Создание средствами математического пакета Maple 13 демонстрационных материалов в виде программной разработки библиотеки процедур к школьному уроку по информатике по теме "Метод координат"

Исследование информационных и мультимедийных технологий в школьном курсе информатики, их виды и классификация. Программная разработка библиотеки процедур средствами Maple 13 для урока по информатике в старших классах школы по теме "Метод координат".

Рубрика Педагогика
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 19.04.2011
Размер файла 658,0 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

42

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

  • Введение
  • Глава 1. Информационные технологии в школьном курсе информатики
    • § 1.1 Информатизация современного общества
    • § 1.2 Классификация информационных технологий
    • § 1.3 Информационные технологии в школьном образовании
    • § 1.4 Использование мультимедийных технологий в школьном курсе информатики
  • Глава 2. Программная разработка библиотеки процедур средствами Maple 13 для школьного урока по информатике
    • § 2.1 Понятие демонстрационных материалов для школьного урока по информатике
    • § 2.2 Роль инструментальных средств в развитии информационной культуры школьников
    • § 2.3 Разработка школьного урока по информатике по теме «Метод координат»
    • § 2.4 Программная разработка библиотеки процедур средствами Maple 13 для школьного урока по информатике по теме «Метод координат» 3
  • Заключение
  • Библиография
  • ВВЕДЕНИЕ
  • Образование является важнейшей сферой социальной жизни, именно оно формирует интеллектуальное, культурное, духовное состояние общества. Главное направление образования - обеспечить качество образования, которое, прежде всего, определяется качеством носителя знаний (учителей, профессорско-преподавательского состава), который передает эти знания с помощью различных методик обучающимся.
  • Человечество в своей деятельности, будь то научной, образовательной, технологической, постоянно создает и использует модели окружающего мира. Строгие правила построения моделей сформулировать невозможно, однако человечество накопило богатый опыт моделирования различных объектов и процессов. Модели позволяют представить в наглядной форме объекты и процессы, недоступные для непосредственного восприятия (очень большие или очень маленькие объекты, очень быстрые или очень медленные процессы и др.).На протяжении своей истории человечество использовало различные способы и инструменты для создания информационных моделей. Эти способы постоянно совершенствовались. Так, первые информационные модели создавались в форме наскальных рисунков, в настоящее же время информационные модели обычно строятся и исследуются с использованием современных компьютерных технологий. Применение компьютера в качестве нового динамичного, развивающего средства обучения - главная отличительная особенность компьютерного планирования. Использование компьютера и его программного обеспечения обучающего характера позволяет разнообразить и углубить учебный процесс, что благотворно сказывается на эффективности обучения.
  • Одним из мировых лидеров в компьютеризации математических вычислений является программный пакет Maple, выпускаемый компанией Waterloo Maple Inc., которая с 1984 года выпускает программные продукты, ориентированные на сложные математические вычисления, визуализацию данных и моделирование. Компьютерный математический пакет Maple - одна из наиболее популярных систем символьных вычислений, обладающая превосходной научной графикой. Maple представляет собой один из наиболее мощных математических пакетов. Его возможности охватывают достаточно много разделов математики и могут с пользой применяться на разных уровнях, включая и уровень серьезных научных исследований. Работать с ним можно как в режиме интерактивного диалога, так и путем составления и отладки программ на специальном Maple-языке, ориентированном на сложные математические вычисления. Основу пакета составляет специальное ядро - программа символьных преобразований. Кроме того, имеется несколько тысяч специальных функций, хранящихся в подгружаемых к ядру пакетах и библиотеках. Общая ориентированность пакета на символьные преобразования (компьютерную алгебру), конечно, не означает, что с помощью Maple нельзя решать задачи численно. Но Maple умеет не только вычислять, но и обладает богатыми возможностями графического представления математических объектов и процессов.
  • Необходимость внедрения новых информационных технологий в учебный процесс не вызывает сомнений. Использование информационных технологий в процессе преподавания информатики с использованием пакета Maple повысит эффективность этого преподавания, а также уровень интеллектуального развития учащихся. Таким образом, актуальность исследования очевидна.
  • Основной целью исследования является создание средствами математического пакета Maple 13 демонстрационных материалов в виде программной разработки библиотеки процедур к школьному уроку по информатике по теме «Метод координат».
  • Объектом исследования является процесс обучения информатике при изучении темы «Метод координат».
  • Предметом исследования является использование возможностей компьютерного математического пакетаMaple в преподавании информатики в средней школе.
  • Гипотеза исследования: использование информационных технологий в процессе преподавания информатики с использованием пакета Maple повысит эффективность этого преподавания, а также уровень интеллектуального развития учащихся.
  • В связи с поставленной целью и выдвинутой гипотезой были сформулированы следующие задачи:

1. Изучить учебно-методическую литературу по компьютерному математическому пакету Мар1е.

2. Разработка школьного урока по информатике по теме «Метод координат».

3. Программная разработка библиотеки процедур средствам Maple 13 к уроку информатики по теме «Метод координат».

Теоретическая и практическая ценность состоит в том, что данный теоретический и практический материал может быть использован для проведения уроков не только по информатике, но и по математике, при изучении таких разделов, как «система счисления», «метод координат» и др.

