Архитектура компьютеров и их основные подсистемы

     Для ориентировки в этом компьютерном мире ППК можно предложить следующую  классификацию, где преобладает  эвристический подход, основанный, например, на количестве выполняемых  функций. Выделим четыре группы ППК, представляющих интерес для образования:

1. Калькуляторы;
2. Электронные блокноты (органайзеры);
3. Электронные специализированные обучающие устройства;
4. Универсальные портативные компьютеры.

     В принципе, ППК каждой последующей  по порядку группы включает в себя функциональные возможности ППК, входящие в предыдущую группу. ППК первых трех групп можно рассматривать как специализированные вычислительные устройства, в то время как ППК четвертой группы -это универсальные персональные компьютеры, на сегодняшний день полностью удовлетворяющие требованиям системы образования, а если учесть наличие у многих из них мультимедийного варианта и возможности работы в компьютерных сетях, то и в перспективе.

     Проблемы  применения четвертого класса ППК в  образовании мало отличаются от проблем применения традиционных персональных компьютеров и широкое их внедрение в образовательный процесс ограничивается их высокой стоимостью (до 6000-10000 $). Именно этот факт заставил нас обратиться более подробно к исследованию возможностей использования электронных блокнотов и специализированных обучающих компьютерных устройств, так как они обладают важным дидактическим свойством, предъявляемым к ним образовательными системами (особенно реализующими дистанционную форму обучения), а именно: возможность, как минимум, вводить, хранить, редактировать и представлять текстовую информацию (объемом до 256 кБ - около 132 стр. машинописного текста формата А4).

     Необходимо  указать на тот факт, что ППК  всех групп разрабатывались не для  образовательных целей, а в основном для индивидуального "бытового" и "делового" использования.

     В конце статьи мы, тем не менее, остановимся  на описании ППК четвертой группы, в надежде на то, что через несколько  лет их стоимость будет приемлемой (или покупательная способность россиянина возрастет).

     Дадим краткую характеристику ППК каждой группы.

     Современный рынок калькуляторов представлен  калькуляторами, чаще выполняющими арифметические действия, запоминание и т.н. инженерными  калькуляторами, которые могут выполнять вычисление элементарных тригонометрических функций, а также функций вычисления корней различной степени, возведение в степень и некоторых других. Программируемые калькуляторы, которые в изобилии использовались в образовательном процессе и научных исследованиях в конце 80-х г. (типа отечественных МК-65) быстро исчезли в связи с экспансией "персоналок".

     В образовательном процессе калькуляторы применялись и применяются при  изучении естественно-научных дисциплин  достаточно широко в связи с простотой  использования, дешевизной и портативностью конструктивного исполнения.

     Рассмотрим 2-й класс ППК.

     Это самые легкие ППК, массой до 200 г, которые  пользователем не программируются. Электронные блокноты представляют собой прообраз электронной книги, создание и использование которой широко обсуждалось в 80-е годы, например, в книге Ефимова А.Н. "Информационный взрыв:

     проблемы  реальные и мнимые". Такие возможности, как хранение, поиск и редактирование текстовой информации с обеспечением прослушивания при помощи синтезатора или чтения с экрана, выполненного на жидких кристаллах с регулируемой яркостью и контрастностью, позволят избежать дискомфорта при чтении, т.к. 800х600 точек вполне достаточно для обычного комфортного чтения. Оперативный ввод и редактирование текста обеспечивается с клавиатуры, а большие объемы информации могут быть загружены с помощью связи PC LINK с персонального компьютера, на котором он предварительно готовится. Благодаря низкому потреблению мощности питание от аккумулятора обеспечивает без подзарядки хранение информации до 5 месяцев.

     Многочисленные  дополнительные функции, встроенные в  ППК (часы, адреса, расписание, игры, справочники, защита от несанкционированного доступа) могут использоваться для рациональной организации образовательного процесса обучающегося.

