История и современные тенденции развития компьютеров
Цели и задачи
- Цель: К концу урока учащиеся смогут классифицировать компьютеры по поколениям, называть их ключевые элементные базы и определять современные векторы развития вычислительной техники (суперкомпьютеры, мобильные устройства, параллельные вычисления).
- Образовательная задача: изучить этапы развития ЭВМ от первого поколения до современных систем, познакомиться с понятиями «суперкомпьютер» и «встроенный компьютер».
- Развивающая задача: развивать навыки анализа и сравнения количественных характеристик устройств (тактовая частота, разрядность, объём памяти).
- Воспитательная задача: формировать интерес к отечественным достижениям в области ИТ и осознание роли научно-технического прогресса в жизни общества.
Планируемые результаты
Личностные
- Понимание значения информатики как науки в жизни современного общества.
- Заинтересованность в научных знаниях о цифровой трансформации.
- Осознание важности ответственного отношения к использованию ИТ-ресурсов.
Метапредметные
- Познавательные: умение устанавливать причинно-следственные связи между развитием элементной базы и мощностью компьютеров.
- Коммуникативные: умение участвовать во фронтальном обсуждении, точно формулировать ответы и задавать вопросы.
- Регулятивные: умение самостоятельно планировать пути достижения целей и корректировать свои действия в соответствии с меняющейся ситуацией.
Предметные
- Владение знаниями об истории поколений ЭВМ и их характеристиках.
- Умение различать типы компьютеров: персональные, встроенные, суперкомпьютеры.
- Понимание современных тенденций развития (миниатюризация, рост производительности, мобильность).
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Формирование ценностных ориентиров в области научно-технического наследия.
- Развитие познавательных интересов и мотивов, направленных на изучение ИТ-профессий.
Регулятивные УУД
- Целеполагание как постановка учебной задачи на основе соотнесения того, что уже известно, и того, что еще предстоит узнать.
- Оценка — выделение и осознание учащимся того, что уже усвоено и что еще подлежит усвоению.
Познавательные УУД
- Поиск и выделение необходимой информации из учебных текстов и интернет-источников.
- Смысловое чтение как осмысление цели чтения и выбор вида чтения в зависимости от цели.
Коммуникативные УУД
- Умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли в соответствии с задачами и условиями фронтального обсуждения.
- Умение внимательно слушать ответы одноклассников, дополнять их и задавать уточняющие вопросы.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить мультимедийную презентацию со слайдами: сравнение размеров ЭНИАК и современного смартфона, таблица поколений ЭВМ и задания для совместного фронтального решения.
- Подготовить общий рабочий лист или один комплект материалов для фронтального обсуждения.
- Обеспечить вывод на экран материалов о характеристиках современных суперкомпьютеров для совместного анализа без индивидуальной работы за компьютерами.
- Проверить работу интерактивной доски для использования приема «Линия времени».
- Подготовить стикеры трех цветов (зеленый, желтый, красный) для этапа рефлексии.
Методические ресурсы
- Учебник: Босова Л.Л., Босова А.Ю. Информатика: 7-й класс: базовый уровень.
- Электронный ресурс: https://m.edsoo.ru/UPD9STCO1 (материалы к теме «Компьютер – универсальное устройство»).
- Сайт проекта TOP500 (для изучения современных суперкомпьютеров).
Ход урока
Этап 1. Мотивация и постановка проблемы (4 мин)
Цель этапа: вызвать познавательный интерес и сформулировать основной вопрос урока через визуальное сравнение.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | «Здравствуйте, ребята! Посмотрите на экран. Слева вы видите фотографию первой ЭВМ ЭНИАК, которая занимала целую комнату весом в 30 тонн. Справа — современный смартфон, который весит 200 граммов. Как вы думаете, во сколько раз смартфон мощнее этой огромной машины? Подскажу: в миллионы раз. Как человечество смогло пройти путь от комнаты-калькулятора до компьютера в кармане всего за 80 лет?» Учитель использует прием «Крючок» (Hook). | Ученики рассматривают изображения, делают предположения о мощности («в 100 раз», «в 1000 раз»). Выражают удивление разнице в габаритах и возможностях. |
2 мин | «Сегодня мы станем исследователями времени. Наша задача — не просто выучить даты, а понять, какие открытия позволяли компьютерам становиться меньше, быстрее и умнее. Как вы думаете, что является «сердцем» компьютера, которое менялось больше всего?» Учитель подводит к теме элементной базы. | Предполагают: «Процессор», «Память», «Детали». Формулируют тему урока: «История развития компьютеров». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Верно, именно изменение внутренней начинки — элементной базы — определяло смену поколений. Давайте разберемся, какими они были».
