Методика изучения средств анализа данных в электронных таблицах

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГУМАНИТАРНО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» (ФГБОУ ВО «ЮУрГГПУ»)

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА ИНФОРМАТИКИ, ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И МЕТОДИКИ ОБУЧЕНИЯ ИНФОРМАТИКИ

Выпускная квалификационная работа

Методика изучения средств анализа данных в электронных таблицах

по направлению 44.03.05 Педагогические образование «Информатика. Экономика»

Выполнил (а):

Студент (ка) группы ЗФ-513/094-5-1

Абдуллина Диана Ахматовна

Научный руководитель:

к.п.н., доцент кафедры ИИТиМОИ

Давыдова Надежда Алексеевна

Челябинск 2018 год



Оглавление

excel образовательный информатика умение

Введение

Глава 1. Теоретические основы изучения анализа данных

1.1 Общие понятия информатики, статистики и анализа данных

1.2 Средства решения анализа данных

Выводы по главе 1

Глава 2. Методика изучения факультативного курса «решение экономических задач в MS Excel»

2.1 Факультативный курс «Решение экономических задач в MS Excel»

2.2 Программная поддержка курса «Способы тайной переписки»

2.3 Апробация курса «Способы тайной переписки»

Выводы по главе 2

Заключение

Список литературы

Приложение



Введение

На сегодняшний день в период общества цивилизации, который можно назвать по праву этап информатизации. Характерной чертой этого периода является тот факт, что доминирующим видом деятельности в сфере общественного производства, повышающим его эффективность и наукоёмкость становится сбор, продуцирование, обработка, хранение, передача и использование информации, осуществляемые на базе современных информационных технологий.

Современный человек потенциально имеет доступ ко всему богатству информации, накопленной человечеством. Можно стремиться к тому, чтобы максимально облегчить доступ к различному роду информации для каждого человека, что осуществляется с помощью создания, развития и изучения всё более совершенных электронных устройств и программных средств для хранения и переработки информации.

Применение новых компьютерных технологий позволяет быстро и эффективно выполнять на практике действия и операции, использование которых ранее было трудоемким или недоступным. Одним из доказательств этого утверждения служат электронные таблицы (ЭТ). Табличный процессор Microsoft EXCEL (MS EXCEL) относится к классу прикладных программ.

MS EXCEL - программа, которая применяется офис - менеджерами, экономистами, финансистами, статистиками в их профессиональной деятельности.

Назначение программы - автоматизация расчётов, построение графики, создание табличных документов, ведение баз данных.

Переход к постиндустриальному, информационному обществу, значительное расширение масштабов межкультурного взаимодействия привели к необходимости внесения изменений в систему образования.

Федеральный базисный учебный план для образовательных учреждений Российской Федерации отводит 280 часов для обязательного изучения информатики на ступени среднего (полного) общего образования. В том числе в 10 классе - 140 учебных часов и 11 классе - 140 учебных часов из расчета 4 учебных часа в неделю. Анализ программ обучения информатике, в общем, и MS Excel в частности выявил проблему малого количества часов, отводимых на изучение MS Excel в базовом курсе информатики. В связи с этим актуальным является разработка специального комплекса методов, приемов и средств обучения MS Excel и наилучшего усвоения знаний по данной, достаточно трудной теме.

Цель работы: изучить особенности обучения MS Excel в углубленном курсе информатики.

Объект исследования - процесс изучения MS Excel в углубленном курсе информатики средней школы.

Предмет исследования - являются методические особенности изучения программы MS Excel в базовом курсе информатики.

Гипотеза исследования - если включить в школьный курс информатики вопросы, касающиеся электронных расчетов, составление графиков, в рамках элективного курса, то это позволит повысить интерес к предмету информатики с помощью применения специальных методов, приёмов и средств обучения, повысит успешность усвоения темы MS Excel и окажет положительное влияние на общую успеваемость.

Для этого необходимо решить следующие задачи:

рассмотреть представленность изучения MS Excel в нормативных образовательных документах;

проанализировать существующие методики обучения MS Excel в углубленном курсе информатики;

разработать элективный курс по изучению MS Excel в углубленном курсе информатики для 10-11 классов;

предложить критерии оценки и методы контроля знаний и умений по применению MS Excel.

Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования: анализ психолого-педагогической и методической литературы, наблюдение педагогического процесса, анализ опыта преподавания учителей информатики средней школы №10 г. Нефтеюганска Мельниковой С.В., Козловой М.В., а также личного опыта преподавания в ходе прохождения педагогических практик, проведение диагностических письменных работ, анализ устных ответов учащихся на уроках, опытное преподавание.

Научная и практическая ценность работы состоит в том, что предложенные в работе формы и средства обучения и контроля знаний для обучения Excel могут быть применены в различных типах образовательных учреждений для формирования умений и навыков учащихся в процессе обучения информатике.



Глава 1. Теоретические основы изучения анализа данных в электронных таблицах

1.1 Общие понятия информатики, статистики и анализа данных

«Информатика - в настоящее время одна из фундаментальных областей научного знания, формирующая системно-информационный подход к анализу окружающего мира, изучающая информационные процессы, методы и средства получения, преобразования, передачи, хранения и использования информации, стремительно развивающаяся и постоянно расширяющаяся область практической деятельности человека, связанная с использованием информационных технологий» [11].

В современном обществе к статистическим методам проявляется повышенный интерес как к одному из важнейших аналитических инструментариев в сфере поддержки процессов принятия решений. Статистикой пользуются все - от политиков, желающих предсказать исход выборов, до предпринимателей, стремящихся оптимизировать прибыль при тех или иных вложениях капитала. Большим шагом вперёд к развитию статистической науки послужило применение экономико-математических методов и использование компьютерной техники в анализе социально-экономических явлений.

