Разработка урока "История развития программирования, тенденции развития программного обеспечения"

Тема урока:  История развития программирования, тенденции развития программного обеспечения.

Тип урока: объяснительно – дискуссионный (демонстрационный), с элементами практикума;

Ход урока:   I.  Организационный момент

Организованный впуск учащихся в кабинет.  Учащиеся занимают  рабочие места, подготавливаются к предстоящей работе, проверяю присутствие учащихся по списку, выявляю причины отсутствия.

II . Устный опрос

III. Объяснение нового материала

Язык формирует наш способ мышления и определяет то, о чем мы можем мыслить.
Б.Л. Ворф

Прогресс компьютерных технологий определил процесс появления новых разнообразных знаковых систем для записи алгоритмов – языков программирования. Смысл появления такого языка – оснащенный набор вычислительных формул дополнительной информации, превращает данный набор в алгоритм. Язык программирования служит двум связанным между собой целям: он дает программисту аппарат для задания действий, которые должны быть выполнены, и формирует концепции, которыми пользуется программист, размышляя о том, что делать. Первой цели идеально отвечает язык, который настолько "близок к машине", что всеми основными машинными аспектами можно легко и просто оперировать достаточно очевидным для программиста образом. Второй цели идеально отвечает язык, который настолько "близок к решаемой задаче", чтобы концепции ее решения можно было выражать прямо и коротко.

Язык программирования

Язык программирования – формальная знаковая система, предназначенная для записи программ. Программа обычно представляет собой некоторый алгоритм в форме, понятной для исполнителя (например, компьютера). Язык программирования определяет набор лексических, синтаксических и семантических правил, используемых при составлении компьютерной программы. Он позволяет программисту точно определить то, на какие события будет реагировать компьютер, как будут храниться и передаваться данные, а также какие именно действия следует выполнять над этими данными при различных обстоятельствах.

Понятие язык программирования

Функция: язык программирования предназначен для написания компьютерных программ, которые применяются для передачи компьютеру инструкций по выполнению того или иного вычислительного процесса и организации управления отдельными устройствами.

Задача: язык программирования отличается от естественных языков тем, что предназначен для передачи команд и данных от человека компьютеру, в то время, как естественные языки используются для общения людей между собой. В принципе, можно обобщить определение «языков программирования» – это способ передачи команд, приказов, четкого руководства к действию; тогда как человеческие языки служат также для обмена информацией.

Исполнение: язык программирования может использовать специальные конструкции для определения и манипулирования структурами данных и управления процессом вычислений.

Семантика языков программирования

– Семантика описывает последствия выполнения конструкций языка с помощью языка логики и задания пред- и постусловий.

Компилируемые и интерпретируемые языки

– Языки программирования могут быть разделены на компилируемые и интерпретируемые

Компилируемые

Программа на компилируемом языке при помощи специальной программы компилятора преобразуется (компилируется) в набор инструкций для данного типа процессора (машинный код) и далее записывается в исполняемый файл, который может быть запущен на выполнение как отдельная программа. Другими словами, компилятор переводит программу с языка высокого уровня на низкоуровневый язык, понятный процессору.

Интерпретируемые

Интерпретируемые языки обладают некоторыми специфическими дополнительными возможностями (см. выше), кроме того, программы на них можно запускать сразу же после изменения, что облегчает разработку. Программа на интерпретируемом языке может быть зачастую запущена на разных типах машин и операционных систем без дополнительных усилий. Однако интерпретируемые программы выполняются заметно медленнее, чем компилируемые, кроме того, они не могут выполняться без дополнительной программы-интерпретатора.

Системы объектно-ориентированного программирования

Содержат программу-транслятор и позволяют работать в режиме как интерпретатора, так и компилятора. На этапе разработки и отладки проекта используется режим интерпретатора, а для получения готовой программы – режим компилятора.

История развития языков программирования

Всю историю компьютерной индустрии и компьютерных наук с определенной точки зрения можно представить как историю развития языков программирования. Меняются времена, усложняются задачи, то, что раньше требовало человеко-лет, нынче энтузиасты делают на коленке за несколько недель; накоплена огромная масса типовых решений, типовых библиотек и типовых программистов. А создание, развитие и изменение языков программирования идет полным ходом.

Машинный язык

Программы на машинном языке – очень длинные последовательности единиц и нулей, являлись машинно зависимыми, т.е. для каждой ЭВМ необходимо было составлять свою программу.

Ассемблер (начало 50-ых годов XX в.)

Язык Ассемблера – это символическое представление машинного языка. Он облегчает процесс программирования по сравнению с программированием в машинных кодах.

Программисту не обязательно употреблять настоящие адреса ячеек памяти с размещенными в них данными, участвующими в операции, и вычисляемые результаты, а также адреса тех команд, к которым программа не обращается.