Дипломная работа состоит из введения, двух глав, заключения и библиографии. Во введении обоснована актуальность проблемы исследования, сформулированы цель, объект, предмет и задачи исследования. В первой главе рассматриваются различные информационные технологии, применимые в школьном курсе информатики, исторические предпосылки информатизации современного общества, а также различные классификации информационных технологий. Во второй главе представлена программная разработка библиотеки процедур средствами математического пакета Maple 13 к школьному уроку по информатике по теме «Метод координат». В заключении даны выводы и обобщения по теме. Библиография состоит из _ наименований.

Глава 1 Информационные технологии в школьном курсе информатики

§ 1.1 Информатизация современного общества

Говоря об информатизации современного общества, важно понимать исторические предпосылки информатизации, которые точно описывается с помощью последовательности информационных революций, связанных с появлением новых для своего времени технологий.Информационная революция заключается в изменении способов и инструментов сбора, обработки, хранения и передачи информации, приводящем к увеличению объёма информации, доступной активной части населения.Таких революций было шесть.

Первая информационная революция заключается в появлении языка и членораздельной человеческой речи.

Вторая информационная революция связана с изобретением письменности. Это изобретение позволило не только обеспечить сохранность уже накопленной человеческим обществом информации, но и повысить её достоверность, создать условия для более широкого, чем ранее, распространения информации.

Третья информационная революция порождена изобретением в XV веке книгопечатания, которое многие считают одной из первых информационных технологий. Появление и развитие печатных средств массовой информации, таких, как газеты и журналы, явилось результатом третьей информационной революции.

Четвертая информационная революция началась в ХIХ веке. Тогда были изобретены такие средства передачи и распространения информации, как телеграф, телефон, радио и телевидение.

Пятая информационная революция произошла в середине XX века, когда человечество стало активно использовать вычислительную технику. Применение ЭВМ для обработки научной информации кардинальным образом изменило возможности человека по активной и эффективной обработке информации. Впервые за всю историю развития цивилизации человек получил высокоэффективное средство для повышения производительности интеллектуального труда.

Сегодня мы являемся свидетелями шестой информационной революции, связанной с появлением глобальных телекоммуникационных компьютерных сетей и их интеграцией с технологиями мультимедиа и виртуальной реальности.

Шесть революций изменили общество. На лицо развитие и распространение информации и информационных технологий, что позволяет говорить о наличии процессов информатизации. Информатизация оказывает революционное воздействие на все сферы жизнедеятельности общества, кардинально изменяет условия жизни и деятельности людей, их культуру, стереотип поведения, образ мыслей.Очевидный прогресс в области информационных технологий повлек за собой появление в научных и научно-популярных изданиях термина «информационное общество». Некоторые ученые под информационным понимают общество, в котором главным продуктом производства являются знания. Использование такого показателя, как количество накопленных человечеством знаний в качестве критерия для присвоения обществу статуса информационного общества оправдано, поскольку, по некоторым оценкам, с начала нашей эры первое удвоение накопленных человечеством знаний произошло к 1750 году, второе - к началу ХХ века, третье - уже к 1950 году. Начиная с 1950 года, общий объем знаний в мире удваивался каждые 10 лет, с 1970 года - каждые 5 лет, а с 1991 года - ежегодно. Это означает, что на сегодняшний день объем знаний в мире увеличился более, чем в 250 тысячраз.

§ 1.2 Классификация информационных технологий

В современной науке существует много различных подходов к определению термина "информационные технологии" (ИТ). Данный термин связан с двумя понятиями: информация и технология.

Технология (от греческих "techne" - мастерство, искусство и "logos" - понятие, учение) определяется как совокупность знаний о способах и средствах осуществления процессов, при которых происходит качественное изменение объекта. В ином понимании технология - это совокупность процессов, приемов обработки или переработки материалов, применяемых в каком-либо деле, мастерстве, искусстве, а также научное описание способов производства, совокупность знаний о способах и средствах осуществления процессов, при которых происходит качественное изменение объекта.

Термин "информация" - в широком смысле абстрактное понятие, имеющее множество значений, в зависимости от контекста. В узком смысле этого слова - сведения (сообщения) независимо от формы их представления.

Таким образом, информационная технология - сочетание процедур, реализующих функции сбора, получения, накопления, хранения, обработки, анализа и передачи информации в организационной структуре с использованием средств вычислительной техники, или, иными словами, совокупность процессов циркуляции и переработки информации и описание этих процессов.

Для того чтобы правильно понять, оценить, грамотно разработать и использовать информационные технологии в различных сферах жизни общества, необходима их предварительная классификация. Классификация информационных технологий зависит от критерия классификации. В качестве критерия может выступать показатель или совокупность признаков, влияющих на выбор той или иной информационной технологии. Примером такого критерия может служить пользовательский интерфейс (совокупность приемов взаимодействия с компьютером), реализующийся операционной системой. В свою очередь, операционные системы осуществляют командный, WIMP, SILK интерфейс. Командный интерфейс предполагает выдачу на экран приглашения для ввода команды. WIMP - (Window-окно, Image-изображение, Menu-меню, Pointer-указатель). SILK - (Speech-речь, Image-изображение, Language-язык, Knowledge-знание). В данном интерфейсе при воспроизведении речевой команды происходит переход от одних поисковых изображений к другим, согласно семантическим связям.

Операционные системы подразделяются на однопрограммные, многопрограммные и многопользовательские. Однопрограммные - SKP, MS DOS и др. Они поддерживают пакетный и диалоговый режимы обработки информации. Многопрограммные UNIX, DOS 7.0, OS/2, WINDOWS; позволяют совмещать диалоговую и пакетную технологии обработки информации. Многопользовательские - (сетевые операционные системы) - INTERNET, NOVELL, ORACLE, NETWARE и др. осуществляют удаленную обработку в сетях, а также диалоговую и пакетную технологии на рабочем месте.

