Разработка урока по теме "История вычислительной техники"

• 1 слайд

  История развития
  вычислительной техники
  

• 2 слайд

  «Задача накопления, обработки и распространения (обмена) информации стояла перед человеком на всех этапах развития. В течение долгого времени основными инструментами для ее решения был мозг, язык и слух человека. Первое кардинальное изменение произошло в связи с приходом письменности, а затем изобретения книгопечатания ... Положение в корне изменилось с появлением электронных вычислительных машин (ЭВМ)...»
  В.М. Глушков
  

• 3 слайд

  Таблица: «Поколения компьютеров»
  

• 4 слайд

  Счет
  Память
  Представление
  информации
  Средства
  коммуникации
  ЭВМ
  

• 5 слайд

  Новые
  компьютерные
  технологии.
  

• 6 слайд

  Рельсовый автобус
  типа 620 М
  

• 7 слайд

  Кабина машиниста
  электровоза ВЛ11
  

• 8 слайд

  Система управления
  компьютером с
  помощью взгляда
  

• 9 слайд

  Невидимые
  клавиатуры
  

• 10 слайд

  Электронные
  школьные ранцы
  

• 11 слайд

  Андроид Wakamaru
  призван помогать
  пожилым людям.
  

• 12 слайд

  Робосиделка Saya
  

• 13 слайд

  Робот Comet - III
  

• 14 слайд

  "Домашний динозавр"
  

Тема урока: История развития вычислительной техники.

Тип урока: урок усвоения новых знаний.

Вид урока: урок-лекция (визуализация)

Цели:

Обучающая. Познакомить учащихся с историей создания вычислительной техники, рассмотреть поколения ЭВМ.

Развивающая. Развить умение учащихся слушать, анализировать, делать выводы.

Воспитательная. Формирование внимательности, аккуратности, дисциплинированности, уважения к учащимся группы.

Учебно-методическое оснащение урока:

Ø персональный компьютер;

Ø мультимедийный проектор;

Ø телевизор;

Ø видеомагнитофон;

Ø видеофильм «Первоначальные сведения об ЭВМ»

Ø Слайд – фильм «Новые компьютерные изобретения».

Структура урока.

1.    Организационная часть.                                                   (2 мин.)

-          

-         Проверка присутствующих.

-         Целевая установка.

2.   Изучение нового материала.                                       (25мин.)

 «Задача накопления, обработки и распространения (обмена) информации стояла перед человеком на всех этапах развития. В течение долгого времени основными инструментами для ее решения был мозг, язык и слух человека. Первое кардинальное изменение произошло в связи с приходом письменности, а затем изобретения книгопечатания… Положение в корне изменилось  с появлением электронных вычислительных машин (ЭВМ)…». 

В.М. Глушков.

Сегодняшний урок имеет важное значение, так как мы увидим историю создания персонального компьютера. В наше время персональный компьютер имеет очень широкое применение.

Вопрос к учащимся группы: Всегда ли компьютеры имели тот вид, и выполняли те функции,  которые они имеют и выполняют  сейчас?

Сегодня на уроке у вас появилась возможность увидеть, как выглядели первые ЭВМ, как они развивались,  и какие функции они выполняли. Вы так же увидите новые изобретения ученых в области компьютерных технологий.

По ходу лекции вы должны будете заполнить таблицу, правильность заполнения которой мы проверим  в конце урока.

Таблица:  «Поколения компьютеров»

Поколения компьютеров	Их краткая характеристика
1-е поколение.
2-е поколение.
3-е поколение.
4-е поколение.
5-е поколение.

ПЛАН  ЛЕКЦИИ.

1.                История развития вычислительной техники.

2.                Новые компьютерные технологии

3.   Самостоятельная работа.                          (10 мин.)

Учащиеся заполняют таблицу, предложенную в начале урока.

