Аппаратное обеспечение

Компьютеры и их виды. Периферийное оборудование. Выбор аппаратного обеспечения в соответствии с целями и особенностями обучения в школе

Компьютеры и связанные с ними информационные и коммуникационные технологии являются основой информатизации общего среднего образования. Поэтому компьютеры и устройства, управляемые ими, обычно называемые аппаратным обеспечением, должны рассматриваться в процессе изучения особенностей использования средств ИКТ. В то же время особенности устройства и функционирования различных средств аппаратного обеспечения на протяжении последних десятилетий прочно вошли в предметную область информатики. Учитывая это, логично остановится лишь на особенностях компьютеров и другого аппаратного обеспечения, наиболее важных для информатизации общего среднего образования.
Несмотря на свою кажущуюся молодость, компьютеры имеют довольно богатую историю. Своими корнями они уходят в средние века, когда впервые была сформулирована идея автоматизации вычислений, что послужило толчком к созданию первых вычислительных устройств. Первую действующую суммирующую машину построил в 1642 году Блез Паскаль - знаменитый французский физик, математик и инженер. Его вычислительная машина сохранилась до наших дней. Несмотря на то, что изначально автоматизация вычислений осуществлялась с помощью механических приборов и инструментов, такие устройства вполне можно рассматривать в качестве средств обработки информации и, следовательно, прародителей современных средств информатизации разных областей деятельности человека, в том числе и школьного образования.
Еще четыре десятилетия назад активно использовались и механические арифмометры, и электромеханические клавишные вычислительные машины, снабженные электрическим приводом, и полноценные электронные вычислительные машины (ЭВМ). Однако, из-за своей громоздкости, трудности использования, дороговизны, низкой скорости обработки информации и целого ряда других причин ЭВМ не могли найти должного применения в сфере общего среднего образования. Редким исключением являлись высшие учебные заведения, наличие ЭВМ в которых оправдывалось необходимостью подготовки специалистов по ряду профессий связанных с вычислениями и автоматизацией их обработки. При этом все педагоги и студенты работали, как правило, с одной вычислительной машиной. Именно в этих институтах и университетах зарождался первый опыт информатизации образования.
Вместе с тем реальное широкомасштабное проникновение средств ИКТ во все виды образовательной деятельности разумно связать с появлением в начале 80-х годов прошлого века персональных ЭВМ, отличительными особенностями которых являлись возможность работы ровно с одним человеком, компактность, быстродействие, относительно низкая стоимость, наличие большого количества устройств, расширяющих возможности персональных ЭВМ. Главным направлением развития персональных ЭВМ являлось расширение возможностей по обработке информации разных типов. Постепенно подобные аппаратные средства позволили людям создавать, хранить, обрабатывать и передавать текст, графические изображения, фото и видео-фрагменты, звук. В связи с этим современные персональные ЭВМ не вполне корректно называть вычислительными машинами. За такими устройствами прочно закрепилось название "компьютеры".
Хотя в дословном переводе с английского языка слово "компьютер" означает "вычислитель", так уж сложилось, что слово "компьютер" в большинстве языков мира стало означать персональную ЭВМ, способную обрабатывать информацию разных типов.
Компьютер универсален. Уместно вспомнить, что универсальность компьютера заключается как в возможности обработки информации разных типов, так и в выполнении разных операций с информацией одного типа.
Благодаря своей универсальности персональные компьютеры обладают максимальным количеством преимуществ, значимых с точки зрения информатизации общего среднего образования. Большинство учителей и школьников работают именно с персональными компьютерами, имеющимися практически в каждой школе. Именно с помощью персональных компьютеров проводятся теоретические уроки и практические занятия, измеряется уровень знаний, и ведутся научные исследования, распределяется учебная нагрузка, и планируются внеучебные мероприятия, выполняются учебные проекты, осуществляется самообразование.
В связи с этим под компьютерным аппаратным обеспечением, являющимся, по определению, неотъемлемой частью средств ИКТ, используемых в общем среднем образовании, целесообразно понимать персональные компьютеры и другие аппаратные устройства, работающие во взаимодействии с ними.