Информационные технологии можно разделить на две большие группы: технологии с избирательной и с полной интерактивностью. ИТ с избирательной интерактивностью принадлежат все технологии, обеспечивающие хранение информации в структурированном виде. Сюда входят банки и базы данных и знаний, видеотекст, телетекст, интернет и т.д. Эти технологии функционируют в избирательном интерактивном режиме и существенно облегчают доступ к огромному объему структурируемой информации. В данном случае пользователю разрешается только работать с уже существующими данными, не вводя новых.

Информационные технологии с полной интерактивностью содержит технологии, обеспечивающие прямой доступ к информации, хранящейся в информационных сетях или каких-либо носителях, что позволяет передавать, изменять и дополнять ее.

Также существует классификация информационных технологий по области применения и по степени использования в них компьютеров. Различают такие области применения информационных технологий, как наука, образование, культура, экономика, производство, военное дело и т. п.

По степени использования в информационных технологиях компьютеров различают компьютерные и бескомпьютерные технологии. В области образования информационные технологии применяются для решения двух основных задач: обучения и управления. Соответственно различают компьютерные и бескомпьютерные технологии обучения, компьютерные и бескомпьютерные технологии управления образованием.

В обучении информационные технологии могут быть использованы, во-первых, для предъявления учебной информации обучающимся, во-вторых, для контроля успешности ее усвоения. С этой точки зрения информационные; технологии, используемые в обучении, делятся на две группы: технологии предъявления учебной информации и технологии контроля знаний.

К числу бескомпьютерных информационных технологий предъявления учебной информации относятся бумажные, оптотехнические, электронно-технические технологии. Они отличаются друг от друга средствами предъявления учебной информации и соответственно делятся на бумажные, оптические и электронные. К бумажным средствам обучения относятся учебники, учебные и учебно-методические пособия; к оптическим - эпипроекторы, диапроекторы, графопроекторы, кинопроекторы, лазерные указки; к электронным - телевизоры и проигрыватели лазерных дисков.

К числу компьютерных информационных технологий предъявления учебной информации относятся:

· технологии, использующие компьютерные обучающие программы;

· мультимедия технологии;

· технологии дистанционного обучения.

Неотъемлемой частью информационной технологии является электронная почта, представляющая собой набор программ, позволяющий хранить и пересылать сообщения между пользователями. В настоящее время разработаны технологии гипертекста и мультимедиа для работы со звуком, видео, неподвижными картинками.

Классифицируя информационную технологию по типу носителя информации, можно говорить о бумажной (входные и выходные документы) и безбумажной (сетевая технология, современная оргтехника, электронные деньги, документы) технологиях.

Информационные технологии классифицируются по степени типизации операций: пооперационные и попредметные технологии. Пооперационная, когда за каждой операцией закрепляется рабочее место с техническим средством. Это присуще пакетной технологии обработки информации, выполняемой на больших ЭВМ. Попредметная технология подразумевает выполнение всех операций на одном рабочем месте, например, при работе на персональном компьютере.

Также существует классификация технологий и связанных с ними информационных систем, по виду ставящихся перед ними, для решения задач и по виду запускаемых процессов обработки различной информации. Данная классификация состоит из двух основных этапов. Первый этап начинается с шестидесятых годов прошлого века и заканчивается в семидесятые годы прошлого века. За это десятилетие информационные технологии только начали развиваться. Это были первые шаги в обработке информации. Для этого использовались специальные вычислительные центры, где вся информация использовалась в режиме коллективного использования.Второй этап стал рождением полноценных информационных технологий, основной целью которых в то время было решение всевозможных стратегических задач. Этот этап начался с восьмидесятых годов и продолжается по сей день и будет продолжаться, пока не появятся революционные разработки или слишком не изменятся цели и задачи информационных технологий, открывающих новый этап в совершенствовании этой сферы деятельности человека.

§ 1.3 Информационные технологии в школьном образовании

Академик Андрей Петрович Ершов в своих публикациях писал, что «информатизация - это комплекс мер, направленный на обеспечение полного использования достоверного, исчерпывающего и своевременного знания во всех общественно значимых видах человеческой деятельности». При этом А.П. Ершов подчеркивал, что информация становится «стратегическим ресурсом общества в целом, во многом обусловливающим его способность к успешному развитию». В то же время, по заключению ЮНЕСКО, информатизация - это широкомасштабное применение методов и средств сбора, хранения и распространения информации, обеспечивающей систематизацию имеющихся и формирование новых знаний, и их использование обществом для текущего управления и дальнейшего совершенствования и развития.

Очевидно, что, с одной стороны оба указанных определения не противоречат друг другу и, с другой стороны, определяют, в том числе и информатизацию сферы образования, являющейся одной из областей деятельности человека. Таким образом, понятие «информатизация образования» может быть введено адаптацией этих двух определений.

Информатизация образования представляет собой область научно-практической деятельности человека, направленной на применение технологий и средств сбора, хранения, обработки и распространения информации, обеспечивающую систематизацию имеющихся и формирование новых знаний в сфере образования для достижения психолого-педагогических целей обучения и воспитания. Внедрение информационных технологий в различные области современной системы образования принимает все более масштабный и комплексный характер.

