Возможности вычислительной техники

 

Рассмотрим ряд возможностей применения ЭВМ в других областях деятельности. Так, при изучении многих технических дисциплин возникает задача построения различного вида графических изображений, чертежей и т.д. Между тем задача вывода информации из ЭВМ в графической форме возникла одновременно с появлением первых вычислительных машин, так как графическое представление информации является более наглядным, а в ряде случаев, например при автоматизированном способе получения чертежей и графиков, является одной из основных целей функционирования вычислительных комплексов.

Устройства вывода графической информации можно разделить на три основных класса:

- электромеханические графопостроители векторного типа, в которых пишущее устройство ( например, чернильный записывающий элемент) перемещается по двум координатам ( планшетные графопостроители) или по одной координате; в последнем случае по второй координате производится перемещение бумажного носителя ( барабанные графопостроители) :

- растровые устройства вывода графической информации, изображение в которых получается за счет использования различных физических принципов ( электростатики, электрографии, тепловых процессов и др.)

- устройства вывода информации на микрофильм.

По принципу действия электромеханические векторные графопостроители делятся на устройства с неподвижным носителем информации им устройства с перемещаемым носителем информации. Для устройств с неподвижным носителем носитель информации укрепляется на плоской рабочей поверхности планшета. Перемещение пишущего элемента осуществляется электромеханической координатной системой по двум осям. Этот тип графопостроителей принято именовать планшетами. Для устройств с перемещаемым носителем информации характерно наличие механизма перемещения пишущего элемента только по одной координате, запись информации по другой оси осуществляется путем перемещения самого носителя.

Основное преимущество графопостроителей состоит в обеспечение высокой точности черчения. Графопостроители могут работать автономно, воспринимая исходные данные с промежуточного носителя – диска, непосредственно с ЭВМ, используя интерфейсы различных типов.

Исторически автоматизация началась на производстве и затем распространилась на офис, имея вначале целью лишь автоматизацию рутинной секретарской работы. По мере развития средств коммуникаций автоматизация офисных технологий заинтересовала специалистов и управленцев, которые увидели в ней возможность повысить производительность своего труда.

Автоматизация офиса призвана не заменить существующую традиционную систему коммуникации персонала (с ее совещаниями, телефонными звонками и приказами), а лишь дополнить ее. Используясь совместно, обе эти системы обеспечат рациональную автоматизацию управленческого труда и наилучшее обеспечение управленцев информацией.

Автоматизированный офис привлекателен для менеджеров всех уровней управления в фирме не только потому, что поддерживает внутрифирменную связь персонала, но также потому, что предоставляет им новые средства коммуникации с внешним окружением.

Информационная технология автоматизированного офиса - организация и поддержка коммуникационных процессов как внутри организации, так и с внешней средой на базе компьютерных сетей и других современных средств передачи и работы с информацией.

Офисные автоматизированные технологии используются управленцами, специалистами, секретарями и конторскими служащими, особенно они привлекательны для группового решения проблем. Они позволяют повысить производительность труда секретарей и конторских работников и дают им возможность справляться с возрастающим объемом работ. Однако это преимущество является второстепенным по сравнению с возможностью использования автоматизации офиса в качестве инструмента для решения проблем. Улучшение принимаемых менеджерами решений в результате их более совершенной коммуникации способно обеспечить экономический рост фирмы.

В настоящее время известно несколько десятков программных продуктов для компьютеров и некомпьютерных технических средств, обеспечивающих технологию автоматизации офиса: текстовый процессор, табличный процессор, электронная почта, электронный календарь, аудиопочта, компьютерные и телеконференции, видеотекст, хранение изображений, а также специализированные программы управленческой деятельности: ведения документов, контроля за исполнением приказов и т.д.

Также широко используются некомпьютерные средства: аудио- и видеоконференции, факсимильная связь, ксерокс и другие средства оргтехники.

Возможности компьютера как технической основы системы обработки данных связаны с используемым программным обеспечением (программами).

Программа (program, routine) - упорядоченная последовательность команд (инструкций) компьютера для решения задачи.

Программное обеспечение (software) - совокупность программ обработки данных и необходимых для их эксплуатации документов.

Программы предназначены для машинной реализации задач. Термины задача и приложение имеют очень широкое употребление в контексте информатики и программного обеспечения.

Задача (problem, task) - проблема, подлежащая решению.

Приложение (application) - программная реализация на компьютере решения задачи.

Таким образом, задача означает проблему, подлежащую реализации с использованием средств информационных технологий, а приложение - реализованное на компьютере решение по задаче. Приложение, являясь синонимом слова "программа", считается более удачным термином и широко используется в информатике.

