Организация учебного исследования аппаратных и программных средств ИКТ

Организация учебного исследования аппаратных и программных средств ИКТ

Методическое описание конкурсной работы

Автор конкурсной работы: Исаева Елена Николаевна, учитель информатики высшей квалификационной категории.

Наименование учебного предмета: информатики и ИКТ.

Тема: Аппаратные и программные средства ИКТ.

Творческое название работы: От пальцев до искусственного интеллекта.

Основополагающий вопрос: Почему стала возможна замена человека компьютерами во многих областях человеческой деятельности?

Возрастная категория исследователей: учащиеся 10 классов

Дидактические цели:

• формирование ИКТ –компетентностей (доступ к информации, управление, оценка, интеграция, создание информации);

• формирование умения создавать единую образовательно-научную информационную среду, содержательными компонентами которой являются предметные учебные коллекции Интернет-ресуросов;

• формирование умения целенаправленного применения компьютера для решения конкретных жизненных задач;

• формирование навыков оценочной самостоятельности.

Методические задачи:

• научить выбирать информационный ресурс, соответствующий заданным критериям.

• научить создавать и использовать схемы классификации для структурирования информации;

• научить обобщать(сравнивать) и составлять сжатый(конспективный) обзор информации из нескольких источников для использования их при решении конкретной проблемы;

• научить сбалансированно осветить проблему на основе имеющейся, в том числе и противоречивой информации;

• научить применять знания о функциональном назначении, взаимодействии различных устройств компьютера, программном обеспечении для решения конкретных жизненных задач;

• научить применять образовательно-научную информационную среду, содержательными компонентами которой являются предметные учебные коллекции Интернет - ресуросов для самообразования и саморазвития.

Перечень тем учебного модуля информатики и ИКТ «Аппаратные и программные средства ИКТ»: История развития вычислительной техники, архитектура технических средств ЭВМ, программное обеспечение ЭВМ, устройства внешней памяти ЭВМ, внутренней памяти ЭВМ.

Форма работы: освоение нового материала

Виды учебно-исследовательской деятельности: проблемный, поисковый, практико-ориентированный.

Анотация к конкурсным материалам: Практико-ориентированные материалы-задания для самостоятельных исследований учащихся созданы для дистанционного обучения школьников. В них предусмотрена среда учебного телекомуникационного информационного взаимодействия – ссылки на Интернет-ресурсы, практические работы, тестовые задания, проведение консультаций, представление результатов. В выполнение каждой исследовательской работы входит проведение практической работы по формированию умений и навыков самостоятельного поиска информации в Интернете в целях создания автономности каждого исследования для обеспечения условия, когда школьник сможет выполнить только одно исследование.

Общие рекомендации для школьников-исследователей

Информационные ресурсы и, особенно электронные публикации охраняются Законом об авторском праве. Вам необходимо знать принципы добросовестного использования объектов авторского права. Изучить информацию о правилах цитирования из Интернета вы можете по ссылке Правила цитирования из Интернета или по адресу http://www.infoteacher.jino-net.ru/issledovateli.html Познакомиться с публикациями, посвящёнными авторским правам на объекты интеллектуальной собственности в Интернете, можно на следующих сайтах.: Право в Интернете - http://www.russianlaw.net Защита авторского права - http://copyrighter.ru

Чтобы научиться добывать знания, надо овладеть техникой исследовательского поиска. В этом вам помогут материалы статьи А.И. Савенкова "Исследователь"(материалы для подростков по организации самостоятельной исследовательской деятельности), с содержанием которой вы можете познакомиться по адресу http://www.infoteacher.jino-net.ru/issledovateli.html.

Алгоритм проведения исследования:

• Выбрать тему исследования из предложенных.

• Изучить материалы по проблеме с использованием Интернет-ресурсов.

• Выбрать/составить гипотезу.

• Определить цель исследования.

• Составить план хода исследования.

• Провести исследование.

• Сформулировать вывод по результатам исследования.

• Оформить результаты исследования.

• Измерить результативность самостоятельной работы.