Важно понимать, что информатизация образования обеспечивает достижение двух стратегических целей. Первая из них заключается в повышении эффективности всех видов образовательной деятельности на основе использования информационных и телекоммуникационных технологий. Вторая - в повышении качества подготовки специалистов с новым типом мышления, соответствующим требованиям информационного общества.

Информатизация образования на практике невозможна без применения специально разработанных компьютерных аппаратных и программных средств, которые называются средствами информатизации образования. Использование только средств информатизации образования недостаточно для полноценного применения информационных и телекоммуникационных технологий в образовании. На практике такие средства обязательно должны быть дополнены идеологической базой информатизации образования, а также деятельностью специалистов в различных областях знаний, чье участие необходимо для достижения целей информатизации. Информатизация образования, независимо от направления ее реализации, является широкой, многоаспектной областью деятельности человека, влияющей на функционирование всей системы образования, и, без преувеличения, на жизнь всего общества в целом.

Для более полного изучения информатизации образования рассмотрим используемые в образовании технические средства информатизации. Первые из них - технические средства информатизации образования не возникли в одночасье. Появлению средств информатизации, основанных на использовании компьютерной техники, предшествовало бурное развитие различных некомпьютерных устройств, которые принято называть техническими и аудиовизуальными средствами обучения. На протяжении многих лет к техническим средствам обучения относили и саму аппаратуру, такую, как различные диапроекторы и фонографы, графопроекторы и электрофоны, кинопроекторы и телевизоры, магнитофоны и CD-плееры, а также специально созданные дидактические материалы и пособия, такие, как диафильмы, диапозитивные серии, пластинки, кассеты и компакт диски. Именно эти средства обучения на разных этапах развития системы образования являлись основными инструментами повышения эффективности хранения, обработки, передачи и представления учебной информации. В отсутствие компьютерной техники они играли роль средств информатизации образования.

Более ста лет назад известный американский изобретатель Т.А. Эдисон после изобретения первого звукозаписывающего устройства - фонографа заявил, что с появлением возможностей записи, хранения и воспроизведения звука решены все проблемы образования. Однако и сегодня нам приходится заниматься этими проблемами. В разные годы в образование проникали разнообразные средства, появление которых поднимало на качественно новый уровень информационное обеспечение системы образования, что всякий раз положительно сказывалось на эффективности подготовки специалистов.

В настоящее время в учебных заведениях можно встретить:

· средства для записи и воспроизведения звука (электрофоны, магнитофоны, CD-проигрыватели),

· системы и средства телефонной, телеграфной и радиосвязи (телефонные аппараты, факсимильные аппараты, телетайпы, телефонные станции, системы радиосвязи),

· системы и средства телевидения, радиовещания (теле и радиоприемники, учебное телевидение и радио, DVD-проигрыватели),

· оптическая и проекционная кино - и фотоаппаратура (фотоаппараты, кинокамеры, диапроекторы, кинопроекторы, эпидиаскопы),

· полиграфическая, копировальная, множительная и другая техника, предназначенная для документирования и размножения информации (ротапринты, ксероксы, ризографы, системы микрофильмирования),

· компьютерные средства, обеспечивающие возможность электронного представления, обработки и хранения информации (компьютеры, принтеры, сканеры, графопостроители),

· телекоммуникационные системы, обеспечивающие передачу информации по каналам связи (модемы, сети проводных, спутниковых, оптоволоконных, радиорелейных и других видов каналов связи, предназначенных для передачи информации).

Технические средства, используемые в образовании можно классифицировать. В основе этой классификации могут лежать различные критерии. В частности все технические средства могут быть разделены на группы в зависимости от вида информации и принципов, лежащих в основе их функционирования.

Традиционные аналоговые технические средства

Аудиосредства

(электрофоны, магнитофоны, микрофоны, усилители, акустические системы, диктофоны, радиоприемники, лингафонное оборудование, кассеты, пластинки),

Графические и фотографические средства

(фотоаппараты, фильмоскопы, диапроекторы, эпидиаскопы, диафильмы, слайды, изображения на пленках),

Кинопроекционная техника

(кинокамеры, кинопроекторы, кинопленки),

Видео и телевизионные средства

(телевизоры, мониторы, телекамеры, видеокамеры, видеомагнитофоны, видеоплееры, видеопроекторы, видеокассеты).

Цифровые технические средства

Аудиосредства

(цифровые диктофоны и плееры, цифровые компакт-диски),

Графические и фотографические средства

(цифровые фотоаппараты, лазерные и магнитные диски, электронные карты памяти),

Проекционная техника

(мультимедийные проекторы),

Видео и телевизионные средства

(цифровые видеокамеры, DVD-проигрыватели и DVD-плееры, лазерные и магнитные диски, электронные карты памяти).

Компьютерные средства информатизации

Компьютерные мультимедиа-средства записи, обработки и воспроизведения звука; записи обработки и визуализации текста, графических и фотографических объектов; записи, обработки и воспроизведения видео

Телекоммуникационные средства телекоммуникационного общения людей; средства доступа к информационным ресурсам

Технические средства позволяют привнести в образовательную деятельность возможность оперирования с информацией разных типов, таких, как звук, текст, фото и видео изображение. Эти средства в ряде случаев оказываются очень сложными в техническом и технологическом отношении. Компьютер, проникнувший в сферу образования, является универсальным средством обработки информации. Универсальность компьютера состоит в том, что, с одной стороны, он один в состоянии обрабатывать информацию разных типов, с другой стороны, один и тот же компьютер в состоянии выполнять целый спектр операций с информацией одного типа. Благодаря этому компьютер в совокупности с соответствующим набором периферийных устройств в состоянии обеспечить выполнение всех функций технических средств обучения.

