Дидактические и методические особенности учебного курса «Волшебный компьютер» (5-7-е классы) Повышение квалификации. - презентация

1 Дидактические и методические особенности учебного курса «Волшебный компьютер» (5-7-е классы) Повышение квалификации

2 Когда возникла информация? Тело 1Взаимодействи е Тело 2 Механические следы Раздражимость Отражение Механические следы Раздражимость Отражение РМ: заполните таблицу - доводы за, доводы против Тела. Взаимодействие. Вещество. Энергия. Информация

3 Понятие информации Информация Знания Сигналы Сведения СообщениеДанные Родовые понятия для понятия «Информация»

4 Понятие информации Тело Информация Сигналы Сообщение Данные Знания Взаимосвязь понятий информация, сообщение, знания, данные, сигнал

5 Понятие информации Характеристики сообщения Информационная ёмкость Лексическая (смысловая) ёмкость Аспекты сообщения Характеристики сообщения

6 Понятие информации Потенциальная Актуальная Внутренняя Внешняя Непрерывная Дискретная Объективная Субъективная Диадные классификации видов информации

7 Понятие информации Виды информации Визуальная Кинестетическая Аудиальная Тактильная Вкусовая Обонятельная Классификация видов информации по органам чувств РМ: заполните таблицу - основания классификации

8 Понятие информации Общие свойства информации Материализованость ДискретностьИнформационная ёмкость Свойства информации как третьей формы существования материи

9 Понятие информации Свойства локальной информации Полезность Полнота Достоверность ПонятностьАктуальность Свойства информации конкретного информационного объекта Какие свойства информации целесообразно изучать с детьми: общие или частные с точки зрения принципов фундаментальности образования, компетентностного подхода?

10 Понятие информации Источник – это объект от которого исходит информация. Приёмник - это объект в который входит информация. Канал в теории информации - всякое устройство, предназначенное для передачи информации (Большая советская энциклопедия). Носитель информации – вещь или процесс на (в) котором содержится информация Источник/ коммуникатор Канал Приемник/ реципиент Сообщение Сигналы РМ: заполните аналогичную схему

11 Понятие информации Знаковая Тестовая ЧисловаяСимвольная Графическая Знаковая форма представления информации – морфологически исходная форма представления информации

12 Понятие информации Информация Форма представления Буквы Текстовая Числа Числовая Символы (ноты, метеорологические знаки, географические обозначения, математические знаки, знаки химических символов, обозначения физических величин, иероглифы и др.) Символьная Точка, отрезок, дуга, квадрат, круг, эллипс … Графическая РМ: Установите форму представления информации

13 Понятие информации Информация – это совокупность знаков Определение понятия информации Аргументы за _________________ Аргументы против ___________________

14 Информационный процесс Информационный процесс – это процесс получения, создания, сбора, обработки, накопления, хранения, поиска, распространения, использования информации. Государственный стандарт РФ «Защита информации. Порядок создания автоматизированных систем в защищенном исполнении» (ГОСТ Р ). Информационный процесс: - технологический процесс (средства, методы); - трудовой процесс (процедуры); Средства: идеальные, материализованные, материальные. Методы: получения, создания, сбора, …. РМ: заполнить таблицу – средства и методы

15 Информационный процесс Типы информационных процессов Изменение состояния на определенном носителе Изменение носителей определенной информации Информация не существует без материального носителя РМ: Заполните таблицу типов информационных процессов

16 Преобразование информации Языки: - рисунков; чертежей; разговорный язык; - математики; - алгоритмический язык. Признаки естественного (ЕЯ) и формального (ФЯ) языков ЕЯФЯ Наличие строгих правил грамматики и синтаксиса Количество знаков в каждом слове не превосходит некоторого фиксированного числа Каждое слово имеет только одно значение Каждое слово имеет только один смысл

17 Преобразование информации Необходимым условием существования языка в письменной форме является: А) наличие алфавита; Б) законов его употребления Алфавит - система неразложимых, уверенно отличимых друг от друга символов (букв, цифр, знаков препинания и др. символов). (БЭС) Примеры алфавитов: Латинский алфавит: А,В,С,…X,Y, Z; Русский алфавит: А,Б,В, … Э,Ю,Я, Арабский алфавит натуральных чисел 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 Алфавит двоичных чисел: 0,1 Алфавит азбуки Морзе: Алфавит знаков правильной шестигранной игральной кости:

