Е. Н. Платонова, Н. С. Буслова Г. Тобольск, тгспа им. Д. И. Менделеева факультативный курс «путешествие в историю информатики» для учащихся старших классов

Е.Н. Платонова, Н.С. Буслова

Г. Тобольск, ТГСПА им. Д.И. Менделеева

ФАКУЛЬТАТИВНЫЙ КУРС «ПУТЕШЕСТВИЕ В ИСТОРИЮ ИНФОРМАТИКИ» ДЛЯ УЧАЩИХСЯ СТАРШИХ КЛАССОВ

Термин «информатика» появился в 80-х годах как название совокупности естественных наук, изучающих процессы передачи, обработки и хранения информации. В рамках информатики объединяются научные направления, тесно связанные с появлением компьютеров и проникновением их во все сферы деятельности человека. В настоящее время наука информатика достигла той степени зрелости, когда следует оглянуться на прошлое, проанализировать накопленный опыт и наметить основные направления развития. Изучая историю информатики, жизнь и деятельность ее главных героев, их удачи и ошибки, можно точнее выбрать направления дальнейших исследований и разработок, предупредить нежелательные последствия, проследить преемственность в развитии научной теории и практики на протяжении нескольких десятилетий. Кроме этого, изучение истории повышает познавательный интерес и способствует более глубокому осмыслению учебного материала.

Факультативный курс «Путешествие в историю информатики» дает систематическое изложение истории информатики. Изучение курса предполагает знакомство с возникновением и развитием вычислительной техники, общего и прикладного программного обеспечения ЭВМ, алгоритмических основ информатики, научными биографиями выдающихся ученых в области информатики. В итоге учащиеся получат цельное представление об информатике, ее роли и месте в жизни современного общества.

Факультативный курс разработан с соблюдением принципа модульности, при котором формируются относительно независимые блоки-модули, что позволяет легко комбинировать изложение материала, быстро возвращаться к повторному изложению, оперативно дополнять и обновлять читаемый курс. Курс рассчитан на 42 часа и может быть предложен учащимся 10-11 классов. При изучении данного курса можно использовать сайты – виртуальные музеи информатики и ВТ.

Цель курса: дать целостное представление об информатике как науке, показать в историческом плане развитие вычислительных машин, программного обеспечения, алгоритмических основ информатики. Повысить познавательный интерес к изучению информатики, используя активные методы и современные технические средства обучения. Развивать самостоятельность, элементы поисковой деятельности, осуществляя поиск информации в сети Интернет по заданной теме. Сформировать умения и навыки обобщения информации, выделения главного в изученном материале, построения сообщения, умения высказывать предположения, объяснять и обосновывать их, выдвигать проблемы и переформулировать задачи.

Воспитывать активную жизненную позицию.

Задачи курса:

ознакомить учащихся с развитием вычислительных устройств от механических до современных ЭВМ;
показать возможности программного обеспечения ЭВМ;
раскрыть роль информатики как интегрирующей науки;
показать вклад известных ученых в становление информатики.

Рекомендуемые формы и методы проведения занятий

Формы занятий: урок – лекция и семинар. На лекциях сообщается новый материал, а на семинарах – доклады школьников по достижениям в информатике крупных ученых или примеры программирования на разных типах ЭВМ.

Тематическое планирование факультативного курса «Путешествие в историю информатики»

№	Наименование тем	Всего часов	В том числе
№	Наименование тем	Всего часов	лекция	семинар
1	Происхождение термина «информатика»	4	4	-
2	История доэлектронной информатики	4	2	2
3	Зарождение электронной информатики	4	2	2
4	Развитие ЭВМ, проблемного и системного программирования	12	6	6
5	Развитие технологических основ информатики	4	2	2
6	Формирование и эволюция информационно-вычислительных сетей	4	2	2
7	Искусственный интеллект: научный поиск и проектно-технологические решения	4	4	-
8	Информатика и образование – историзм и современность	4	2	2
9	Зачёт	2	-	2
ИТОГО		42	24	18

Содержание факультативного курса

1. Происхождение термина «информатика» (4 часа)

Определение информатики как науки. Информатика как отрасль производства и как учебный предмет. Составляющие информатики: алгоритмическая, техническая, программная [1].

2. История доэлектронной информатики (4 часа)

Механические и электромеханические устройства и машины. Аналитическая машина Ч. Бэбиджа (1837) и первая машинная программа. Аналоговая вычислительная техника. Дифференциальные анализаторы А. Н. Крылова (1911) и В. Буша (1931). Логические машины У. Джевонса (1869), П. Д. Хрущева (ок. 1900) и А. Н. Щукарева (1911). Доказательство возможностей и первые результаты в области анализа и синтеза релейных схем на основе алгебры логики в независимых исследованиях (ок. 1938) Кл. Шеннона, В. А. Розенберга. Последующие исследования и результаты, полученные М. А. Гавриловым. Формализация понятия «алгоритм». Абстрактная машина Тьюринга (1936). Программно-управляемые ЦВМ на электромеханических реле: Ц-3 (1941) К. Цузе, МАРК-1 (1944) Г. Айкена, машины серии «Белл» Дж. Стибица.