Основная задача учебного предмета «Информатика» - обеспечить прочное и сознательное овладение учащимися основами знаний о процессах получения, преобразования, хранения и использования информации и на этой основе раскрыть учащимся роль информатики в формировании современной научной картины мира, значение информационной технологии и вычислительной техники в развитии современного общества, привить им навыки сознательного и рационального использования ЭВМ в своей учебной, а затем профессиональной деятельности.

В настоящее время сложилась определенная организационная структура обучения информатике. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, а также анализа опыта практической работы свидетельствуют о том, что развитие системы обучения информатике целесообразно осуществлять в трех направлениях:

1) содержание первого направления предназначено для учащихся младших классов. В настоящее время имеется опыт обучения младших школьников элементам информатики и компьютера. Это ЛОГО, «РОБОТ-ЛАНДИЯ» и др. На сегодняшний день это направление привлекает все большее внимание исследователей и практиков, особенно в связи с перспективой создания отечественного компьютера КОМИ, специально ориентированного на начальную школу;

2) второе направление - это содержание базового компонента курса информатики (7-8 классы);

3) третье направление связано с выделением содержания курсов повышенного типа (9-11 классы).

Углубленный курс является одним из вариантов развития курса информатики, который изучается в основной школе (7-9 классы). Поэтому, согласно принципу спирали, материал некоторых разделов учебника является развитием и продолжением соответствующих разделов курса основной школы. Отличие углубленного курса от базового состоит в том, что более глубоко рассматриваются принципы хранения, передачи и автоматической обработки данных; ставится задача выйти на уровень понимания происходящих процессов, а не только поверхностного знакомства с ними.

1.2 Средства решения анализа данных

Программа обработки электронных таблиц MS Excel - мощная и достаточно простая в использовании программа, предназначенная для решения широкого круга планово-экономических, учетно-статистических, научно-технических и других задач, в которых числовая, текстовая или графическая информация с некоторой регулярной, повторяющейся структурой представлена в табличном виде.

Программа MS Excel предоставляет богатые возможности создания и изменения таблиц, которые могут содержать числа, тексты, даты, денежные единицы, графику, а также математические и иные формулы для выполнения вычислений.

Предусмотрены средства представления числовых данных в виде диаграммы, создания, сортировки и фильтрации списков, статического анализа данных и решения оптимизационных задач.

В состав Microsoft Excel входит набор средств анализа данных (так называемый пакет анализа), предназначенный для решения сложных статистических и инженерных задач. Для проведения анализа данных с помощью этих инструментов следует указать входные данные и выбрать параметры; анализ будет проведен с помощью подходящей статистической или инженерной макрофункции, а результат будет помещен в выходной диапазон. Другие средства позволяют представить результаты анализа в графическом виде.

Рассмотрим, какие возможности для обработки статистических данных имеет программа MS Excel:

Работа с данными

В состав Microsoft Excel входит набор средств анализа данных (так называемый пакет анализа), предназначенный для решения сложных статистических и инженерных задач. Для проведения анализа данных с помощью этих инструментов следует указать входные данные и выбрать параметры; анализ будет проведен с помощью подходящей статистической или инженерной макрофункции, а результат будет помещен в выходной диапазон. Другие средства позволяют представить результаты анализа в графическом виде.

Графические изображения используются, прежде всего, для наглядного представления статистических данных, благодаря ним существенно облегчается их восприятие и понимание. Существенна их роль и тогда, когда речь идет о контроле полноты и достоверности исходного статистического материала, используемого для обработки и анализа.

Статистические данные приводятся в виде длинных и сложных статистических таблиц, поэтому бывает весьма трудно обнаружить в них имеющиеся неточности и ошибки.

В процессе анализа данных, как правило, присутствуют следующие основные этапы:

Ввод данных

Введенные данные обычно отражаются в форме электронной таблицы или матрицы данных, где столбцы представляют различные переменные (например, рост, вес), а строки - измерение значений этих переменных, произведенные в различных условиях, в различное время, у различных объектов и т.п.

Преобразование данных

Данные в электронной таблице можно просмотреть и скорректировать методами ручного редактирования или же полуавтоматического преобразования к виду, адекватному выбранному методу анализа. Здесь может быть использован широкий набор алгебраических, матричных, структурных преобразований, а также комбинирование этих операций в требуемой последовательности.

Визуализация данных

На данные обязательно следует просто посмотреть, чтобы составить общее (в том числе и интуитивное) представление о характере их изменения, специфических особенностях и закономерностях, что очень важно при выборе стратегии и тактики дальнейшего анализа. Для этого можно использовать как исходное числовое представление, так и различные формы графического изображения.

Статистический анализ

Собственно выбор метода, анализ данных и интерпретация результатов.

Представление результатов

Для наглядности производимых выводов полученные результаты желательно представлять в виде адекватных, убедительных и эффектных графиков.

Для успешного применения процедур анализа необходимы начальные знания в области статистических и инженерных расчетов, для которых эти инструменты были разработаны

В экономических исследованиях часто решают задачу выявления факторов, определяющих уровень и динамику экономического процесса. Такая задача чаще всего решается методами корреляционного и дисперсионного анализа.

При машинной обработке исходной информации на ЭВМ, оснащенных пакетами стандартных программ ведения анализов, вычисление параметров применяемых математических функций является быстро выполняемой счетной операцией.

Возможность использования формул и функций является одним из важнейших свойств программы обработки электронных таблиц. Это, в частности, позволяет проводить статистический анализ числовых значений в таблице.

Текст формулы, которая вводится в ячейку таблицы, должен начинаться со знака равенства (=), чтобы программа Excel могла отличить формулу от текста. После знака равенства в ячейку записывается математическое выражение, содержащее аргументы, арифметические операции и функции.

В качества аргументов в формуле обычно используются числа и адреса ячеек. Для обозначения арифметических операций могут использоваться следующие символы: + (сложение); - (вычитание); * (умножение); / (деление).

Формула может содержать ссылки на ячейки, которые расположены на другом рабочем листе или даже в таблице другого файла. Однажды введенная формула может быть в любое время модифицирована. Встроенный Менеджер формул помогает пользователю найти ошибку или неправильную ссылку в большой таблице.