Корректное определение средств информатизации образования представляет собой существенную проблему. На первый взгляд, логичнее было бы к средствам информатизации образования отнести любые средства и инструменты, имеющие отношение к обработке и представлению информации, используемой в образовании. При таком подходе к средствам информатизации образования помимо компьютеров и программного обеспечения будут относиться и обычная книга, и магнитофон, и диапроектор. Такое определение средств информатизации образования имеет полное право на существование.

Но, вместе с тем, универсальность компьютера делает нецелесообразным дальнейшее проникновение всех отмеченных некомпьютерных средств в образование, за исключением книги. Кроме того, большинство технических средств информатизации, перечисленных выше, теряют актуальность. Сегодня по понятным причинам уже практически невозможно найти современный учебный диафильм или пластинку для электрофона.

В связи с этим становится оправданным отнесение к средствам информатизации образования только компьютерных средств обработки и представления информации. Практическое осуществление информатизации образования в этом случае приведет к расширению использования в образовании новейших информационных и телекоммуникационных технологий. Именно поэтому под средствами информатизации образования понимается компьютерное аппаратное и программное обеспечение, а также их содержательное наполнение, используемые для достижения целей информатизации образования.

Компьютеры и связанные с ними информационные технологии являются основой информатизации образования. Поэтому компьютеры и устройства, управляемые ими, обычно называемые аппаратным обеспечением, должны рассматриваться в процессе информатизации образования. В то же время особенности устройства и функционирования различных средств аппаратного обеспечения на протяжении последних десятилетий прочно вошли в предметную область информатики и информационно-коммуникационных технологий. Учитывая это, логично остановиться лишь на особенностях компьютеров и другого аппаратного обеспечения, наиболее важных для информатизации образования.

Несмотря на свою кажущуюся молодость, компьютеры имеют довольно богатую историю. Своими корнями они уходят в средние века, когда впервые была сформулирована идея автоматизации вычислений, что послужило толчком к созданию первых вычислительных устройств. Первую действующую суммирующую машину построил в 1642 году Блез Паскаль - знаменитый французский физик, математик и инженер. Его вычислительная машина сохранилась до наших дней. Несмотря на то, что изначально автоматизация вычислений осуществлялась с помощью механических приборов и инструментов, такие устройства вполне можно рассматривать в качестве средств обработки информации и, следовательно, прародителей современных средств информатизации разных областей деятельности человека, в том числе и образования.

Еще четыре десятилетия назад активно использовались и механические арифмометры, и электромеханические клавишные вычислительные машины, снабженные электрическим приводом, и полноценные электронные вычислительные машины (ЭВМ). Однако из-за своей громоздкости, трудности использования, дороговизны, низкой скорости обработки информации и целого ряда других причин ЭВМ не могли найти должного применения в сфере образования. Редким исключением являлись высшие учебные заведения, наличие ЭВМ в которых оправдывалось необходимостью подготовки специалистов по ряду профессий, связанных с вычислениями и автоматизацией их обработки. При этом все педагоги и студенты работали, как правило, с одной вычислительной машиной. Именно в этих институтах и университетах зарождался первый опыт информатизации образования.

Вместе с тем реальное широкомасштабное проникновение средств информатизации во все виды образовательной деятельности разумно связать с появлением в начале 80-х годов прошлого века персональных ЭВМ, отличительными особенностями которых являлись возможность работы ровно с одним человеком, компактность, быстродействие, относительно низкая стоимость, наличие большого количества устройств, расширяющих возможности персональных ЭВМ. Главным направлением развития персональных ЭВМ являлось расширение возможностей по обработке информации разных типов. Постепенно подобные аппаратные средства позволили людям создавать, хранить, обрабатывать и передавать текст, графические изображения, фото и видео - фрагменты, звук. В связи с этим современные персональные ЭВМ не вполне корректно называть вычислительными машинами. За такими устройствами прочно закрепилось название «компьютеры».

Хотя в дословном переводе с английского языка слово «компьютер» означает «вычислитель», так уж сложилось, что слово «компьютер» в большинстве языков мира стало означать персональную ЭВМ, способную обрабатывать информацию разных типов.

Компьютер универсален. Уместно вспомнить, что универсальность компьютера заключается как в возможности обработки информации разных типов, так и в выполнении разных операций с информацией одного типа. Благодаря своей универсальности персональные компьютеры обладают максимальным количеством преимуществ, значимых с точки зрения информатизации образования. Большинство педагогов и обучаемых работают именно с персональными компьютерами, имеющимися практически в каждом учебном заведении. Именно с помощью персональных компьютеров читаются лекции и проводятся практические занятия, измеряется уровень знаний и ведутся научные исследования, распределяется учебная нагрузка и планируются внеучебные мероприятия, выполняются курсовые и дипломные проекты, осуществляется самообразование.

В связи с этим под компьютерным аппаратным обеспечением, являющимся по определению, неотъемлемой частью средств информатизации образования, целесообразно понимать персональные компьютеры и другие аппаратные устройства, работающие во взаимодействии с ними.

