Основы организации и методика проведения занятий по информатике

Среди всех системных программных продуктов первостепенную значимость имеют операционные системы. Именно операционная система организует выполнение всех других программ и взаимодействие пользователя с компьютером. Она, в частности, берет на себя реализацию многих рутинных операций (таких, как ввод исходных данных в программу и вывод результатов работы), загружает программы в память для выполнения, распределяет между ними аппаратные ресурсы (процессорное время, оперативную память и периферийные устройства), воспринимает и выполняет команды, вводимые пользователем с клавиатуры. Таким образом, операционная система выполняет роль необходимой прослойки между компьютером, с одной стороны, и выполняемыми программами, а также пользователем, с другой стороны.

Сервисные системы расширяют возможности операционных систем, предоставляя пользователю, а также выполняемым программам набор дополнительных услуг.

Оболочка операционной системы - это такой программный продукт, который облегчает общение пользователя с компьютером и представляет ему ряд дополнительных общеупотребимых возможностей. Наиболее известная среди оболочек - оболочка Norton Commander, разработанная фирмой Sumantec.

Интерфейсная система обладает всеми признаками оболочки, но дополнительно к этому видоизменяет среду выполнения программ, что является исключительной прерогативой операционной системы. Интерфейсную систему нельзя назвать операционной лишь потому, что она не может функционировать на «голом» компьютере. Интерфейсная система в действительности является полнофункциональной надстройкой над операционной системой. Исходя из сказанного, можно полагать, что совокупность операционной и интерфейсной системы образуют новую операционную систему.

Ярким представителем интерфейсных систем является система Windows фирмы Microsoft, функционирующая поверх DOS. В результате получается многозадачная операционная система, с которой пользователь взаимодействует на совершенно новой - графической - основе вместо текстовой, как это было принять раньше.

Инструментальные системы - это такие программные продукты, которые предназначены для разработки программного обеспечения. К ним прежде всего относятся системы программирования (такие, как Borland, Paskal, C++, Delphi), системы управления базами данных (например Paradox, Quatro Pro) и инструментарий искусственного интеллекта.

Системы технического обслуживания предназначены для облегчения тестирования оборудования ПК и поиска неисправностей. Они являются инструментом специалистов по эксплуатации аппаратной части компьютеров.

Прикладным называют программное обеспечение, предназначенное для решения определенных целевых задач или классов таких задач (например, производство вычислений по заданному алгоритму).

В настоящее время для ПК предлагается множество прикладных программных продуктов. Среди них можно выделить:

- текстовые редакторы, обеспечивающие подготовку текстовых документов;

- графические редакторы, служащие для подготовки иллюстраций;

- интеллектуальные системы, в том числе экспертные системы;

- банки данных (банк данных рассматривается как результат дополнения системы управления базами данных, сформированной с ее же помощью конкретной базой данных);

- информационно - поисковые системы;

- табличные процессоры (электронные таблицы);

- обучающие системы;

- математические программы;

- программы для моделирования;

- системы автоматизированного проектирования;

Современные интегрированные системы, как правило, содержат (наряду с другими) следующие пять функциональных компонентов:

1) табличный процессор;

2) текстовый редактор;

3) систему управления базами данных;

4) графический модуль (для построения графиков и диаграмм);

5) коммуникационный модуль

6. Понятие об операционной системе MS DOS

MS DOS была создана вместе с компьютером IBM PC и вместе с ним получила широчайшее распространение (в десятках или даже в сотнях миллионов экземпляров) и до сих пор используется во многих задачах.

Следует заметить, что наряду с MS DOS на рынке программного обеспечения доступны также и совместимые с не ОС других фирм-производителей: IBM (PC DOS), Novell (Novell DOS, ранее - DR DOS), российской фирмы Физтехсофт (PTS DOS) и др. Практически во всем эти ОС дублируют MS DOS, отличаясь от нее набором поставляемых с ОС утилит, некоторыми дополнительными возможностями, параметрами команд DOS и т.д. Обозначение MS DOS - это аббревиатура слов Microsoft Disk Operating System, т.е. дисковая операционная система фирмы Microsoft. Слово «дисковая» здесь означает то, что эта система запускается в работу с дисков.

Основные характеристики MS DOS MS DOS была создана в 1981 году фирмой Microsoft по заказу IBM для разрабатывавшихся тогда компьютеров IBM PC. Компьютер IBM PC, для которого была написана MS DOS, был мало похож на современные компьютеры - медленный процессор Intel - 8088, 256 Кбайт оперативной памяти, без жесткого диска, алфавитно-цифровой черно-белый монитор, работа лишь с односторонними 160-Кбайтными дискетами и т.д. Однако тогда этот компьютер стоил 5000 дол. И значительно превосходил по своим возможностям конкурирующие персональные компьютеры.

