История развития вычислительной техники

Цели и задачи:

1. Образовательная:

Познакомить учащихся с виртуальными музеями Internet и его каталогом, интересными фактами из истории создания вычислительной техники и программирования,  ее основоположникам и создателями.

2. Воспитательная:

Знать и изучать деятельность ученых Средней Азии,

Древней Греции, других стран мира и республик ближнего зарубежья, внесших свой вклад в развитие вычислительной техники.

3. Развивающая:

Развитие внимания;

Развитие навыков работы на ПК с электронным учебником и материалами Internet.

 Оборудование: ПК (комплект), видеопроектор, экран.

План:

1. Организационный момент.
2. Основная часть.

1. Ознакомление учащихся с целью урока и его содержанием.
2. Выступление учащихся-экскурсоводов по разделам:

1. Первые счетные устройства
2. Первые ученые, внесшие свой вклад в развитие ВТ. (Аристотель, Аль-Хорезми, Леонардо да Винчи
3. Первые создатели вычислительных машин и их изобретения.
4. Галерея портретов ученых и изобретателей.
5. Возникновение программирование и первая женщина-программист.

III.   Практическая часть.

Самостоятельная работа учащихся на  ПК с электронным учебником по разделам истории создания вычислительной техники и ее изобретателях по предложенным вопросам.

Домашнее задание.

1. Подведение итога урока.

Содержание занятия:

1. Организационный момент.
   1. Учитель: Здравствуйте.

Учащиеся: Здравствуйте.

Учитель: Садитесь.

2. Учитель выполняет перекличку учащихся.

2. Основная часть.
   1. Ознакомление учащихся с целью урока и его содержанием.

Учитель: Сегодня мы с вами совершим путешествие по страницам виртуальных музеев Интернета, по  страницам, рассказывающих о зарождение информатики и  о ее основоположниках. О первых вычислительных устройствах и их изобретателях. О том, что мы не всегда можем найти на страницах обычных книг и журналов. И поможет нам в этом один из многочисленных виртуальных музеев, находящихся в сети Интернет - Виртуальный музей вычислительной техники. Его электронный адрес: mailto:[email protected]

На экране в это время демонстрируются слайды  №1, №2 и №3.

1.  Выступление учащихся-экскурсоводов:

1. Первые счетные устройства

1 экскурсовод:

30 тыс. лет до н.э. обнаружена в раскопках так называемая "вестоницкая кость" с зарубками. Это позволяет историкам предположить, что уже тогда наши предки были знакомы с зачатками счета.

На экране в это время демонстрируются слайды  №4 и №5.

2 экскурсовод:

 VI-V век до н.э.

Историю цифровых устройств начать следует со  счетов. Подобный инструмент был известен у всех народов. Древнегреческий абак (доска или "саламинская доска" по имени острова Саламин в Эгейском море) представлял собой посыпанную морским песком дощечку. На песке проходились бороздки, на которых камешками обозначались числа. Одна бороздка соответствовала единицам, другая - десяткам и т.д. Если в какой-то бороздке при счете набиралось более 10 камешков, их снимали и добавляли один камешек в следующем разряде.
Римляне усовершенствовали абак, перейдя от деревянных досок, песка и камешков к мраморным доскам с выточенными желобками и мраморными шариками.

На экране в это время демонстрируются слайды  №6 и №7.

3 экскурсовод:

Китайские счеты суан-пан состояли из деревянной рамки, разделенной на верхние и нижние секции. Палочки соотносятся с колонками, а бусинки с числами. У китайцев в основе счета лежала не десятка, а пятерка.
Она разделена на две части: в нижней части на каждом ряду располагаются по 5 косточек, в верхней части - по две. Таким образом, для того чтобы выставить на этих счетах число 6, ставили сначала  косточку, соответствующую пятерке, и затем прибавляли одну в разряд единиц.

На экране в это время демонстрируются слайды  №8 и №9.

У японцев это же устройство для счета носило название серобян.

На экране в это время демонстрируются слайды  №10.