Вне зависимости от марки, модели, времени создания и области применения все персональные компьютеры, используемые в образовании, имеют общие фундаментальные особенности, в числе которых:

1. Работа с одним пользователем, когда в каждый момент времени с компьютером работает только один человек. При этом не исключается одновременное выполнение нескольких операций по обработке информации;

2. Возможность обработки, хранения, представления и передачи информации разных типов, в числе которых текст, числовые данные, графические изображения, звук и другие;

3. Единообразное общение с пользователем на языке, близком к естественному;

4. Совместная работа с различными аппаратными устройствами, существенно расширяющими возможности персонального компьютера по обработке, хранению, представлению и передаче информации разных типов;

5. Выполнение операций по обработке информации под управлением специально разрабатываемых компьютерных программ, нацеленных как на поддержание работы различных системных функций компьютера, так и на решение прикладных задач, значимых для информатизации деятельности человека. Совокупность подобных системных и прикладных программ составляет программное обеспечение персональных компьютеров.

Для некоторых персональных компьютеров отличительной чертой является их мобильность, когда благодаря небольшим размерам и весу компьютера человек имеет возможность использовать его вне зависимости от своего местонахождения.

Способ взаимодействия человека с компьютером и тип требуемого программного обеспечения зависят от так называемой аппаратной платформы компьютера. В это понятие включается совокупность особенностей технической реализации компьютера, присущих марке и фирме-изготовителю конкретного аппаратного обеспечения. В современной системе образования используются две таких платформы. В 1976 году был создан первый компьютер AppleMacintosh, разработанный американскими инженерами Стивом Возняком и Стивом Джобсом. Массовое создание таких компьютеров послужило основным толчком к формированию промышленности персональных компьютеров. В 1981 году фирмой IBM был представлен персональный компьютер IBM PC (PC - personalcomputer). Его модели PC XT, PC AT, а также модели с процессором Pentium стали, каждый в свое время, ведущими на мировом рынке персональных компьютеров. Именно компьютеры семейств IBM PC и AppleMacintosh и соответствующие им аппаратные платформы являются наиболее распространенными в системах образования большинства стран мира.

Важно понимать, что вне зависимости от типа аппаратной платформы персональные компьютеры обладают всеми возможностями, значимыми для повышения эффективности подготовки специалистов и могут в равной степени использоваться для достижения целей информатизации образования. В то же время персональные компьютеры, принадлежащие одной аппаратной платформе, могут существенно отличаться друг от друга по целому ряду параметров, учет которых необходим в ходе практической деятельности по внедрению компьютеров в образование.

В связи с этим одним из важных вопросов, ответ на который должен быть получен в ходе информатизации образования, является вопрос о достаточности параметров конкретного компьютера для его использования в рамках повышения эффективности образовательной деятельности. Очень часто решение этого вопроса ложится на педагогов и администрацию учебных заведений. Одним из наиболее правильных подходов к определению достаточности параметров компьютеров можно считать подход, при котором изначально определяются цели их использования в конкретном виде образовательной деятельности, отбираются необходимые компьютерные программные средства и их содержательное наполнение, определяются условия использования средств информатизации образования. Достаточными являются такие параметры персональных компьютеров, при которых отобранное программное обеспечение будет успешно функционировать, обеспечивая достижение целей информатизации в заданных условиях.

Достаточными с точки зрения информатизации образования не всегда могут оказаться наиболее современные, мощные и дорогостоящие компьютеры. Для достижения эффективности учебного процесса часто оказывается достаточным использование маломощных компьютеров, произведенных более десяти лет назад. При этом их замена компьютерами последних моделей никак не сказывается на эффективности обучения. В качестве примера можно привести обучение основам программирования в курсе информатики с использованием популярных оболочек семейства Turbo.

Для определения достаточности аппаратного обеспечения, очевидно, необходимо корректное сопоставление его параметров с требованиями, налагаемыми программным обеспечением, необходимым для достижения целей информатизации образования. В связи с этим важно знать, какими параметрами обладают компьютеры, имеющиеся в распоряжении педагога.

К числу этих параметров относятся:

· быстродействие компьютера (тактовая частота процессора);

· объем оперативной памяти;

· объем жесткого диска;

· наличие и скоростные параметры устройства для чтения и записи компакт-дисков;

· наличие манипуляторов «мышь», джойстик и других;

· характеристики видеосистемы компьютера (тип и объем памяти видеокарты; тип, размер и разрешение монитора);

· наличие и характеристики аудиосистемы компьютера (вид аудиокарты, тип акустических систем, наличие микрофона);

· наличие и тип сетевой карты;

· наличие модема;

· наличие оборудования, обеспечивающего беспроводную связь (Wi-Fi, Bluetooth);

· наличие, тип и марка принтера;

· наличие, тип и марка сканера.

Следует отметить, что при определении достаточности конкретных компьютеров существенную роль играют тип и версия операционной системы, а также наличие доступа к локальным и глобальным телекоммуникационным сетям, несмотря на то, что такие параметры не могут быть отнесены к характеристикам аппаратного обеспечения.

Описание компьютерной техники, применяемой в образовании, не было бы полным без детального рассмотрения видового состава и возможностей аппаратуры, работающей под управлением персональных компьютеров. По отношению к компьютерам такая аппаратура получила название периферии (периферийных устройств). Появление в учебном заведении любого нового периферийного устройства, как правило, предоставляет новые возможности для педагогов и обучаемых. Например, появление компьютерного проектора дает новые возможности представления информации на лекциях, делая их более наглядными и занимательными, облегчает подготовку к лекциям, увеличивает интенсивность подачи и усвоения учебной информации. Наличие принтеров приводит к возможности создания и оперативного тиражирования учебных материалов, печатаемых на бумаге; существенно повышает уровень обеспечения полиграфической продукцией внеучебных мероприятий; интенсифицирует и облегчает документооборот.

