Технологии обработки числовой информации

1.2. Методика обучения технологиям обработки числовой информации

Большинство подходов к изучению обработки числовой информации делают упор на изучение электронных таблиц. Электронные таблицы изучаются в основной и старшей школе. В основной школе, в соответствии со стандартом, электронные таблицы осваиваются в качестве инструмента моделирования.

При изучении электронных таблиц учащиеся должны освоить ввод и изменение данных в таблицу, создание и выполнение операций над математическими формулами, графическое представление данных, отражению зависимостей на графике, возможности готовых моделей объектов и процессов и производить на их основе компьютерные эксперименты.

Основная организационная форма работы – урок, где используются устоявшиеся в дидактике методы обучения.

Можно выделить следующие вопросы для изучения по данной теме в основной школе:

• области применения электронных таблиц;
• среда табличного процессора, режимы работы, система команд;
• обрабатываемые данные;
• методы адресации (виды и способы реализации);
• используемые функции;
• графическое представление данных;
• сортировка и фильтрация данных;
• работа с электронной таблицей как с базой данных (при использовании макросов и внешних приложений);
• использование электронных таблиц для решения задач численного моделирования.

В основной школе целесообразно познакомить учащихся с возможностями электронных таблиц путем демонстрацию и практические упражнения. Так как ко времени изучения электронных таблиц учащиеся уже знакомы с пользовательскими интерфейсами компании Microsoft, можно использовать используется методический приём по выделению знакомых учащимся команд в среде электронной таблицы. Данный приём нацеливает учащихся на исследовательские методы  работы и вырабатывает самостоятельный поисковый стиль работы. Следует обратить внимание на переход от небольших упражнений, позволяющих освоить некоторые приёмы работы, целью которых является именно освоение электронной таблицы как инструмента для дальнейшего использования при решении практических задач, к самим содержательным задачам.

Для развития практических умений и формирования устойчивых навыков работы в среде электронной таблицы необходимо подготовить несколько лабораторных работ по наиболее часто решаемым задачам: статистическая обработка данных, табулирование функции, сортировка и фильтрация данных, построение диаграмм.

На базовом уровне преподавания информатики интерпретация цели изучения применительно данной теме находится в большей мере в практической плоскости. Содержание повторяет изученное в основной школе, при этом акценты делаются на практические, актуальные для будущей профессиональной деятельности.

На профильном уровне преподавания предмета несколько расширяются как содержательная, так и практическая компоненты темы. Рассматриваются и решаются в большей мере задачи мини-проектного формата из разных областей профессиональной деятельности.

1. 3. Анализ содержания учебников по теме «Освоение табличного процессора»

В учебнике Макаровой Н.В. «Информатика ИКТ» практикум, 8-9 класс электронные таблицы изучаются в 4 разделе под названием «Освоение среды  табличного процессора». В данный раздел входят следующие темы:

1. Тема 4.1 Общая характеристика табличного процессора. Ключевые вопросы: назначение и основные возможности табличного процессора; объекты документа табличного процессора; данные электронной таблицы; абсолютная и относительная адресация; правила записи и копирования формул и функций; диаграмма и объекты, из которых она состоит.
2. Тема 4.2 Создание и редактирование табличного документа. Ключевые вопросы: создание и заполнение таблицы данными; использование в таблице простых формул; копирование формул в другие ячейки таблицы.
3. Тема 4.3 Форматирование табличного документа. Ключевые вопросы: форматирование объектов табличного документа различными способами; форматы данных; изменение ширины столбца и высоты строки; изменение внешнего вида объектов; защита данных; автоформатирование.
4. Тема 4.4 Использование функций и логических формул. Ключевые вопросы: основные понятия и правила записи функции; логические функции с простым условием; логические функции со сложным условием; создание формул с логическими функциями.
5. Тема 4.5 Представление данных в виде диаграмм. Ключевые вопросы: создание и редактирование диаграмм; форматирование диаграмм; изменение размеров диаграмм.

