Малые средства информатизации в школьном курсе информатики

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Арзамасский государственный педагогический институт

Малые средства информатизации в школьном курсе информатики

И.Е. Вострокнутов

М.С. Помелова

В настоящее время дальнейшее развитие науки, техники и производства во многом связывают с применением современных средств информационных технологий [1, 2]. Понятие «информационные технологии» у большинства людей ассоциируется с персональными компьютерами и компьютерными технологиями. Но это не совсем верно. Существует и успешно развивается направление портативных специализированных вычислительных средств, ориентированных на решение конкретных прикладных задач. По сравнению с универсальным вычислительным средством (компьютером) они имеют ряд преимуществ. Они гораздо компактнее, более надежны, удобнее в эксплуатации и, что немаловажно, намного дешевле. Примерами таких вычислительных средств являются электронные записные книжки, смартфоны, карманные портативные компьютеры (КПК). Малыми средствами информационных технологий образовательного назначения являются научные и графические калькуляторы.

Малые средства информационных технологий нашли широкое применение в практике обучения во всем мире. Большинство школьников ведущих информационно-развитых стран мира, таких как Япония, США, Германия, Франция, Великобритания, Скандинавских странах и др. регулярно применяют калькулятор на учебных занятиях. Калькулятор там рассматривается не столько как объект изучения, сколько, как эффективное средство обучения, позволяющее значительно расширить содержание и углубить математическое и естественнонаучное образование. На применение калькуляторов ориентированы стандарты, учебные программы и учебники. Вопросы применения калькуляторов в обучении постоянно обсуждаются на международных симпозиумах и конгрессах. Создается много учебных и методических пособий по вопросам эффективного применения калькуляторов в обучении, расширению и углублению содержания математической подготовки, применению для демонстрации физических явлений и опытов [3, 4, 5].

Наибольшее распространение в учебных заведениях нашей страны получили научные калькуляторы серии ES (fx-82 ES, fx-85 ES, fx-350 ES, fx-570 ES, fx-991 ES) и графические калькуляторы (fx-9860, fx-9860G SD; fx-7540 G Plus; Algebra FX 2.0 Plus) фирмы CASIO. На рис. 1 представлен внешние виды научных калькуляторов fx-82ES (а), fx-991ES (б) и графического калькулятора fx-9860G (в).

а) б) в)

Рис. 1. Внешние виды калькуляторов

Одним из свойств двустрочных научных калькуляторов является возможность одновременно отображать на дисплее введенное выражение и результат, а так же представлять введенное выражение практически в том же виде, что и в математической литературе, например, учебнике математики. Они позволяют производить вычисления с обыкновенными и десятичными дробями, степенями и корнями любой степени, тригонометрическими, логарифмическим, показательными, гиперболическими и обратными гиперболическими функциями. Могут числено решать квадратные и кубические уравнения, системы линейных уравнений до 3-х неизвестных, содержат режим анализа функций и графических решений. Калькуляторы fx-570 ES, fx-991 ES дополнительно могут вычислять дифференциалы и интегралы, проводить операции с комплексными числами и их тригонометрическим представлением, с векторами и матрицами.

Графические модели калькуляторов имеют жидкокристаллические дисплеи и все основные элементы интерфейса компьютера. Они обладают всеми вышеперечисленными вычислительными возможностями научных калькуляторов. В дополнении к этому позволяют находить первую и вторую производные, интегрировать, решать квадратные и кубические уравнения, решать систем линейных уравнений до шести неизвестных, решать произвольные уравнения методом ограниченного подбора.

Графические калькуляторы позволяют строить графики функций в прямоугольных и полярных координатах, графики параметрических функций и заданных в виде неравенств, строить динамические и конические графики, а так же графики рекурсий. Они позволяют исследовать функции: определяют максимум и минимум, точки пересечения графика функции с осями координат, точки пересечения двух графиков (перемещение по линии графика с отображением координат, увеличение/уменьшение, выбор области для масштабирования), могут одновременно отображать графики функции и таблицы значений функции. Имеется возможность нанесения линий, точек и других геометрических фигур на график.