Таблица:  «Поколения компьютеров»

Поколения компьютеров	Их краткая характеристика
1-е поколение.	Время появления - начало 50-х годов XX в. Основной элемент, на котором строилось управление компьютером электронная лампа.
2-е поколение.	В середине 50-х годов XX в. появились компьютеры с элементной базой на полупроводниках, долговременные запоминающие устройства на магнитных лентах. Начали применять языки программирования высокого уровня, такие как Фортран.
3-е поколение.	В середине 60-х годов XX в. были выпущены компьютеры серии IBM-360 (США), на которых вместо разрозненных транзисторов были использованы малые интегральные схемы. Появились магнитные диски.
4-е поколение.	Появление компьютеров этого поколения связывают с разработкой (фирма Intel, США, 1971 г.) микропроцессора на базе больших интегральных схем (БИС).
5-е поколение.	Элементной базой являются сверхбольшие интегральные схемы (СБИС), ультрабольшие интегральные схемы (УБИС) и гигабольшие интегральные схемы (ГБИС). Мультимедийные компьютеры на базе процессора Pentium (или подобного ему), способные обеспечить создание виртуальной реальности. Скорость обработки - 100 млн операций в секунду.

4.   Подведение итогов урока.                                               (2 мин.)

Обсуждение выполненного задания.

Выставление оценок за работу на уроке.

5.   Домашнее задание.                                                           (1 мин.)

Повторить конспект. Подготовить сообщения на тему: «Новинки в области компьютерных технологий».

Развитие навыков РРРР

Конспект лекции.

1. История развития вычислительной техники.

Эволюция средств вычислительной техники постоянно сопровождается развитием. Новые возможности техники постоянно влекут за собой новые свойства программного обеспечения, особенно в отношении форм общения.

 История вычислительной техники началась тогда, когда сформировалось понятие числа. Во многих языках слово "цифра" происходит от слова "палец". Пальцы стали первой "вычислительной машиной". На пальцах можно складывать, вычитать и умножать довольно большие числа. Знаменитый Фибоначчи в XIII в. рекомендовал всем осваивать счет на пальцах.

Следующим изобретением был абак - счеты по пять косточек в ряду. Задача считалась решенной, только если было указано, как необходимые вычисления выполнить на абаке. Алгоритмы решения на абаке были подробно разработаны французским ученый Гербертом (950-1003), который впоследствии стал папой римским Сильвестром II.

В XVII в. появились первые механические счетные устройства и машины:

ü    20-е годы: английский математик Вильям Оутред придумал логарифмическую линейку;

ü    1632 г.: немецкий ученый Вильгельм Шиккард сконструировал первый в истории счетный механизм;

ü    1642 г.: французский математик, физик и философ Блез Паскаль (1623-1662) создал счетную машину, которая могла складывать и вычитать;

ü    1673 г.: немецкий математик и философ Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646-1716) сконструировал арифмометр, выполнявший четыре арифметических действия. Лейбниц является одним из основоположников дифференциального и интегрального исчисления. Он мечтал полностью автоматизировать процесс вычислений, что в то время было невозможным, но он разработал двоичную систему счисления, которая и легла в основу автоматизации вычислений в современных компьютерах.

В первой половине XIX в. англичанин Чарльз Бэббидж (1791-1871) разработал конструкцию машины, которую можно было бы назвать первым компьютером. Но он не был построен, так как машина должна была быть механической, а необходимая точность изготовления деталей для этой машины в середине XIX в. была недостижима. Устройство компьютера по чертежам Бэббиджа было описано Августой Адой Лавлейс. Она же разработала теорию программирования, написала несколько программ для еще не существующей вычислительной машины. Загружать программу надо было при помощи карточек с пробитыми дырочками - перфокарт.

Основные части первого компьютера были теми же, что и в любой современной ЭВМ:

o        устройство для ввода данных;

o        запоминающее устройство, способное хранить исходные данные и промежуточные результаты (Бэббидж назвал его "складом");

o        арифметико-логическое устройство, выполняющее арифметические и логические операции ("мельница");

o        устройство управления, руководящее перемещениями со "склада" на "мельницу" и работой "мельницы" и обеспечивающее выполнение нужных действий в нужном порядке по заданной программе;

o        устройство для вывода результата.

Приборы, которые можно отнести к программируемым устройствам:

o        математик и корабел А. Н. Крылов (1863-1945) изобрел машину для решения дифференциальных уравнений;

o        в 1915 г. немецкая фирма "Аскания" построила вычислительную машину для расчета времени приливов и отливов на северном побережье Германии, она работала до 1975 г.;

o        в 1804 г. французский инженер Жозеф Мари Жаккард сконструировал станки, которые ткали сложные узоры, руководствуясь последовательностью перфокарт;

o        различные музыкальные автоматы, шарманки, механические пианино.

Поколения компьютеров.