Кроме этого, программа Excel позволяет работать со сложными формулами, содержащими несколько операций. Для наглядности можно включить текстовый режим, тогда программа Excel будет выводить в ячейку не результат вычисления формулы, а собственно формулу.

Программа Excel интерпретирует вводимые данные либо как текст (выравнивается по левому краю), либо как числовое значение (выравнивается по правому краю). Для ввода формулы необходимо ввести алгебраическое выражение, которому должен предшествовать знак равенства (=) [7].

Ввод формул можно существенно упростить, используя маленький трюк. После ввода знака равенства следует просто щелкнуть мышью по первой ячейке, затем ввести операцию деления и щелкнуть по второй ячейке.

Инструменты пакета анализа в Microsoft Excel

Дисперсионный анализ

Пакет анализа включает в себя три средства дисперсионного анализа. Выбор конкретного инструмента определяется числом факторов и числом выборок в исследуемой совокупности данных.

Однофакторный дисперсионный анализ

Однофакторный дисперсионный анализ используется для проверки гипотезы о сходстве средних значений двух или более выборок, принадлежащих одной и той же генеральной совокупности. Этот метод распространяется также на тесты для двух средних (к которым относится, например, t-критерий).

Двухфакторный дисперсионный анализ с повторениями

Представляет собой более сложный вариант однофакторного анализа, включающее более чем одну выборку для каждой группы данных.

Двухфакторный дисперсионный анализ без повторения

Представляет собой двухфакторный анализ дисперсии, не включающий более одной выборки на группу. Используется для проверки гипотезы о том, что средние значения двух или нескольких выборок одинаковы (выборки принадлежат одной и той же генеральной совокупности). Этот метод распространяется также на тесты для двух средних, такие как t-критерий.

Корреляционный анализ

Используется для количественной оценки взаимосвязи двух наборов данных, представленных в безразмерном виде. Коэффициент корреляции выборки представляет собой ковариацию двух наборов данных, деленную на произведение их стандартных отклонений.

Корреляционный анализ дает возможность установить, ассоциированы ли наборы данных по величине, то есть, большие значения из одного набора данных связаны с большими значениями другого набора (положительная корреляция), или, наоборот, малые значения одного набора связаны с большими значениями другого (отрицательная корреляция), или данные двух диапазонов никак не связаны (корреляция близка к нулю).

Ковариационный анализ

Используется для вычисления среднего произведения отклонений точек данных от относительных средних. Ковариация является мерой связи между двумя диапазонами данных.

Ковариационный анализ дает возможность установить, ассоциированы ли наборы данных по величине, то есть, большие значения из одного набора данных связаны с большими значениями другого набора (положительная ковариация), или, наоборот, малые значения одного набора связаны с большими значениями другого (отрицательная ковариация), или данные двух диапазонов никак не связаны (ковариация близка к нулю).

Описательная статистика

Это средство анализа служит для создания одномерного статистического отчета, содержащего информацию о центральной тенденции и изменчивости входных данных. Чтобы получить более подробные сведения о параметрах диалогового окна

Экспоненциальное сглаживание

Предназначается для предсказания значения на основе прогноза для предыдущего периода, скорректированного с учетом погрешностей в этом прогнозе. Использует константу сглаживания a, по величине которой определяет, насколько сильно влияют на прогнозы погрешности в предыдущем прогнозе.

Анализ Фурье

Предназначается для решения задач в линейных системах и анализа периодических данных, используя метод быстрого преобразования Фурье (БПФ). Эта процедура поддерживает также обратные преобразования, при этом, инвертирование преобразованных данных возвращает исходные данные.

Двухвыборочный F-тест для дисперсий

Двухвыборочный F-тест применяется для сравнения дисперсий двух генеральных совокупностей. Например, F-тест можно использовать для выявления различия в дисперсиях временных характеристик, вычисленных по двум выборкам.

Гистограмма

Используется для вычисления выборочных и интегральных частот попадания данных в указанные интервалы значений, при этом, генерируются числа попаданий для заданного диапазона ячеек. Например, необходимо выявить тип распределения успеваемости в группе из 20 студентов. Таблица гистограммы состоит из границ шкалы оценок и количеств студентов, уровень успеваемости которых находится между самой нижней границей и текущей границей. Наиболее часто повторяемый уровень является модой интервала данных.

Скользящее среднее

Используется для расчета значений в прогнозируемом периоде на основе среднего значения переменной для указанного числа предшествующих периодов. Каждое прогнозируемое значение основано на формуле:

где N число предшествующих периодов, входящих в скользящее среднее

Aj фактическое значение в момент времени j

Fj прогнозируемое значение в момент времени j

Скользящее среднее, в отличие от простого среднего для всей выборки, содержит сведения о тенденциях изменения данных. Процедура может использоваться для прогноза сбыта, инвентаризации и других процессов.

Проведение t-теста

Пакет анализа включает в себя три средства анализа среднего для совокупностей различных типов:

Двухвыборочный t-тест с одинаковыми дисперсиями

Двухвыборочный t-тест Стьюдента служит для проверки гипотезы о равенстве средних для двух выборок. Эта форма t-теста предполагает совпадение дисперсий генеральных совокупностей и обычно называется гомоскедастическим t-тестом.

Двухвыборочный t-тест с разными дисперсиями

Двухвыборочный t-тест Стьюдента используется для проверки гипотезы о равенстве средних для двух выборок данных из разных генеральных совокупностей. Эта форма t-теста предполагает несовпадение дисперсий генеральных совокупностей и обычно называется гетероскедастическим t-тестом.

Если тестируется одна и та же генеральная совокупность, используйте парный тест.

Парный двухвыборочный t-тест для средних

Парный двухвыборочный t-тест Стьюдента используется для проверки гипотезы о различии средних для двух выборок данных. В нем не предполагается равенство дисперсий генеральных совокупностей, из которых выбраны данные. Парный тест используется, когда имеется естественная парность наблюдений в выборках, например, когда генеральная совокупность тестируется дважды.