     Следующий класс ППК, который начинает появляться на рынке - это специализированные обучающие  устройства. Ярким примером может  служить интегрированная обучающая  система ER-486T фирмы ЕСТАСО (США). Приведем подробное описание этого устройства с тем, чтобы ознакомиться с его дидактическими возможностями и после этого осмыслить пути встраивания его или подобных устройств в учебный процесс. ER-486T конструктивно выполнен в виде раскрывающихся подложек. Размер экрана 10х4 см. Высота букв текста 2,5-3 мм. На экране умещается 8 строк по 25 символов. Размер клавиш ввода 9х6 мм. Функциональную дидактическую основу устройства составляет говорящий англо-русский и русско-английский словарь на 500 000 слов и выражений. Причем этот словарь можно расширить, создавая собственный словарь пользователя.

     Электронный справочник английской грамматики по темам, которые закодированы для  удобства поиска, включает в себя; А1 -существительные, артикли, предлоги; А2 -прилагательные и наречия; A3 - причастия  и герундий; А4 - местоимения; А5 - числительные; А6 - времена глаголов; А7 - особые формы глаголов; А8 - построение предложений; А9 - вопросительные предложения;

     АА - отрицательные предложения. Поиск  нужного справочного материала  может также производиться по гипертекстовой схеме поиска, представленной как альтернативный вариант. Этот электронный справочник дополняет учебник грамматики в традиционном печатном исполнении, который прилагается к комплекту ППК. Сам учебник содержит много заданий и упражнений, которые эффективно можно выполнить, используя ER-486T. Наличие синтезатора позволяет отработать произношение. Каждое задание снабжено ответами для самоконтроля. Имеется возможность проводить полуавтоматический перевод предложений, в результате которого получается неплохой подстрочный перевод.

     Технология  воспроизведения человеческой речи T-T-S (text to speech) позволяет услышать правильное произношение не только отдельных слов, но и целых фраз, независимо от того, имеются ли данные слова в памяти словаря или нет, что очень важно для самостоятельного изучения языка.

     Функция ускоренного ввода (узнавания) слов (speller "Vector Ultima"), которая является одной из наиболее совершенных программ корректировки правописания, позволяет  вводить английские и русские  слова как мы их слышим или с непреднамеренными ошибками.

     Программа дает несколько вариантов близких  по смыслу значений слов, выбрав которые, можно получить его перевод. Обращает на себя внимание электронный вариант  экзамена TOEFL. Test of English as f foreign Language), который является неотъемлемой частью системы американского образования для иностранцев.

     Сдача этого теста обязательна при  поступлении во все высшие учебные  заведения. ER-486T позволяет осуществлять подготовку к сдаче этого теста. В ходе реализации экзамена приходится читать или прослушивать инструкции по выполнению отдельных заданий. Тест английского языка TOEFL в ER-486T состоит из 3-х основных разделов:

1. Listing comprehension;
2. Structure and grammar;
3. Reading comprehension.

     Каждый  из разделов имеет подразделы, в которых экзаменуемому предлагается выполнить конкретные задания. На каждое задание дается ряд ответов, из которых должны быть выбраны правильные по мнению экзаменуемого ответы. Результаты теста оцениваются по сложной математической формуле и могут лежать в диапазоне 700 баллов (теоретически достижимый максимум).

     Записная  книжка. Представляет возможность вносить  записи и редактировать их, а при  помощи управляющих клавиш просматривать (листать) или осуществлять быстрый  поиск по ключевым словам. Записанную текстовую информацию можно засекретить и прослушивать в динамик или в наушники. Объем записной книжки составляет 128 кБ (около 60 страниц текста А4).

     Расписание. С помощью электронного расписания можно максимально продуктивно  организовать рабочее и учебное время. Каждая запись открывается заголовком, например, М/В/Г = 01/01/1997. Записи под этими заголовками можно редактировать, прослушивать, читать, а также можно установить звуковой сигнал на нужное время.

     Телефонная  книга. В этом разделе функциональных возможностей под заголовком "имя" можно вписывать ф.и.о., адрес и другую информацию о персоналии. Для удобства и конфиденциальности использования информация может быть засекречена и осуществлен ее автоматический поиск.