Вне зависимости от марки, модели, времени создания и области применения все персональные компьютеры, используемые в системе общего среднего образования, имеют общие фундаментальные особенности, в числе которых:
1. Работа с одним пользователем, когда в каждый момент времени с компьютером работает только один человек. При этом не исключается одновременное выполнение нескольких операций по обработке информации;
2. Возможность обработки, хранения, представления и передачи информации разных типов, в числе которых текст, числовые данные, графические изображения, звук и другие;
3. Единообразное общение с пользователем на языке, близком к естественному;
4. Совместная работа с различными аппаратными устройствами, существенно расширяющими возможности персонального компьютера по обработке, хранению, представлению и передаче информации разных типов;
5. Выполнение операций по обработке информации под управлением специально разрабатываемых компьютерных программ, нацеленных как на поддержание работы различных системных функций компьютера, так и на решение прикладных задач, значимых для информатизации деятельности человека. Совокупность подобных системных и прикладных программ составляет программное обеспечение персональных компьютеров.
Для некоторых персональных компьютеров отличительной чертой является их мобильность, когда благодаря небольшим размерам и весу компьютера, человек имеет возможность использовать его вне зависимости от своего местонахождения.
Способ взаимодействия человека с компьютером и тип требуемого программного обеспечения зависят от так называемой аппаратной платформы компьютера.

В это понятие включается совокупность особенностей технической реализации компьютера, присущих марке и фирме-изготовителю конкретного аппаратного обеспечения. В российской системе общего среднего образования используются две таких платформы. В 1976 году был создан первый компьютер Apple Macintosh, разработанный американскими инженерами Стивом Возняком и Стивом Джобсом. Массовое создание таких компьютеров послужило основным толчком к формированию промышленности персональных компьютеров. В 1981 году фирмой IBM был представлен персональный компьютер IBM PC (PC - personal computer). Его модели PC XT, PC AT, а также модели с процессором Pentium стали, каждый в свое время, ведущими на мировом рынке персональных компьютеров. Именно компьютеры семейств IBM PC и Apple Macintosh и соответствующие им аппаратные платформы являются наиболее распространенными в системах среднего образования большинства стран мира.
Важно понимать, что вне зависимости от типа аппаратной платформы персональные компьютеры обладают всеми возможностями, значимыми для повышения эффективности подготовки школьников и могут в равной степени использоваться для достижения целей информатизации образования. В то же время персональные компьютеры, принадлежащие одной аппаратной платформе, могут существенно отличаться друг от друга по целому ряду параметров, учет которых необходим в ходе практической деятельности по внедрению компьютеров в общее среднее образование.
В связи с этим одним из важных вопросов, ответ на который должен быть получен в ходе информатизации образования, является вопрос о достаточности параметров конкретного компьютера для его использования в рамках повышения эффективности образовательной деятельности. Очень часто решение этого вопроса ложится на учителей и администрацию школ. Одним из наиболее правильных подходов к определению достаточности параметров компьютеров можно считать подход, при котором изначально определяются цели их использования в конкретном виде образовательной деятельности, отбираются необходимые компьютерные программные средства и их содержательное наполнение, определяются условия использования средств ИКТ. Достаточными являются такие параметры персональных компьютеров, при которых отобранное программное обеспечение будет успешно функционировать, обеспечивая достижение целей информатизации в заданных условиях.
Достаточными с точки зрения информатизации образования не всегда могут оказаться наиболее современные, мощные и дорогостоящие компьютеры. Для достижения эффективности учебного процесса часто оказывается достаточным использование маломощных компьютеров, произведенных более десяти лет назад. При этом их замена компьютерами последних моделей никак не сказывается на эффективности обучения школьников. В качестве примера можно привести обучение основам программирования в курсе информатики с использованием популярных оболочек семейства Turbo.
Для определения достаточности аппаратного обеспечения, очевидно, необходимо корректное сопоставление его параметров с требованиями, налагаемыми программным обеспечением, необходимым для достижения целей информатизации образования. В связи с этим важно знать, какими параметрами обладают компьютеры, имеющиеся в распоряжении учителя.
К числу этих параметров относятся:

• быстродействие компьютера (тактовая частота процессора);
• объем оперативной памяти;
• объем жесткого диска;
• наличие и скоростные параметры устройства для чтения и записи компакт-дисков;
• наличие манипуляторов "мышь", джойстик и других;
• характеристики видеосистемы компьютера (тип и объем памяти видеокарты; тип, размер и разрешение монитора);
• наличие и характеристики аудиосистемы компьютера (вид аудиокарты, тип акустических систем, наличие микрофона);
• наличие и тип сетевой карты;
• наличие модема;
• наличие оборудования, обеспечивающего беспроводную связь (Wi-Fi, Bluetooth);
• наличие, тип и марка принтера;
• наличие, тип и марка сканера.