Методы исследовательской информационной деятельности:

– подбор, обработка и предъявление информации, полученной из различных информационных источников (справочников, энциклопедий, учебников, словарей) и Интернет - источников;

– обобщение информации;

– систематизация и классификация информации;

– работа с понятиями;

– структурирование информации;

– обработка информации и её представление в форме текста, рисунков, схем.

В начале каждой исследовательской работы Вам рекомендуется выполнить практическую работу, помогающую формированию умений и навыков самостоятельного поиска информации в Интернете.

В оформлении исследовательской работы необходимо соблюдать логическую взаимосвязь цели, задач, результатов и выводов:

Цель:(доказать, обосновать, разработать,...)

Задачи:(провести анализ, заявить, определить, установить,...)

Методы:(анализ, наблюдение, измерение, эксперимент, ...)

Результаты: На основании результатов данного исследования доказано(обосновано, выявленно, определено, установлено, .....)

Вывод: На основании результатов данного исследования доказано(обосновано, разработано)

Консультации по возникшим в процессе самостоятельного исследования вопросам можно получить по адресу http://www.infoteacher.jino-net.ru

Контрольно – измерительные материалы

В состав контрольно-измерительных материалов входят:

Электронные тесты:

«История развития вычислительных устройств» - http://www.infoteacher.jino-net.ru/testistoria.html, http://www.infoteacher.jino-net.ru/testistoria2.htm

«Архитектура технических средств ЭВМ - http://www.infoteacher.jino-net.ru/arhitektura.html

«Устройство компьютера»- http://www.infoteacher.jino-net.ru/device.html

«Файловая структура», - http://www.infoteacher.jino-net.ru/filesystem.html

«Операционная система» - http://www.infoteacher.jino-net.ru/os.html

«Устройства внутренней памяти» - http://www.infoteacher.jino-net.ru/vnutrmem.html

«Устройства внешней памяти» - http://www.infoteacher.jino-net.ru/vneshmem.html

Задания по теме «Программное обеспечение компьютера»

Задание 1.. Найди и исправь ошибки в предложениях:

1. Самые первые программы разрабатывались непосредственно на объектно-ориентированном языке и-все люди могли заниматься их разработкой, а не только профессиональные программисты.

2.Программа — это последовательность команд, которую выполняет компьютер в процессе хранения информации.

3. Все используемые в компьютере программы называются аппаратным обеспечением.

4. Прикладное ПО руководит слаженной работой всех элементов компьютерной системы как на аппаратном уровне, так и на программном уровне.

5. Системные программы - это средства, предназначенные для создания ПО.

Задание 2. Впиши пропущенные слова в предложениях:

1. Компьютер без — это бесполезный хлам, груда железа И только делают его нашим помощником, другом, советчиком.

2. Программирование - деятельность человека по программы.

3. Для обработки информации на компьютере необходимо иметь ………… — устройства компьютерной системы («hardware»), но и……… («software»), которое наделяет компьютер мыслями и интеллектом.

4 ПО — предназначено Для выполнения конкретных задач пользователя.

5. Наиболее дружественно пользователю ………… ПО.

Задание 3. Ответьте на вопросы:

— Какие виды ПО являются базовыми?

— Без какой системной программы работа компьютера, невозможна?

— Какие ОС установлены на ваших домашних компьютерах? На школь ных?

Критерии оценивания мультимедийной презентации:

СОЗДАНИЕ СЛАЙДОВ

Титульный слайд с заголовком -5 баллов

Минимальное количество – 10 слайдов – 10 баллов

Использование дополнительных эффектов Power Point – 5 баллов

Библиография – 5 баллов

СОДЕРЖАНИЕ

Использование эффектов анимации -5 баллов

Вставка графиков и таблиц -15 баллов

Выводы, обоснованные с научной точки зрения, основанные на данных - 20 баллов

Грамотное создание и сохранение документов в папке рабочих материалов -5 баллов

ОРГАНИЗАЦИЯ

Текст хорошо написан и сформированные идеи ясно изложены и структурированы – 20 баллов.