Некоторые задачи, например, обмен с нестандартными устройствами обработки данных сложных структур невозможно решить с помощью языков программирования высокого уровня. Это под силу ассемблеру.

В принципе, язык Ассемблер является машинным языком. И программист реализующий какую-либо задачу на языках высокого уровня, с помощью Ассемблера может определить осмыслено ли решение данной задачи, с точки зрения использования ЭВМ.

Первые языки программирования высокого уровня

С середины 50-ых гг. XX в. начали создавать первые языки программирования высокого уровня (high-level language). Эти языки были машинно независимыми (не привязаны к опред. типу ЭВМ). Но для каждого языка были разработаны собственные компиляторы.

Примеры таких языков: FORTRAN (FORmula TRANslator; 1954) предназначен для научных и технических расчетов; COBOL (1959) был предназначен в основном для коммерческих приложений (обрабатывал большие объемы нечисловых данных) – Common Business-Oriented Language); язык BASIC (Beginner’s All Purpose Instuction Code – универсальный язык символьных инструкций для начинающих) (1964 г.)

БЕЙСИК

Бейсик – это продукт Новой Англии. Cозданный в 1964г., как язык обучения программированию. Бейсик является общепринятым акронимом от"Beginner's All-purpose Symbolic Insruction Code" (BASIC) - Многоцелевой Символический Обучающий Код для Начинающих".

Вскоре как обучаемые, так и авторы программ обнаружили, что Бейсик может делать практически все то, что делает скучный неуклюжий Фортран. А так как Бейсику было легко обучиться и легко с ним работать, программы на нем писались обычно быстрее, чем на Фортране. Бейсик был также доступен на персональных компьютерах, обычно он встроен в ПЗУ. Так Бейсик завоевал популярность. Интересно, что спустя 20 лет после изобретения Бейсика, он и сегодня самый простой для освоения из десятков языков общецелевого программирования, имеющихся в распоряжении любителей программирования. Более того, он прекрасно справляется с работой.

Несмотря на высказывания снобов - сторонников языков Си и Паскаля, Бейсик считается деловым языком, снабженным мощными средствами решения специфических задач, которые обычно большинство пользователей решают при помощи небольших компьютеров, а именно: работая с файлами и выводя текстовое и графическое изображение на экране дисплея.

Современный Фортран (Fortran 95 и Fortran 2003) приобрёл черты, необходимые для эффективного программирования для новых вычислительных архитектур; позволяет применять современные технологии программирования, в частности, ООП.

Алго́л– название ряда языков программирования, применяемых при составлении программ для решения научно-технических задач на ЭВМ.

Алгоритмические языки программирования

С начала 80-ых г. XX в. начали создаваться языки программирования, которые позволили перейти к структурному программированию (использование операторов ветвления, выбора, цикла и практически отказ от частого использования операторов перехода (goto). К этим языкам относятся:

язык Pascal (назван его создателем Никлаусом Виртом в честь великого физика Блеза Паскаля; 1970);

язык Си, позволяющий быстро и эффективно создавать программный код (1971) ю

Язык программирования Pascal был создан Никлаусом Виртом, и назван в честь французского философа и математика XVIIв. Блеза Паскаля.

Языки объектно-ориентированного программирования (90-ые г. XX в.).

В основу этих языков положены программные объекты, которые объединяют данные и методы их обработки. В этих языках сохранялся алгоритмический стиль программирования. Для них были разработаны интегрированные среды программирования, позволяющие визуально конструировать графический интерфейс приложений:

язык С++ (1983) – продолжение алгоритм. языка Си.

язык Object Pascal (1989) был создан на основе языка Pascal. После создания среды программирования – Delphi (1995).

язык Visual Basic(1991) был создан корпорацией Microsoft на основе языка Qbasic (1975) для разработки приложений с графическим интерфейсом в среде ОС Windows.

Языки программирования на платформе .NET.

Интегрированная среда программирования Visual Studio .Net, разработанная корпорацией Microsoft, позволяет создавать приложения на различных языках объектно-ориентированного программирования, в том числе:

на языке Visual Basic .Net ( на основе Visual Basic) - 2003 г.;

на языке Visual C# (С-шарп) – на основе языков С++ и J – 2003 г.;

на языке Visual J# (J-шарп) – на основе Java и JavaScript – 2003 г..

Единственный способ изучать новый язык программирования – писать на нём программы.