Очевидно, что эти и другие возможности, привносимые в образование периферийными устройствами персональных компьютеров, способствуют повышению мотивации к обучению, повышению объективности контроля и оценки результатов обучения, приобщению учеников к самостоятельной, внеучебной и научно-исследовательской деятельности, существенно облегчают и систематизируют профессиональную деятельность педагогов и администрации учебных заведений.

Помимо проекторов и принтеров к периферийным устройствам персональных компьютеров относятся сканеры и цифровые фотоаппараты, предназначенные для ввода графических и фотографических изображений, цифровые видеокамеры, обеспечивающие ввод видеоизображений, микрофоны и акустические системы, нацеленные на ввод и вывод аудиоинформации, различные виды манипуляторов, облегчающих человеку взаимодействие с компьютером. В образовании все чаще используются специализированные периферийные устройства, предназначенные для информатизации обучения отдельным учебным предметам. Такими устройствами являются электронные микроскопы, применяемые в обучении биологии, цифровые омметры, вольтметры и амперметры, используемые при изучении физики, устройства глобального позиционирования (GPS), применяемые на практических занятиях по краеведению.

Вместе с тем обсуждение преимуществ и недостатков использования компьютеров и связанных с ними периферийных устройств в сфере образования не имеет смысла в привязке к особенностям видового состава и возможностям различных аппаратных устройств, относимых к средствам информатизации образования. Гораздо эффективнее рассматривать целесообразность практического использования аппаратного обеспечения в ответ на нужды отдельных видов образовательной деятельности.

Нельзя забывать, что использование различного аппаратного обеспечения, наряду с положительными аспектами, имеет и ряд негативных последствий, обусловленных, в первую очередь, отрицательным влиянием на здоровье и психологическое состояние обучаемых и педагогов. Учет соответствующих норм и правил является обязательным условием эффективного использования компьютерной техники в образовании. Ограничения и рекомендации, выдаваемые по использованию аппаратных средств информатизации образования, существенно варьируются в зависимости от психолого-возрастных особенностей контингента обучаемых, специфики конкретных методических систем обучения отдельным дисциплинам, вида и количества используемого аппаратного обеспечения, условий эксплуатации компьютерной техники и некоторых других параметров. Сформулировать универсальные предложения и рекомендации по использованию аппаратного обеспечения с минимальным вредом для обучаемых и педагогов невозможно.

Важно понимать, что любое использование компьютерной техники в сфере образования обязательно должно сопровождаться соотнесением всех упомянутых параметров и условий с положениями действующей документации, регламентирующей правила и нормы безопасного использования соответствующего оборудования.

§ 1.4 Использование мультимедийных технологий в школьном курсе информатики

информатика урок школа мультимедийный программный

В аппаратном обеспечении компьютера особым образом выделяется семейство средств, характерной особенностью которых является возможность обработки и представления информации различных типов, являющихся относительного новыми с точки зрения развития компьютерной техники. Действительно, за последние годы к числу таких средств, получивших название средств мультимедиа, были отнесены устройства для записи и воспроизведения звука, фото и видео изображений. Если в ближайшее время появятся и получат распространение устройства для цифровой обработки запахов, то эти устройства также будут отнесены к семейству средств мультимедиа. В силу того, что такие средства имеют особое значение для развития информатизации образования, целесообразно рассмотреть их отдельно.

Специфику средств мультимедиа невозможно понять без знания видов информации и способов ее представления, что является предметом изучения информатики. Рассмотрим основные аспекты классификации информации, значимые для изучения информатизации образования.

Существует несколько критериев, согласно которым информация может быть классифицирована. В качестве первого критерия может быть использован широко распространенный принцип выделения видов восприятия информации человеком, таких, как зрение, слух, обоняние, осязание, вкус. С точки зрения изучения информатизации образования целесообразно рассматривать только те виды информационного воздействия на человека, которые возможны при работе с компьютерной и коммуникационной техникой. Таким образом, всю информацию по видам восприятия можно разделить на три основные группы:

1. Информация, воспринимаемая зрением человека, так называемая зрительная или визуальная информация, включающая текст, графические изображения и рисунки, фотографии, мультфильмы, видеофильмы;

2. Информация, воспринимаемая слуховым аппаратом человека, так называемая звуковая информация, включающая произвольные шумы, музыкальные произведения, речь;

3. Информация, воспринимаемая сенсорной системой человека, так называемая сенсорная или тактильная информация, при работе с помощью специальных технических средств.

Все перечисленные виды информации можно классифицировать и по другим критериям. Одним из них является способ восприятия информации человеком. В этой связи всю поступающую обучаемым информацию можно разделить на ассоциативную и прямую.

Определим ассоциативную информацию как информацию, восприятие которой основано на ассоциациях, возникающих у человека под действием раннее усвоенной информации. При таком подходе к классификации к этому виду информации можно отнести текст, речь и, возможно, рисунки и мультфильмы. В качестве примера можно привести текстовое или словесное описание растения, с которым ученики знакомятся при изучении ботаники. В этом случае чтение текста или прослушивание речи педагога приводит к ассоциации получаемой информации с уже имеющимися у учащихся представлениями о растениях. Важно понимать, что чтение текста или прослушивание речи не приведет к одинаковому восприятию растения всеми обучаемыми. Каждый ученик представит изучаемое растение по-своему.