Первое поколение (1945-1954) - компьютеры на электронных лампах (вроде тех, что были в старых телевизорах). Это доисторические времена, эпоха становления вычислительной техники. Большинство машин первого поколения были экспериментальными устройствами и строились с целью проверки тех или иных теоретических положений. Вес и размеры этих компьютерных динозавров, которые нередко требовали для себя отдельных зданий, давно стали легендой.

Первая машина для свободной продажи "ЮНИВАК" (США) была выпущена в 1951 г. Самой лучшей в СССР была серийная машина М-20 со скоростью 20 тыс. операций в секунду.

Во втором поколении компьютеров (1955-1964) вместо электронных ламп использовались транзисторы, а в качестве устройств памяти стали применяться магнитные сердечники и магнитные барабаны - далекие предки современных жестких дисков. Все это позволило резко уменьшить габариты и стоимость компьютеров, которые тогда впервые стали строиться на продажу. Начали применять языки программирования высокого уровня, такие как Фортран. Скорость лучшего в СССР компьютера - БЭСМ-2 - 1 млн операций в секунду.

В третьем поколении ЭВМ (1965-1974) впервые стали использоваться интегральные схемы - целые устройства и узлы из десятков и сотен транзисторов, выполненные на одном кристалле полупроводника (то, что сейчас называют микросхемами). В это же время появляется полупроводниковая память, которая и по всей день используется в персональных компьютерах в качестве оперативной.

В СССР типичными представителями стали компьютеры единой системы (ЕС) и системы машин (СМ). Скорость обработки данных у мощных машин достигала 10 млн операций в секунду.

Четвертое поколение. Появление компьютеров этого поколения связывают с разработкой (фирма Intel, США, 1971 г.) микропроцессора на базе больших интегральных схем (БИС). Созданы персональные компьютеры, которые стали основой компьютеризации общества. Скорость обработки данных - до 50 млн операций в секунду.

Пятое поколение. Элементной базой являются сверхбольшие интегральные схемы (СБИС), ультрабольшие интегральные схемы (УБИС) и гигабольшие интегральные схемы (ГБИС). Мультимедийные компьютеры на базе процессора Pentium (или подобного ему), способные обеспечить создание виртуальной реальности. Скорость обработки - 100 млн операций в секунду. Примером отечественной суперЭВМ является многопроцессорный вычислительный комплекс "Эльбрус" с быстродействием до 120 млн операций в секунду.

2.  Новые компьютерные технологии.

Выступление 1 учащегося:

Широкое применение нашли новые компьютерные технологии на железнодорожном транспорте:

По заказу и техническим требованиям Государственной администрации железных дорого Украины были разработаны и стали изготовляться рельсовые автобусы типы 620М. Они имеют конструкционную скорость 120км/ч и предназначены для эксплуатации на малодеятельных пригородных линиях как автономно так и по системе двух-трех единиц.

Кабины машинистов рельсовых автобусов отвечают современным требованиям. На пульте управления размещены мини-ЭВМ на которых отображены системы управления рельсовым автобусом и диагностики, информационные дисплеи, контрольные приборы, манипуляторы тяги и торможения, электронный скоростемер. А также цветной дисплей, на который подается изображение от наружных и внутренних телевизионных камер наблюдения.

      На Екатеринбургском электровозоремонтном заводе освоен капитальный ремонт с продлением срока службы  грузовых электровозов постоянного тока ВЛ11. Помимо различных конструктивных изменение на данном электровозе была изменена компоновка кабины, установлен новый пульт управления, оснащенный современной аппаратурой и вмонтированным мини компьютером.

Выступление 2 учащегося: Компьютеры будущего смогут обходиться без мыши, управлять ими можно будет движениями глаз. Так считают ученые колледжа Imperial в Лондоне, которые в настоящее время работают над технологией отслеживания движений глаз человека.

Группа британских исследователей разрабатывает систему управления компьютером с помощью взгляда. Такая система в будущем может стать новым способом ввода данных в компьютер, придя на замену клавиатуре и мыши. В настоящее время ученые пытаются понять, как движется глаз, когда человеку дают какое-либо задание. Для отслеживания взгляда используется шлем с инфракрасными сенсорами.

Выступление 3 учащегося:

Необычные приспособления, продемонстрированные компаниями Samsung Electronics и Senseboard, напоминают нечто среднее между терменвоксом и компьютерной клавиатурой. Устройства позволяют набирать текст на карманных компьютерах, не дотрагиваясь до них.