– Какие программы вы знаете? (Учащиеся называют программы, учитель записывает названия на доске).
– А теперь давайте сформулируем определение Программного обеспечения.
– Что же входит в понятие программное обеспечение?
Первое – системное программное обеспечение. Это программы, обслуживающие “железо”. Программы, без которых компьютер работать не будет. Сюда входит известная вам и очень важная программа – операционная система (у нас в классе Windows) и другие нужные компьютеру программы, о которых подробнее мы поговорим на следующем уроке.
Второе – прикладное программное обеспечение. Это программы для пользователя (т.е. для нас с вами). Одни из них могут быть установлены на ваш компьютер, другие нет. Все зависит от желаний пользователя. Если он создает документы, то ему потребуется программа текстовый редактор, если увлечен рисованием, то подходящий ему графический редактор, если переводит, то – программа-переводчик и т.д. В эту группу входят и ваши любимые игровые программы.
И третье – это системы программирования – средства, позволяющие человеку (программисту) самому создавать программы для компьютера.
Сегодня мы поговорим подробнее о каждом из них:
Работоспособность компьютера обеспечивают программы, составляющие системное программное обеспечение.
Системное программное обеспечение (System Software) — это совокупность программных средств, предназначенных для поддержания функционирования компьютера и управления устройствами вычислительной системы.
Системное программное обеспечение (СПО) направлено:
- на создание операционной среды функционирования других программ,
- на обеспечение надежной и эффективной работы компьютера и компьютерной сети,
- на проведение диагностики аппаратуры компьютера и компьютерных сетей,
- на выполнение вспомогательных технологических процессов (копирование, архивирование, восстановление файлов, программ и баз данных и т.д.)
Системное ПО ориентировано на квалифицированных пользователей – профессионалов в компьютерной области: системного программиста, администратора сети, прикладного программиста, оператора .
К основным элементам СПО относятся операционные системы, диалоговые (файловые) оболочки, драйверы и утилиты (сервисные программы).
Главным компонентом СПО является операционная система. (ОС)
Операционная система (ОС) — системный комплекс взаимосвязанных программ, который служит посредником при организации диалога пользователя с компьютером, управляет распределением и использованием компьютерных ресурсов, руководит работой всех аппаратных средств компьютера. 
От ОС зависит и качество работы ПК, и удобство работы пользователя. Поэтому не случайно по функциональным возможностям ее сравнивают с нервной системой человека.
К настоящему времени созданы сотни ОС, наиболее известные из которых :
- MS-DOS (аббревиатура сочетания Disk Operating System – дисковая операционная система) с интерфейсом командной строки, т.е. все команды пользователю приходилось набирать вручную, в командной строке (год появления 1981).
- UNIX – целое семейство ОС, предназначенных для “больших” промышленных компьютеров, (первые UNIX-системы появились уже в начале 60-х годов). Ирония судьбы: в конце 70-х гг. в разработке одной из них – Xenix – принимала участие и никому не известная тогда фирма Microsoft.
- Linux – свободно распространяемая (т.е. абсолютно бесплатная) операционная система с открытым текстом. Была создана студентом Линусом Торвальдсом в качестве дипломного проекта в 1991 году и официально выпущенная в 1994 г.,
- Windows (Windows 95, Windows 98, Windows 2000, Windows XP, Windows Vista, Windows 7, 8… ).
К основным функциям ОС наряду с управлением аппаратными средствами и файловой системой относятся ввод-вывод данных, обработка команд, организация пользовательского интерфейса и др.
Следующим видом системного программного обеспечения являются диалоговые оболочки (файловые менеджеры). 
Для облегчения работы пользователя были разработаны  диалоговые оболочки — комплексы программ, создающих для пользователя удобный интерфейс, упрощающих реализацию диалога между пользователем и компьютером, делающих наглядным и простым выполнение базовых операций над объектами операционной системы (файлами     и каталогами).
Современные операционные системы за счет графического интерфейса упростили взаимодействие пользователя с компьютером, но, несмотря на это, диалоговые оболочки по-прежнему достаточно широко применяются и пользуются популярностью. Одной из известных на данный момент оболочек является Windows Commander — аналог известной программы 90-х гг. Norton Commander.
Следующий вид системного программного обеспечения составляет группа особых программ, называемых драйверами 
Драйверы — это программы, обеспечивающие взаимодействие прикладных программ и операционной системы с внешними устройствами. Именно драйверы отвечают за обработку информации, поступающей от таких устройств, как мышь, клавиатура, принтер.
Следующий вид системного программного обеспечения составляет большая группа программ, которые называют утилитами или сервисными программами.
Утилиты или сервисное программное обеспечение (от лат. utilitas - польза) – программы, которые либо расширяют и дополняют соответствующие возможности операционной системы, либо решают самостоятельные задачи (форматирование дисков, восстановление ошибочно удаленных файлов, дефрагментацию файлов на диске и т.п.).