Генерация случайных чисел

Используется для заполнения диапазона случайными числами, извлеченными из одного или нескольких распределений. С помощью данной процедуры можно моделировать объекты, имеющие случайную природу, по известному распределению вероятностей. Например, можно использовать нормальное распределение для моделирования совокупности данных по росту индивидуумов, или использовать распределение Бернулли для двух вероятных исходов, чтобы описать совокупность результатов бросания монетки.

Ранг и персентиль

Используется для вывода таблицы, содержащей порядковый и процентный ранги для каждого значения в наборе данных. Данная процедура может быть применена для анализа относительного взаиморасположения данных в наборе.

Регрессия

Линейный регрессионный анализ заключается в подборе графика для набора наблюдений с помощью метода наименьших квадратов. Регрессия используется для анализа воздействия на отдельную зависимую переменную значений одной или более независимых переменных. Например, на спортивные качества атлета влияют несколько факторов, включая возраст, рост и вес. Регрессия пропорционально распределяет меру качества по этим трем факторам на основе данных функционирования атлета. Результаты регрессии впоследствии могут быть использованы для предсказания качеств нового, непроверенного атлета.

Выборка

Создает выборку из генеральной совокупности, рассматривая входной диапазон как генеральную совокупность. Если совокупность слишком велика для обработки или построения диаграммы, можно использовать представительную выборку. Кроме того, если предполагается периодичность входных данных, то можно создать выборку, содержащую значения только из отдельной части цикла. Например, если входной диапазон содержит данные для квартальных продаж, создание выборки с периодом 4 разместит в выходном диапазоне значения продаж из одного и того же квартала.

Двухвыборочный z-тест для средних

Двухвыборочный z-тест для средних с известными дисперсиями используется для проверки гипотезы о различии между средними двух генеральных совокупностей. Например, этот тест может использоваться для определения различия между характеристиками двух моделей автомобилей.

Статистические функции

FРАСП Возвращает F-распределение вероятности. Эту функцию можно использовать, чтобы определить, имеют ли два множества данных различные степени плотности. Например, можно исследовать результаты тестирования мужчин и женщин, окончивших высшую школу, и определить отличается ли разброс результатов для мужчин и женщин [10].

FРАСПОБР Возвращает обратное значение для F-распределения вероятности

БЕТАОБР Возвращает обратную функцию к интегральной функции плотности бета-вероятности

БЕТАРАСП Возвращает интегральную функцию плотности бета-вероятности

БИНОМРАСП Возвращает отдельное значение биномиального распределения

ВЕЙБУЛЛ Возвращает распределение Вейбулла

ВЕРОЯТНОСТЬ Возвращает вероятность того, что значение из диапазона находится внутри заданных пределов

ГАММАНЛОГ Возвращает натуральный логарифм гамма функции

ГАММАОБР Возвращает обратное гамма-распределение

ГАММАРАСП Возвращает гамма-распределение

ГИПЕРГЕОМЕТ Возвращает гипергеометрическое распределение

ДОВЕРИТ Возвращает доверительный интервал для среднего значения по генеральной совокупности

КВАРТИЛЬ Возвращает квартиль множества данных

КВПИРСОН Возвращает квадрат коэффициента корреляции Пирсона

КРИТБИНОМ Возвращает наименьшее значение, для которого биномиальная функция распределения меньше или равна заданному значению

ЛГРФПРИБЛ Возвращает параметры экспоненциального тренда

ЛИНЕЙН Возвращает параметры линейного тренда

ЛОГНОРМОБР Возвращает обратное логарифмическое нормальное распределение

ЛОГНОРМРАСП Возвращает интегральное логарифмическое нормальное распределение

МАКСА Возвращает максимальное значение из списка аргументов, включая числа, текст и логические значения

МИНА Возвращает минимальное значение из списка аргументов, включая числа, текст и логические значения

НАИБОЛЬШИЙ Возвращает k-ое наибольшее значение из множества данных

НАИМЕНЬШИЙ Возвращает k-ое наименьшее значение в множестве данных

НАКЛОН Возвращает наклон линии линейной регрессии

НОРМАЛИЗАЦИЯ Возвращает нормализованное значение

НОРМОБР Возвращает обратное нормальное распределение

НОРМРАСП Возвращает нормальную функцию распределения

НОРМСТОБР Возвращает обратное значение стандартного нормального распределения

ОТРБИНОМРАСП Возвращает отрицательное биномиальное распределение

ОТРЕЗОК Возвращает отрезок, отсекаемый на оси линией линейной регрессии

ПЕРЕСТ Возвращает количество перестановок для заданного числа объектов

ПИРСОН Возвращает коэффициент корреляции Пирсона

ПРОЦЕНТРАНГ Возвращает процентную норму значения в множестве данных

ПУАССОН Возвращает распределение Пуассона

РОСТ Возвращает значения в соответствии с экспоненциальным трендом

СРГАРМ Возвращает среднее гармоническое

СРГЕОМ Возвращает среднее геометрическое

СРЗНАЧ Возвращает среднее арифметическое аргументов

СРЗНАЧА Возвращает среднее арифметическое аргументов, включая числа, текст и логические значения.