Оба продукта призваны облегчить жизнь владельцам мобильных компьютеров с их неудобными, маленькими или просто отсутствующими клавиатурами. «Бесклавишная клавиатура» Senseboard поступит в продажу в начале будущего года и будет стоить 150 долл. Samsung начнет продавать свою клавиатуру Scurry в начале 2003 года; стоить она будет около 50 долл.

Устройства в действии — картина по меньшей мере странная. Представитель Senseboard, держа руки словно фокусник, печатает в воздухе на невидимой клавиатуре. Чтобы воспользоваться устройством Senseboard, нужно надеть на каждую руку по мягкому браслету и печатать, как если бы перед вами находилась клавиатура компьютера.

Выступление 4 учащегося:

Тайваньская компьютерная ассоциация (Taiwan Computer Association, TCA) создала группу, цель которой - способствовать распространению в стране электронных школьных ранцев, то есть компьютеров, которые должны объединить в себе функции школьных учебников, тетрадей, дневников и всего остального, необходимого школьнику для учебы.

Многие эксперты (и не только на Тайване) предсказывают, что эти устройства постепенно заменят традиционные печатные книги. Их преимущества не столько в малом весе (10-дюймовый планшетный ПК имеет массу лишь немногим более 1 кг), но и в том, что переход на них создаст новую, с несравнимо большими возможностями, среду обучения. Кроме того, что в таком компьютере можно хранить несколько десятков учебников с картинками, учителя смогут централизованно проверять выполненные на них работы, рассылать материалы и домашние задания, или, используя электронные доски, передавать ученикам свои лекции. Да и сами ученики смогут легко и быстро обмениваться между собой любой сохраненной в "рюкзаке" информацией (учитывая это, задания им придется давать только индивидуальные).

Выступление 5 учащегося:

В Японии прошла выставка роботов Robodex

С 3 по 6 апреля в японском городе Иокогама проходила крупнейшая в мире выставка роботов Robodex-2003. На выставке были представлены 95 моделей роботов, предназначенных для потребительского рынка

Размеры экспонатов Robodex варьировались от сравнимых с автомобилем, до умещающихся на ладони.

Ярко-жёлтый колёсный андроид ростом 130 см призван помогать пожилым людям, которые зачастую живут в одиночестве. Wakamaru может узнавать до десяти человек, двое из которых имеют "права администратора". Словарный запас киберсиделки - 10000 слов. Wakamaru круглосуточно подключена к интернету и способна сама перезарядить свои аккумуляторы. Она умеет вызывать доктора, читать сообщения на автоответчике и поднимать тревогу, если хозяин не вернулся домой по истечении указанного срока.

Другая робосиделка по имени Saya говорить практически не умеет, объем её словаря не превышает 50 слов. Но зато Saya выглядит как самая настоящая медсестра (см. фото). Её силиконовое лицо может принимать несколько выражений, среди которых радость, грусть и удивление. Неизвестно, зачем киберсиделке умение выражать ещё и страх, злобу и отвращение, но, по-видимому, эти эмоции проще имитировать. Все проявления чувств Saya реализуются восемнадцатью эластичными тягами, прикреплёнными к "коже" лица. Первым рабочим местом Saya станет приёмная Научного универститеа Токио, в котором она и была разработана.

Робот Comet-III из Университета Тиба обладает умением обнаруживать мины. Гусеничный дроид третьего поколения размером с автомобиль весит 900 килограммов и напоминает гигантское насекомое. В поисках мин Comet-III сканирует почву на глубину 30 см и может обработать в час до 18 тыс. кв. метров площади.

Ещё один механизм для обеспечения безопасности разработала компания Tmsuk. Её четвероногий "домашний динозавр" Banryu (см. фото) очень похож на динозавра. Так как Banryu - шагающий робот, ему не страшны препятствия высотой до 15 см. Если оставить его дома одного, Banryu будет обходить комнаты со скоростью 15 метров в минуту, выявляя незваных гостей и "принюхиваясь", нет ли в воздухе дыма. Обнаружив вторжение или пожар, Banryu вызывает по телефону экстренные службы и передаёт на дисплей мобильного телефона хозяина картину происходящего. Хозяин может управлять роботом прямо с клавиатуры своего мобильника