Прямая информация непосредственно передает важные, в том числе и с точки зрения целей обучения, свойства объектов. К такому виду информации могут быть отнесены фотографии, видеофильмы, произвольный звук, называемый в науке шумом. Одной из существенных отличительных особенностей средств мультимедиа считается возможность представления и обработки прямой информации. Так, например, использование средств мультимедиа при изучении растений в курсе ботаники дает возможность обучаемым увидеть изучаемое растение и происходящие с ним процессы, услышать возможные звуки, что позволяет сформировать более корректные образы, наиболее соответствующие реальным объектам и процессам, с которыми человек имеет дело в жизни.

Таким образом, понятие мультимедиа, вообще, и средств мультимедиа, в частности, с одной стороны тесно связано с компьютерной обработкой и представлением разнотипной информации и, с другой стороны, лежит в основе функционирования средств информатизации, существенно влияющих на эффективность образования. Наличие и внедрение в сферу образования средств мультимедиа способствует появлению соответствующих компьютерных программных средств и их содержательного наполнения, разработке новых методов обучения и технологий информатизации профессиональной деятельности педагогов.

Так, например, появление и проникновение в систему образования средств мультимедиа, позволяющих хранить, обрабатывать и воспроизводить видеофильмы, привело к созданию компьютерных программ, используемых в обучении и содержащих фрагменты видеофильмов, демонстрируемых обучаемым. Это, в свою очередь, породило новые методические сценарии проведения учебных занятий, на которых ученики, работая с компьютером, часть учебного времени посвящают просмотру видеофрагментов, важных с точки зрения целей обучения. Очевидно, что и сами видеоматериалы, используемые в образовании, качественно изменились, в том числе, и благодаря использованию соответствующих средств мультимедиа.

Важно понимать, что, как и многие другие слова языка, слово «мультимедиа» имеет сразу несколько разных значений.

Мультимедиа - это:

· технология, описывающая порядок разработки, функционирования и применения средств обработки информации разных типов;

· информационный ресурс, созданный на основе технологий обработки и представления информации разных типов;

· компьютерное программное обеспечение, функционирование которого связано с обработкой и представлением информации разных типов;

· компьютерное аппаратное обеспечение, с помощью которого становится возможной работа с информацией разных типов;

· особый обобщающий вид информации, которая объединяет в себе как традиционную статическую визуальную (текст, графику), так и динамическую информацию разных типов (речь, музыку, видео фрагменты, анимацию и т.п.).

Таким образом, в широком смысле термин «мультимедиа» означает спектр информационных технологий, использующих различные программные и технические средства с целью наиболее эффективного воздействия на пользователя (ставшего одновременно и читателем, и слушателем, и зрителем).

Благодаря применению мультимедиа в средствах информатизации за счет одновременного воздействия графической, звуковой, фото и видео информации такие средства обладают большим эмоциональным зарядом и активно включаются в индустрию развлечений, практику работы различных учреждений, домашний досуг.

Появление систем мультимедиа произвело революцию во многих областях деятельности человека. Одно из самых широких областей применения технология мультимедиа получила в сфере образования, поскольку средства информатизации, основанные на мультимедиа, способны в ряде случаев существенно повысить эффективность обучения. Экспериментально установлено, что при устном изложении материала обучаемый за минуту воспринимает и способен переработать до одной тысячи условных единиц информации, а при «подключении» органов зрения до 100 тысяч таких единиц.

В настоящее время количество созданных средств мультимедиа измеряется тысячами наименований. Мультимедиа-технологии и соответствующие средства информатизации образования развиваются очень быстро. Если в первом издании российского справочника по CD-ROM и мультимедиа, изданного в 1995 году, перечислено всего 34 экземпляра мультимедиа-продуктов образовательного назначения, в издании 1996 года таких продуктов было перечислено уже более 112-ти, а в начале 1998 года это число перевалило за 300, то сейчас этот список содержит несколько тысяч наименований. Безусловно, эти показатели не отражают точной картины обеспеченности средствами мультимедиа, но однозначно свидетельствуют о неуклонном росте числа создаваемых и используемых средств мультимедиа.

Средства и технологии мультимедиа обеспечивают возможность интенсификации обучения и повышение мотивации обучения за счет применения современных способов обработки аудиовизуальной информации, таких, как:

· «манипулирование» (наложение, перемещение) визуальной информацией;

· контаминация (смешение) различной аудиовизуальной информации;

· реализация анимационных эффектов;

· деформирование визуальной информации (увеличение или уменьшение определенного линейного параметра, растягивание или сжатие изображения);

· дискретная подача аудиовизуальной информации;

· тонирование изображения;

· фиксирование выбранной части визуальной информации для ее последующего перемещения или рассмотрения «под лупой»;

· многооконное представление аудиовизуальной информации на одном экране с возможностью активизировать любую часть экрана (например, в одном «окне» - видеофильм, в другом - текст);

· демонстрация реально протекающих процессов, событий в реальном времени (видеофильм).

Существует несколько понятий, связанных с мультимедиа и использованием соответствующих средств информатизации в образовании. В частности, при использовании средств мультимедиа в образовании существенно возрастает роль иллюстраций.

Существует два основных толкования термина «иллюстрация».

Иллюстрация (иллюстрирование) - это:

· введение в текст поясняющей или дополняющей информации другого типа (изображения и звука),


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.