СРОТКЛ Возвращает среднее абсолютных значений отклонений точек данных от среднего

СТАНДОТКЛОН Оценивает стандартное отклонение по выборке

СТАНДОТКЛОНА Оценивает стандартное отклонение по выборке, включая числа, текст и логические значения

СТАНДОТКЛОНП Вычисляет стандартное отклонение по генеральной совокупности

СТАНДОТКЛОНПА Вычисляет стандартное отклонение по генеральной совокупности, включая числа, текст и логические значения

СТЬЮДРАСП Возвращает t-распределение Стьюдента

СТЬЮДРАСПОБР Возвращает обратное t-распределение Стьюдента

СЧЁТЗ Подсчитывает количество значений в списке аргументов

ТЕНДЕНЦИЯ Возвращает значения в соответствии с линейным трендом

ТТЕСТ Возвращает вероятность, соответствующую критерию Стьюдента

УРЕЗСРЕДНЕЕ Возвращает среднее внутренности множества данных

ФИШЕР Возвращает преобразование Фишера

ФИШЕРОБР Возвращает обратное преобразование Фишера

ФТЕСТ Возвращает результат F-теста

ХИ2ОБР Возвращает обратное значение односторонней вероятности распределения хи-квадрат

ХИ2РАСП Возвращает одностороннюю вероятность распределения хи-квадрат

ХИ2ТЕСТ Возвращает тест на независимость

ЧАСТОТА Возвращает распределение частот в виде вертикального массива

ЭКСПРАСП Возвращает экспоненциальное распределение

Применение графических возможностей Excel

Графические изображения уже давно нашли широкое применение в самых разнообразных видах человеческой деятельности. Но, пожалуй, ни в одной области знаний и практической деятельности графические изображения не играют такой исключительной роли, как в статистике и экономике, имеющих дело с обработкой и анализом огромных массивов информации о социально- экономических явлениях и процессах. Всесторонний и глубокий анализ этой информации, так называемых статистических данных, предполагает использование различных специальных методов, важное место среди которых занимают графические изображения статистических данных.

Графические изображения широко используются, прежде всего, для наглядного представления статистических данных, благодаря ним существенно облегчается их восприятие и понимание.

Огромные возможности для автоматического построения различных видов графических изображений статистических данных представляет программа обработки электронных таблиц Microsoft Excel.

Статистическая диаграмма - это особый способ наглядного представления и изложения с помощью геометрических знаков и других графических средств статистической информации с целью её обобщения и анализа. Основным и наиболее важным свойством статистических диаграмм является их наглядность. Непосредственная наглядность статистических диаграмм делает их более выразительными и наглядными [11].

При анализе статистических данных диаграммы могут использоваться для решения таких задач:

Отображать распределение единиц статистической совокупности по значениям или разновидностям исследуемого признака;

Характеризовать развитие изучаемых явлений во времени, их общую тенденцию развития, сезонность колебаний, абсолютную и относительную скорость их развития и изменения;

Сравнивать размеры различных явлений, их разных частей, а также тенденцию их развития и изменения во времени и пространстве;

Выявлять структуру изучаемых явлений и её изменения, т.е. структурные сдвиги;

Устанавливать взаимозависимость между явлениями или их признаками, а также степень тесноты существующей между ними связи;

Отображать степень распространения изучаемых явлений по той или иной территории и интенсивности этого распространения.

Статистические диаграммы являются очень ценным средством при проведении разного рода сравнений статистических данных.

Графические изображения статистических данных осуществляются в основном посредством геометрических плоскостных знаков- точек, линий, плоскостей, фигур, различного сочетания и их расположения. Графические изображения, как плоскостные, так и объёмные, бывают разнообразными, но почти каждое из них состоит из одних и тех, же основных элементов: поле диаграммы, графического образа, пространственных и масштабных ориентиров, экспликации диаграммы.

В Excel вместо понятия «поле диаграмм» применяются такие понятия, как область построения диаграммы и область диаграммы.

Область построения диаграмма - это область, в которой отображается только координатные оси и сама диаграмма, а область диаграммы - это область, в которой кроме координатных осей и самой диаграммы, заголовок диаграммы, обозначение единиц измерения координатных осей, легенда.

Каждый элемент диаграммы можно выделить, активизировать, а потом осуществлять с ним различные преобразования, как-то: изменять размеры, редактировать, форматировать (оформлять) [5].

С помощью перетаскивания можно перемещать область диаграммы и область построения диаграммы и область диаграммы, кроме того, можно изменять их размеры, а, следовательно, и размеры самой диаграммы и отдельных её элементов.

Кроме того, Excel позволяет изменять внешний вид области построения диаграммы и области диаграммы, т.е. изменять форму линий рамки обрамления, цвет и узор заполнения их внутренних частей.

Графический образ - это совокупность геометрических или графических знаков, с помощью которых отображаются статистические данные.

Графические средства Excel позволяют в качестве графического образа использовать различные знаки - символы, в том числе и рисунки. Точнее говоря, Excel автоматически заменяет геометрические знаки негеометрическими.

Изобразительные диаграммы, которые строятся с помощью негеометрических знаков, широко используется для пропаганды и популяризации статистических данных.

Excel имеет многочисленный арсенал средств для построения и оформления основных элементов диаграммы: линии могут быть разноцветными (существует 56 вариантов цветов) или иметь различную форму (тип) - сплошные, штриховые, точечные, штрих - пунктирные, а также разную толщину - тонкие, средние, полутолстые (полужирные) и толстые (жирные); точки данных могут быть изображены в виде маленьких кружков, квадратиков, треугольников, ромбов и других геометрических знаков с разными узорами. Excel предлагает 48 видов штриховки, а также позволяет изменять цвета, узоры, обрамления основных элементов диаграммы, в том числе, самых больших её частей - области построения диаграммы и области диаграммы. [5]

В Excel вместо понятия графического образа используется термин маркер данных. Вид символа маркера зависит от вида диаграммы: на гистограмме это (обычно) прямоугольники, на круговой диаграмме - сектора и т.п.

Пространственные ориентиры - это элементы диаграммы, определяющие порядок размещения графических знаков в поле диаграммы. Такой порядок задаётся определённой системой координат - совокупностью элементов, определяющих положение точки на прямой или кривой линии, на плоскости и в пространстве. При построении статистических диаграмм обычно применяются прямоугольная или декартова, полярная, треугольная или тригональная системы координат.

Прямоугольная система координат чаще всего применяется для статистических диаграмм по причине простоты её построения и наилучшей выразительности различных соотношений и зависимостей между изображаемыми статистическими величинами. Прямоугольная система координат образуется совокупностью двух пересекающихся перпендикулярных прямых, называемых осями координат [11].