18 Преобразование информации Кодирование - это представление «знаками алфавита знаков другого алфавита» (Глушков В.М. Основы безбумажной информатики. – М.: Наука, – С.14). Декодирование – процесс обратный кодированию. Для кодирования и декодирования необходим ключ – правило представления знаков алфавита А в знаках алфавита Б. Шифрование – это кодирование способом, известным только коммуникатору и реципиенту.

19 Преобразование информации Способы шифровки 1. Способ перестановки. Запись текста в обратном порядке: компьютер – ретюьпмок 2. Способ замены. Каждую глухую согласную заменять соответствующей звонкой согласной и наоборот. Сегодня - школьник, завтра - академик Зекотня - жгольниг, сандра - агатемиг. 3. Способ дополнения. После каждого символа вставляется несколько других разных символов: ащкомктадцмкуаткг – ключ: 5-2 (с пятого по два)

20 Преобразование информации УМЕЮЛИЯНА… … Способы шифрования 4. Способ выбора ключевой фразы. Например, «Умею ли я находить с помощью электронно-вычислительной машины значения функций, а также объемы многогранников?!». В этой фразе встречаются все буквы русского алфавита и, кроме того, запятая, точка, дефис, пробел, восклицательный и вопросительный знаки. Шифрование заключается замене каждого символа текста на номер этого символа в ключевой фразе. Например, МАМА – Способ сдвига (Шифр Цезаря). Выбирается целое число k от 1 до 32. Знаки языка записываются вдоль окружности по часовой стрелке. В сообщении каждый знак заменяется на знак, отстоящий от нее на k букв по часовой стрелке.

21 Преобразование информации Способы шифрования 6. Способ, основанный на таблице соответствия знаков и правиле шифрования. А1Ж7М13Т19Ш25Ю31 Б238Н14У20Щ26 Я 32 В3И9О15Ф21Ъ27« »33 Г4И10П16X22Ы28 Д5К11Р17Ц23Ь29 Е6Л12С18Ч24Э30 Правило: Каждому знаку поставлено в соответствие некоторое число, которое при кодировании складывается с любым числом. Если это число после каждого шага будет увеличиваться (или уменьшаться) степень секретности сообщения существенно возрастет.

22 Преобразование информации Способы шифрования 7. Способ, основанной на задании размерности таблицы и правила (маршрута) записи. ДЕЛУВРЕ ЧАСМ ЕХЕТОПЯ

23 Преобразование информации Способы кодирования в компьютере В компьютере цифры, буквы и специальные знаки кодируются восемью двоичными знаками - 0 и 1. С помощью кодов можно представить объект, число и действие. Объектом может выступать, например, обозначение одного из регистров или код знака. Знак КодЗнак КодЗнак КодЗнак Код А А Б В В С Пробел Г D

24 Преобразование информации Способы кодирования в компьютере Кодировка символов в компьютере: В Windows используется кодировка CP , - 2, - 3, - 4, - 5, …., d – 100, ш – 1000… Для того, чтобы определить символ по числовому коду: 1. Запустите программу БЛОКНОТ. 2. Нажмите клавишу ALT и 0224 (на дополнительной цифровой клавиатуре). 3. Отпустите клавишу ALT. Появиться символ а.

25 Анализ информации Анализ информации включает: 1. Анализ данной информации; 2. Анализ преобразования информации. Анализ данной информации предполагает определение: 1. Формы представления информации; 2. Свойств информации; 3. Особенности организации информации; 4. Количества информации; 5. Содержание информацию. РМ: провести анализ сообщений и ответить на вопросы

26 Анализ информации Анализ преобразования информации предполагает: А) выявления закона, Б) правила, В) формулы преобразования информации. Модель – средство изучения преобразования информации Текст: «Всадник резко затормозил, быстро надел маску, концы поводьев слуге бросил, повернулся, закричал» Модель текста:,,,, Как построения модель? Какие новые данные дает модель о тексте? РМ: провести анализ информации

