История развития компьютеров и программного обеспечения. Поколения ЭВМ. Современные тенденции
Цели и задачи
- Цель: К концу урока учащиеся смогут классифицировать компьютеры по четырем поколениям, называть их ключевую элементную базу и объяснять принцип параллельных вычислений на примере жизненных ситуаций.
- Образовательная задача: Изучить этапы развития аппаратного и программного обеспечения от первых ЭВМ до современных суперкомпьютеров.
- Развивающая задача: Развивать навыки аналитического мышления через сравнение характеристик различных поколений вычислительной техники.
- Воспитательная задача: Формировать интерес к истории научно-технического прогресса и понимание значимости ИТ-индустрии в современном мире.
Планируемые результаты
Личностные
- Готовность к саморазвитию и самообразованию на основе мотивации к обучению и познанию.
- Осознание вклада ученых и инженеров в развитие технологий, изменивших жизнь человечества.
- Формирование ответственного отношения к использованию современных цифровых инструментов.
Метапредметные
- Умение определять понятия, создавать обобщения, устанавливать аналогии и классифицировать объекты.
- Навыки смыслового чтения при работе с текстами об истории развития техники.
- Умение организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность в парах.
Предметные
- Знание основных этапов развития вычислительной техники и элементной базы поколений ЭВМ.
- Понимание различий между программным обеспечением разных эпох.
- Представление о современных тенденциях (миниатюризация, многоядерность, параллелизм).
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Установление связи между целью учебной деятельности и ее мотивом.
- Формирование ценностных ориентиров в сфере информационных технологий.
Регулятивные УУД
- Самостоятельное определение целей урока и составление плана действий.
- Самоконтроль и коррекция знаний в процессе выполнения заданий.
Познавательные УУД
- Поиск и выделение необходимой информации в тексте параграфа и раздаточных материалах.
- Структурирование знаний о поколениях ЭВМ в виде таблицы.
Коммуникативные УУД
- Умение слушать и вступать в диалог, участвовать в коллективном обсуждении проблем.
- Эффективное взаимодействие с партнером при выполнении задания в паре.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить презентацию с изображениями ENIAC, БЭСМ-6, первых персональных компьютеров Apple и IBM PC.
- Распечатать карточки для парной работы «Сравнительная таблица поколений ЭВМ» (по 1 на парту, 15 шт.).
- Подготовить видеофрагмент (1.5 мин) о работе современного суперкомпьютера.
- Проверить работоспособность проектора и интерактивной доски.
- Подготовить стикеры трех цветов для этапа рефлексии.
Ход урока
Этап 1. Мотивация и самоопределение (3 мин)
Цель этапа: создать эмоциональный настрой и заинтересовать учеников через сравнение технологий прошлого и настоящего.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель: «"Здравствуйте, ребята! Достаньте, пожалуйста, свои смартфоны и положите их на край парты. Знаете ли вы, что мощность вашего телефона в тысячи раз превосходит мощность компьютера, который помог человеку высадиться на Луну? А первый в мире компьютер ENIAC весил 30 тонн и занимал комнату площадью 167 квадратных метров. Сегодня мы узнаем, какой путь прошли технологии, чтобы поместиться в вашем кармане, и что ждет нас в будущем. Как вы думаете, почему компьютеры так быстро меняются?"» | Ученики выкладывают телефоны, удивляются фактам о весе первого компьютера. Высказывают предположения: «"Люди хотят, чтобы было удобнее"», «"Нужно решать более сложные задачи"», «"Технологии становятся дешевле"». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «"Ваши догадки верны. Чтобы понять, куда мы движемся, нужно увидеть, с чего всё начиналось. Запишите тему урока: История развития компьютеров."»
Этап 2. Актуализация знаний и фиксация затруднения (5 мин)
Цель этапа: актуализировать знания о компонентах ПК и выявить пробелы в знаниях об истории техники.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | Учитель проводит блиц-опрос: «"Давайте вспомним, из чего состоит любой современный компьютер? Какая деталь является его 'мозгом'?"» Затем учитель показывает на слайде изображение вакуумной лампы и транзистора: «"Кто знает, что это за предметы и как они связаны с информатикой? Почему мы не используем их в таком виде сейчас?"» | Ученики отвечают: «"Процессор, память, устройства ввода-вывода"». При виде лампы и транзистора многие затрудняются. Некоторые предполагают: «"Это старые запчасти"», «"Лампа нужна для света, а транзистор — для радио"». |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «"Мы видим, что знаем современные устройства, но не всегда понимаем, на чем они базируются. Это и будет нашей задачей на сегодня — разобраться в 'эволюции' компьютерного железа."»