Предметная (прикладная) область (application domain) - совокупность связанных между собой функций, задач управления, с помощью которых достигается выполнение поставленных целей.

Взаимосвязь задачи, правил решения (алгоритма) и программы приведен на рис.4.

Рис.4. Взаимосвязь задачи, правил решения (алгоритма) и программы

Алгоритм - система точно сформулированных правил, определяющая процесс преобразования допустимых исходных данных (входной информации) в желаемый результат (выходную информацию) за конечное число шагов.

Класс «Пакеты прикладных программ» наиболее представителен, что обусловлено, прежде всего, широким применением средств компьютерной техники во всех сферах деятельности человека, созданием автоматизированных информационных систем различных предметных областей.

Рис.5. Пакеты прикладных программ

 

Проблемно-ориентированные ППП - это самый представительный класс программных продуктов, внутри которого проводится классификация по разным признакам:

- типам предметных областей;

- информационным системам;

- функциям и комплексам задач, реализуемых программным способом, и др.

Для некоторых предметных областей возможна типизация функций управления, структуры данных и алгоритмов обработки. Это вызвало разработку значительного числа ППП одинакового функционального назначения и, таким образом, создало рынок программных продуктов:

- ППП автоматизированного бухгалтерского учета;

- ППП финансовой деятельности;

- ППП управления персоналом (кадровый учет);

- ППП управления материальными запасами;

- ППП управления производством;

- банковские информационные системы и т.п.

Основные тенденции в области развития проблемно-ориентированных программных средств:

- создание программных комплексов в виде автоматизированных рабочих мест (АРМ) управленческого персонала;

- создание интегрированных систем управления предметной областью на базе вычислительных сетей, объединяющих АРМы в единый программный комплекс с архитектурой клиент-сервер;

- организация данных больших информационных систем в виде распределенной базы данных на сети ЭВМ;

- наличие простых языковых средств конечного пользователя для запросов к базе данных;

- настройка функций обработки силами конечных пользователей (без участия программистов);

- защита программ и данных от несанкционированного доступа (парольная защита на уровне функций, режимов работы, данных).

Для подобного класса программ высоки требования к оперативности обработки данных (например, пропускная способность для банковских систем должна составлять несколько сот операций в секунду), велики объемы хранимой информации, что обусловливает повышенные требования к средствам администрирования данных БД (актуализации, копирования, обеспечения производительности обработки данных).

Наиболее важно для данного класса программных продуктов создание дружественного интерфейса для конечных пользователей.

Данный класс программных продуктов весьма динамичен как по составу реализуемых ими функций, так и по используемому для их создания инструментарию разработчика. Со временем границы компьютеризации информационных систем, как правило, расширяются, что приводит к изменению функций существующих ППП.

ППП общего назначения содержат широкий перечень программных продуктов, поддерживающих преимущественно информационные технологии конечных пользователей. Кроме конечных пользователей этими программными продуктами за счет встроенных средств технологии программирования могут пользоваться и программисты для создания усложненных программ обработки данных.

Настольные системы управления базами данных (СУБД) обеспечивают организацию и хранение локальных баз данных на автономно работающих компьютерах либо централизованное хранение баз данных на файл-сервере и сетевой доступ к ним.

Серверы баз данных - успешно развивающийся вид программного обеспечения, предназначенный для создания и использования при работе в сети интегрированных баз данных в архитектуре клиент-сервер.

Многопользовательские СУБД (типа Paradox, Access, FoxPro и др.) в сетевом варианте обработки данных хранят информацию на файл-сервере - специально выделенном компьютере в централизованном виде, но сама обработка данных ведется на рабочих станциях. Серверы баз данных, напротив, всю обработку (хранение, поиск, извлечение и передачу данных клиенту) данных выполняют самостоятельно, одновременно обеспечивая данными большое число пользователей сети.

Текстовые процессоры - автоматическое форматирование документов, вставка рисованных объектов и графики, составление оглавлений и указателей, проверка орфографии, шрифтовое оформление, подготовка шаблонов документов.

Развитием данного направления программных продуктов являются издательские системы.

Табличный процессор - удобная среда для вычислений силами конечного пользователя; средства деловой графики, специализированная обработка (встроенные функции, работа с базами данных, статистическая обработка данных и др.).

Средства презентационной графики - специализированные программы, предназначенные для создания изображений и их показа на экране, подготовки слайд-фильмов, мультфильмов, видеофильмов, их редактирования, определения порядка следования изображений.

Презентация может включать показ диаграмм и графиков, все программы презентационной графики условно делятся на программы для подготовки слайд-шоу, программы для подготовки мультимедиа-презентации.