4 экскурсовод:

На   Руси долгое время считали по косточкам, раскладываемым в кучки. Примерно с XV века получил распространение "дощаный счет", завезенный, видимо, западными купцами вместе с ворванью и текстилем. "Дощаный счет" почти не отличался от обычных счетов и представлял собой рамку с укрепленными горизонтальными веревочками, на которые были нанизаны просверленные сливовые или вишневые косточки.

На экране в это время демонстрируются слайды  №11 и №12.

1. Первые ученые, внесшие свой вклад в развитие ВТ.

5 экскурсовод:

IV век до н.э.

 Аристотель (384-322 гг.до н.э.) в своих книгах "Категории", "Первая аналитика", "Вторая аналитика" и др. подверг анализу человеческое мышление и его  формы: понятия, суждения, умозаключения. В своих трудах Аристотель впервые обосновал один из важнейших разделов логики - учение о суждениях и силлогизмах.

На экране в это время демонстрируются слайды  №13 и №20.

6 экскурсовод:

IX век н.э.

Индийские ученые сделали одно из важнейших в математике открытий. Они изобрели позиционную систему счисления, которой теперь пользуется весь  мир.
При записи числа, в котором отсутствует какой-либо разряд (например, 101 или 1204), индийцы  вместо названия цифры говорили слово "пусто". При записи на месте "пустого" разряда ставили точку, а позднее рисовали кружок. Такой кружок назывался "сунья" - на языке хинди это означало "пустое место".
Арабские математики перевели это слово по смыслу на свой язык - они говорили "сифр". Современное слово "нуль" родилось сравнительно недавно - позднее, чем "цифра". Оно происходит от латинского слова "nihil" - "никакая".

На экране в это время демонстрируются слайды  №14.

7 экскурсовод:

850 год н.э.

Приблизительно в 850 году н.э. арабский ученый математик Мухаммед бен Муса ал-Хорезм (из города Хорезма на реке Аму-Дарья) написал книгу об общих правилах решения арифметических задач при помощи уравнений. Она называлась "Китаб ал-Джебр". Эта книга дала имя науке алгебре. Очень большую роль сыграла еще одна книга ал-Хорезми, в которой он подробно описал индийскую арифметику. Триста лет спустя (в 1120 году) эту книгу перевели на латинский язык, и она стала первым учебником "индийской" (то есть нашей современной) арифметики для всех европейских         городов.
Мухаммеду бен Муса ал-Хорезму мы обязаны появлению термина "алгоритм".

На экране в это время демонстрируются слайды  №15 и 21.

8 экскурсовод:

Конец XV - начало XVI века.

Леонардо да Винчи (Leonardo da Vinci, 1452-1519) создал  13-разрядное суммирующее устройство с десятизубными кольцами около 1500 года. 

Среди двухтомного собрания рукописей, известных как "Codex Madrid", посвященных механике, были обнаружены чертежи и описание такого устройства. Похожие рисунки также были найдены и в рукописях "Codex Atlanticus". 

На экране в это время демонстрируются слайды  №16 и №22.

9 экскурсовод:

Основу машины по описанию составляют стержни, на которые крепится два зубчатых колеса, большее с одной стороны стержня, а меньшее - с другой. Эти стержни должны были располагаться таким образом, чтобы меньшее колесо на одном стержне входило в зацепление с большим колесом на другом стержне. При этом меньшее колесо второго стержня сцеплялось с большим колесом третьего, и т.д. Десять оборотов первого колеса, по замыслу автора, должны были приводить к одному полному обороту второго, а десять оборотов второго - один оборот третьего и т.д. Вся система, состоящая из 13 стержней с зубчатыми колесами должна была приводиться в движение набором грузов. 

На экране в это время демонстрируются слайды

 №17, №18 и №19.

c) Первые создатели вычислительных машин и их изобретения.