Для облегчения построения и чтения диаграммы её поля в пределах осей координат покрывают параллельными горизонтальными и вертикальными линиями, которые в совокупности образуют так называемую координатную сетку.

В Excel координатная сетка на плоскостных диаграммах наносится на область построения диаграммы, а на объёмных диаграммах, которые имеют две стенки и основания на них.

Графические средства Excel позволяют наносить линии координатной сетки либо на одну из осей, причём линии сетки могут проходить или через основные деления - основные линии, или через промежуточные деления - промежуточные линии.

Excel по умолчанию автоматически строит и размещает координатные оси в нужном месте диаграммы, используя встроенные установки для типа осевых линий, делений и размещений меток деления. Но все эти параметры можно изменять, а также управлять вводом, выводом и удалением координатных осей.

Можно задать нужный тип линий координатных осей и настроить её деления и метки делений.

Экспликация диаграммы - это пояснение содержания диаграммы и её основных элементов.

Экспликация включает общий заголовок диаграммы, подписи вдоль масштабных шкал и пояснительные надписи, раскрывающие смысл отдельных элементов графического образа [5].

Excel располагает множеством инструментов, позволяющих выполнить экспликацию диаграммы, при этом каждый из элементов экспликации может быть отформатирован (оформлен) различными способами в зависимости от типа и вида диаграммы.

При построении диаграммы Excel по умолчанию, т.е. автоматически, размещает заголовок диаграммы в центре верхней области построения диаграммы, а надписи координатных осей возле каждой оси.

Отметим, что Excel имеет несколько инструментов, которые позволяют просто и быстро отформатировать любой текст т числа, имеющиеся на диаграмме. Они позволяют выбрать типы шрифтов и их размеры, способы выравнивания текста, оформления его жирным шрифтом, курсивом и подчеркиванием, а также добавить к нему рамки, узоры и цвет.

Excel позволяет выравнивать на диаграмме выделенный текст по горизонтали и вертикали, а также менять ориентацию текста, т.е. выравнивать его под определённым углом.

Кроме ввода, редактирования и форматирования заголовка диаграммы и надписей осей, Excel позволяет просто и быстро поместить на саму диаграмму дополнительные надписи, так называемые ярлыки, поясняющие её смысл и значение отдельных элементов. Этот дополнительный текст можно поместить в любое место диаграммы, изменить его размеры и отформатировать.

Excel позволяет форматировать имеющиеся на диаграмме объекты, в частности стрелки и надписи.

Специальное пояснение к маркерам или элементам, используемым в диаграмме, носит название легенды. Excel автоматически создаёт легенду из названий. Но также позволяет самостоятельно создавать легенду и перемещать её в нужное место.

Классификация статистических диаграмм

Диаграммы, применяемые для изображения статистических данных, очень разнообразны и имеют ряд особенностей, что обуславливает необходимость их классификации.

Классификация статистических диаграмм имеет чрезвычайное значение для их правильного построения и изучения. Она облегчает понимание отличительных особенностей различных типов и видов диаграмм, их возможностей в решении конкретных задач статистического исследования.

В Excel классификация диаграмм осуществлена по форме графического образа. По этому признаку выделено 14 основных, встроенных, или, как их принято называть, стандартных типов диаграмм, и 20 дополнительных, нестандартных, или специальных типов диаграмм. Каждый тип диаграмм представлен несколькими видами (форматами) как плоскостных, так и объёмных диаграмм, которые могут быть применены к данному типу диаграммы. Кроме того, Excel предоставляет пользователю возможность построения собственных типов диаграмм [5].

Помимо основных, стандартных, типов диаграмм предлагает большое количество нестандартных, специальных, типов диаграмм. Основой нестандартных диаграмм являются стандартные типы диаграмм. Некоторые встроенные нестандартные типы диаграмм подобны стандартным типам. Вместе с тем они содержат дополнительные графические средства, которые расширяют не только наглядные, но и познавательные и аналитические возможности. В частности, они содержат такие встроенные графические элементы: легенду, координатную сетку, логарифмическую шкалу, объяснительные надписи; они имеют, скажем, более привлекательный вид, поскольку их форматирование выполнено с помощью специальных приёмов.

Кроме использования стандартных и нестандартных типов диаграмм, Excel предоставляет пользователю возможность создавать собственные типы диаграмм, сохранять и применять таким же образом, как и любые другие типы диаграмм [5].

Чтобы создать собственный тип диаграммы, необходимо располагать диаграммой, которая будет служить основой для создания собственного типа диаграммы, при этом в качестве основы можно взять любой тип и вид уже построенной диаграммы, поскольку в любой момент графические средства Excel позволяют изменить его или создать диаграмму требуемого вида и типа.



Глава 2. Методика изучения факультативного курса «решение экономических задач в MS Excel»

2.1 Факультативный курс «Решение экономических задач в MS Excel»

Анализ представления темы «Защита информации от несанкционированного доступа» в школьном курсе

При анализе стандарта среднего полного (общего) образования по информатике и информационным технологиям было выяснено, что элементы темы рассматривается в одном разделе в основной школе: «Информация и информационные процессы». Так в обязательном минимуме содержания образования по информатике в разделе «Информация и информационные процессы» предполагается рассмотреть:

Понятие информации; источник информации, приёмник информации; информационные процессы: получение, передача, преобразование, хранение и использование информации; «кодирование» данная тема тесно связана с темой «Криптография» [8].

В требованиях к уровню подготовки выпускников представлено следующее:

Ученик должен знать/понимать примеры источников и приёмников информации, способов кодирования и декодирования, причин искажения информации при передаче; основные понятия криптографии, виды шифров;

Ученик должен уметь оценивать достоверность информации;

Ученик должен использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для:

анализа поставленной проблемы, связанной с защитой информации;

организации защиты информации (с указанием на возможность использования тех или иных методов криптографии);

выбора оптимального алгоритма шифрования в зависимости от предъявляемых к нему требований.