3. Зарождение электронной информатики (4 часа)

Технические и социальные предпосылки. Изобретение лампового триггера (М. А. Бонч-Бруевич, 1918). Электронные счетчики импульсов. Рост объемов необходимых вычислений в научно-исследовательских и опытно-конструкторских работах. Первые проекты ЭВМ. Работающая модель машины Атанасова-Берри (1939) и постройка опытного образца (1939–1942). Памятная записка Г. Шрейера (1939) и постройка арифметического устройства (1942) Г. Шрейром и К. Цузе. Машины «Колосс» (1943) и «Колосс Марк-2» (1944). Памятная записка Дж. Маучли (1942) и постройка ЭНИАК (1943–1945). Концепция машины с хранимой программой Дж. Неймана (1946). Первые несерийные ЭВМ с хранимой программой. Британские машины МАРК-1 (1948) и ЭДСАК (1949); проект АКЕ (А. Тьюринг). Роль С. А. Лебедева. Машины МЭСМ (1951) и БЭСМ (1952). И. С. Брук. Машины М-1 (1951) и М-2 (1952).

Зарождение программирования. Программирование на языке машины и символьных обозначениях. Метод библиотечных подпрограмм (М. Уилкс, 1951). Планкалькюль К. Цузе (1945). Операторный метод программирования (1952–1953, А. А. Ляпунов). Концепция крупноблочного программирования (1953–1954, Л. В. Канторович) [2].

4. Развитие ЭВМ, проблемного и системного программирования (12 часов)

Поколение ЭВМ. Обоснование критерия периодизации. Поколения: 1-е (50-е гг.), 2-е (первая половина 60-х гг.), 3-е (вторая половина 60-х гг.– первая половина 70-х гг.), 4-е (вторая половина 70-х гг. – 80-е гг.), 5-е (90-е и 2000-е гг.). Характеристика поколений по схеме: технические параметры, классы машин и сфера их применения, языки программирования и математическое обеспечение ЭВМ, архитектурные особенности, элементная база, парк ЭВМ. Особенности смены поколений и развития электронной вычислительной техники в России.

Проекты ЭВМ исторического значения – международного и национального. Гамма-60, Франция (1959), Стретч, США (1961), Атлас, Великобритания (1962), СДС-6600, США (1964), БЭСМ-6, СССР (1967), ИБМ-360, США (1965–1969), Иллиак-4, США (1972), Крей, США (1976), Японский проект ЭВМ пятого поколения (1980).

Тенденции и закономерности развития. Эволюция технических и технико-экономических характеристик ЭВМ. Тенденции в области проблемного и системного программирования, архитектуры и структуры ЭВМ. Некоторые общие закономерности развития средств переработки информации.

5. Развитие технологических основ информатики (4 часа)

Миниатюризация элементов на протяжении всей истории вычислительной техники – от первых счетных приборов до современных ЭВМ.

Полупроводниковые интегральные схемы – технологическая основа развития информатики с 1965 г. до наших дней. Закон Мура. Ограниченность спектра возможностей любых средств повышения эффективности (программных, структурных, сетевых, с помощью интеллектуальных моделей и т.п.) по сравнению с возможностями, обусловленными интеграцией полупроводниковых схем. Первое десятилетие XXI в. Возможности технологии интегральных схем и проекты в области информатики, находящейся в стадии реализации.

6. Формирование и эволюция информационно-вычислительных сетей (4 часа)

Смена наиболее динамично развивающихся направлений в области сетей.

Многомашинные территориальные комплексы для решения специальных крупномасштабных задач (противовоздушная оборона, космические полеты и т.п.) и рационального использования вычислительных ресурсов. Система ПВО Североамериканского континента «Сейдж». Идея разделения времени (К. Стрейчи, 1959). Концепция всеобщего информационно-вычислительного обслуживания (Дж. Маккарти, 1961). Проект МАК (1963). Работа в диалоговом режиме и графоаналитическое взаимодействие человека с машиной. Первые универсальные информационно-вычислительные сети: Марк II (1968), Инфонет (1970), Тимнет (1970). Сеть Арпанет (1971). Развитие специализированных сетей. Информационно-вычислительные сети в СССР. Проект Государственной сети вычислительных центров (В. М. Глушков, 1963). Формирование ГСВЦ.

Локальные вычислительные сети. Интернет, «всемирная паутина», и процессы глобализации.