Слайды представлены в логической последовательности – 10 баллов

Оформление презентации с учётом гармонии цветов - 5 баллов

Слайды распечатаны в формате заметок -5 баллов

ОБЩИЕ БАЛЛЫ – 110 БАЛЛОВ

Критерии оценивания компьютерной публикации:

СОДЕРЖАНИЕ – 50 баллов

По теме исследования изложено несколько точек зрения

Использованы достоверные источники

Материал изложен ясно, структурирован, изложение доступно

Материал может быть доступен ученикам средних классов

Публикация выполняет свою задачу –просветительскую

ГРАМОТНОСТЬ – 30 баллов

Нет грамматических ошибок

Терминологическая ясность и грамотное использование словаря темы

ОФОРМЛЕНИЕ – 20 баллов Библиография Общий дизайн и иллюстрации помогают пониманию материала

При работе над материалами конкурсной работы использовались информационные ресурсы:

А. Г. Гейн, А.И. Сенокосов, Н.А. Юнерман. Информатика 10-11. М: Просвещение. 2001

О.Л. Соколова. Универсальные поурочные разработки по информатике. 10 класс. М: «ВАКО». 2006

И.С. Сергеев. Как организовать проектную деятельность учащихся. Практическое пособие для работников общеобразовательных учреждений. М: АРКТИ. 2004

CD-диск. Н.Д. Угриннович. Преподавание курса «Информатика и ИКТ» в основной и старшей школе. Компьютерный практикум. М: Бином. 2006

CD- диск Intel Обучение для будущего. Intel Corporation. 2003-2005

Задания для самостоятельных исследований учащихся:

Исследование 1. Сравнение вклада различных учёных в развитие вычислительных устройств.

1. Выполните практическую работу «Поиск информации в Интернете». Материалы для выполнения работы вы найдёте по адресу http://www.infoteacher.jino-net.ru/search.html (источник CD-диск. Н.Д. Угриннович. Преподавание курса «Информатика и ИКТ» в основной и старшей школе. Компьютерный практикум. М: Бином. 2006)

2. Осуществите поиск информации в Интернете по теме «История развития вычислительной техники» по ссылкам.

Информационные источники	Краткая аннотация
http://www.computer-museum.ru/document/sorucom2006.htm	стория вычислительной техники — достижения и проблемы
http://www.computer-museum.ru/technlgy/bit_comp.htm	На пути к битовой ЭВМ. Материал собран в этом виртуальном компьютерном музее, начиная от вычислений в докомпьютерную эпоху и до самых современных компьютеров.
http://www.computer-museum.ru/technlgy/moletr.htm	Приближается эра молекулярной электроники. Виртуальный компьютерный музей
http://www.computer-museum.ru/technlgy/silicon.htm	Кремний жил, кремний жив... Виртуальный компьютерный музей.
http://www.computer-museum.ru/technlgy/su_chip.htm	Создание первой отечественной микросхемы
http://www.computer-museum.ru/technlgy/us_chip.htm	Изобретение интегральных схем.
http://schools.keldysh.ru/sch444/	Этот музей содержит несколько различных экспозиций: поколения компьютеров, история развития вычислительной техники в России, история в лицах и др.
http://www.intel.com/ru/intel/intelis/museum/index.htm/	История развития Приводятся технических характеристики и фотографии микропроцессоров. Описывается устройство микропроцессора

3. Осуществите самостоятельный поиск информации в Интернете по теме данного исследования.

4. Выберите или составьте гипотезу.

• Гипотеза 1: Я думаю, что изобретения Блеза Паскаля являются самым важным в изобретении вычислительных устройств.
• Гипотеза 2: Я считаю, что самым важным изобретением для последующего появления компьютера было изобретение Бэббиджем его аналитической машины.

5.Оределите цель исследования.

6.Осуществите самостоятельный поиск информации в Интернете по теме данного исследования в соответствии с гипотезой и целью исследования.

7. По результатам исследований заполните таблицу:

Дата	Устройство	Изобретатель	Назначение и функции устройства

8. Проведите эксперимент «Перфокарты или, что общего между ткацким станком и вычислительными устройствами?» (О.Л. Соколова. Универсальные поурочные разработки по информатике. 10 класс. М: «ВАКО». 2006. стр142)

План эксперимента:

1. Возьмите обычную электрическую лампочку, выключатель к ней и кусочек картона размером 8 см х 16 см.

