Автоматизация рабочего места преподавателя информатики

Наверное, наиболее точно было бы определить как локальную такую сеть, которая позволяет пользователям не замечать связи. Компьютеры, связанные локальной сетью, объединяются, по сути, в один виртуальный компьютер, ресурсы которого могут быть доступны всем пользователям, причем этот доступ не менее удобен, чем к ресурсам, входящим непосредственно в каждый отдельный компьютер. Под удобством в первую очередь понимается в данном случае высокая реальная скорость доступа, при которой обмен информацией между приложениями осуществляется незаметно для пользователя. При таком определении ни медленные глобальные сети, ни медленная связь через последовательный или параллельный порты не подпадают под понятие локальной сети.

Из такого определения сразу же следует, что скорость передачи по локальной сети должна обязательно расти по мере роста быстродействия наиболее распространенных компьютеров. Именно это мы и наблюдаем: если еще сравнительно недавно вполне приемлемой считалась скорость обмена в 1-10 Мбит/с, то сейчас среднескоростной считается сеть, работающая на скорости 100 Мбит/с и активно разрабатываются средства для скорости 1000 Мбит/с и даже больше. При меньших скоростях передачи связь станет узким местом, будет чрезмерно замедлять работу объединенного сетью виртуального компьютера.

Таким образом, главное отличие локальной сети от любой другой - высокая скорость обмена. Но это не единственное отличие, не менее важны и другие факторы. Например, принципиально необходим низкий уровень ошибок передачи. Ведь даже очень быстро переданная, но искаженная ошибками информация бессмысленна - ее придется передавать еще раз. Поэтому локальные сети обязательно используют специально прокладываемые качественные линии связи.

Принципиальное значение имеет и такая характеристика сети, как возможность работы с большими нагрузками, то есть с большой интенсивностью обмена (или, как еще говорят, с большим трафиком). Если механизм управления обменом, используемый в сети, не слишком эффективен, то компьютеры могут чрезмерно долго ждать своей очереди на передачу, и даже если передача будет производиться затем на высочайшей скорости и полностью безошибочно, то для пользователя сети это все равно обернется неприемлемой задержкой доступа ко всем сетевым ресурсам. Любой механизм управления обменом может гарантированно работать только тогда, когда заранее известно, сколько компьютеров (абонентов, узлов) может быть подключено к сети. При включении непредусмотренном большое число абонентов забуксует вследствие перегрузки любой механизм. Наконец, сетью в истинном смысле этого слова можно назвать только такую систему передачи данных, которая позволяет объединять хотя бы до нескольких десятков компьютеров, но никак не два, как в случае связи через стандартные порты.

Таким образом, можно сформулировать следующие отличительные признаки локальной сети:

высокая скорость передачи, большая пропускная способность;

низкий уровень ошибок передачи (или, что то же самое, высококачественные каналы связи). Допустимая вероятность ошибок передачи данных должна быть порядка 10"7 - 10~8;

эффективный, быстродействующий механизм управления обменом;

ограниченное, точно определенное число компьютеров, подключаемых к сети.

При таком определении понятно, что глобальные сети отличаются от локальных тем, что рассчитаны на неограниченное число абонентов и используют, как правило, не слишком качественные каналы связи и сравнительно низкую скорость передачи, а механизм управления обменом в них в принципе не может быть гарантированно быстрым. В глобальных сетях гораздо важнее не качество связи, а сам факт ее существования.

Нередко выделяют еще один класс компьютерных сетей - городские сети (MAN, Metropolitan Area Network), которые обычно бывают ближе к глобальным сетям, хотя иногда имеют некоторые черты локальных сетей - например, высококачественные каналы связи и сравнительно высокие скорости передачи. В принципе городская сеть может быть действительно локальной, со всеми ее преимуществами.

Правда, сейчас уже нельзя провести четкую и однозначную границу между локальными и глобальными сетями. Большинство локальных сетей имеет выход в глобальную сеть, но характер передаваемой информации, принципы организации обмена, режимы доступа к ресурсам внутри локальной сети, как правило, сильно отличаются от тех, что приняты в глобальной сети. И хотя все компьютеры локальной сети выданном случае включены также и в глобальную сеть, специфики локальной сети это не отменяет. Возможность выхода в глобальную сеть остается всего лишь одним из ресурсов, разделяемых пользователями локальной сети.