Интегрированные пакеты - набор нескольких программных продуктов, функционально дополняющих друг друга, поддерживающих единые информационные технологии, реализованные на общей вычислительной и операционной платформе.

Наиболее распространены интегрированные пакеты, компонентами которых являются:

- СУБД;

- текстовый редактор;

- табличный процессор;

- органайзер;

- средства поддержки электронной почты;

- программы создания презентаций;

- графический редактор.

Пакет фирмы Microsoft "Microsoft Office " включает в себя все вышеназванные компоненты.

Компоненты интегрированных пакетов могут работать изолированно друг от друга, но основные достоинства интегрированных пакетов проявляются при их разумном сочетании друг с другом. Пользователи интегрированных пакетов имеют унифицированный для различных компонентов интерфейс, тем самым обеспечивается относительная легкость процесса их освоения.

Отличительными особенностями данного класса программных средств являются:

- полнота информационных технологий для конечных пользователей;

- однотипный интерфейс конечного пользователя для всех программ, входящих в состав интегрированного пакета - общие команды в меню, стандартные пиктограммы одних и тех же функций (сохранение на диске, печать, проверка орфографии, шрифтовые оформления и т.п.), стандартное построение и работа с диалоговыми окнами и др.;

- общий сервис для программ интегрированного пакета (например, словарь и средства орфографии для проверки правописания, построитель диаграмм, конвертер данных и др.);

- легкость обмена и ссылок на объекты, созданные программами интегрированного пакета;

- наличие единой языковой платформы для разработки макрокоманд, пользовательских программ;

- возможность создания документов, интегрирующих в себе возможности различных программ, входящих в состав интегрированного пакета.

Интегрированные пакеты эффективны и при групповой работе в сети многих пользователей. Так, из прикладной программы, в которой находится пользователь, можно отправить документы и файлы данных другому пользователю, при этом поддерживаются стандарты передачи данных в виде объектов по сети или через электронную почту.

Офисные ППП охватывают программы, обеспечивающие организационное управление деятельностью офиса:

Органайзеры (планировщики) - программное обеспечение для планирования рабочего времени, составления протоколов встреч, расписаний, ведения записной и телефонной книжки.

В состав программ органайзеров входят: калькулятор, записная книжка, часы, календарь и т.п. Наиболее часто подобное программное обеспечение разрабатывается для ноутбуков, персональных компьютеров блокнотного типа.

Программы-переводчики, средства проверки орфографии и распознавания текста включают:

- программы-переводчики, предназначенные для создания подстрочника исходного текста на указанном языке;

- словари орфографии, используемые при проверке текстов;

- словари синонимов, используемые для стилевой правки текстов;

- программы для распознавания считанной сканерами информации и преобразования в текстовое представление.

Коммуникационные ППП - предназначены для организации взаимодействия пользователя с удаленными абонентами или информационными ресурсами сети.

В условиях развития глобальной информационной сети Internet появился новый класс программного обеспечения - броузеры, средства создания WWW-страниц. Они различаются возможностями поддержки языка HTML, использованием цвета при оформлении фона, текста, форматированием текста, использованием графических форматов изображений, таблиц, фонового звука, мультипликации и т.п.

Электронная почта также становится обязательным компонентом офисных ППП.

Методо-ориентированные ППП включают программные продукты, обеспечивающие независимо от предметной области и функций информационных систем математические, статистические и другие методы решения задач.

Наиболее распространены методы математического программирования, решения дифференциальных уравнений, имитационного моделирования, исследования операций.

Методы статистической обработки и анализа данных (описательная статистика, регрессионный анализ, прогнозирование значений технико-экономических показателей и т.п.) имеют всевозрастающее применение. Так, современные табличные процессоры, значительно расширили набор встроенных функций, реализующих статистическую обработку, предлагают информационные технологии статистического анализа. Вместе с тем необходимость в использовании специализированных программных средств статистической обработки, обеспечивающих высокую точность и многообразие статистических методов, также растет.

На базе методов сетевого планирования с экономическими показателями проекта, формированием отчетов различного вида оформилось новое направление программных средств - управление проектами, пользователями этих программ являются менеджеры проектов.

ППП автоматизированного проектирования предназначены для поддержания работы конструкторов и технологов, связанных с разработкой чертежей, схем, диаграмм, графическим моделированием и конструированием, созданием библиотеки стандартных элементов (шаблонов) чертежей и их многократным использованием, созданием демонстрационных иллюстраций и мультфильмов.