2. Разберите выключатель.

3. Найдите контакты, замыкание которых приводит к включению лампочки, а размыкание – к выключению.

4. Что произойдёт, если между контактами положить кусочек картона? (Он разомкнёт цепь и лампочка погаснет)

5. Проделайте в картоне отверстие. Что произойдёт, если пропустить картон отверстием через контакты. (Лампочка будет гореть)

6. Каким образом с помощью картона с отверстиями можно заставить лампочку гореть или не гореть? ( Пропустить кусок картона с предварительно сделанными отверстиями через контакты. Дырка есть – лампочка горит, дырки нет – лампочка не горит)

7. Ответьте на вопрос "Как назывались кусочки картона, которые применялись конструкторами ткацких станков, первой программисткой Адой Августой Лавлейс для аналитической машины Бэббиджа, Германом Холлеритом для табулятора и в компьютерах первого поколения?"

Вывод сформулируйте на основе анализа полученной таблицы, результатов эксперимента и выдвинутой гипотезы.

Результаты исследования должны быть оформлены в виде компьютерной презентации, буклета.

Проверьте свои знания, выполнив тест «История развития вычислительных устройств» по адресу http://www.infoteacher.jino-net.ru/testistoria.html, http://www.infoteacher.jino-net.ru/testistoria2.htm

Исследование 2. Как ускорить работу процессора вашего домашнего компьютера?

1. Выполните практическую работу «Поиск информации в Интернете». Материалы для выполнения работы вы найдёте по адресу http://www.infoteacher.jino-net.ru/search.html (источник CD-диск. Н.Д. Угриннович. Преподавание курса «Информатика и ИКТ» в основной и старшей школе. Компьютерный практикум. М: Бином. 2006)

2. Осуществите поиск информации в Интернете по теме «Архитектура технических средств ЭВМ» по ссылкам:

Информационные источники	Краткая аннотация
http://thor.kubsu.ru/index.php/corporate/informatika/klassifikator_predmetnyh_znanij	Архитектура вычислительной машины Фон-Неймана
http://fio.ifmo.ru/archive/group19/c3wu6/lesson3.html	Архитектура ПК.
http://www.xaknotdie.org/?module=articles&c=articles&b=8&a=3
http://www.oval.ru/enc/66147.html	Система элементов ЭВМ
http://www.intel.com/ru/intel/intelis/museum/index.htm	Виртуальный музей фирмы Intel.Истории развития микропроцессоров,технические характеристики и фотографии микропроцессоров,устройство микропроцессора
[www.ixbt.ru]	Аппаратные компоненты компьютера и периферийные устройства
http://comp.vslovar.org.ru/1072.html	Визуальный словарь устройства. Функциональная схема ЭВМ
http://do.rksi.ru/library/courses/arh/tema1_3.dbk	Общие принципы построения современных ЭВМ

3.Осуществите самостоятельный поиск информации в Интернете по теме данного исследования.

4.Выберите или составьте гипотезу.

• Гипотеза 1: Я считаю, что чтобы ускорить работу процессора его нужно сделать более «умным».

• Гипотеза 2: Можно предположить, что работу процессора ускорит наличие у процессора собственной памяти.

5.Оределите цель исследования.

6. Проведите эксперимент «Как ускорить работу процессора» (О.Л. Соколова. Универсальные поурочные разработки по информатике. 10 класс. М: «ВАКО». 2006. стр163-164)

План эксперимента:

1. Определите характеристики вашего процессора, выполнив практическую работу «Тестирование компьютера». Материалы для выполнения работы вы найдёте по адресу http://www.infoteacher.jino-net.ru/testcomp.html (источник CD-диск. Н.Д. Угриннович. Преподавание курса «Информатика и ИКТ» в основной и старшей школе. Компьютерный практикум. М: Бином. 2006)

2. • Описание проблемной ситуации. Предположим, что вы — рабочая группа, которой необходимо как можно быстрее решить некоторую задачу. Вы должны работать в помещении 1, а условие задачи, исходные данные и этапы решения находятся в помещении 2, причем выдача необходимой информации происходит достаточно медленно. В помещение 2 может ходить только 1 человек.