10 экскурсовод:

Чем только не занимался британский ученый и изобретатель Чарльз Бэббидж (1791–1871)! Математик по образованию (Кембриджский университет), он написал 18 математических статей, большинство из которых посвящены созданию аппарата, аналогичного дифференциальному и интегральному исчислениям, в котором роль переменной должна играть функция. Кроме того, Бэббидж был пионером научных методов исследования производства, автором работ по вопросам налогообложения, страхования, статистики, криптологии; он изучал геологические, оптические и электромагнитные явления, изобрел динамометр для измерения силы тяги паровоза, коронограф и сконструировал офтальмоскоп; составил таблицу логарифмов чисел от 1 до 108 000, создал поперечно-строгальный и токарно-револьверный станки, предложил метод изготовления зубчатых колес литьем под давлением и многое, многое другое… И все же главным делом его жизни были вычислительные машины – предмет его гордости и жесточайших разочарований, превративших жизнерадостного и общительного человека в желчного мизантропа.

Еще полвека назад имя ученого было известно лишь узкому кругу специалистов, но для современных компьютерщиков Бэббидж – культовая фигура, и редкий учебник по ВТ обходится без упоминания или краткого описания его пионерских работ. О Бэббидже написан десяток книг, издано 11-томное собрание его сочинений, в Миннеаполисе (США, шт. Миннесота) основан Институт Чарльза Бэббиджа, занимающийся вопросами истории ВТ… Мог ли предвидеть великий и непонятый обществом провидец, что его ждет такая посмертная слава?

Бэббидж разработал две вычислительные машины – Разностную (Difference Engine) и Аналитическую (Analytical Engine). Первая из них предназначалась для табулирования функций по способу конечных разностей, хорошо известному в численном анализе. Бэббидж видел в ней средство повышения точности вычисления различных таблиц, находивших в его время большое практическое применение. По замыслу автора, Разностная машина должна была табулировать функции с постоянными шестыми разностями с точностью до 18 знаков и состояла из вычислительной и печатающей частей. Я не буду останавливаться на описании машины и лишь отмечу, что числа в ней представлялись с помощью регистров, состоящих из вертикально расположенных и находившихся на одной оси 18 десятизубчатых колес, и что ее арифметические способности были невелики – она выполняла лишь операцию сложения.

На экране в это время демонстрируются страница электронного пособия «Великий почин».

d) Галерея портретов ученых и изобретателей.

11 экскурсовод:

Международное сообщество IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineers) существует более 100 лет. В 1946 году в нем было основано структурное подразделение Computer Society, объединяющее сотни тысяч профессионалов, работающих в области информатики, вычислительной техники и компьютерного бизнеса. Медаль "Computer Pioneer", учрежденная в 1981 году, является самой престижной наградой Computer Society. На лицевой стороне медали "Computer Pioneer" выполнен барельеф Чарльза Бэббиджа, на оборотной - формула награждения. Лауреатами этой почетной награды стали такие классики науки, как     

Атанасов Джон Винсент (Atanasov John)        - за создание одной из первых ЭВМ,

Вирт Никлас (Wirth Niclaus)                -   за разработку языка Pascal,

Хофф (Hoff Marcian)                            -   за создание первого однокристального микропроцессора,

Ричи Денис (Ritchie Dennis)  и Томпсон Кен (Thompson Ken)    -  за разработку операционной системы UNIX,

Мински Марин (Minsky Marvin)          - за работы в области искусственного интеллекта.

В 1996 году отмечался 50-летний юбилей образования Computer Society. Впервые в список лауреатов были включены российские ученые.  Согласно формулировке IEEE Computer Society 
В.М. Глушков "основал первый в СССР Институт Кибернетики на Украине, разработал теорию цифровых автоматов и компьютерной архитектуры, а также рекурсивный макроконвейерный процессор", 
С.А. Лебедев "разработал и построил первый советский компьютер и основал советскую компьютерную промышленность", 
А.А. Ляпунов "разработал теорию операторных методов для абстрактного программирования и основал советскую кибернетику и программирование". 

На экране в это время демонстрируются страница электронного пособия «Галерея портретов».

e) Возникновение программирование и первая женщина-программист.

