Компьютер как универсальное устройство: компоненты, память, ввод и вывод
Цели и задачи
- Цель по SMART: к концу урока классифицировать не менее 8 компьютерных устройств по назначению и типу, объяснять роль процессора, оперативной и долговременной памяти, а также приводить не менее двух примеров применения компьютеров разных типов.
- Познакомить учащихся с персональными, встроенными и суперкомпьютерами, раскрыть идею компьютера как универсального устройства, работающего по программе.
- Научить различать устройства ввода и вывода, объяснять назначение основных компонентов компьютера и датчиков мобильных устройств.
- Сформировать первоначальное представление о тактовой частоте, разрядности процессора, оперативной и долговременной памяти.
- Развивать умение работать в команде, аргументировать классификацию и оценивать собственное понимание темы.
Планируемые результаты
Личностные
- Проявляют познавательный интерес к устройству цифровой техники и профессиям, связанным с информатикой.
- Осознают значение ответственного и безопасного использования цифровых устройств.
- Принимают необходимость сотрудничества и уважительного отношения к различным ответам одноклассников.
- Оценивают собственную готовность применять знания о компьютерах в учебных и жизненных ситуациях.
Метапредметные
- Классифицируют устройства по назначению и находят основания для классификации.
- Извлекают информацию из схемы, изображения и краткого описания устройства.
- Формулируют гипотезу, проверяют её в ходе групповой игры и корректируют вывод.
- Работают в паре и группе, распределяют роли, аргументируют решение.
- Осуществляют самооценку с помощью «светофора» и выходного билета.
Предметные
- Знать признаки персональных, встроенных компьютеров и суперкомпьютеров.
- Объяснять, что компьютер выполняет программу и обрабатывает информацию по заданному алгоритму.
- Называть основные компоненты компьютера и раскрывать их назначение.
- Различать устройства ввода и вывода, оперативную и долговременную память.
- Иметь первоначальное представление о тактовой частоте и разрядности процессора, поколениях компьютеров, сенсорном вводе, датчиках и биометрической аутентификации.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Определяют личный интерес к изучению устройства цифровых систем.
- Связывают тему урока с использованием смартфона, компьютера и будущей профессиональной деятельностью.
- Осознают необходимость критично относиться к характеристикам устройств и рекламным обещаниям.
- Принимают учебную задачу и стремятся довести групповое решение до обоснованного результата.
Регулятивные УУД
- Формулируют цель урока на основе проблемного вопроса.
- Планируют порядок действий при классификации карточек.
- Проверяют решение по предложенным критериям и исправляют ошибки.
- Оценивают степень понимания понятий «ввод», «вывод», «память» и «процессор».
Познавательные УУД
- Сравнивают персональный, встроенный и суперкомпьютер по назначению и масштабу применения.
- Устанавливают связь между программой, процессором, памятью и устройствами ввода-вывода.
- Анализируют характеристики процессора и объясняют их значение на бытовом уровне.
- Создают простую функциональную схему движения информации в компьютере.
Коммуникативные УУД
- Распределяют роли в группе: читатель карточки, классификатор, секретарь и докладчик.
- Задают уточняющие вопросы и приводят аргументы в пользу выбранной классификации.
- Согласуют общий ответ, учитывая предложения участников.
- Корректно оценивают решение другой группы и формулируют пожелание.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить презентацию с изображениями персонального компьютера, смартфона, встроенного компьютера автомобиля и суперкомпьютера.
- Распечатать на каждую группу комплект из 12 карточек с названиями устройств: клавиатура, микрофон, камера, монитор, принтер, динамики, сенсорный экран, датчик освещённости, сканер отпечатка пальца, оперативная память, SSD, процессор.
- Распечатать карточки трёх уровней сложности: базовые с изображениями, стандартные с описаниями, повышенные с характеристиками и спорными примерами; по одному комплекту на группу.
- Подготовить на доске схему: «Ввод → обработка → память → вывод» и оставить места для подписей.
- Подготовить краткую ленту времени: электронные лампы, транзисторы, интегральные схемы, микропроцессоры, мобильные и облачные системы.
- Подготовить жетоны или баллы для командной игры «Собери компьютер».
- Распечатать лист самооценки и выходной билет по одному на каждого ученика.
- Обеспечить проектор или интерактивную доску, таймер и, при возможности, демонстрационный системный блок или разобранный компьютер.