Этап 2. Актуализация и открытие нового знания (фронтальное обсуждение)
Цель этапа: всем классом изучить основные характеристики четырех поколений ЭВМ и современные типы компьютеров с опорой на материалы слайда.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | «Рассмотрим по порядку четыре поколения ЭВМ и современные типы компьютеров. На слайде представлены годы, элементная база и примеры устройств. По ходу обсуждения будем вместе заполнять общую таблицу». | Вспоминают изученный материал, формулируют вопросы и готовятся работать с общей таблицей. |
10 мин | Учитель последовательно показывает материалы по поколениям ЭВМ и современным системам, объясняет термины «разрядность», «тактовая частота», «параллельные вычисления», задаёт вопросы и фиксирует ответы на слайде. | Вместе с учителем определяют годы, элементную базу, особенности и примеры устройств каждого поколения; отвечают на вопросы и дополняют записи. |
5 мин | «Сравним результаты. Почему компьютеры становились меньше и мощнее? Чем суперкомпьютер отличается от обычного персонального компьютера?» Учитель обобщает ответы и заполняет итоговую линию времени. | Участвуют в обсуждении, объясняют связь между развитием элементной базы и характеристиками компьютеров, задают уточняющие вопросы. |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Запись в тетрадях
- 1 поколение (1940-50-е): Электронные лампы. Огромные размеры, низкая надежность.
- 2 поколение (1950-60-е): Транзисторы. Появление языков программирования.
- 3 поколение (1960-70-е): Интегральные схемы (чипы). Уменьшение размеров.
- 4 поколение (с 1970-х): Микропроцессоры. Персональные компьютеры.
- Тенденции: Миниатюризация, суперкомпьютеры (параллельные вычисления), встроенные системы.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы восстановили хронологию. Но история продолжается прямо сейчас. Давайте посмотрим, на что способны современные гиганты».
Устройство компьютера внутри и снаружи.
Внутри системного блока находятся материнская плата, процессор, оперативная память, накопитель и блок питания. Процессор выполняет команды и обрабатывает данные. Оперативная память временно хранит данные и программы во время работы, а накопитель сохраняет файлы даже после выключения компьютера. Материнская плата соединяет компоненты, блок питания обеспечивает их энергией.
Устройства ввода передают информацию в компьютер: клавиатура, мышь, микрофон, веб-камера, сканер. Устройства вывода показывают или воспроизводят результат: монитор, принтер, колонки, наушники. Сенсорный экран совмещает ввод и вывод.
Снаружи компьютера расположены монитор, клавиатура, мышь, колонки, микрофон, веб-камера и другие подключаемые устройства. Тактовая частота показывает количество тактов работы процессора в секунду, а разрядность — объём данных, обрабатываемых за один такт.
Внутри системного блока находятся материнская плата, процессор, оперативная память, накопитель и блок питания. Процессор выполняет команды и обрабатывает данные. Оперативная память временно хранит данные и программы во время работы, а накопитель сохраняет файлы даже после выключения компьютера. Материнская плата соединяет компоненты, блок питания обеспечивает их энергией.
Устройства ввода передают информацию в компьютер: клавиатура, мышь, микрофон, веб-камера, сканер. Устройства вывода показывают или воспроизводят результат: монитор, принтер, колонки, наушники. Сенсорный экран совмещает ввод и вывод.
Снаружи компьютера расположены монитор, клавиатура, мышь, колонки, микрофон, веб-камера и другие подключаемые устройства. Тактовая частота показывает количество тактов работы процессора в секунду, а разрядность — объём данных, обрабатываемых за один такт.