27 Анализ информации Типы формальных моделей «Черный ящик»Состава СтруктурыОрганизации f θθθ f f Сокращения: θ – элементы системы, связи (взаимодействия, отношения), f – функции элементов

28 Анализ информации Структура модели «Черный ящик» Вход : начальное состояние СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СРЕДСТВО+МЕТОД Выход: конечное состояние РМ: провести преобразования информации

29 Понятие Типы объектов Объекты Мысли ЗнакиВещи Состояние Процесс Процесс – это смена состояний

30 Понятие Аспекты слова Единицей естественного и формального языков является слово. Слово имеет три аспекта: Слово Фонетический Звучание Орфографический Написание Семантический Значение Слово - выражение естественного или формализованного языка, обозначающее отдельный объект, совокупность сходных объектов, свойства, отношения и т. п.

31 Понятие Различие и связь понятий «Значение понятия» и «Смысл понятия». У каждого человека свой смысловой репертуар! Значение определяет смысл отдельного человека, уточнение смыслов у отдельных людей ведет к уточнению лексического значения понятия. Понятие Значение Смысл Свойства: Объективность Субъективность Однозначность Многозначность

32 Понятие Характеристики понятия Основные характеристики понятия как логической категории Объем понятия Связи понятия с другими понятиями Содержание понятия Объем понятия – это множество отражённых в понятии объектов. Содержание понятия – это совокупность существенных, необходимых, устойчивых признаков объекта (объектов класса). Связи – это взаимодействия и отношения.

33 Понятие Родовые и видовые понятия Родовое понятие Видовое отличие Табуретка – это табуретка Стул – это табуретка со спинкой Кресло – это стул с подлокотниками Диван – это кресло для нескольких человек

34 Понятие Деление объема родового понятия Делимое понятие Члены деления Основания деления Носитель информации Бумажный. Магнитный …Материал Носитель информации Законы деления объема родового понятия: 1. Члены деления (видовые понятия) должны исключать друг друга; 2. При одном делении нужно пользоваться одним основанием деления; 3. Члены деления должны быть ближайшими видовыми понятиями делимого понятия; 4. Деление должно быть соразмерным (объем родового понятия должен быть равен сумме объемов видовых понятий).

35 Понятие Родовые и видовые понятия «Без резкого увеличения числа полноценно мыслящих людей человечество обрекает себя на бесперспективное будущее». ( Цаплин В.) Сознание есть функция человеческого мозга. Атрибутивные свойства сознания Социо- культурна я природа Интенциональ ность (на объект) Объектност ь/предметно сть Внутренн ий диалогизм Рефлекси вность Сущность мышления в том, что «Операции, которые человек совершал раньше с внешними материальными предметами, он совершает теперь идеально. Они становятся мыслительными операциями». (Брушлинский А.В.)

36 Язык и мышление Язык – есть действительность мышления. Мыслительная деятельность (мышление) происходит в языковой форме. Это позволяет человеку не только расширить границы чувственного познания, но и передавать другим людям в процессе речевого общения накопленный опыт, как единство знания и способов деятельности. «Речь делает возможным произвольное и свободное вызывание представлений в поле ясного сознания и закрепляет способность эффективной репродукции. Благодаря языку воспроизводство представлений и работа воображения чрезвычайно облегчаются. … Сознание освобождается от тирании сенсорного поля, приобретает свободу воображения». Мегрелидзе К.Р. Основные проблемы социологии мышления. - Тбилиси, С

37 Средства мышления Мыслительная деятельность реализуется с помощью идеальных средств. «Идеальные средства – это «мысли о мыслях»; чтобы … их изложить, необходимо представить их в соответствующей форме. Одна из таких форм – вербализация – речевое изложение средств рассуждения, анализа, доказательства и т.п. Другая форма – материализация - представляет эти средства в виде абстрактных символов: графиков, таблиц, схем, условных обозначений, кодов, чертежей, диаграмм». Меняев А.Ф. Средства обучения. Педагогика/ Под ред. П.И. Пидкасистого. – М.: Педагогическое общество России, 2000.C.262.