Часть утилит входит в состав операционной системы, а другая часть функционирует независимо от неё, т.е. автономно. Утилиты могут распространятся как по одиночке, так и в составе больших и мощных утилитных комплексов, например, Norton Utilities.
Прикладное программное обеспечение (ППО) — комплекс взаимосвязанных программ для решения задач определенного класса конкретной предметной области.
Пакеты прикладных программ служат программным инструментарием решения прикладных задач и являются самым многочисленным классом программных продуктов. В данный класс входят программные продукты, выполняющие обработку информации различных предметных областей.
ППО подразделяется на программы общего назначения, программы специального назначения и программы профессионального уровня Программы общего назначения объединяют программы, используемые большинством пользователей и не требующие для освоения специфических знаний из других, не связанных с информатикой наук. К ним относят: текстовые редакторы, табличные процессоры, графические редакторы, программы анимационной графики, базы данных и системы управления базами данных, коммуникационные программы, интегрированные пакеты и узкоспециализированные программы 
Текстовые редакторы – это программы для работы с символьной информацией.
Существуют сотни текстовых редакторов, различных как по функциональным возможностям, так и по сложности освоения работы с ними. По назначению выделяют:
- Редакторы документов ориентированы на работу с текстами, имеющими структуру документа, т. е. состоящими из разделов, страниц, полей, абзацев и т.д. (MS Word).
- Издательские системы позволяют создавать сложные документы (рекламные буклеты, газеты, журналы, книги) высокого качества. В них процесс верстки автоматизирован, т.е. встроены специальные средства для размещения текста по страницам со вставкой рисунков, фотографий. (PageMaker, QuarkXPress)
- Специализированные редакторы созданы для пользователей, работающих с документами, в которых встречаются емкие формулы (например, математические или химические) и специальные символы (например, нотные знаки).
Табличный процессор — это программа для обработки данных, представленных в виде таблицы 
Табличные процессоры обычно применяются тогда, когда ведется работа с относительно сложными формулами и большими объемами исходных данных. (MS Excel)
Графические редакторы — это программы для работы с графической информацией. Они предоставляют пользователю среду, моделирующую работу художника 
База данных — это набор данных, организованных по определенным правилам, предусматривающим общие принципы описания, хранения и манипулирования ими. Обработкой баз данных занимаются системы управления базами данных (СУБД) — комплекс программ и языковых средств, предназначенных для создания и ведения базы данных, ввода, редактирования и удаления данных, организации взаимодействия баз данных с прикладными программами, обеспечения управления данными, доступа к ним, создания запросов и отчетов.
Системы программирования — это совокупность программ и программных комплексов, обеспечивающих технологию разработки, отладки и внедрения создаваемых программных продуктов. В состав системы программирования входят язык программирования и специальные программные обслуживающие средства.
Системы программирования обеспечивают процесс разработки программ и включают в себя специализированные программные продукты, которые являются инструментальными средствами разработчика. Эти средства на рынке программных продуктов наиболее представительны. В последнее время получили широкое распространение системы, ориентированные на создание Windows-приложений:
- пакет Borland Delphi – предоставляющий качественные и очень удобные средства визуальной разработки,
- пакет Microsoft Visual Basic – удобный и популярный инструмент для создания Windows-программ с использованием визуальных средств,
- пакет Borland C++ - одно из самых распространенных средств для разработки DOS – и Windows – приложений.
Большую часть времени за компьютером пользователь проводит, работая с прикладным ПО (ППО) — совокупностью программ, посредством которых он решает свои информационные задачи, не прибегая к системам программирования

IV. Практическая работа

Выясните, к какому классу – текстовым или графическим редакторам, драйверам, системам программирования, программам профессионального назначения и т.д. – относятся следующие программы:

Norton Commander, WinRar,  keyboard.drv, «1С Предприятие», MS Word, FoxPro, 3D Studio, C+, Фортран, Linux, Блокнот, mouse.drv, MS Excel, Adobe Photoshop, Macromedia Flash, Компас 3D, Pascal, QIP, Си, Basic, AVP Касперского, Windows7, Paint, Outlook Express, HTML, Dr Web,  MS Access, Nero Premium.

Распределите их по группам в ячейки таблицы:

V. Закрепление материала

сегодня я узнал…

было интересно…

было трудно…

я понял, что…

я почувствовал, что…

я приобрел…

я научился…

я смог…

я попробую…

меня удивило…

урок дал мне для жизни…

мне захотелось…

VI. Итоги урока (выставление оценок).

—  Было ли вам комфортно сегодня на уроке?
—  Что нового вы узнали на сегодняшнем уроке?

—  С какими именно трудностями вы столкнулись?
—  Какие задания показались вам простыми?

   —  Какой вид деятельности на уроке вам понравился и почему?

VII. Домашнее задание:  Подробно изучить конспект урока.