- Разместить на столах групп таблички «Ввод», «Вывод», «Память», «Обработка».
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: включить учащихся в деятельность и вызвать интерес к проблеме универсальности компьютера.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс и показывает на экране четыре изображения: смартфон, автомобиль, научный центр и игровой компьютер. «Ребята, перед вами устройства, которые внешне очень различаются. Сегодня мы выясним, что общего у всех этих систем. Подготовьте тетради и выберите место в одной из команд». | Рассаживаются по группам, рассматривают изображения, называют устройства: «Смартфон», «автомобильная система», «суперкомпьютер», «персональный компьютер». |
2 мин | Учитель проводит приём «Проблемный вопрос»: «Можно ли считать смартфон, автомобильный навигатор и суперкомпьютер компьютерами, если у них разные размеры и задачи? Запишите индивидуальную гипотезу одним предложением». | Записывают гипотезу, затем обсуждают её с соседом и формулируют предварительный ответ: «Да, если устройство принимает, обрабатывает и выдаёт информацию по программе». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Гипотезы разные, но в них уже появились слова “программа”, “обработка” и “информация”. Проверим, как эти понятия связаны между собой, и начнём с типов компьютеров».
Этап 2. Актуализация знаний. Игра «Угадай устройство» (5 мин)
Цель этапа: актуализировать знания об известных устройствах и выявить основания для их классификации.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель показывает по очереди изображения клавиатуры, камеры, монитора, флеш-накопителя и процессора. «Не называйте устройство сразу. Сначала определите, какую операцию оно выполняет: вводит информацию, выводит её, хранит или обрабатывает». | Поднимают карточку с названием функции и объясняют выбор: «Клавиатура вводит текст», «Монитор выводит изображение», «Накопитель хранит данные». |
3 мин | Учитель раздаёт группам карточки устройств и предлагает приём «Снежный ком»: сначала каждый участник выбирает функцию одной карточки, затем пара сверяет решение, а группа составляет общую классификацию. «Основание классификации обязательно проговорите вслух». | Распределяют карточки по четырём категориям, обсуждают спорные случаи, записывают основание классификации: «по назначению устройства». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы уже умеем различать функции отдельных компонентов. Теперь выясним, почему одно и то же устройство может встречаться в компьютерах разного типа».
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (4 мин)
Цель этапа: сформулировать учебную задачу и определить план открытия нового знания.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель показывает три карточки: «компьютер ученика», «контроллер стиральной машины», «суперкомпьютер для прогноза погоды». «Что общего у этих устройств? Чем они отличаются? Какая характеристика важнее: размер, скорость, назначение или способность выполнять программу?» | Сравнивают карточки и отвечают: «Все обрабатывают данные по программе, но отличаются мощностью, размером, количеством пользователей и назначением». |
2 мин | Учитель фиксирует на доске план: «1. Типы компьютеров. 2. Схема работы. 3. Компоненты и память. 4. Процессор и его характеристики. 5. Современные устройства ввода». «В конце урока вернёмся к первоначальной гипотезе». | Записывают тему и план, формулируют цель: «Научиться объяснять, как устроен компьютер и чем различаются его типы». |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «План составлен. Начнём с различий между компьютерами, а затем соберём общую модель, которая подойдёт и для смартфона, и для суперкомпьютера».
Этап 4. Открытие нового знания: типы компьютеров и схема работы (9 мин)
Цель этапа: сформировать представление о персональных, встроенных и суперкомпьютерах и вывести общую схему обработки информации.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель показывает на экране три изображения и объясняет: «Персональный компьютер предназначен для одного пользователя или небольшой группы. Встроенный компьютер является частью другого устройства и управляет его функциями: автомобилем, роботом, бытовой техникой. Суперкомпьютер состоит из множества взаимодействующих вычислительных узлов и используется для очень сложных расчётов. Размер не является единственным признаком типа». | Заполняют в тетради таблицу из трёх строк: «тип — назначение — пример». Приводят примеры: «ноутбук», «контроллер автомобиля», «система научного моделирования». |
3 мин | Учитель раздаёт карточки «событие», «программа», «процессор», «память», «результат». «Соберите цепочку: что происходит, когда пользователь вводит запрос в поисковой строке? Объясните каждую стрелку». | В группах выстраивают цепочку: «ввод данных → обработка по программе → временное хранение → вывод результата». Докладчик объясняет порядок. |
3 мин | Учитель рисует схему и уточняет: «Компьютер — универсальное вычислительное устройство, потому что одна и та же система может выполнять разные задачи после запуска разных программ. Программа задаёт последовательность команд». Учитель предлагает мини-игру: «Если заменить программу, изменится ли назначение устройства?» | Формулируют вывод: «Да, программа определяет выполняемую задачу, но возможности зависят от аппаратных компонентов». Приводят примеры: «Один ноутбук запускает текстовый редактор, игру и браузер». |
Запись в тетрадях
Компьютер — универсальное устройство обработки информации, выполняющее команды программы. Общая схема: ввод информации → обработка процессором по программе → хранение в памяти → вывод результата.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Тип компьютера определяется его назначением и способом применения, но общий принцип остаётся: программа управляет обработкой информации. Теперь разберём, какие компоненты обеспечивают этот процесс».