По локальной сети может передаваться самая разная цифровая информация: данные, изображения, телефонные разговоры, электронные письма и т.д. Кстати, именно задача передачи изображений, особенно полноцветных динамических изображений, предъявляет самые высокие требования к быстродействию сети. Чаще всего локальные сети используются для разделения (то есть совместного использования) таких ресурсов, как дисковое пространство, принтеры и выход в глобальную сеть, но это всего лишь незначительная часть тех возможностей, которые предоставляют средства локальных сетей. Например, они позволяют осуществлять обмен информацией между компьютерами разных типов. Абонентами (узлами) сети могут быть не только компьютеры, но и другие устройства, например принтеры, плоттеры, сканеры. Локальные сети дают возможность организовать систему параллельных вычислений на всех компьютерах сети, что позволяет многократно ускорить решение сложных математических задач. С их помощью можно также управлять работой сложной технологической системы или исследовательской установки с нескольких компьютеров одновременно.

Однако локальные сети имеют и некоторые недостатки, о которых всегда следует помнить. Помимо дополнительных материальных затрат на покупку оборудования и сетевого программного обеспечения, на прокладку соединительных кабелей и обучение персонала, необходимо также иметь специалиста, который будет заниматься контролем за работой сети, модернизацией сети, управлением доступом к ресурсам, устранением возможных неисправностей - то есть администратора сети. Сети ограничивают возможности перемещения компьютеров, так как при этом может понадобиться перекладка соединительных кабелей. Кроме того, сети представляют собой прекрасную среду для распространения компьютерных вирусов, поэтому вопросам защиты придется уделять гораздо больше внимания, чем в случае автономного использования компьютеров. Так что ничто не дается даром.

Здесь же упомянем о таких важнейших понятиях теории сетей, как сервер и клиент.

Сервером называется абонент (узел) сети, который предоставляет свои ресурсы другим абонентам, но сам не использует ресурсы других абонентов, то есть служит только сети. Серверов в сети может быть несколько, и совсем не обязательно сервер - это самый мощный компьютер. Выделенный сервер - это сервер, занимающийся только сетевыми задачами. Невыделенный сервер может заниматься помимо обслуживания сети и другими задачами. Специфический тип сервера - это сетевой принтер.

Клиентом называется абонент сети, который только использует сетевые ресурсы, но сам свои ресурсы в сеть не отдает, то есть сеть его обслуживает. Компьютер-клиент также часто называют рабочей станцией. В принципе каждый компьютер может быть одновременно как клиентом, так и сервером. Под сервером и клиентом часто понимают также не сами компьютеры, а работающие на них программные приложения. В этом случае то приложение, которое только отдает ресурс в сеть, является сервером, а то приложение, которое только пользуется сетевыми ресурсами, является клиентом.

2.2 Иллюстрация локальной сети «Arcnet»

Сеть Arcnet (или ARCnet, от англ. Attached Resource Computer Net) - это одна из старейших сетей. Она была разработана фирмой Datapoint Corporation еще в 1977 году. Международные стандарты на эту сеть отсутствуют, хотя именно она считается родоначальницей метода маркерного доступа. Несмотря на отсутствие стандартов, сеть Arcnet до недавнего времени пользовалась довольно большой популярностью, даже серьезно конкурировала с Ethernet. Большое количество фирм (например, Datapoint, Standard Microsystems, Xircom и др.) производили аппаратуру для сети этого типа, но сейчас производство аппаратуры Arcnet практически прекращено.Среди основных достоинств сети Arcnet можно назвать высокую надежность и гибкость, простоту диагностики аппаратных неисправностей, меньшие по сравнению с Ethernet ограничения на общую длину сети (на обычном тонком коаксиальном кабеле), а также сравнительно низкую стоимость адаптеров. Из недостатков сети наиболее существенным является низкая скорость передачи информации (всего лишь 2,5 Мбит/с).

Для передачи информации в сети Arcnet используется довольно редкий код, в котором логической единице соответствуют два импульса в течение битового интервала, а логическому нулю - один импульс. Очевидно, что такой код относится к самосинхронизирующимся, но он требует еще большей пропускной способности кабеля, чем даже Манчестер-П.