Первая версия MS DOS тоже обладала гораздо более скромными возможностями, чем современные ОС. Она походила на популярную тогда на 8-битовых микропроцессорах ОС CP/M, только переписанную для микропроцессора Intel-8088. Это была простейшая ОС, обладающая лишь минимальным набором функций. Она обеспечивала работу на компьютере лишь одного пользователя и одной программы (т.е. была лишь однопользовательской и однозадачной), поддерживала работу лишь с дискетами, клавиатурой и алфавитно-цифровым дисплеем. Тем не менее, MS DOS вполне соответствовала возможностям выпускаемых тогда компьютеров: она была компактной, предъявляла довольно скромные требования к аппаратуре и выполняла необходимый минимум функций для пользователей и программ.

Однако за те полтора-два десятка лет, которые прошли с момента появления IBM PC, технические характеристики компьютеров совершили фантастический рывок вперед. Современные компьютеры превосходят по всем показателям (быстродействию, объему оперативной и дисковой памяти, возможностям монитора и т.д.) компьютеры начала 80-х годов в тысячи раз. Поэтому фирма Microsoft внесла в MS DOS много изменений и добавлений, чтобы расширить ее возможности и более эффективно использовать новые, более мощные компьютеры:

- в MS DOS была добавлена поддержка новых устройств (жесткого диска, новых типов дискет, компакт-дисков, расширенной памяти и т.д.);

- была обеспечена возможность поддержки и других устройств с помощью драйверов, написанных фирмами - производителями устройств или иными разработчиками;

- была включена поддержка иерархической файловой структуры на дискетах и жестких дисках, представлены соответствующие команды пользователя и функции для их вызова из прикладных программ;

- были включены многочисленные новые возможности для пользователя (новые команды MS DOS, полезные утилиты, оптимизатор использования памяти, поддержка сжатия дисков и т.д.).

Следует особо отметить, что при выпуске новых версий MS DOS фирма Microsoft неукоснительно следовала двум важнейшим принципам: сохранение совместимости с предыдущими версиями MS DOS, и работоспособность на любом IBM PC-совместимом компьютере.

Однако многие усовершенствования в MS DOS оказалось невозможно добавить:

- MS DOS осталась однозадачной ОС

- В MS DOS оказалось невозможным встроить надежные средства для защиты данных от несанкционированного доступа и организации коллективной работы с данными;

- MS DOS-программы могут выполняться только в пределах первого Мбайта памяти, а остальная память может быть использована лишь для хранения данных.

А необходимость втискивать MS DOS в минимальный объем оперативной и дисковой памяти привела к отсутствию или ограниченности поддержки многих устройств в MS DOS (принтеров, сканеров, мониторов и т.д.), отсутствию в MS DOS стандартных средств для создания пользовательского интерфейса (меню, запросов и т.д.).

Из-за невозможности внесения в MS DOS необходимых принципиальных усовершенствований фирма Microsoft оказалась вынужденной создавать новые ОС - Windows в различных видах.

Как наличие автомобилей не отменяет необходимости уметь ходить на своих двоих, так и наличие Windows не ликвидирует (хотя и сильно сокращает) потребности в MS DOS и DOS-программах:

- до сих пор остается множество областей, где DOS - программы успешно работают, а применение Windows невозможно или экономически невыгодно;

- при повреждении ОС Windows для исследования причин неисправности и их устранения приходится пользоваться MS DOS и DOS-программами;

Последней самостоятельной версией MS DOS была версия 6.22, в которой была включена поддержка ввода русских букв с клавиатуры и отображение их на экране монитора.

Основные составные части MS DOS MS DOS состоит из следующих основных частей:

- дисковых файлов IO.SYS, MSDOS.SYS (иначе называются основными системными файлами MS DOS). Они содержат основные программы MS DOS, которые постоянно находятся в оперативной памяти компьютера. В версиях MS DOS до 7.0 IO.SYS представляет собой дополнение к функциям базовой системы ввода-вывода BIOS, а файл WSDOS.SYS реализует основные высокоуровневые услуги MS DOS. Файлы IO.SYS и WSDOS.SYS должны находиться в корневом каталоге диска, с которого загружается MS DOS. Файлы IO.SYS и WSDOS.SYS нельзя скопировать на другой диск обычным способом (командой Copy), для их записи имеется специальная команда SYS.COM.

