютерные программы, предназначенные для экономистов, бухгалтеров, инженеров, научных работников – всех тех, кому приходится работать с большими массивами числовой информации. Эти программы позволяют обрабатывать числовую информацию с помощью компьютера, сохранять ее во внешней памяти (ВЗУ) и получать копии на бумаге.

По существу, крупноформатная электронная таблица является сеткой или матрицей, содержащей пустые ячейки. Столбцы этой сетки обозначены буквами, а строки числами. Каждая ячейка является местом, в которое вводятся численные значения, формулы, связывающие между собой значения, расположенные в других ячейках, или математические функции, которые выполняют математические или логические операции со значениями, расположенными в разных ячейках, функции представляют собой небольшие запрограммированные последовательности операций, которые могут, например, сравнивать и выбирать одинаковые значения из ячеек, отыскивать нужные значения в таблице или создавать указатели для значений, которые нужно сравнить со значениями, расположенными в других ячейках.

Электронные таблицы были первоначально разработаны и очень широко использовались при принятии деловых решений для выполнения экономических расчетов. Они являются особенно эффективными для ответа на вопросы типа “что если?”. Например, что если процентная лавка увеличится на один процент? Внесенные в ячейку электронной таблицы изменения вызывают автоматический пересчет всех остальных относящихся к данному вопросу значений в других ячейках. Строки такой таблицы могут быть не однотипны (например, возможна строка “Итого:”).

Наиболее известны среди пользователей IBM-совместимых компьютеров электронные таблицы Microsoft Excel, Lotus 1-2-3.

С программой возможны следующие режимы работы: формирование таблицы, редактирование, вычисления по формулам, сохранение на ВЗУ, построение графиков и диаграмм, статистическая обработка элементов таблицы, упорядочение по признаку, работа с базой данных, с графикой, печать на бумагу.

К аппаратным средствам, поддерживающим работу программы электронных таблиц, относят ОЗУ, ВЗУ, клавиатуру, дисплей, принтер.

Рабочее поле программы – экранное окно, в котором пользователь видит только часть таблицы, так как количество столбцов таблицы может быть большим 200, число строк – большим 10000, причем изменяемой ширины и высоты. Имеются системы подсказок, меню, строка ввода, строка формул, строка состояния с информацией о текущей ячейке.

В расчетах по формулам можно использовать так называемые встроенные функции. например тригонометрические, алгебраические и другие (их более 400), что обеспечивает широкий диапазон применения электронных таблиц. Важно, что программа позволяет хранить в табличной форме не только большое количество исходных данных, результатов расчетов, но и связи (математические соотношения) между ними.

Программа допускает копирование и перенос содержимого ячеек, получение усредненных значений. Возможна одновременная работа с несколькими таблицами, их анализ по единому признаку, атрибуту.

ЛИТЕРАТУРА: 49, 59, 63, 73, 79, 114, 126, 133, 137, 163, 176, 202.

Лекция 15.

БАЗЫ ДАННЫХ.

База данных (БД) – это совокупность сведений, т.е. специальным образом организованный набор данных (информационный массив), хранящихся в запоминающем устройстве. Создавая БД, пользователь стремится упорядочить информацию по различным признакам и быстро извлекать выборку с произвольным сочетанием признаков.

БД включают в состав информационного массива различную статистическую, текстовую, графическую и иллюстративную информацию в неограниченном объеме с обязательной ее формализацией (представлением, вводом и выводом в компьютер в определенной, характерной для данной системы форме – формате). Для целого ряда традиционно перерабатываемой информации существуют стандартные форматы ее представления, например:

библиография, статистические данные, рефераты, обзоры и другие.

Ядром любой БД является модель данных, описание которой включает хранимые данные и процедуры их обработки, а также всевозможные отношения между ними. В зависимости от способа организации данных (данные могут быть представлены в виде “деревьев”, сетей или таблиц) БД делятся на иерархические, сетевые и реляционные. Это означает, что логические структуры в представлении данных приводят к различным схемам в организации БД, и сами БД при этом получают специальные названия.