В качестве топологии сеть Arcnet использует шину (Arcnet-BUS) и пассивную звезду (Arcnet-STAR). Они показаны на рис 5.11 и 5.12.

Рис. 5.11. Топология сети Arcnet типа «шина»

Рис. 5.12. Топология сети Arcnet типа «пассивная звезда»

Оборудование для топологии «шина» практически ничем не отличается от аналогичного, применяемого в сети Ethernet на тонком коаксиальном кабеле (10ВASE2). Здесь точно так же используются Т-коннекторы и BNC-разъемы, а также терминаторы с заземлением и без него. Единственное, но важное отличие состоит в том, что в данном случае кабель должен быть с волновым сопротивлением 93 Ом, например, марки RG-62A/U, а не 50-омным, как в Ethernet. Соответственно 93-омными должны быть и согласующие терминаторы. Несмотря на большое сходство оборудования, кабельные системы Ethernet и Arcnet несовместимы между собой, и в случае перехода, например, с Arcnet на Ethernet, все кабели придется проложить заново. В связи с резким сокращением выпуска сетей Arcnet эта задача становится довольно актуальной для тех, кто ориентировался на эту сеть.

В случае топологии «пассивная звезда» (или «пассивное дерево», то есть при нескольких концентраторах, объединенных между собой) применяются концентраторы двух типов: активные (которые ретранслируют принимаемые сигналы перед передачей другим абонентам) и пассивные (без ретрансляции). Концентраторы рассчитаны на 4, 8, 16 и 32 канала. 4-ка-нальные концентраторы обычно выполняются в виде платы расширения для компьютера, 8- и 16-канальные -- как правило, в виде отдельных конструктивных блоков с собственными источниками питания, что определяет их значительно большую стоимость.

Активные концентраторы используются также и при создании топологии шина. В этом случае к каждому порту концентратора подключается сегмент шины с несколькими абонентами (не более 8). Минимальное расстояние между абонентами в шине составляет 1 м. Отметим, что для топологий шина и звезда применяются различные адаптеры (правда, существуют и адаптеры с возможностью работы как в шине, так и в звезде).

Основные технические характеристики сети Arcnet следующие.

- Среда передачи - коаксиальный кабель, витая пара.

- Максимальная длина сети - 6 км.

- Максимальная длина кабеля от абонента до пассивного концентратора - 30 м.

- Максимальная длина кабеля от абонента до активного концентратора - 600 м.

- Максимальная длина кабеля между активным и пассивным концентраторами - 30 м.

- Максимальная длина кабеля между активными концентраторами -- 600 метров.

- Максимальное количество абонентов в сети1 - 255.

- Максимальное количество абонентов на шинном сегменте -- 8.

- Максимальная длина сегмента - 300 м.

- Скорость передачи данных - 2,5 Мбит/с.

При создании сложных топологий необходимо следить, чтобы задержка распространения сигналов в сети не превышала 30 мкс. Максимальное затухание сигнала в кабеле на частоте 5 МГц не должно превышать 11 дБ.

Как видим, Arcnet уступает Ethernet по допустимому количеству абонентов сети, но в реальности любая сеть довольно редко объединяет больше сотни абонентов.

В сети Arcnet используется маркерный метод доступа (метод передачи права), но он несколько отличается от применяемого в сети Token-Ring. Ближе всего этот метод к тому, который предусмотрен в стандарте IEEE 802.4. Последовательность действий абонентов при данном методе следующая:

1. Абонент, желающий передавать, ждет прихода маркера.

2. Получив маркер, он посылает запрос на передачу приемнику информации (то есть спрашивает, готов ли приемник принять его пакет).

3. Приемник, получив запрос, посылает ответ (то есть подтверждает свою готовность).

4. Получив подтверждение готовности, передатчик посылает свой пакет.

5. Получив пакет, приемник посылает подтверждение приема пакета.

6. Передатчик, получив подтверждение приема пакета, посылает маркер следующему абоненту.