38 Методы мышления Метод мышления – это система требований, регулирующих применение однородных групп идеальных средств к идеальному объекту преобразования. «Метод непосредственно фиксирует не то, что есть в объективном мире, а то, как человек должен поступать в процессе познания и практического действия». Копнин П.В. Логика научного исследования. – М.: Наука, 1965.С.305. Методы мышления: абстрагирование, формализация, идеализация, сравнение, аналогия, анализ, синтез, дедукция, индукция, обобщение, моделирование, аксиоматический метод, гипотетико-дедуктивный метод, метод восхождения от абстрактного к конкретному.

39 Способы мышления Способ мышления Средства мышления Методы мышления Идеальные Материализованные Материальные Индукция Дедукция Последовательной детализации

40 Типы мышления Наглядно-действенное Наглядно-образное Словесно-логическое Логика обучения: НД НО СЛ Латеральная симметрия головного мозга: Правое (НО) (СЛ) Левое НД

41 Законны силлогистики Закон тождества – конкретный объект класса обладает свойствами объектов этого класса Закон противоречия – невозможна ситуация, кода объект одновременно входит в класс объектов, и не входит в него Закон исключенного третьего – для каждого объекта не входящего в класс объектов, истинно одно из двух утверждений «Объект входит» или «объект не входит». УМ: изучите учебную информацию по логике

42 Понятие множества,,,, - множество снежинок Москва, Париж, Лондон, Берлин, Мадрид… - множество столиц европейских государств 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 - множество арабских цифр,,, - множество знаков арифметический действий А, Б, В, Г, Д, Е, Ё, …, Э, Ю, Я - множество букв алфавита русского языка лев, волк, рысь, леопард - множество хищников Выводы: 1) объекты, имеющие одинаковый признак; 2) объединение объектов Множество – это объединение объектов, по какому либо признаку. Множество – это основополагающее понятие, как точка или прямая. Определить множество значит, суметь ответить на вопрос: принадлежит ли объект данному множеству или не принадлежит? Всякое множество полностью определяется его элементами.

43 Способы задания множеств 1. Перечисление элементов: 6, 9, 12, 12, ; 2. Графический. Множество точек квадрат с вершинами (1,0), (0,1), (-1,0), (0,-1); Множество целых чисел попадающих в интервал [6, 9]; 3. Табличный: Y5345 Х Функциональный: Множество точек А(х,у) принадлежащих х 2 + у 2=25.

44 Способы решения логических задач Общая задача. Есть объекты. m из них обладает свойством х, n – свойством у, р - свойством х и у. Найти общее количество объектов. Способы решения задач на множества Аналитический Графический Аналитический способ О = m + n - p – общая формула для решения задач данного вида. Графический способ ( с помощью диаграмм Эйлера-Венна). ХX и YY mрn

45 Решение логических задач Табличный способ решения логических задач Таблица служит: А) средством организации данных; Б) средством решения логических задач. Таблица, методы работы с ней и процедуры деятельности образуют табличный способ решения логических задач. При использовании этого способа условия задачи и промежуточные результаты рассуждений заносятся в специально составленные таблицы. Табличный способ предполагает реализацию следующего алгоритма: 1) Анализ условия задачи. 2) Разработка аналитической таблицы. 3) Заполнение таблицы на основе анализа условий, анализа внутренних данных и отношений, генерирование умозаключений. 4) Формулировка ответа на вопрос задачи.

46 Решение задач на графах Граф G = (V, Е) задается парой конечных множеств V и Е. Элементы первого множества v1, v 2,..., vM называются вершинами графа (при графическом представлении им соответствуют точки). Элементы второго множества е 1, е 2,...,eN называют ребрами. Каждое ребро определяется парой вершин (при графическом представлении ребро соединяет две вершины графа). Если ребра графа определяются упорядоченными парами вершин, то такой граф называют ориентированным (на чертеже при изображении ориентированного графа на каждом ребре ставят стрелку, указывающую его направление). РМ: изучите основные понятия теории графов