- командный процессор MS DOS - COMMAND.COM - обрабатывает команды, вводимые пользователем. Он также должен находиться в корневом каталоге диска, с которого загружается MS DOS;

- Внутренние команды - некоторые команды пользователя такие, как TYPE, DIR, COPY, командный процессор выполняет сам;

- Для выполнения внешних команд, например, FORMAT, UNERASE, командный процессор ищет на дисках программу с соответствующим именем. Внешние команды поставляются вместе с MS DOS в виде отдельных файлов. Эти программы выполняют действия обслуживающего характера, например, форматирование дискет, проверку дисков и т.д.

- Драйверы устройств - это специальные программы, которые дополняют MS DOS, например, обеспечивая обслуживание новых или нестандартное обслуживание имеющихся устройств. Драйверы загружаются в память компьютера при загрузке ОС, их имена указываются в специальном файле CONFIG.SYS. Такая схема облегчает добавление новых устройств и позволяет делать это, не затрагивая системные файлы MS DOS;

- Базовая система ввода-вывода - BIOS - находится в постоянной памяти (постоянном запоминающем устройстве, ПЗУ) и формально не является частью MS DOS, однако очень тесно связана с ней. BIOS содержит не только программы для проверки оборудования компьютера, инициирования загрузки ОС, но и программы для выполнения базовых (низкоуровневых) операций ввода-вывода с монитором, клавиатурой, дисками, принтером и т.д. Сама MS DOS и практически все DOS - программы постоянно пользуются услугами BIOS. Некоторые встроенные программы MS DOS корректируют услуги BIOS, добавляя к ним новые возможности. Так что MS DOS и BIOS трудно отделить друг от друга, и вполне допустимо рассматривать BIOS как встроенную в компьютер часть MS DOS.

Загрузчик MS DOS - программа, которая находится в первом секторе каждой дискеты и в первом секторе логического диска, с которого происходит загрузка MS DOS. Назначение этой очень короткой программы - загрузка в память системного файла MS DOS

- IO.SYS при начальной загрузке компьютера.

7. Как создается программное обеспечение

Как создается ПО

Обычно процесс разработки ПО включает (официально или неофициально) следующие основные этапы:

- идею;

- требования;

- план и график;

- архитектуру;

- конструирование;

- проверку.

Эти этапы изображены на рисунке.

Обратите внимание на то, что они изображены в виде пересекающихся эллипсов и круга. Процесс разработки ПО

- это не ряд последовательных, четко отделенных друг от друга шагов, совершая которые, вы не сможете вернуться назад. Реальные проекты допускают возвращение назад к истокам. Вы работаете над этапом до тех пор, пока не появится необходимость перейти к следующей фазе или вернуться к предыдущей.

Например, не удается определить все требования к ПО еще до того, как вы приступите к созданию архитектуры. Вы определяете лишь основные из них, а затем переходите непосредственно к проекту. Поступая так, можно вернуться назад и прояснить или уточнить некоторые показатели.

Замысел идеи

Идея возникает в результате наблюдений, вдохновения, опыта или проблем в работе. Это основа будущей разработки. Затем уже обдумываются сроки и ресурсы, необходимые для превращения идеи во что-то реальное, т.е. начинается процесс планирования и составления графика.

Определение требований

Требования определяются при обдумывании замысла. Формируется группа по разработке проекта, чтобы выяснить его масштаб, определить список функций, пределы и ограничения во времени и установить иерархию требований по степени важности. Планирование проекта и создание графика

План определяет, как выполнить проект в соответствии с требованиями, определившимися на начальном этапе разработки. Составив план, можно разработать примерный график выполнения проекта, чтобы учесть и сроки.

Однако никогда не следует жестко придерживаться сроков, установленных на первом этапе. Такой график необходим, чтобы проверить, уравновешивают ли друг друга функции приложения и существующие ограничения, такие, как, например, предельный срок завершения проекта, которые на этой стадии еще не конкретизированы.

Создание архитектуры

Не существует одного-единственного способа разработки ПО, так же как не существует единственного метода проектирования домов. Существуют определенные требования к строительству и непреложные физические законы, а в пределах их действий возможны любые варианты. Если возможности практически не ограничены, как архитектор может разобраться, с чего начать, или убедиться, что проект полностью закончен? Здесь-то и нужна методика. Методика - не поваренная книга, руководствуясь которой вам нужно смешать конкретные ингредиенты и получить в результате готовую разработку. Методика лишь определяет общее направление, следуя которому вы создаете разработку, опираясь на свои опыт и знания.