Таким образом, в данном случае пакет передается только тогда, когда есть уверенность в готовности приемника принять его. Это существенно увеличивает надежность передачи. Так же, как и в случае Token-Ring, конфликты в Arcnet полностью исключены. Как и любая маркерная сеть, Arcnet хорошо держит нагрузку и гарантирует величину времени доступа к сети (в отличие от Ethernet). Другое дело, что невысокая пропускная способность сети (2,5 Мбит/с) в принципе не позволяет передавать больших потоков информации, но для небольших сетей, тем более с разовыми случайными передачами, этого часто и не требуется. Отметим также, что маркер передается в данном случае по логическому кольцу, хотя физическая топология сети не кольцевая, а шинная.

Размер пакета сети Arcnet составляет 0,5 Кб. Помимо данных в него входят также 8-битные адреса приемника и передатчика и 16-битная циклическая контрольная сумма (CRC).

Адаптеры сети Arcnet чаще всего выпускаются в виде плат расширения компьютера. Точно так же, как и адаптеры других сетей, перед установкой в компьютер они требуют настройки: выбора адресов портов и номера прерывания. Помимо этой общей настройки на каждой плате адаптера Arcnet необходимо с помощью переключателей или перемычек установить свой собственный сетевой адрес (всего их может быть 255, так как последний, 256-ой адрес применяется в сети для режима широкого вещания).

Существовали варианты сети Arcnet, рассчитанные на скорость передачи 20 Мбит/с, но они не получили широкого распространения.

2.3 Санитарно-гигиенические требования кабинета информатики

Помещения кабинета ИВТ должны иметь естественное и искусственное освещение в соответствии с СанПиН 2.2.2.542-96.

Основной поток естественного света должен быть слева. Ориентация оконных проемов должна быть на север или на северо-восток. Не допускается направление основного светового потока естественного света сзади и спереди работающего на ПЭВМ. При двухстороннем освещении при глубине помещения кабинета более 6м обязательно устройство правостороннего подсвета, высота которого должна быть не менее 2,2м от пола.

В осветительных установках кабинета ИВТ должна быть использована система общего освещения, выполненная потолочными или подвесными люминесцентными светильниками, равномерно размещенными по потолку рядами в виде сплошных линий с двух сторон о рабочего стола с ПЭВМ или ВДТ. Светильники, а также оконные светопроемы не должны отражаться на экранах ПЭВМ или ВДТ.

Освещенность поверхности ученических столов при искусственном освещении должна быть в пределах 300-500 лк. Светильники должны иметь светорассеивающую арматуру.

В качестве источников света рекомендуется использовать люминесцентные лампы мощностью 40Вт, 58Вт или энергоэкономичные мощностью 36Вт типа ЛБ, ЛХБ как наиболее эффективные и приемлемые с точки зрения спектрального состава.

Для учебных помещений с ПЭВМ и ВДТ следует применять светильники серии ЛП036 с высокочастотными пуск регулируемыми аппаратами (ВЧПРА). Можно допустить применение светильников без ВЧПРА в модификации "кососвет".

В помещениях с ПЭВМ по причине загрязнения воздуха антропогенными веществами органической природы и диоксидом углерода рекомендуется иметь приточно-вытяжную вентиляцию, обеспечивающую оптимальный температурно-влажностный режим для всех климатических зон.

При отсутствии приточно-вытяжной вентиляции можно организовать кондиционирование воздуха с помощью бытовых кондиционеров.

Расчет кондиционеров должен быть проведен инженером по вентиляции в зависимости от их производительности, количества тепло избытков от машин, людей, солнечной радиации и источников искусственного освещения.

Кабинет ИВТ должен быть оборудован умывальником с подводкой горячей и холодной воды.

Электроснабжение кабинета должно быть выполнено в соответствии с требованиями ГОСТ 28139-89 и ПУЭ.

Подводка электрического напряжения к столам обучающихся и учителя должна быть стационарной и скрытой.

Расположение электрощита и Устройства защитного отключения должно давать учителю возможность мгновенного отключения системы электроснабжения. Рекомендуемое размещение - слева или справа от классной доски.

Для обеспечения пожарной безопасности кабинет МВТ должен быть укомплектован 2-мя углекислотными огнетушителями (типа ОУ-2).