Графические калькуляторы имеют режим интерактивных заданий и презентаций (E-Activity), который позволяет создавать текстовые задания с интерактивными вставками основных режимов, обладает возможностью внешней загрузки заданий и их сохранением. Режим таблиц синхронизирован с MS Excel. В графических калькуляторах имеется встроенный язык программирования высокого уровня, аналогичный Бейсик или Паскаль.

Графические калькуляторы посредством USB интерфейса могут соединяться с компьютером, к ним можно подключать различное проекционное оборудование - мультимедиа проекторы и жидкокристаллическую панель, разработанную CASIO для проектирования изображения с помощью кодоскопа. К ним можно через специальное устройство - измерительный блок стыковывать датчики и они превращаются в мини физическую лабораторию. Причем, время подготовки оборудования - от включения до, например, построения графиков функций или выполнения лабораторных опытов составляет несколько секунд, Рис. 2.

Рис. 2. Мини-физическая лаборатория ЕА-200

малый информационный технология научный калькулятор

Таким образом, современный графический калькулятор называют «калькулятором» лишь в силу привычки. Фактически же он является математическим микрокомпьютером.

В настоящее время можно с уверенностью говорить о том, что малые средства информационных технологий - это та область, в которой технология и методика обучения развиваются синхронно. Методика развития ведет к появлению более совершенных средств малых информационных технологий, в свою очередь развитие малых средств информационных технологий стимулирует к развитию более совершенной методики их использования.

Современная мировая тенденция развития образования тесно связана с практическим применением малых средств информационных технологий в обучении математике, физике, информатике и ряде других дисциплин естественнонаучного профиля. На их применение ориентированы образовательные стандарты ведущих стран мира. Современные школьные учебники информационно развитых стран мира ориентированы на применение графических математических микрокомпьютеров. Каждый шведский, норвежский, датский, финский школьник имеет математический микрокомпьютер и применяет их в обучении. До 60-70% американских, британских, французских, германских, испанских, итальянских школьников так же имеют графические математические микрокомпьютеры и применяют их в обучении. На применение малых информационных средств ориентированы многие современные учебники математики, физики, информатики и т.д. С каждым годом появляется все больше методических пособий, направленных на более эффективное применение этой технологии в практике обучения.

Во всем мире накоплен значительный опыт применения научных, графических калькуляторов, мини физических лабораторий, но механически внедрять его в отечественную систему обучения не представляется возможным. Дело в том, что наша школьная система обучения является фундаментальной и продолжает оставаться такой до сих пор. Необходимо сохранить в ней все лучшее, но нужно вооружить учителя и школьника новой технологией, дать учителю новую методику, которая позволит повысить качество и эффективность обучения.

«Информатика» в новом образовательном стандарте называется «Информатика и информационные технологии». В настоящее время практически все школы в той или иной мере компьютеризированы. Вместе с тем, компьютеры и связанные с ним технологии представляют только часть спектра информационных технологий. Освещение раздела информационных технологий без упоминания о малых средствах информатизации - одной из наиболее динамически развивающихся ветвей информационных технологий, выглядит неполно.

Применение калькулятора при обучении информатике позволит взглянуть по-другому и на малые средства информационных технологий и на сами технологии вообще. Калькулятор, в той или иной степени может быть органически включен в несколько линий информатики. Рассмотрим подробнее основные линии информатики с этих позиций.

Ключевыми вопросами линии информации и информационных процессов являются: определение, измерение, хранение, передача и обработка информации. Обычно в школьном курсе информатики эти темы традиционно изучаются без компьютеров. К помощи компьютеров прибегают лишь для вычислений со встроенным в Windows калькулятором, что не рационально. Здесь применять научные или графические калькуляторы намного удобнее и эффективнее.