Следует отметить, что при определении достаточности конкретных компьютеров существенную роль играют тип и версия операционной системы, а также наличие доступа к локальным и глобальным телекоммуникационным сетям, несмотря на то, что такие параметры не могут быть отнесены к характеристикам аппаратного обеспечения.
Описание компьютерной техники, применяемой в общем среднем образовании, не было бы полным без детального рассмотрения видового состава и возможностей аппаратуры, работающей под управлением персональных компьютеров. По отношению к компьютерам такая аппаратура получила название периферии (периферийных устройств). Появление в школе любого нового периферийного устройства, как правило, предоставляет новые возможности для учителей и учеников. Например, появление компьютерного проектора дает новые возможности представления информации на уроках, делая их более наглядными и занимательными, облегчает подготовку к урокам, увеличивает интенсивность подачи и усвоения учебной информации. Наличие принтеров приводит к возможности создания и оперативного тиражирования учебных материалов, печатаемых на бумаге, существенно повышает уровень обеспечения полиграфической продукцией внеучебных мероприятий, интенсифицирует и облегчает документооборот.
Очевидно, что эти и другие возможности, привносимые в общее среднее образование периферийными устройствами персональных компьютеров, способствуют повышению мотивации к обучению, повышению объективности контроля и оценки результатов обучения, приобщению школьников к самостоятельной, внеучебной и научно-исследовательской деятельности, существенно облегчают и систематизируют профессиональную деятельность педагогов и администрации школ.
Помимо проекторов и принтеров к периферийным устройствам персональных компьютеров относятся сканеры и цифровые фотоаппараты, предназначенные для ввода графических и фотографических изображений, цифровые видеокамеры, обеспечивающие ввод видеоизображений, микрофоны и акустические системы, нацеленные на ввод и вывод аудиоинформации, различные виды манипуляторов, облегчающих человеку взаимодействие с компьютером.

В общем среднем образовании все чаще используются специализированные периферийные устройства, предназначенные для информатизации обучения отдельным школьным дисциплинам. Такими устройствами являются электронные микроскопы, применяемые в обучении биологии, цифровые омметры, вольтметры и амперметры, используемые при изучении физики, устройства глобального позиционирования (GPS), применяемые на практических занятиях по краеведению.
Вместе с тем обсуждение преимуществ и недостатков использования компьютеров и связанных с ними периферийных устройств в системе общего среднего образования не имеет смысла в привязке к особенностям видового состава и возможностям различных аппаратных устройств, относимых к средствам ИКТ. Гораздо эффективнее рассматривать целесообразность практического использования аппаратного обеспечения в ответ на нужды отдельных видов образовательной деятельности.
Нельзя забывать, что использование различного аппаратного обеспечения, наряду с положительными аспектами, имеет и ряд негативных последствий, обусловленных, в первую очередь, отрицательным влиянием на здоровье и психологическое состояние школьников и педагогов. Учет соответствующих норм и правил является обязательным условием эффективного использования компьютерной техники в образовании. Ограничения и рекомендации, выдаваемые по использованию аппаратных средств информатизации образования, существенно варьируются в зависимости от психолого-возрастных особенностей контингента обучаемых, специфики конкретных методических систем обучения отдельным дисциплинам, вида и количества используемого аппаратного обеспечения, условий эксплуатации компьютерной техники и некоторых других параметров. Сформулировать универсальные предложения и рекомендации по использованию аппаратного обеспечения с минимальным вредом для школьников и учителей невозможно.
Важно понимать, что любое использование компьютерной техники в сфере общего среднего образования обязательно должно сопровождаться соотнесением всех упомянутых параметров и условий с положениями действующей документации, регламентирующей правила и нормы безопасного использования соответствующего оборудования в школах.