Для окраски стен и панелей должны быть использованы светлые тона красок (р=0,5-0,6). Состав красок должен исключать возникновение известковой пыли.

Поверхности ограждающих конструкций кабинета, классной доски, рабочих столов должны быть матовыми.

Поверхность пола должна быть ровной, без выбоин, нескользкой, удобной для очистки и влажной уборки, обладать антистатическими свойствами.

Содержание вредных химических веществ в воздухе помещений с использованием видео дисплейных терминалов (ВДТ) и персональных электронно-вычислительных машин (ПЭВМ) не должно превышать среднесуточных концентраций для атмосферного воздуха.

Для внутренней отделки интерьера помещений с ПЭВМ и ВДТ не разрешается применять синтетические материалы, выделяющие в воздух вредные химические вещества и соединения. К ним можно отнести древесно-стружечные плиты, слоистый бумажный пластик, моющиеся обои, рулонные синтетические покрытия и др.

Уровень шума на рабочем месте во всех учебных помещениях с ВДТ и ПЭВМ не должен превышать 50 дБА. (Санитарные нормы допустимого шума в помещениях жилых и общественных зданий и на территории жилой застройки N 3077-84, п.7.2).

Требования к помещениям кабинета ИВТ

Кабинет информатики и вычислительной техники (МВТ) организуется как учебно-воспитательное подразделение средней общеобразовательной и профессиональной школы, учебно-производственного комбината, оснащенное комплектом учебной вычислительной техники (КУВТ), учебно-наглядными пособиями, учебным оборудованием, мебелью, оргтехникой и приспособлениями для проведения теоретических и практических, классных, внеклассных занятий по курсу "Основы информатики и вычислительной техники" (ОИВТ) как базовому, так и профильным. Кроме того, КИВТ может использоваться в преподавании различных учебных предметов, трудовой подготовки.

Площадь помещений кабинета ИВТ определяется в соответствии с требованиями нормативного документа "Учебно-материальная база образовательного учреждения общего среднего образование" ч. I. "Нормы и требования к учебным зданиям и пришкольным участкам", а также СанПиН 2.2.2.542-96.

Размещение КИВТ во всех учебных заведениях в цокольных и подвальных помещениях не допускается.

Минимальная площадь, приходящаяся на одну ПЭВМ, должна быть не менее 6 кв. м., а объем - не менее 24,0 куб. м. при высоте не менее 4 м. При меньшей высоте учебного помещения рекомендуется увеличить площадь на одно рабочее место.

При кабинете ИВТ должна быть организована лаборантская площадью не менее 18 кв. м. Лаборантское помещение должно иметь два выхода: в учебное помещение и на лестничную площадку или в рекреацию.

Площадь кабинета должна позволять расставить в нем мебель с соблюдением санитарно-гигиенических норм.

Передняя стена КИВТ оборудуется классной доской для фломастеров, экраном, шкафом для хранения учебно-наглядных пособий и носителей информации.

При входе в кабинет ИВТ должны быть предусмотрены встроенные или пристенные шкафы (полки) для портфелей.

Слева от доски, в рабочей зоне учителя, на стене должен быть закреплен электрораспределительный щит с пультом управления электроснабжением рабочих мест учителя и учащихся.

Под доской или отдельно под стендами устанавливают ящики для таблиц. На верхней кромке доски крепятся держатели (или планка с держателями) для подвешивания таблиц.

На стене, противоположной окнам, размещаются экспозиционные щиты с постоянной и временной информацией.

Вдоль задней стены возможно установка секционного шкафа для хранения учебного оборудования и носителей информации в зависимости от площади кабинета.

Верхняя часть задней стены кабинета должна быть предназначена для экспонирования пособий, необходимых для изучения отдельных тем программы.

Список литературы

Библиография

1. Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 3 июня 2003 г. N 118 "О введении в действие санитарно-эпидемиологических правил и нормативов СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03"

2. Постановление Правительства РФ от 24 июля 2000 года N 554 (Собрание законодательства Российской Федерации, 2000, N 31, ст.3295).

3. Аванесов В.С. Научные проблемы тестового контроля знаний. - М.: Учебный центр при исследовательском центре проблем качества подготовки специалистов, 2001. - 136 с.