Учебник Семакина И.Г. «Информатика» базовый курс 7-9 классы электронные таблицы рассматривает в главе №8 «Табличные вычисления на компьютере»[8,7]:

1. §33 Что такое электронная таблица? Ключевые вопросы: назначение электронной таблицы; структура электронной таблицы; данные в электронной таблице; режимы отображения электронной таблицы;
2. §34 Правила заполнения таблицы. Ключевые вопросы: тексты; числа; формулы; подготовка таблицы к расчетам.
3. §35 Работа с фрагментами. Относительная адресация. Ключевые вопросы: фрагмент; статистические функции; принципы относительной адресации.
4. §36 Деловая графика. Условная функция. Ключевые вопросы: графическая обработка данных; условная функция.
5. §37 Логические функции и абсолютные адреса. Ключевые вопросы: логические функции; абсолютные адреса; функция времени.

Выводы: тема «Технологии обработки числовой информации» изучается как в рамках базового, так и профильного уровня. При изучении данной темы рассматриваются вопросы представления числовой информации в компьютере, системы счисления, электронные таблицы, создание и использование готовых моделей в электронных таблицах. Большой акцент делается на практическое применение технологий обработки числовой информации. На профильном уровне тема изучается углубленно с акцентом на области будущей профессиональной деятельности. Практически все авторы рассмотренных учебников отводят значительное количество часов на освоение данной темы, хотя каждый из авторов предлагает свое видение места темы в общей структуре дисциплины «Информатика и ИКТ».

2. Методическая разработка лабораторной работы по теме «технологии обработки числовой информации»

2. 1. Методические рекомендации к лабораторным работам для учащихся при изучении темы «Технологии обработки числовой информации».

За основу разрабатываемых лабораторных работ возьмем учебник Семакина И. Г. Тема «Табличные расчеты и электронные таблицы» дает представление о задачах решаемых табличными процессами, знакомит их с историей появления этих программных средств и наиболее популярными пакетами, в состав которых входят табличные процессоры. Здесь важно изучить задачи электронных таблиц:

1. Выполнение вычислений.
2. Математическое моделирование.
3. Использование электронной таблицы в качестве базы данных.

После этого можно перейти непосредственно к устройству Excel. Различия версий Excel не являются значительной проблемой в изучении, так как современные школьники уже знакомы с пользовательскими интерфейсами из изучения операционных систем, текстовых процессоров. Возможно, представить для сравнения два типа интерфейсов в стиле Office 2003 и Office 2007. В тоже время внимание лучше сконцентрировать на более современных версиях 2007-2012 годов. Необходимо сообщить учащимся, что окно Excel можно настраивать под себя скрывая и раскрывая ленты, добавляя и удаляя кнопки на панель быстрого доступа.

Главным объектом изучения должны стать понятия «рабочая книга» и «рабочий лист», которые иллюстрируются с помощью проектора или интерактивной доски. При первичном освоении программы вполне достаточно обходиться одним рабочим листом и отождествлять его со всем документом. В этой теме важно изучить основные элементы электронной таблицы, особенно табличный курсор — прямоугольник, выделенный цветом или рамкой, а также понятия текущей ячейки таблицы активной таблицы.

Рассмотреть основные режимы работы: режим готовности – в этом режиме происходит выбор текущей ячейки или выделение блока ячеек; режим ввода данных - происходит посимвольный ввод данных с клавиатуры в текущую ячейку; режим редактирования - используется при необходимости отредактировать содержимое ячейки без полной его замены; командный режим - режим выбора и исполнения команд из иерархической системы меню.

Кроме перечисленных основных режимов работы ТП, можно говорить о режимах отображения таблицы и режимах управления вычислениями. Режимы отображения таблицы. В ячейках, хранящих формулы, могут отображаться результаты вычисления по формулам или сами формулы. Первый режим называется режимом отображения значений, второй — режимом отображения формул. Режим отображения формул может использоваться при формировании и отладке таблицы.

Режим управления вычислениями. Табличный процессор производит вычисления по формулам, сканируя таблицу в определенном порядке. Порядок вычислений может быть установлен по строкам или по столбцам.