Основные вопросы линии представления информации: символьная и образная информация, представление символьной информации, естественные и формальные языки, язык чисел (системы счисления), язык логики. Особую трудность у учащихся вызывает перевод чисел из одной системы счисления в другую. Они плохо запоминают правила перевода, часто ошибаются в расчетах. Научные и графические калькуляторы имеют встроенный режим перевода чисел из одной системы в другую. Графические калькуляторы могут также выполнять вычисления с числами, представленными в разных системах счисления. Безусловно, калькуляторы здесь очень полезны для самоконтроля, анализа, поиска и устранения ошибок.

Рассмотрение малых средств информационных технологий в линии компьютера весьма ограничена. При рассмотрении данной линии, следует провести аналогию между калькулятором и компьютером, поскольку современные калькуляторы фактически являются специализированными математическими микрокомпьютерами.

В линии формализация и моделирование графический калькулятор является весьма эффективным инструментом для построения и исследования математических моделей. Здесь его возможности практически идентичны возможностям компьютера. Например, с помощью графического калькулятора можно:

· строить и исследовать модели на основе вычисления математических функций, в том числе, имеющих достаточно сложный вид;

· строить и исследовать модели с использованием численных методов и приближенных вычислений;

· строить графики функции модели и графически выявлять различные закономерности;

· составлять таблицу значений результатов измерений и определять функцию исследуемого процесса;

· применять для расчета встроенные математические и статистические функции;

· применять электронные таблицы для статистических расчетов (аналогично Excel), пример одной из статистических обработок представлен на рис.3.

Рис. 3. Статистические расчеты на FX-9860G

В линии алгоритмизации и программирования возможности встроенного языка программирования графического калькулятора практически идентичны языкам программирования Pascal и Basic. Хотя встроенный язык имеет свои стилистические особенности, основные алгоритмические конструкции и структура команд совпадают с Basic и Pascal. Поэтому графические калькуляторы позволяют полностью проработать все основные понятия линии алгоритмизации и программирования и стать полноценным средством обучения данного раздела, особенно в условиях недостатка или отсутствия компьютеров в школе.

В новом образовательном стандарте в линии информационных технологий появилась новая тема «Основные устройства ИКТ». Появилось новое требование к знаниям и умениям учащихся - «Запись средствами ИКТ информации об объектах и процессах окружающего мира, таблиц результатов измерений, в том числе с использованием присоединяемых к компьютеру датчиков». С помощью компьютеров выполнить это требование стандарта сложно и дорого. В современных графических калькуляторах имеется возможность подключения к анализатору данных и датчикам. Они позволяют измерять и исследовать реальные процессы, например, измерять расстояние, скорость, температуру, электрические характеристики. Время подготовки оборудования - от включения до, например, построения графиков функций или выполнения лабораторных опытов составляет несколько секунд. Возможны задания по программной обработке собираемых данных («сглаживание» графика измерений, определение характеристик измеряемого процесса). Возможны также: калибровка датчиков и конструирование новых измерительных приборов на основе имеющихся датчиков.

Таким образом, в современном школьном курсе информатики графический калькулятор может использоваться наряду с компьютером, а на уроках информатики в школах, не располагающих достаточным количеством компьютеров, в определенной степени и заменять их.

Литература

1. Методика преподавания информатики: Учеб. пособие для студ. пед. вузов / М.П. Лапчик, И.Г. Семакин, Е.К. Хеннер; Под общей ред. М.П. Лапчика. - М.: Издательский центр «Академия», 2001. - 624 с.

2. Программы для общеобразовательных учреждений: Информатика. 2-11 классы. - 4-е изд. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. - 448 с.

3. Вострокнутов И.Е., Помелова М.С. Учимся программировать на графических калькуляторах CASIO FX-9860G. М.: Издательство «Навигатор», 2007. - 86 с.

4. Смекалин Д.О. Изучение информатики и малые вычислительные средства. Методическое пособие по использованию инженерных калькуляторов в курсе информатики // Смекалин Дмитрий Олегович. - М.: Издательство «Навигатор», 2005. - 96 с.

5. Темнов А.Н. Калькуляторы помогают учить(ся). М.: Издательство «Навигатор», 1999. - 96 с

Размещено на allbest.ru