11 экскурсовод:

Ада Августа, в замужестве графиня Лавлейс, была единственной "дочерью дома и сердца" великого поэта Джорджа Гордона Байрона (1788–1824). Она прожила короткую жизнь (1815–1852), насыщенную страстями и трагическими событиями. Пожалуй, самым светлым пятном в ней была дружба и сотрудничество с Чарльзом Бэббиджем. Ада с юных лет увлекалась музыкой, языками и точными науками и подобно донне Инессе, созданной пером ее отца, "имела ум математический". Ее учитель, выдающийся британский логик Август де Морган (1806--1871), так высоко отзывался о способностях своей ученицы, что даже сравнивал ее с Марией Аньези, знаменитым итальянским математиком.

С Бэббиджем Ада познакомилась в июне 1833 г., когда она вместе с матерью и некоторыми высокопоставленными особами посетила мастерскую ученого, где была установлена часть разностной машины. Об этом событии одна из ее современниц писала: "В то время как большинство из присутствующих только в изумлении глазело на это удивительное устройство, выражая свое восхищение возгласами подобно дикарям, которые первый раз видят зеркальце или слышат выстрел из ружья, мисс Байрон, совсем еще юная, сумела понять работу устройства и оценила необычайную красоту изобретения".

Ада блестяще обобщила и дополнила "некоторые сведения", сообщенные Бэббиджем, выполнив, таким образом, свою основную задачу – популяризацию идеи автоматических вычислений. Ее изложение принципов действия разностной и аналитической машин, их вычислительных возможностей и некоторых структурных особенностей дает законченное и четкое представление об этих машинах. Недаром сам Бэббидж неоднократно повторял, что представления леди Лавлейс о его работе были яснее, чем его собственные. К несомненным достижениям Ады следует также отнести введение и весьма подробное рассмотрение таких принципиально важных для программирования вопросов, как организация циклов, связь рекуррентных формул с циклическими процессами вычислений, использование рабочих ячеек. Даже если эти вопросы предварительно обсуждались с Бэббиджем, это не умаляет заслуг Ады хотя бы уже потому, что и сами термины, и их содержание впервые стали достоянием гласности благодаря ее работе. Автор проектов вычислительных машин не мог не понимать важности упомянутых вопросов, но в его трудах отсутствует терминология, введенная Адой. По-видимому, Бэббидж, будучи человеком крайне щепетильным, решил написать в своих книгах, вышедших уже после смерти леди Лавлейс, лишь о том, что принадлежало только ему. И, кроме того, думается, что гордый и независимый характер Ады не допускал откровенного плагиата и, если бы автором приведенных ею программ был Бэббидж, она обязательно сообщила бы об этом "граду и миру".

На экране в это время демонстрируются страница электронного пособия «Возникновение программирования».

III. Практическая часть.

Учитель: Спасибо экскурсоводам за интересные рассказы.

 А сейчас займите места за ПК и продолжите работу  с электронным упособием по разделам истории создания вычислительной техники по предложенным вопросам.

Ответы на вопросы запишите в тетрадь.

1. В каком веке была обнаружена  «вестоницкая» кость и что это такое?
2. Сколько бороздок имела «саломинская доска» и для чего они были нужны? Опишите.
3. Где были изобретены счеты «суан-пан» и когда? Из чего они состояли?
4. Что такое «дощаный счет»? В чем он состоял?
5. Напишите годы жизни Аристотеля. Назовите его книги.
6. Кто открыл позиционную систему счисления? Опишите ее.
7. Происхождению какого термина мы обязана Аль-Хорезми?

      Дайте определение этому термину.

8. Назовите годы жизни Леонардо да Винчи. Назовите его изобретения.
9. Назовите страну где родился Чарльз Беббидж и годы его жизни.

Чем он знаменит?

10. Кто такая Ада Лавлейс? Назовите ее девичью фамилию. Почему ее знают в мире информатики? Опишите.

IV. Домашнее задание.

Учитель: подготовиться по предыдущим вопросам к ответу.

V. Подведение итога урока.

Презентации к уроку и электронное пособие прилагаются.