4. Аванесов В.С. Основы научной организации педагогического контроля. - М., 2000. - 167 с.

5. Апатова Н.В. Информационные технологии в школьном образовании. - М., 2001.

6. Беспалько В.П. Педагогика и прогрессивные технологии обучения. - М., 2000.

7. Вержбицкий В. В., Колесникова И. В. Проблемы разработки АОС экспертного типа по общественным наукам. - М.: НИИ ВШ, 2000. Вып. 2. - 48 с

8. Вильямс Р. и др. Компьютеры в школе. - М., 2001

9. Гречихин А.А, Ю.Г. Древс. Вузовская учебная книга. Типология, стандартизация, компьютеризация: Учеб.-метод. Пособие в помощь авт. и ред. М.: Логос. Московский государственный университет печати, 2000, с.255

10. Гершунский Б.С. Компьютеризация в сфере образования: Проблемы и перспективы. - М.: Педагогика, 2001. - с.178-181

11. Джалиашвили З.О., Дюкова М. Г., Иванова И. С., Кириллов А. В., Логинова Г. А. Психолого-педагогические аспекты использования автоматизированной обучающей системы по общественным наукам. - М.: НИИВШ, 2001.

12. Змитрович А.И. Интеллектуальные информационные системы. - Мн.: НТООО "ТетраСистемс", 2002. - 368 с.

13. Попенков В.И. Методика разработки и применения автоматизированных учебных курсов по общественным наукам. - М.: ВПА, 2002. - 120 с.

14. Роберт И.В. Современные информационные технологии в образовании: дидактические проблемы, перспективы использования - М.: Школа-Пресс, 2001.

15. Савельев А.Я. Автоматизированные обучающие системы на базе ЭВМ / вып.3./ М.: Знание, 2001. - 36 с.

16. Савельев А.Я., Новиков В.А., Лобанов Ю.И. Подготовка информации для автоматизированных обучающих систем: Метод. пособие для преподавателей и студентов / Под ред. А.Я. Савельева. - М.: Высшая школа, 1999. - 176 с.

17. Соловов А.В. Проектирование компьютерных систем учебного назначения: Учебное пособие. - Самара: СГАУ, 2001. - 137 с

18. Терещенко, Панов, Майоркин. Управление обучением с помощью ЭВМ. - Л.: Изд-во ЛГУ, 2000. - 143 с.

19. Христочевский С.А.. Электронные мультимедийные учебники и энциклопедии. Информатика и образование, 2000, 2, стр. 70-77.

20. Христочевский С.А.. Информатизация образования. Почему так медленно? Информатика и образование, 2002, 3.

21. Христочевский С.А, В.В. Вихрев, А.А. Федосеев, Е.Н. Филинов. "Информационные технологии". Учебное пособие. М.: "АРКТИ", 2001, с. 200.

22. Системы автоматизированного проектирования и обучения: Межвуз. сб. науч. тр. Иваново: Иванов. ун-т, Иванов. энерг. ин-т, 2001. - 156 с.

23. Современная высшая школа. - М, 2000, в. 3. // Джалиашвили З.О., Кириллов А. В., Потеев М. И., Федоров Б. И. Принципы построения и методическое обеспечение автоматизированной обучающей системы по общественным наукам. - с. 125-133.

24. Современные информационные технологии в учебном процессе: Тезисы докладов уч.-мет. Конференции. - Ростов: РГУ, 25-26 апреля 2000. // Владимирский Б. М. Роль и место когнитивной машинной графики в обучении.

25. Информатика и образование", 2004, №1. // Христочевский С.А. Информатизация образования. - с.13-19.

26. "Информатика и образование", 2004, №2. // Агапова О., Кривошеев А., Ушаков А. О трех поколениях компьютерных технологий обучения. - с. 34-40.

27. "Информатика и образование", 2003, № 5. // Политика в области образования и новые информационные технологии.

28. "Информационные технологии", 2003, №2. // Кривошеев А. Разработка и использование компьютерных обучающих программ.

29. «Информационные технологии и образование» 2004 № 1 //Кунгурцева Е. В-Проблемы распространения информационных образовательных технологий среди педагогов

Размещено на Allbest.ru