     Инженерный  калькулятор с воможностью построения графиков. Отсутствие возможности программирования для вычисления по сложным формулам существенно снижает возможность эффективного использования для научных работников.

     В RE-486T имеется также набор функций, который не требует комментариев. Это: развивающие игры, часы с будильником, поясное время, конвертация валют, перевод метрических систем, подсчет процентов по займам и некоторые другие. 

     Методические  и организационные  рекомендации по использованию  микрокомпьютеров в  образовательном  процессе 

     В данном разделе мы рассматриваем ППК как средство обучения, не обсуждая вопросы содержания учебного материала, хотя очевидно, что сам ППК как техническое средство обучения влияет на отбор содержания и построение структуры дисциплины, изучение которой предполагается с помощью ППК. Например, преподаватель английского языка иначе построит задание для самостоятельной работы, так как знает что имеется синтезатор речи, а преподаватель дисциплины "Математические методы в экономике" совсем иначе построит и выберет задание, если знает, что имеется калькулятор с возможностью построения графиков.

     Важным  дидактическим свойством всех ППК, позволяющим использовать их при  изучении дисциплин гуманитарного  и естественно-научного профиля, является возможность хранить текстовую информацию (объемом до 256 кБ, что составляет примерно 123 страницы формата А4). Поэтому подготовленные на персональных компьютерах электронные учебные материалы в виде лекций. учебно-методических пособий, заданий, тестов вводятся в ППК, используя специальное программное обеспечение и кабель связи. После этой процедуры ППК превращается в электронную книгу, которую можно читать (а при наличии синтезатора и прослушивать текст).

     В принципе, текст учебно-методических материалов можно представить и  в печатном виде на твердой копии (печатные "бумажные" традиционные издания). Выбор же между традиционными и электронными вариантами зависит от традиций, эргономики, экономических соображений. Решение задачи обеспечения учебного процесса учебно-методическими материалами при дистанционном обучении (ДО) в структуре, состоящей из центра ДО и учебно-консультационных пунктов, расположенных на значительных расстояниях от центра, можно сделать следующим образом.

     Подготовленный  в электронном виде в Центре учебный  материал по компьютерной сети передается на УКП и записывается в память местного ПК. После чего от него проходит "заправка" индивидуального электронного блокнота студента. Этот индивидуальный блокнот может быть или личным, или взят напрокат. Загруженный учебным материалом ППК может использоваться обучающимся при изучении материала в удобном месте, темпе и времени.

     Конечно, автору известны электронные книги, созданные в Массачусетском технологическом  университете США. Это книги со страницами - жидкокристаллическими индикаторами в виде мягкой бумагообразной синтетической поверхностью и жесткой обложкой. На них можно записать информацию, и отключившись от компьютера, читать ее автономно в удобном месте. Это перспективное техническое воплощение идеи электронных книг.

     Отметим основные характеристики такого электронного представления материала.

     I. Оперативность изготовления и доставки материала. Весь учебный материал готовится в электронном виде с помощью текстового редактора на персональном компьютере. Время доставки, например, в Москву - Владивосток составляет авиапочтой до недели, железной дорогой до месяца. Конечно, мы понимаем, что идеальный вариант заключается в том, что обучающийся имеет NOTEBOOK и может по компьютерной се-ти отыскивать, перекачивать и, как минимум, иметь NOTEBOOK и обладать навыками работы на нем и в сети.

     II. Гибкость, которая обеспечивается возможностью дополнений и изменений в подготовленный и уже используемый в образовательном процессе материал, что практически исключено в случае, если материал напечатан и растиражирован в бумажном варианте.

     III. Стоимость. В случае типографского издания в общую стоимость учебного пособия входит стоимость издания и пересылки на УКП по традиционной почтовой службе. Общая стоимость электронного варианта включает в себя стоимость ППК и стоимость пересылки по электронной почте, которая весьма незначительна по сравнению с традиционной почтой. Стоимость загрузки электронного варианта учебного пособия с персонального компьютера в учебный ППК также пренебрежимо мала.