На практических работах рассматривается:

Представление информации в компьютере. Решение задач и выполнение заданий на шифрование и расшифрования информации.

Таким образом, можно сделать вывод, что в основе анализа нормативных документов, а также школьных учебников и авторских программ по теме «Защиты информации от несанкционированного доступа» недостаточно для понимания проблемы защиты информации в современном обществе и умения защитить данные криптографическими методами. Поэтому мы предлагаем разработать факультативный курс в основной школе для 5-6 классов «Способы тайной переписки» [9].

Пояснительная записка к курсу «Способы тайной переписки»

В последнее время все большее внимание в школьном образовании уделяется информатике. Однако согласно указаниям примерной программы основного общего образования по информатике и информационным технологиям, можно отметить, что на изучение темы криптографических методов защиты информации совсем не отводится учебного времени. Согласно этому изучение данной темы может быть реализовано с помощью внеурочных занятий.

Факультативный курс содержит набор заданий на восстановление исходного текста, шифр «Поворотная решетка», «Цезарь», «квадрат Полибия» и т.д. После каждого раздела предлагается подробное указание и решение каждого задания, входящего в раздел.

Факультативный курс направлен на изучение криптографических методов защиты информации и способствует развитию уровня логического мышления школьников, умений анализировать, обобщать.

Был разработан факультативный курс, который предназначен для учащихся в основной школе для 5-6 классов интересующихся в своих интересах, например, в обеспечении своей страницы в социальных сетях, где для надёжности от защиты взлома менять пароль хотя бы один раз в три месяца.

Цель курса «Способы тайной переписки» - формирование умений и навыков работать с шифрами, осознанного выбора будущей профессии, развитие логического мышления.

Задачи:

изучить основы криптографии;

сформировать начальные знания в области компьютерной криптографии;

расширить кругозор знаний у учащихся;

изучить основные способы шифрования и дешифрования текста;

научить шифрованию и дешифрованию текстов.

способствовать развитию познавательного интереса обучающихся.

Курс рассчитан на 17 часов и рекомендуется в основной школе для 5-6 классов. В ходе изучения курса будут расширены и углублены знания учащихся, приобретённые на базовом уровне изучения материала.

Данный курс способствует развитию интеллектуальных способностей, логического мышления и познавательных интересов школьников. Изучение предмета содействует дальнейшему развитию таких умений, как: шифрование и дешифрование текста.

В рамках курса предполагаются занятия, требующие от учащихся сформировать и отстаивать собственную точку зрения. Форма таких занятий включает ролевые игры, групповую, индивидуальную, исследовательскую и самостоятельную форму обучения. Содержание курса представлено в таблице 1.

Таблица 1 - Содержание курса «Способы тайной переписки»

№	Тема	Содержание	Теория	Практика	Всего
1	Криптография	Основные понятия: криптография, алфавит, текст, шифр, ключ, шифрование, дешифрование.	1	1	2
2	Методы защиты информации	В мире кодов, ребусы как вид шифрования, семафорная, флажковая азбука, пляшущие человечки из рассказа Артура Конана Дойла.	2	2	4
3	Шифры	Что из себя представляют шифры, шифр с использованием кодового слова, Атбаш, прибор Сцитала, книжный шифр, квадрат Полибия, шифр Цезаря, шифр Чейза, шифр вставки, шифр перестановки, поворотная решетка.	5	5	10
4	Итоговое тестирование			1	1
	Итого:		8	9	17

Основная форма организации занятий - урок изучения нового материала. Однако предполагается изложение материала в форме игры с активным вовлечением учащихся.

В таблице 2 представлено тематическое планирование курса, где подробно перечислены все 17 уроков.

Таблица 2 - Тематическое планирование курса «Способы тайной переписки»

№	Тема	Всего часов	Теория	Практика
1	В мире кодов	1	0,5	0,5
2	Что такое криптография?	1	0,5	0,5
3	Что из себя представляют шифры?	1	0,5	0,5
4	Семафорная азбука	1	0,5	0,5
5	Флажковая азбука	1	0,5	0,5
6	Пляшущие человечки	1	0,5	0,5
7	Шифр с использованием кодового слова	1	0,5	0,5
8	Атбаш	1	0,5	0,5
9	Прибор Сцитала	1	0,5	0,5
10	Книжный шифр	1	0,5	0,5
11	Квадрат Полибия	1	0,5	0,5
12	Шифр Цезаря	1	0,5	0,5
13	Шифр Чейза	1	0,5	0,5
14	Шифр вставки	1	0,5	0,5
15	Шифр перестановки	1	0,5	0,5
16	Поворотная решетка	1	0,5	0,5
17	Итоговое тестирование	1	0	1
	Итого:	17	8	9



Поурочное планирование

Урок 1. В мире кодов

Тип урока: урок изучения нового материала.

Цели:

знать понятия кода, кодирования, декодирования;

понимать способ кодирования и декодирования;

уметь кодировать и декодировать информацию разными способами.

Краткое содержание курса:

Учитель объясняет понятия, такие как: код, кодирование и декодирование информации. Рассматриваются, какие виды кодирования бывают, которые существуют в нашей жизни, например, нотные знаки, оценки знаний в школе, правила дорожного движения, почтовый индекс и многое другое.

Типы практических заданий:

Практическая работа предполагает самостоятельную работу учащихся по составлению простейшей кодовой таблицы. С помощью кодировочной таблицы декодируют слова, а потом меняются соседями по парте и друг и друга кодируют слова.

Контрольные вопросы:

Что Вы понимаете под кодированием информации?

С какой целью люди кодируют информацию?

Что можно назвать кодом?

Какие знаки используются для представления информации при: а) записи арифметических выражений; б) записи мелодий; в) записи звуков речи; г) оформлении календаря погоды д) управлении движением транспорта?

Урок 2. Что такое криптография?

Тип урока: урок изучения нового материала.