• Ваша работа должна выполняться по следующему плану:

1. Человек идет в помещение 2 за порцией данных, необходимых для решения задачи.

2. Приносит их в помещение 1.

3. Рабочая группа быстро обрабатывает данные и посылает за следующей порцией информации. При этом она бездействует в ее ожидании.

4. Человек идет в помещение 2 за следующей порцией информации.

5. Приносит их в помещение 1.

6. Рабочая группа быстро обрабатывает данные и посылает за следующей порцией информации. При этом она бездействует в ее ожидании.

7. И т.д., до тех пор, пока задача не будет решена.

8. Результат решения показываете заказчику.

Подумайте и скажите, каким образом можно ускорить этот процесс, если вы обрабатывайте информацию быстрее, чем вам ее выдают в помещении 2, в результате чего вы теряете много времени. Наводящие вопросы:

1. Можно ли поручить решение задачи более «умной» рабочей группе, которая решит ее быстрее?

2. Можно ли информацию из помещения 2 частично сразу перенести в помещение1?

3. Можно ли посылать за информацией в помещение 2 не одного человека, а нескольких?

В ходе эксперимента вы смоделировали процесс ускорения работы процессора. В результатах исследований указать моделями каких устройств были помещение 1, помещение?

В выводе - за счёт чего можно ускорить работу процессора?

Результаты исследования должны быть оформлены в виде компьютерной публикации.

Проверьте свои знания, выполнив тесты «Архитектура технических средств ЭВМ» и «Устройство компьютера», размещённые по адресу http://www.infoteacher.jino-net.ru/arhitektura.html, http://www.infoteacher.jino-net.ru/device.html

Исследование 3. Какая операционная система наиболее дружественна к пользователю: ОС MSDOS или ОС WINDOWS?

1. Выполните практическую работу «Поиск информации в Интернете». Материалы для выполнения работы вы найдёте по адресу http://www.infoteacher.jino-net.ru/search.html (источник CD-диск. Н.Д. Угриннович. Преподавание курса «Информатика и ИКТ» в основной и старшей школе. Компьютерный практикум. М: Бином. 2006)

2. Осуществите поиск информации в Интернете по теме «Программное обеспечение компьютера» по ссылкам:

Информационные источники	Краткая аннотация
http://www.autojpm.info/	Системное программное обеспечение
http://www.autojpm.info/aut2.html	Классификация программного обеспечения
http://www.autojpm.info/aut0.html	Тенденции развития программного обеспечения
http://thor.kubsu.ru/index.php/corporate/informatika/klassifikator_predmetnyh_znanij/programmnoe_obespechenie_vychislitel_nyh_sistem/	Прикладное программное обеспечение
http://www.autojpm.info/aut1.html	Разновидности системного программного обеспечения для компьютеров
http://www.3dnews.ru/software/3ds_max_9_chto_novogo/	3ds Max 9: что нового?
http://www.3dnews.ru/software/office2007/	Microsoft Office 2007
http://dospage.by.ru/index.shtm	Сайт об ОС DOS
http://msk.nestor.minsk.by/kg/abc/043.html	ОС Windows

3. Осуществите самостоятельный поиск информации в Интернете по теме данного исследования.

4. Выберите или составьте гипотезу.

• Гипотеза 1: Я считаю, что наиболее дружественна ОС WINDOWS.

• Гипотеза 2: Можно предположить, что обе операционные системы играют важную роль для организации взаимодействия пользователя и компьютера.

2.Оределите цель исследования.

5. Проведите эксперимент «Сравнение характеристик ОС MSDOS и ОС WINDOWS»

План эксперимента:

1. Изобразите содержание любого электронного учебника по информатике в виде файловой структуры.

2. Перейдите в режим работы ОС MS DOS по команде ПУСК – СТАНДАРТНЫЕ – КОМАНДНАЯ СТРОКА.

3. Опишите графический интерфейс открывшегося окна.

4. Изучите формат команды создания каталогов ОС MSDOS.