7. Искусственный интеллект: научный поиск и проектно-технологические решения (4 часа)

Первые исследования и первые машинные программы решения интеллектуальных задач. Машинный перевод. Джорджтаунский эксперимент (1954). Исследования в СССР (А. А. Ляпунов, Ю. Д. Апресян, О. С. Кулагина и др.). Доказательство теорем. Метод резолюций (Дж. Робинсон, 1965) и обратный метод Ю. С. Маслова (1967). Эвристическое программирование. Распознавание образов. Персептрон (Ф. Розенблатт, 1957). Игровые программы: идеи Кл. Шеннона (1947), метод граней и оценок (А. Брудно), программа М. М. Ботвинника «Пионер». Сочинение музыки и текстов. «Иллиак-сюита» (Л. Хиллер и Л, Айзексон, 1955). Исследования Р.Х. Зарипова.

Формирование общих подходов к решению интеллектуальных задач. Лабиринтная модель и Универсальный решатель задач А. Ньюэлла и Г. Саймона (1959). Реляционная модель и ситуационное управление (Д. А. Поспелов и В. Н. Пушкин). Информационный (феноменологическое моделирование) и бионический (структурное моделирование) подходы к решению интеллектуальных задач.

Развитие теории и практики искусственного интеллекта. Теория представления знаний: фреймы (М. Минский, 1974), сценарии (Р. Шенк), продукционные системы, семантические сети. Теория вопросно-ответных и диалоговых систем. Развитие практического применения: интеллектуальные пакеты прикладных программ, расчетно-логические, обучающие системы (тьюторы), экспертные системы [2].

8. Информатика и образование – историзм и современность (4 часа)

Становление курса по ОИВТ в общеобразовательных учреждениях и развитие школьной информатики [3].

9. Зачёт (2 часа).

Методические рекомендации по проведению семинарских занятий.

При подготовке к семинару учитель определяет тему, цели и задачи, круг обсуждаемых вопросов; подбирает и рекомендует литературу для учащихся; распределяет темы докладов; инструктирует учеников о главных этапах работы, консультирует по ходу подготовки докладов и проверяет их готовность (важно, чтобы доклады не были простым пересказом). План семинара и список рекомендуемой литературы сообщается учащимся заранее. Наряду с индивидуальными заданиями всем ученикам учитель дает общее задание, знакомит их с темой семинара – это важное условие активного участия учеников в семинаре, так как он не должен сводиться лишь к прослушиванию докладов. Задача преподавателя вовлечь всех в работу: в обсуждение сообщений, выполнение записей в тетрадях, ответы на контрольные вопросы.

По материалам лекций, семинарских занятий и сайтов можно рекомендовать заполнить таблицы, например:

Поколение ЭВМ	Название ЭВМ	Элементная база	Быстродействие	Оперативная память	Внутренняя память	Внешняя память

Семинары содействуют развитию у учащихся навыков самостоятельного приобретения знаний, воспитанию их воли, трудолюбия, интереса к предмету. Их организуют с целью повторения, систематизации и уточнения полученных знаний, развития умения применять знания при решении задач. При подготовке семинара первостепенное значение имеет дифференцированный подход к ученикам, а при его проведении – обеспечение активного участия всех в обсуждении вынесенных на семинар вопросов [3].

По способу проведения различают такие семинары: собеседование, обсуждение рефератов и докладов, решение задач, работа с ППС, семинары смешанного типа и комплексного характера, цель последних – обобщение и систематизация знаний учащихся по смежным предметам.

Для обеспечения наглядности обучения необходимо привлекать материалы сайтов посвященных истории информатики.

Методические рекомендации по осуществлению текущего, самостоятельного и итогового контроля.

Текущий контроль следует осуществлять по направлениям: посещаемость занятий; выполнение текущих заданий, умение записывать лекции и материал семинаров.

Самоконтроль ученики могут реализовывать по результатам подготовки к семинарам.

Итоговый контроль проводится в виде зачета по курсу.

Методические рекомендации по организации самостоятельной работы учащихся.

Виды самостоятельной работы:

подготовка докладов к занятиям;
подготовка индивидуальных заданий к семинарам;
подготовка учебного проекта.

Библиографический список

Корогодин, В. И. Информация как основа жизни [Тест]/ В.И. Корогодин, В.Л. Корогодина. – Дубна: Феникс, 2000. – 188 с.
Полунов, Ю.Л. От абака до компьютера: Судьбы людей и машин: Книга для чтения по истории вычислительной техники: В 2 т. [Текст]/ Ю.Л. Полунов. – М.: Русская редакция, 2004. – 245 с.
Софронова, Н.В. Теория и методика обучения информатике: Учеб. пособие. [текст]/ Н.В. Софронова. – М.: Высш. шк., 2004. – 223 с.