Этап 3. Открытие нового знания: Поколения ЭВМ (15 мин)
Цель этапа: изучить характеристики четырех поколений ЭВМ через активную работу с текстом и в парах.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | Учитель вводит прием «Инсерт» (чтение с пометками): «"Откройте учебник на параграфе об истории ЭВМ. Сейчас вы будете работать в парах. Ваша задача — прочитать текст и заполнить таблицу на карточках. Но читаем внимательно: ставьте карандашом на полях знаки: 'V' — знал, '+' — новое для меня, '?' — непонятно."» | Ученики открывают учебники, начинают индивидуальное чтение, маркируя текст. |
10 мин | Учитель организует парную работу: «"Теперь обсудите с соседом ваши пометки. Вместе заполните таблицу: Поколение, Годы, Элементная база, Характеристика (размер, скорость). Если у вас обоих стоит знак '?', поднимите руку — разберем вместе."» Учитель проходит по классу, консультирует. | Ученики в парах заполняют таблицу. Обсуждают: «"Смотри, первое поколение — это лампы, они часто перегорали"», «"А четвертое — это уже микропроцессоры, как у нас сейчас"». |
Эталон решения (Сводная таблица)
1 поколение (1945-1955): Электронные лампы. Огромные размеры, низкая надежность. 2 поколение (1955-1965): Транзисторы. Меньше размер, выше скорость, появление языков программирования. 3 поколение (1965-1970): Интегральные схемы. Миниатюризация, появление ОС. 4 поколение (1970 - наст. время): Микропроцессоры (БИС). Персональные компьютеры, сети.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «"Мы проследили путь от ламп до микросхем. Но почему развитие не остановилось на четвертом поколении? Давайте заглянем в будущее."»
Этап 4. Современные тенденции и параллельные вычисления (10 мин)
Цель этапа: познакомить с понятием параллельных вычислений и многоядерности на доступных примерах.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | Учитель объясняет проблему: «"Транзисторы стали настолько маленькими, что их уже нельзя уменьшать бесконечно — мешают законы физики. Как тогда ускорить компьютер? Инженеры придумали 'параллелизм'. Представьте: в магазине огромная очередь. Работает одна касса. Это последовательное вычисление. А теперь открываются еще 3 кассы. Это параллельные вычисления. В компьютере это называется многоядерность."» | Ученики слушают, делают зарисовку «очередь в магазине» как аналогию параллельных вычислений в тетрадях. |
5 мин | Учитель задает проблемный вопрос: «"Где нам жизненно необходимы такие сверхбыстрые параллельные вычисления? Только ли в играх?"» Учитель показывает короткое видео о прогнозировании погоды и моделировании лекарств. | Ученики предлагают варианты: «"Прогноз погоды"», «"Космические полеты"», «"Искусственный интеллект"», «"Медицина"». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «"Итак, будущее за распределением задач между множеством 'умных' ядер. Это и есть современный тренд развития."»
Этап 5. Первичное закрепление (5 мин)
Цель этапа: проверить усвоение ключевых понятий урока через интерактивное задание.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | Учитель запускает на доске игру-сопоставление (или диктует): «"Я называю характеристику, а вы хлопаете один раз, если это 1-е поколение, и поднимаете руки вверх, если это 4-е. 1. Электронные лампы. 2. Микропроцессор. 3. Занимает целое здание. 4. Помещается в смартфоне. 5. Программирование переключателями."» | Ученики активно участвуют в физминутке-закреплении, хлопают или поднимают руки, демонстрируя понимание различий. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «"Вижу, что путаницы между лампами и процессорами у нас больше нет!"»
Этап 6. Рефлексия и домашнее задание (7 мин)
Цель этапа: подвести итоги, оценить уровень понимания и выдать дифференцированное задание.
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Какое открытие в истории компьютеров показалось вам самым важным? | Выявление личностной значимости материала. |
Сможете ли вы объяснить родителям, зачем в процессоре много ядер? | Проверка понимания концепции параллельных вычислений. |
Что на уроке вызвало наибольшее затруднение? | Диагностика зон, требующих повторения. |
Критерии оценивания практической работы
- «5» — Таблица заполнена полностью и без ошибок, ученик верно соотнес все 4 поколения, привел пример параллельных вычислений.
- «4» — Таблица заполнена, допущено 1-2 неточности в датах или названиях элементной базы.
- «3» — Заполнено более половины таблицы, есть ошибки в соотнесении поколений и их характеристик.
Завершающее слово учителя
«"Ребята, сегодня мы увидели, как человечество за 80 лет прошло путь от 'железных монстров' до нейросетей в кармане. История компьютеров — это история того, как человек учился делегировать рутину машине. На следующем уроке мы поговорим о том, как программы управляют этим мощным железом. Спасибо за работу, вы сегодня были отличными исследователями!"»
Домашнее задание
Уровень сложности | Задания | Описание |
|---|---|---|
Базовый | Параграф учебника, вопросы 1-5 | Прочитать текст, устно ответить на вопросы в конце главы. |
Средний | Творческое задание «Эволюция ПО» | Подготовить краткое сообщение (5-7 предложений) о том, как менялось ПО: от перфокарт до голосовых помощников. |
Продвинутый | Мини-исследование «Суперкомпьютеры сегодня» | Найти информацию о самом мощном суперкомпьютере в мире на текущий год: название, страна, количество ядер и сфера применения. |
Контрольный вопрос: Какая элементная база соответствует второму поколению компьютеров? (Ответ: транзисторы).