Цели:

иметь представление об основных открытиях, алгоритмах, связанными с развитием науки криптографии;

знать понятия: криптография, шифр, ключ, шифрование и дешифрование;

уметь выполнять практические задания.

Краткое содержание урока:

Учитель объясняет понятия, как: криптография, шифр, ключ, шифрование, расшифровывание. Также рассказывает об истории возникновения криптографии, исторические шифры криптографии. Рассматриваем возможные использования криптографии в нашей жизни, области применения криптографии. Поверхностно объясняет, какие методы бывают шифрования (шифр замены, шифр Цезаря, квадрат Полибия, поворотная решетка, пляшущие человечки из рассказа Артура Конана Дойла, тарабарская грамота, шифр «По стихотворению», парный шифр), какие шифроустройства были для шифрования.

Типы практических заданий:

Учащиеся вместе с учителем решают задания на шифры замены, шифр Цезаря, шифр «По стихотворению», тарабарская грамота.

Контрольные вопросы:

Что такое криптография?

Какие шифровальные устройства Вы знаете?

Как называется процесс обратный процессу шифрования?

В каких областях применяется криптография?

Урок 3. Что из себя представляют шифры?

Тип урока: урок изучения нового материала.

Цели:

иметь представление о понятии шифрования информации;

знать простейшие способы шифрования и их создателей;

уметь читать шифровки и шифровать информацию.

Краткое содержание урока:

Учитель объясняет понятия, такие как: шифр, «ключ» шифра. Рассматриваем некоторые древние шифры, чтобы иметь представление о шифрах как они выглядят и как они используются на практике. Изучаем шифры поверхностно: шифр гласных, Скитала, шифрующие таблицы, магический квадрат, маршрутная перестановка и поворотная решетка. Ребус как один из видов шифрования.

Типы практических заданий:

Практическая работа предполагает самостоятельную работу учащихся. Работа за компьютером выполняют задания по расшифровке сообщений (шифр гласных, магический квадрат, маршрутная перестановка). Придумать по 5 ребусов каждому ученику.

Контрольные вопросы:

Что такое шифр?

Дайте определение шифрованию?

С какой целью люди шифруют информацию?

Что такое «ключ» шифра?

Какие шифры вы сегодня узнали?

Можно ли придумать свой способ шифрования?

Конспекты 1, 2 и 3 уроков представлены в Приложении.

Урок 4. Семафорная азбука

Тип урока: урок изучения нового материала.

Цели:

иметь представление о понятии семафорной азбуки как вид шифрования;

знать способ шифрования;

уметь применять в практических заданиях.

Краткое содержание урока:

На уроке, посвящённом изучению семафорной азбуки. Учитель рассказывает про семафорную азбуку, кто её создал, из скольких служебных букв состоит эта азбука, для чего вообще нужна семафорная азбука. Как работает морской машинный телеграф.

Типы практических заданий:

Учащиеся делятся на 4 команды. Практическая часть заключается в форме игры, где одна команда на суше остальные три команды - это 3 корабли у каждого корабля свой командир. Командиры со своими командами передают друг другу сообщения.

Контрольные вопросы:

Кто разработал русскую семафорную азбуку?

Сколько букв содержит азбука?

Из скольких служебных знаков состоит семафорная азбука?

Урок 5. Флажковая азбука

Тип урока: комбинированный.

Цели:

знать флажковую азбуку;

понимать способ шифровки;

уметь работать и применять флажковую азбуку.

Краткое содержание урока:

На уроке, посвящённом изучению флажковой азбуки. Учитель напоминает учащимся тему предыдущего урока. Флажковая азбука тоже относится к морской азбуке, можно сказать на флоте существуют два вида семафорная и флажковая азбука.

Типы практических заданий:

Учащиеся делятся на 4 команды. Практическая часть заключается в форме игры, где одна команда на суше остальные три команды - это 3 корабли у каждого корабля свой командир. Командиры со своими командами передают друг другу сообщения.

Контрольные вопросы:

Где применяют флажковую азбуку?

В какое время суток используют азбуку?

Где обычно и как используют флажковую азбуку?

Почему именно используют флажковую азбуку в морских судах?

Урок 6. Пляшущие человечки

Тип урока: урок изучения нового материала.

Цели:

знать, как появился шифр «Пляшущие человечки»;

понимать способ шифрования;

уметь выполнять практические задания с помощью шифра «Пляшущие человечки».

Краткое содержание урока:

На уроке, посвящённом изучению пляшущие человечки. Учитель рассказывает о том, как вообще появились пляшущие человечки. Этот вид шифра был придуман героем рассказа стариком Патриком - главарем банды Чикаго. Все сводилось к тому, что никто из непосвящённых в тайну человечков людей, не сможет разгадать их значения. И действительно, кто бы мог подумать, что за безобидными детскими рисунками скрывается шифр?

Типы практических заданий:

Состоит в виде игры, где класс делится на две команды, и каждая команда расследуют и разгадывают тайну про пляшущих человечков.

Контрольные вопросы:

Кто написал про пляшущих человечков?

Кто придумал этот шифр в рассказе А.К. Дойла «Пляшущие человечки»?

Какой сыщик раскрыл таинственный шифр?

Урок 7. Шифр с использованием кодового слова

Тип урока: урок изучения нового материала.

Цели:

иметь представление о шифре с использованием кодового слова;

знать, как используется шифр;

уметь применять в практических заданиях.

Краткое содержание урока:

На уроке, посвящённом изучению шифра с использованием кодового слова. Учитель объясняет новую тему, начнем мы сегодня с самого простого шифра - шифр с использованием кодового слова. В этом шифре нельзя использовать в качестве кодового слова, слова с повторяющимися буквами, так как это приведет к неоднозначности расшифровки, то есть двум различным буквам исходного алфавита будет соответствовать одна и та же буква шифрованного текста.

Типы практических заданий:

Состоит из практического задания. Учащиеся выполняют задания в карточках, которые раздал учитель в начале урока.

...