Кратко об устройстве компьютера
Этап 3. Практическая работа с ИКТ (12 мин)
Цель этапа: применить полученные знания для анализа характеристик современных устройств и совместно выполнить задания по классификации компьютеров и поиску информации о суперкомпьютерах по материалам на слайде.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | «Теперь применим знания на практике. Все задания вы видите на слайде: нужно соотнести устройства и их типы — персональный компьютер, суперкомпьютер или встроенный компьютер — и определить, какие характеристики помогают сравнивать современные системы». | Рассматривают задания на слайде, вспоминают различия между типами компьютеров и их основными устройствами. |
8 мин | Учитель поочерёдно выводит на слайд примеры устройств и характеристики современных суперкомпьютеров, предлагает классу обсудить варианты и аргументировать ответы. Вместе с учениками уточняет понятия «петафлопс» и «параллельные вычисления». | Совместно классифицируют устройства, предлагают ответы, объясняют свой выбор, сравнивают производительность и задают вопросы. |
2 мин | «Проверим ответы вместе. Почему смартфон и бортовой компьютер относятся к встроенным системам? Чем суперкомпьютер отличается от обычного персонального компьютера?» Учитель фиксирует правильные ответы на слайде. | Проверяют свои ответы, исправляют неточности и формулируют основные отличия типов компьютеров. |
Эталон решения (Задание 1)
1. Смарт-часы — Встроенный компьютер; 2. Игровой системный блок — Персональный компьютер; 3. Система прогнозирования погоды «Метео» — Суперкомпьютер; 4. Бортовой компьютер автомобиля — Встроенный компьютер.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Отлично! Вы увидели, что компьютеры сегодня — это не только монитор и мышка, это невидимые помощники во всем: от часов до предсказания климата».
Этап 4. Первичное закрепление и обсуждение (6 мин)
Цель этапа: закрепить понимание современных характеристик ПК (тактовая частота, разрядность).
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
6 мин | Прием «Толстые и тонкие вопросы». «Давайте проверим нашу внимательность. Тонкий вопрос: Какая деталь стала основой 3-го поколения? Толстый вопрос: Почему переход на микропроцессоры вызвал «компьютерную революцию» и сделал ПК доступными для каждого?» Учитель стимулирует дискуссию, избегая прямых подсказок. | Отвечают на тонкий вопрос: «Интегральная схема». Рассуждают над толстым: «Потому что производство стало дешевым, размеры маленькими, и обычный человек смог поставить компьютер дома, а не только в институте». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Ваши рассуждения верны. Доступность технологий изменила мир навсегда».
Этап 5. Рефлексия и домашнее задание (5 мин)
Цель этапа: оценить уровень усвоения материала и дать дифференцированное задание на дом.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Прием «Светофор». «Поднимите зеленую карточку, если вы поняли разницу между поколениями и типами компьютеров. Желтую — если остались вопросы по суперкомпьютерам. Красную — если тема кажется очень сложной». Учитель фиксирует результаты для планирования следующего урока. | Ученики поднимают карточки соответствующего цвета, проводят самооценку своей работы на уроке. |
2 мин | «Запишите домашнее задание. Оно на выбор, как обычно». Учитель комментирует уровни сложности. | Записывают задание в дневники, задают вопросы по выполнению творческой части. |
Критерии оценивания практической работы
- «5» — Верно классифицированы все устройства в Задании 1, найдены актуальные данные о российском суперкомпьютере в Задании 2, работа оформлена аккуратно.
- «4» — Допущена 1 ошибка в классификации, данные о суперкомпьютере найдены, но не указана его производительность.
- «3» — Верно классифицировано более половины устройств, возникли трудности с поиском информации в интернете.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Какое изобретение, на ваш взгляд, было самым важным в истории ЭВМ? | Выявление субъективной значимости изученных фактов. |
Смогли бы вы объяснить родителям, чем суперкомпьютер отличается от их ноутбука? | Проверка понимания ключевых отличий (параллельные вычисления vs последовательные). |
Что сегодня на уроке было самым трудным при работе с сайтом TOP500? | Диагностика навыков поиска информации в иноязычной/сложной среде. |
Завершающее слово учителя
«Ребята, сегодня мы увидели, как человеческая мысль превратила громоздкие шкафы с лампами в изящные и мощные устройства, которые окружают нас повсюду. Мы живем в эпоху четвертого поколения, но уже на пороге стоят квантовые и нейроморфные компьютеры. Возможно, кто-то из вас станет тем инженером, который создаст описание для учебников будущего. Спасибо за активную работу, до встречи на следующем уроке, где мы разберем, как «общаются» компоненты внутри системного блока!»
Домашнее задание
Уровень сложности | Задания | Описание |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Учебник, §2.1, вопросы 1-5 после параграфа. | Прочитать текст, устно ответить на вопросы для проверки знаний дат и определений. |
Средний (повышающий) | Рабочая тетрадь, задания №45, 48. | Заполнить сравнительную таблицу характеристик процессоров (тактовая частота, разрядность). |
Продвинутый (дополнительный) | Мини-проект «Компьютер 2050 года». | Подготовить 3-5 слайдов или рисунок с описанием: как изменятся компьютеры через 25 лет (размер, управление, функции). |
Контрольный вопрос перед выходом: «В чем главное преимущество транзистора перед электронной лампой?» (Ожидаемый ответ: размер, надежность, тепловыделение).