Также целесообразно изучить систему команд: научить учащихся манипулировать с фрагментами таблицы: удалять, копировать, перемещать, вставлять; научить учащихся изменять внешний вид таблицы и ее оформление.

  Тема «Структура электронной таблицы, типы данных: тексты, числа, формулы» раскрывает для учащихся более сложные механизмы табличного процессора.

Excel нацелен на обработку  числовой информации, в нем можно  задать несколько форматов чисел. Особо важно добиться понимания того, что формат – лишь внешнее представление информации, которое не совсем соответствует внутреннему представлению информации. Показать возможности работы с разными типами данных. Отметить различия между тестовой информацией и числовой например в денежном формате.

При рассмотрении числовой информации нужно научить учащихся записывать числовые константы разными способами. Вещественные константы можно записывать двумя способами: в форме с фиксированной точкой и в экспоненциальной форме (в форме с плавающей точкой). Запись числовой константы с фиксированной точкой предполагает, что число содержит целую и дробную часть, разделенные десятичной точкой.

При записи числовой константы в экспоненциальной форме сначала записывается мантисса, затем — латинская буква Е (прописная или строчная), после нее — порядок. Мантисса может быть записана как целая константа или константа с фиксированной точкой, а порядок — только как целая двузначная константа. Числовая константа в экспоненциальной форме трактуется, как мантисса, умноженная на 10 в степени, равной порядку.

Представление формул можно начать с выполнения арифметических операций над числами. И только затем перейти к составлению формул, включающих адреса ячеек.

Учащиеся должны четко уяснить, что истинной обработке подлежат только формулы, и что расчет по формулам основой программы. Пояснить режимы отображения формул и форматы представления чисел.

Частным случаем формулы является числовая константа или переменная, более общим – арифметическое или логическое выражение.

Дополнительно следует рассмотреть операции со строками и столбцами, как объединениями ячейки; рассмотреть  базовое понятие диапазона ячеек, который используется во многих командах табличных процессоров и в некоторых функциях.

Тема «Адресация относительная и абсолютная. Встроенные функции. Методы работы с электронными таблицами» представляет определенную сложность для изучения учащимися.

При изучении этой темы следует обратить внимание на приемы, ускоряющие заполнение таблицы при большом количестве формул. При этом необходимо обратить внимание на то, как изменяются формулы при копировании и тот момент, что изменение ссылок на ячейки происходит автоматически.

Ячейки таблицы можно рассматривать как ячейки памяти текстового процессора. Каждая ячейка имеет свое имя, состоящее из имени столбца и номера строки. В каждой ячейке может храниться информация того или иного вида. Здесь прослеживается прямая аналогия с понятием переменной в языках программирования.

В электронных таблицах используются два вида выражений: арифметические и логические. Выражение, определяющее способ вычисления некоторого числового значения по математической формуле, называется арифметическим выражением. Существуют определенные правила записи арифметических выражений. Эти правила аналогичны тем, что используются в языках программирования.

Выражения составляются из констант, переменных, знаков операций, функций, круглых скобок. Порядок вычисления выражений происходит в соответствии с приоритетами выполнения арифметических операций, с расстановкой скобок. Логические выражения (логические формулы) строятся с помощью операций отношения (<, >, =, <==, >==, О) и логических операций (логическое «И», логическое «ИЛИ», логическое отрицание «НЕ»). Результатом вычисления логического выражения являются логические величины «истина» или «ложь».

Символические имена переменных являются в то же время их адресами в таблице. В таблице может быть установлен режим относительной адресации или режим абсолютной адресации. В режиме относительной адресации всякие изменения в местоположении формулы путем копирования блока, переноса блока, вставки или удаления строк или столбцов приводят к автоматическому изменению адресов переменных в формулах, находящихся в смещенных ячейках.

Затем следует отметить, что такой способ адресации называется относительным привести пример, когда относительная адресация неэффективна. Например, умножение на число, содержащееся в одной ячейке, на данные столбца или строки. В этом случае при смещении клеток модификации формул не происходит. Абсолютная адресация применяется к отдельным ссылкам на ячейки в формулах. Для этого используется символ «$».