Методика создания объектно-ориентированной архитектуры называется GUIDS (произносится «гайдз»): от Goal - User - Implementation - Data - Strategy (цель - пользователь - реализация - данные - стратегия). Она состоит в следующем:

- для разработки высокоуровневого проекта приложения внимание концентрируется на целях, которые определены на этапе формулирования требований. Здесь вы работаете с потенциальным пользователем, определяя набор объектов реального мира, их свойства и поведение;

- при проектировании пользовательского интерфейса особое внимание уделяется требованиям и специфическим целям пользователей. Это позволяет определить, как приложение будет выглядеть и как пользователь будет с ним взаимодействовать;

- при проектировании программной реализации выясняются детали структурирования приложения, а объекты, определенные при проектировании основных объектов, преобразуются в классы;

- при проектировании данных определяются способы организации данных и доступа к ним;

- стратегия определяет подход, который будет использоваться при создании приложения. Это различные соглашения и стандарты программирования, управление конфигурацией, методика тестирования, а также план и график реализации.

На стадии создания архитектуры вы решаете, как части будущего приложения будут взаимодействовать друг с другом и с пользовательским интерфейсом. В результате может получиться документ не в одну страницу, что и определит высокоуровневую документацию проекта.

Чтобы опробовать некоторые идеи проекта, часто создается модель или прототип.

Начало конструирования

Создание архитектурного проекта - эскиз вашего приложения. Если приложение простое, то можно просто сесть за компьютер и начать создание форм и кода на VB. Если приложение сложное, то каждому программисту в команде поручается набор объектов и выдается архитектурный проект с заданием создать формы и код на VB для реализации этих объектов.

Начало проверки

После того, как часть работы выполнена, начинается проверка. Это может быть детальная проверка кода, тестирование компонентов, их интеграции, а также всей системы. Цель проверки - обнаружение ошибок и других недочетов кода ранней стадии разработки. Это позволит исправить ошибки и неполадки до того, как они превратятся в серьезную проблему.

В случае несложного проекта написанный код тут же вызывается на экран и тестируется. Если проект сложен требуются более интенсивные проверки, в которых участвую сразу несколько программистов. Необходимо также независимое тестирование компонентов (так называемое бета-тестирование, когда какая-то часть приложения или все приложение сразу отдается на тестирование людям, которые его не разрабатывали), их интеграции, всей системы и т.д. После последней проверки программу можно считать завершенной.

Поддержка приложения

После того, как приложение завершено, оно требует поддержки. Поддержка включает в себя исправление ошибок, улучшения, изменения в соответствии с изменившимися правилами бизнеса и любые другие модификации. Они тоже будут выполняться в соответствии с описанным выше процессом разработки программы. Выдвигается идея изменения, определяются требования к нему, планируется модернизация, для нее назначаются сроки, разрабатывается архитектура, изменение конструируется и проходит новое тестирование.

Литература

1. Афанасьев А.И., Карпиков И.И. и др. Электромагнитная безопасность при работе с компьютерной техникой. - М.: Циклон-Тест, 2008. - 112 с. 2.

2. Беспалько В.П. Образование и обучение с участием компьютеров (педагогика третьего тысячелетия). - М.: Московский психолого-социальный институт; Воронеж: МОДЭК, 2002. -352 с. 3.

3. Беспалько В.П. Основы теории педагогических систем. - Воронеж: ВГУ, 2007. - 304 с. 4.

4. Битянова М. Свободная деятельность / Психолог (приложение к газете 1 сентября). - 2000. - 47.5.

5. Бовин А.В. Новые функции КВТ // Информатика и образование. - 2007. - 1. - С. 94-96.6.

6. Бойко Г.М., Пак Н.И. Информационная среда школы открытого типа в области управления и построения учебного процесса // Открытое образование. - 2001. - 2. - С. 36-38.7.

7. Борисова Н.В. От традиционного через модульное к дистанционному образованию. - М. - Домодедово: ВИПК МВД России, 2009. - 174 с. 8.

8. Бочкин А.И. Методика преподавания информатики. - Минск: Вышэйшая школа, 1998. -431 с. 9.

9. Воронин Ю.А. Компьютеризированные технологии в процессе подготовки учителя // Педагогика. - 2003. - 8. - С. 53-59.10.

10. Воронин Ю.А. Перспективные средства обучения. Монография. - Воронеж: ВГПУ, 2000. -124 с. 11.

11. Воскресенский А.Л., Петропавловская Ю.А., Хлебников Б.И. Об оснащении компьютерных классов // Информатика и образование. - 2007. - 2. - С. 72-79.

Размещено на Allbest.ru