47 Задача Л.Эйлера «Некогда мне была предложена задача об острове, расположенном в городе Кенигсберге и окруженном рекой, через которую перекинуто семь мостов. Спрашивается, может ли кто-нибудь непрерывно обойти их, проходя только однажды через каждый мост». (Письмо Эйлера Маринони 13 марта 1736 года). Карта Кёнигсберга Схема мостов Кёнигсберга Граф кёнигсбергских мостов

48 Решение задачи Л.Эйлера На упрощённой схеме части города ( графе ) мостам соответствуют линии (рёбра графа), а частям города точки соединения линий (вершины графа). В ходе рассуждений Эйлер пришёл к следующим выводам: 1) Число нечётных вершин (вершин, к которым ведёт нечётное число рёбер) графа всегда чётно. Невозможно начертить граф, который имел бы нечётное число нечётных вершин. 2) Если все вершины графа чётные, то можно, не отрывая карандаша от бумаги, начертить граф, при этом можно начинать с любой вершины графа и завершить его в той же вершине. 3) Граф с более чем двумя нечётными вершинами невозможно начертить одним росчерком. Граф кёнигсбергских мостов имел четыре нечётные вершины, следовательно, невозможно пройти по всем мостам, не проходя ни по одному из них дважды.

49 Устройство компьютера Фирмы – производители компьютеров IBM Acer Apple Commodore NEC Olivetti Compaq Dell Toshiba IBM PC-совместимые компьютеры и IBM PC-несовместимые компьютеры IBM PC был создан американской фирмой IBM в августе IBM PC- несовместимых микрокомпьютер компьютер Macintosh американской фирмы Apple. Начиная с 1990-х годов разница между возможностями Макинтошей и IBM PC все более нивелируется.

50 Устройство компьютера Основания для построения типологии компьютеров - форма представления информации; - тип логических элементов; - по быстродействию; - по месту пользования; - по платформе.

51 Устройство компьютера Типы компьютеров Аналоговые ЦифровыеГибридные Основание классификации?

52 Устройство компьютера Типы компьютеров Настольные Портативные Основание классификации?

53 Устройство компьютера Базовая схема цифрового компьютера была предложена в конце 1940-х годов Дж. фон Нейманом. В состав цифрового компьютера входит пять основных подсистем: - устройство управления; - арифметико-логическое устройство; - память; - ввода-вывода; - внутренних связей.

54 Устройство компьютера Принципы действия и построения компьютера: - адресности (данные и программные коды хранятся в ячейках памяти, имеющих адреса); - хранимой программы (программа действий компьютера хранится в памяти); - принцип открытой архитектуры (возможность подключения к системе дополнительных независимо разработанных, но связанных устройств через общую шину. Разрядность шины может быть - 8, 16, 32, 64 бит. Обычно: разрядность шины адреса – 32, шины данных - 64).

55 Устройство компьютера Принципиальная схема компьютера Устройства ввода информации Устройства вывода информации Системная магистраль (шина данных + шина адреса + шина управления) Память Процессор

56 Устройство компьютера

57 Устройства ввода-вывода Устройства ввода информации: - клавиатура - цифровая камера (фото, видео) - сканер; - микрофон; - … Устройства вывода: - монитор; - принтер; - графопостроитель; - …

58 Устройство компьютера Качество печати Твердокрасочный принтер Tektronix Phaser 840 Струйный принтер Lexmark Z31

59 Устройство компьютера Системный блок Процессор Оперативная память Накопители информации Контроллеры (накопителей информации, клавиатуры, мыши, портов и др.). Звуковая карта Видеокарта Порты Блок питания

60 Устройство компьютера Эволюция схем компьютеров: Механический выключатель (триггер с одним входом) Электронные ламы (1944) Транзисторы (1947) Интегральные схемы (4-5 логических вентеля, начало 60-х годов 20 века) Большие интегральные схемы (начало 70-х годов 20 века) Сверхбольшие интегральные схемы (80-е годы 20 века) В 1990-х годах фирма «Интел» создала чип i860XP - высокопроизводительный микропроцессор, содержащий 2,5 млн. транзисторов; этот чип одновременно обрабатывает 64 бит со скоростью 100 млн. операций в секунду.