Этап 5. Открытие нового знания: компоненты, процессор и память (8 мин)
Цель этапа: раскрыть назначение основных компонентов компьютера и связать работу процессора с памятью.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель демонстрирует схему системного блока и говорит: «Процессор выполняет команды и обрабатывает данные. Оперативная память хранит данные и команды во время работы, но при выключении её содержимое обычно исчезает. Долговременная память хранит файлы и программы длительное время: это SSD, жёсткий диск, флеш-накопитель». | Подписывают компоненты на схеме, объясняют различие: «Оперативная память нужна работающей программе, долговременная — для сохранения данных». |
3 мин | Учитель записывает на доске: «Тактовая частота — количество тактов работы процессора за единицу времени; измеряется в герцах. Разрядность — объём данных, который процессор может обрабатывать за одну операцию». «Почему большая частота не всегда означает вдвое большую производительность?» | Обсуждают в парах и отвечают: «Важны также число ядер, архитектура, память и характер задачи». Сравнивают условные характеристики двух процессоров. |
2 мин | Учитель предлагает игру «Что исчезнет после выключения?»: показывает карточки «фотография на SSD», «открытый документ в оперативной памяти», «установленная программа», «текущий результат вычисления». | Поднимают зелёную карточку для долговременного хранения и жёлтую для временных данных, объясняют решения. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Процессор выполняет команды, оперативная память помогает работающим программам, а долговременная память сохраняет данные. Проверим эти связи на практике, классифицируя устройства и ситуации».
Этап 6. Первичное закрепление. Игра «Компьютерный конструктор» (7 мин)
Цель этапа: закрепить классификацию устройств и применение понятий в ситуациях различного уровня сложности.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель выдаёт каждой группе базовый или стандартный комплект карточек с учётом уровня подготовки. «Соберите рабочую систему для одной ситуации: видеозвонок, автоматическая парковка или моделирование погоды. Выберите необходимые компоненты и подпишите их функции». | Группы выбирают ситуацию, подбирают процессор, память, устройства ввода и вывода. Докладчик объясняет: «Для видеозвонка нужны камера и микрофон для ввода, процессор для обработки, экран и динамики для вывода». |
2 мин | Учитель предлагает повышенную карточку: «Датчик освещённости изменяет яркость экрана. К какой части схемы относится датчик и что является результатом?» | Анализируют ситуацию и отвечают: «Датчик — устройство ввода, он передаёт данные программе, а изменённая яркость — результат вывода». |
2 мин | Учитель организует взаимопроверку по трём критериям: есть устройство ввода, обработка программой, устройство вывода. «Две звезды и пожелание: назовите два сильных решения группы и один вопрос». | Проверяют другую группу, записывают две положительные стороны и один совет, исправляют одну неточность при необходимости. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Вы собрали разные системы, но в каждой обнаружили ввод, обработку и вывод. Теперь каждый самостоятельно проверит, насколько уверенно различает ключевые понятия».