5. Создайте на дискету созданную вами по учебнику файловую структуру, зафиксировав время начала и конца выполнения работы.

6. Закройте окно командной строки.

7. Загрузите файловый менеджер Мой компьютер.

8. Опишите графический интерфейс окна программы Мой компьютер (элементы окон)

9. Создайте ту же файловую структуру на вторую дискету в программе Мой компьютер, зафиксировав время начала и конца выполнения работы.

В выводе укажите, какую операционную систему вы выбрали для себя и почему, сравните дружественность интерфейсов ОС MS DOS и ОС WINDOWS.

Результаты исследования должны быть оформлены в виде буклета.

Проверьте свои знания, выполнив тест «Операционная система», размещённые http://www.infoteacher.jino-net.ru/os.html

Исследование 4.Как характеристики устройства оперативной памяти вашего домашнего компьютера влияют на его работоспособность?

1. Выполните практическую работу «Поиск информации в Интернете». Материалы для выполнения работы вы найдёте по адресу http://www.infoteacher.jino-net.ru/search.html (источник CD-диск. Н.Д. Угриннович. Преподавание курса «Информатика и ИКТ» в основной и старшей школе. Компьютерный практикум. М: Бином. 2006)

2. Осуществите поиск информации в Интернете по теме «Внутренняя память» по ссылкам:

Информационные источники	Краткая аннотация
http://referatw.ru/cgi-bin/main.cgi?level=5&p1=228&p2=139&p3=26949	Классификация оперативной памяти
http://hard.compulenta.ru/299382/	Оперативная память
http://www.3dnews.ru/cpu/corsair_dominator_2006/	Оперативная память: итоги 2006 года
[http:\\www.ixbt.ru]	Аппаратные компоненты компьютера и периферийные устройства
http://hard.compulenta.ru/287787/	...Micron представила чип памяти DDR3 емкостью в 1 Гбит
http://thor.kubsu.ru/index.php/corporate/informatika/klassifikator_predmetnyh_znanij/arhitektura_vychislitel_nyh_ustrojstv_i_sistem	Тип памяти. Объём памяти. Время доступа.
http://hard.compulenta.ru/301227/	Samsung разработала новые микрочипы памяти Mobile DRAM
http://comp.vslovar.org.ru/1072.html	Визуальный словарь устройства. Функциональная схема ЭВМ

3.Выберите или составьте гипотезу.

• Гипотеза 1: Я считаю, что если «быстрый» процессор будет работать с «медленной» оперативной памятью, то большую часть своего времени он будет простаивать.

• Гипотеза 2:Я думаю, что устройство оперативной памяти небольшого объёма будет существенно замедлять работу процессора.

3.Оределите цель исследования.

4. Осуществите самостоятельный поиск информации в Интернете по теме данного исследования.

5. Проведите эксперимент «Скорость обработки информации».

План эксперимента:

1. Включите компьютер или выполните его перезагрузку (Пуск/Завершение работы/Перезагрузка компьютера).

2. Приостановите загрузку компьютера в тот момент, когда на экране появятся сообщения программы BIOS. Для этого нажмите клавишу Pause/Break.

3. Изучите выведенную на экран таблицу и запишите объём ОЗУ.

4. Продолжите загрузку компьютера.

5. Приготовьте секундомер.

6. Загрузите программу Adobe Photoshop замерив секундомером время загрузки программы. 7. Проделайте действия 1-6 у своих знакомых, объём ОЗУ компьютеров больше или меньше объёма ОЗУ вашего компьютера

8. Познакомьтесь с информацией по теме характеристики ОЗУ, и узнайте чему равна скорость доступа к информации у современных компьютеров и, чему она была равна у компьютеров 5, 10 лет назад.

9. Проанализируйте информацию: Как объём ОЗУ влияет на быстродействие работы компьютера. Как влияет скорость доступа к информации ОЗУ на быстродействие работы процессора.

В выводе укажите, что доказывает эксперимент.

Результаты исследования должны быть оформлены в виде публикации. Проверьте свои знания, выполнив тест «Устройства внутренней памяти», размещённый по адресу http://www.infoteacher.jino-net.ru/vnutrmem.html