Отличительной особенностью этого класса программных продуктов являются высокие требования к технической части системы обработки данных, наличие библиотек встроенных функций, объектов, интерфейсов с графическими системами и базами данных.

Системы искусственного интеллекта реализуют отдельные функции интеллекта человека. Основными компонентами систем искусственного интеллекта являются база знаний, интеллектуальный интерфейс с пользователем и программа формирования логических выводов. Их разработка идет по следующим направлениям:

- программы-оболочки для создания экспертных систем путем наполнения баз знаний и правил логического вывода;

- готовые экспертные системы для принятия решений в рамках определенных предметных областей;

- системы управления базами знаний;

- системы анализа и распознавания речи и др.

Как правило, интеллектуальный интерфейс включает:

- диалоговый процессор на естественном языке;

- планировщик, преобразующий описание задачи в программу решения на основе информации базы знаний;

- монитор, осуществляющий управление компонентами интерфейса.

 

Методы обучения

Начальный этап

 

Поскольку информационное образование является частью общеобразовательной подготовки, то формы и методы для них во многом общие. Рассмотрим некоторые из них.

Методы, наиболее часто используемые для информационного образования, следующие:

Рассказ, объяснение, беседа. Используют их для сообщения учащимся новых информационных знаний, разъяснения содержания и значения информационных понятий, ознакомления с техническими основами компьютерной техники и преимуществами новых форм организации деятельности с применением вычислительной техники. Эти методы применяют также и при изучении нового материала по темам: «Оборудование и организация АРМ», «Основы компьютерных знаний», «Вычислительные сети» и др. Используют эти методы для осуществление анализа хода и результатов работы, поиска путей повышения производительности труда и т.д.

2. Учебная демонстрация. Этот метод применяют для раскрытия структуры информационных понятий; для отображения эффективности информационных процессов, результативности; для разъяснения системы информатики. Учебная демонстрация включает в себя показ схем, таблиц, плакатов, видео и кинофильмов, а также демонстрацию приемов наиболее эффективного выполнения компьютерных.

3. Проверка и оценка экономических знаний и умений учащихся в процессе устного и программированного опроса, решения задач информационного характера, анализа конкретных ситуаций, проведения деловых игр, подготовки рефератов, сообщений и т.п.

Для закрепления информационных знаний и формирования экономических умений наиболее приемлемы следующие методы:

1. Упражнения (рациональная организация рабочего места, использование элементов НОТ, определение на практике норм времени).

2. Практические работы, эксперимент, самостоятельные на­блюдения (фотографирование и самофотографирование рабочего процесса; хронометраж; наблюдение информационных процессов; наблюдение, сравнение и выяснение причин различной эффективности конечных результатов трудовых действий и т.д.).

3. Решение задач.

4. Работа с цифровым материалом (самостоятельная подборка цифровых данных с последующим их анализом; обработка сведений и составление на их основе графи­ков, таблиц, диаграмм; анализ цифрового материала для определения эффективности какого-либо экономического мероприятия).

5. Работа с научно-технической и экономической литерату­рой; со­ставление схем, графиков на основе прочитанного материала.

Среди всех перечисленных методов несомненное преимущество имеют те из них, которые активизируют познавательную деятельность учащихся в области экономики. Это, в частности, составление и решение задач с производственным содержанием, анализ конкретных производственных ситуаций, экономический эксперимент, деловые игры и др.

Деловые игры прочно заняли одно из первых мест среди наиболее перспективных методов обучения специалистов любого профиля. Игры используются для развития творческого мышле­ния участников игры, формирования умений и навыков практиче­ской деятельности, для повышения интереса к занятиям, активизации восприятия учебного материала и т.д.

Компьютерные и коммуникационные технологии являют собой вполне очевидные проявления информационной революции. Поэтому становится понятным тот пристальный интерес, который проявляют к компьютерной грамотности педагоги, занимающиеся поисками путей адаптации школы к современному миру. Все большее число родителей, учителей и учащихся приходят к убеждению, что результате полученных знаний о компьютерах и приобретенных навыков работы на них дети будут лучше подготовлены к жизни и материальному благополучию в меняющемся мире.

Часть людей убеждены в том, что компьютер предоставляет новые возможности для творческого развития детей и их учителей, позволяет освободиться от нудного традиционного курса обучения и разработать новые идей и средства выражения, дает возможность решать более интересные и сложные проблемы.

Центральным фундаментом в пользу введения курса компьютерной грамотности является принцип равноправного доступа к образованию. Если ставится задача научить использовать возможности вычислительной техники, изучение компьютеров не может быть уделом только старшеклассников.