Этап 7. Самостоятельная работа и проверка (6 мин)
Цель этапа: диагностировать индивидуальное понимание нового материала и обеспечить самопроверку.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | Учитель раздаёт карточки трёх уровней. «Базовый уровень: распределите шесть устройств по вводу, выводу, обработке и хранению. Стандартный: объясните разницу между оперативной и долговременной памятью и подпишите два типа компьютеров. Повышенный: объясните, почему датчик отпечатка пальца является устройством ввода, а разблокированный экран — результатом вывода». | Индивидуально выполняют выбранный уровень: подписывают категории, составляют краткие объяснения, приводят примеры. |
2 мин | Учитель выводит эталон: «Клавиатура и датчик — ввод; монитор и динамик — вывод; процессор — обработка; SSD и флеш-память — долговременное хранение. Оперативная память работает во время выполнения программы». | Проверяют ответы цветной ручкой, отмечают количество верных пунктов и формулируют, что нужно повторить. |
Эталон решения
Для ситуации «разблокировка смартфона по отпечатку»: 1) сенсор получает изображение отпечатка — это ввод; 2) процессор сравнивает данные с сохранённым образцом по программе — это обработка; 3) результат сравнения временно используется программой; 4) экран показывает доступ к устройству — это вывод.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Самостоятельная работа показала, что основная трудность связана не с названием устройства, а с его функцией в конкретной ситуации. В завершение свяжем сегодняшние знания с историей развития техники и современными датчиками».
Этап 8. Исторический контекст и рефлексия (3 мин)
Цель этапа: обобщить материал, включить сведения об истории компьютеров и провести рефлексию.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель показывает ленту поколений: электронные лампы, транзисторы, интегральные схемы, микропроцессоры, мобильные и сетевые системы. «Назовите главное направление развития компьютеров». | Формулируют вывод: «Компьютеры становились компактнее, быстрее, надёжнее и доступнее; развивалось программное обеспечение». |
2 мин | Учитель раздаёт выходной билет: «1. Назовите один пример встроенного компьютера. 2. Объясните роль процессора. 3. Чем отличается оперативная память от долговременной? 4. Какое понятие осталось неясным?» Затем предлагает «Светофор». | Заполняют выходной билет, показывают зелёную, жёлтую или красную карточку, оценивая понимание темы. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Сегодня мы увидели, что компьютер может быть большим научным комплексом, частью автомобиля или личным помощником. Во всех случаях он принимает данные, выполняет программу, использует память и выдаёт результат».
Критерии оценивания практической работы
- «5» — верно выполнены все задания выбранной карточки, устройства классифицированы с аргументацией, правильно объяснены роль процессора и различие видов памяти.
- «4» — допущена одна содержательная неточность или отсутствует одно объяснение, но схема «ввод — обработка — вывод» составлена верно.
- «3» — верно выполнена базовая классификация не менее чем для четырёх устройств, но требуется помощь при объяснении памяти, процессора или типа компьютера.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что общего у персонального, встроенного и суперкомпьютера? | Проверка понимания универсального принципа работы компьютера. |
Какое устройство сегодня оказалось труднее всего классифицировать и почему? | Выявление точек затруднения при различении ввода, вывода и обработки. |
Объясни одним предложением разницу между оперативной и долговременной памятью. | Осознание приобретённых предметных знаний. |
Какой цвет светофора ты выбираешь после урока? Что нужно повторить? | Субъективная оценка освоения темы и планирование коррекции. |
Завершающее слово учителя
«Сегодня мы выяснили, что компьютер — это не только привычный системный блок, а универсальное устройство, выполняющее программу. Мы различили ввод, обработку, хранение и вывод информации, разобрали роль процессора и двух видов памяти. Важно помнить: высокая тактовая частота сама по себе не описывает всю производительность компьютера. На следующем уроке мы подробнее рассмотрим программное обеспечение и способы представления информации в памяти компьютера».
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Составить таблицу из 8 устройств: указать их функцию, тип компьютера, в котором они могут использоваться, и пример обрабатываемой информации. | Закрепляет классификацию устройств и умение связывать компонент с назначением; при проверке обратить внимание на аргументацию. |
Средний (повышающий) | Описать работу смартфона при разблокировке по отпечатку пальца или лица в виде цепочки из 5–6 шагов с указанием ввода, обработки, памяти и вывода. | Закрепляет универсальную схему работы компьютера и понятия сенсорного ввода, датчиков и биометрической аутентификации. |
Продвинутый (дополнительный) | Подготовить мини-сообщение о развитии одного поколения компьютеров или о современном суперкомпьютере: 5–7 предложений, две характеристики и область применения. | Развивает поиск, отбор и представление информации; при проверке оценить достоверность фактов и связь характеристик с задачами. |
Контрольные вопросы перед выходом: «Почему компьютер называют универсальным устройством? Чем устройство ввода отличается от устройства вывода? Что происходит с данными в оперативной памяти после выключения питания? Какие две характеристики процессора мы рассмотрели? Приведите пример встроенного компьютера».