61 Устройство компьютера Основные типы логических схем, используемых в компьютерах Основные типы схем Логические вентили Триггеры

62 Устройство компьютера Типы памяти

63 Устройство компьютера Процессор Функции процессора: - управление работой компьютера по заданным командам; - выполнять арифметические и логические операции над данными. Структура процессора: Устройство управления Регистр команд Счетчик команд Регистр адреса памяти Арифметико-логическое устройство

64 Устройство компьютера Характеристики команд: двухадресные, трехадресные. Характеристики процессора: - разрядность (количество двоичных разрядов, обрабатываемых одновременно); - тактовая частота (количество базовых операций в секунду); - адресное пространство (максимально возможный оперативный памяти для данного процессора. Оно определяется разрядностью шины адреса. Например – 232 = 4 Гб); - особенности архитекторы (количество ядер, наличие КЕШ-памяти).

65 Интернетика Азбука WWW (словарь) World Wide Web (WWW) – всемирная паутина, Интернет. Hypertext (гипертекст) - способ представления информации, в котором есть гиперссылки, обеспечивающие связь между Web-документами. HTML (Hyper Text Markup Language) – язык разметки гипертекста – установления управляющих последовательностей, которые программа просмотра (browser) должна выполнить при загрузке этого документа. Любой HTML-документ состоит из двух частей: заголовка и тела.

66 Интернетика Азбука WWW (словарь) URL (Universal Resource Locator) – универсальный указатель ресурсов – указывает местонахождение Web-документа в Интернете. Например: Гиперссылки – выделенные области Web-документа (подсвеченные слова, выделенные графические изображения, пиктограммы и др.), скрывающие URL других Web-документов. HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) – протокол передачи гипертекста. С помощью него Web -browser осуществляет запрос и прием Web-документа.

67 Интернетика Азбука WWW (словарь) Web-сервер – относительно мощный компьютер, который хранит и пересылает Web-документы с использованием протокола HTTP. Web-browser программное обеспечение для поиска, просмотра веб- сайтов, то есть для запроса веб-документов (преимущественно из WWW), для их обработки, вывода и перехода от одной страницы к другой (Интернет- энциклопедии «Википедия»). Web-site (Web-сайт, Web- страница) – группа HTML-документов (единое содержание, единый дизайн и др.). Сайт имеет адрес. Например: – сайт Министерства образования и науки РФ; – приоритетные национальные образовательные проекты, – сайт ЕГЭ, - Федеральные Государственные образовательные стандарты

68 Интернетика Поиск информации в Интернет: 1) Что искать: люди, книги, карты, 2) Где проводить поиск 3) Как выбрать поисковую систему 4) Как оформить запрос (ключевые слова, логические операции, диапазон поиска, фильтровать результаты поиска)

69 Интернетика Поисковая система 1) Web-узел (Каталоги - перечни адресов Web-страниц, Интерфейс - оформление запроса, получение ответов) 2) Поисковые роботы (обнаружение новых URL-адресов, внесение в каталог URL-адресов) 3) Люди (редактирование каталога и т.д.)

70 Интернетика Принцип работы поисковой системы Запрос: ключевые слова, ключевое выражение (слова, цифры, логические операции) Искать: команда «Найти» Перебор адресов URL-адресов Выдача адресов, соответствующих запросу

71 Интернетика Типы запросов к поисковой системе Ключевое слово Ключевое слово, отрицание слов Ключевое выражение Ключевое выражение, отрицание ключевых слов

72 Интернетика Критерии выдачи адресов Частота ключевых слов в Web-страницы Ключевые слова в заголовке Web-страницы Ключевые слова в списке ключевых слов Web-страницы Длинна документа (приоритет – лаконичность) Адреса поисковых систем:

73 Интернетика Модель поисковой системы

74 Учебное проектирование п /п Показатели Метод проектов Учебное проектирование 1Инициатива ОбучаемогоОбучающего 2Повторяемость ВозможноОбязательно 3Направленность на решение проблем Жизненных Учебных 4Доминирующая форма организации деятельность Групповая Индивидуальная 5Содержание Реальной жизни Учебной программы 6Форма организации содержания КомплекснаяПредметная 7Характер деятельности ТворческийИсполнительский Подготовка и защита проекта может осуществляться в логике: А) метода проектов; Б) учебного проектирования