Ряд педагогов сомневаются в реальности достижения целей компьютерной грамотности. Некоторые из них считают, что компьютеры представляют не что иное, как еще одно средство отвлечения внимания на занятиях. Другие настаивают на том, что невозможно подготовить учителей к использованию компьютеров на уроках и компетентному обучению компьютерной грамотности без серьезной профессиональной подготовки их в области вычислительной технике. Третьи выражают опасение, что постоянное использование компьютеров приведет к такому положению, когда целое поколение людей не сможет складывать и вычитывать числа, если не будет рядом компьютера. Одним из серьезных аргументов против включения компьютеров в содержание обучения является столь быстрое развитие вычислительной техники, что даже постоянно обновляемая программа будет хронически отставать от него.

Еще более серьезным возражением является то обстоятельство, что ученики будут гораздо меньше общаться друг с другом, поскольку значительную часть времени они будут проводить за компьютером. В этой связи выражается опасение, что учащиеся, привыкшие к общению с компьютерами, будут оказывать более высокое предпочтение таким формам общения, которым свойственны точность и четкость, а не интуиция или неоднозначность, которые необходимы для искусства и гуманитарных видов деятельности.

Философия состоит в том, что нет иного выбора, кроме как адаптация к информационному веку. Ознакомление с вычислительной техникой является только частью такой адаптации. Основная же цель адаптации в том, что людей необходимо научить обрабатывать информацию, решать задачи, общаться с людьми и понимать суть изменений, необходимых в обществе.

Если компьютеры обладают теми мощными интеллектуальными качествами, которые им приписываются, то ими можно вполне воспользоваться для достижения и этой цели. Цели компьютеризации обучения и содержание учебно-образовательной деятельности должны быть интегрированы на уроках.

Такая интеграция не может быть завершена в течение одного года или стать результатом реализации какого-то проекта или однократного пересмотра программы курса обучения. Наоборот, это процесс, у которого нет конца. Он содержит совокупность общих целей компьютеризации учебного процесса, реализация которого возможна в результате совместной работы администрации, учителей и педагогов, специализирующихся на разработке программ обучения. Реализация этих целей будет варьироваться от одного предмета к другому, от учителя к учителю, от одного года обучения к другому. Но важно отметить, что все эти вариации будут происходить в рамках общих целей, рассматриваемых в определенной последовательности, что позволит каждому ученику из года в год пополнять свои знания и формировать новые практические навыки работы на компьютерах на основе ранее приобретенного опыта. Основные методы и подходы к решению задач, способы машинной обработки информации и социальные аспекты компьютеризации будут постепенно усложняться и обсуждаться различными способами в течение всего цикла обучения. В такой ситуации компьютер станет средством распространения и обмена информации между учениками и учителями. Если же компьютерная деятельность на уроке ориентирована на поддержку традиционного курса обучения, то в этом случае она не только не будет отвлекать от предмета, а скорее будет способствовать развитию повышенного интереса к нему. В том случае, когда основное внимание уделяется принципам обработки информации и решения задач, а не техническим тонкостям устройства компьютера, риск создания таких учебных курсов, которые безнадежно устаревают еще до того, как по ним начинают учить, будет меньше.

Компьютер является лишь точкой фокуса для тех изменений в содержании обучения, которые должны быть осуществлены в качестве ответной реакции на сдвиги, которые происходят в мире.

По сравнению с прошлым в наше время пользоваться компьютером стало намного проще, для них характерно «дружественное» по отношению к пользователю программное обеспечение с простым меню и легко выполняемыми инструкциями, а информация представляется с помощью четких графических изображений и звуковых эффектов. Чтобы заставить компьютер делать то, что вы хотите, теперь вовсе необязательно владеть программированием. Нас повсюду окружает новая техника, и для современных людей компьютер сегодня страшен не более, чем стереосистема.

Программирование, конечно, интересная и занимательная штука (и к тому же хороший способ развития навыков решения задач), однако уметь программировать или знать, как отремонтировать компьютер пользователю совсем необязательно. Ведь не всякий обычный водитель является одновременно и опытным автомехаником.

Конечно, существуют основы, которые должны знать учащиеся, пользующиеся компьютером. Они должны научиться сохранять файлы, знать клавиатуру, знать правила обращения с дисками и т.д.

Для разработки нового высококачественного программного обеспечения совершенно необходимо тесное сотрудничество квалифицированных специалистов по программному обеспечению и опытных педагогов.

Благодаря новым технологиям, которые естественно, будут совершенствоваться, специальные знания по ЭВМ (различные языки программирования, методы разработки программ и т.д.) будут требоваться лишь от ограниченного круга специалистов.