Группу связанных между собой элементов данных называют обычно записью. В иерархической БД существует упорядоченность элементов в записи, один элемент считается главным, остальные – подчиненными.

Данные в записи упорядочены в определенную последовательность, как ступеньки лестницы, и поиск данных может осуществляться лишь последовательным “спуском” со ступеньки на ступеньку. Поиск какого-либо элемента данных в такой системе может оказаться довольно трудоемким как раз из-за необходимости последовательно проходить несколько иерархических уровней. Иерархическую БД образует, например, каталог файлов, хранимых на диске, а дерево каталогов, доступное для просмотра в Norton Commander, – наглядная демонстрация структуры такой БД и поиска в ней нужного элемента (при работе в операционной системе MS-DOS). Такой же БД является родовое генеалогическое дерево.

Сетевая база данных отличается большей гибкостью, так как в ней существует возможность устанавливать дополнительно к “вертикальным” иерархическим связям связи “горизонтальные”. Это облегчает процесс поиска нужных элементов данных, так как уже не требует обязательного прохождения нескольких иерархических ступеней.

Наиболее распространенным способом организации данных является третий, к которому можно свести как иерархический, так и сетевой – реляционный. В реляционной БД под записью понимается строка прямоугольной таблицы. Элементы записи образуют столбцы этой таблицы.

Преимущество таких БД – наглядность и понятность организации данных, быстрота поиска нужной информации.

Информация, хранящаяся в БД, как правило, относится к какой-то определенной предметной области. Например:

– БД книжного фонда библиотеки;

– БД кадрового состава учреждения;

– БД законодательных актов в области уголовного права;

– БД современной музыки и пр.

Базы данных бывают фактографическими и документальными. В фактографических БД содержатся краткие сведения об описываемых объектах, представленные в строго определенном формате. Из приведенных выше примеров две первые БД скорее всего будут организованы как фактографические. В БД библиотеки о каждой книге хранятся библиографические сведения: год издания, автор, название и пр. Разумеется, текст книги в ней содержаться не будет. В БД отдела кадров учреждения хранятся анкетные данные сотрудников: фамилия, имя, отчество, год и место рождения и пр.

Базы данных в третьем и четвертом примерах наверняка будут организованы как документальные. Первая из них будет включать в себя тексты законов;

вторая – тексты и ноты песен, биографическую и творческую справочную информацию о композиторах, поэтах, исполнителях, звуковые записи и видеоклипы. Следовательно, документальная БД содержит обширную информацию самого разного типа: текстовую, графическую, звуковую, мультимедийную.

Сама по себе база данных не может обслужить запросы пользователя на поиск и обработку информации. БД – это только “информационный склад”.

Обслуживание пользователя осуществляет информационная система.

Информационная система – это совокупность базы данных и всего комплекса аппаратно-программных средств для ее хранения, изменения и поиска информации, для взаимодействия с пользователем.

Примером глобальной информационной системы является WWW (Всемирная паутина) в Internet с автоматизированным сбором, обработкой и манипулированием данных и включающей технические средства обработки данных, программное обеспечение и обслуживающий персонал.

Устройства внешней памяти, на которых хранятся БД, должны иметь высокую информационную емкость и малое время доступа к хранимой информации. Для хранения БД может использоваться как один компьютер, так и множество взаимосвязанных компьютеров.

Если различные части одной базы данных хранятся на множестве компьютеров, объединенных между собой сетью, то такая БД называется распределенной базой данных. Очевидно, информацию в сети Интернет, объединенную паутиной WWW, можно рассматривать как распределенную базу данных. Распределенные БД создаются также и в локальных сетях.

Большая часть баз данных используется в управленческих системах.



Pages:     | 1 || 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.