Теоретический материал к этой задаче содержится в билете № 13, вопрос 2. Примеры перевода с подробными пояснениями и варианты заданий можно найти на сайте http:\comp-science.narod.ru\ Progr\Syst_Sch.html и в газете "Информатика" № 19, 2002, с. 5—7.
БИЛЕТ № 19
1. Программные средства и технологии обработки числовой информации (электронные калькуляторы и электронные таблицы). Назначение и принципы работы.
2. Событийное объектно-ориентированное программирование. Событийные и общие процедуры.
3. Компьютерные вирусы. Практическое задание. Исследование дискет на наличие вируса с помощью антивирусной программы.
1. Программные средства и технологии обработки числовой информации (электронные калькуляторы и электронные таблицы). Назначение и принцип работы
Примечания для учителей
Сегодня хочется начать именно с примечаний, поскольку у автора текста этого ответа есть серьезные сомнения по поводу того, что именно надо рассказывать по данному вопросу. Следовательно, и содержимое остальных разделов будет существенным образом зависеть от того, что написано в примечании.
Согласно тексту вопроса, от нас требуется рассказать о двух технологиях обработки числовой информации на компьютере — на калькуляторе и с помощью электронной таблицы (обращаю ваше внимание на тот факт, что в тексте не содержится ни малейшего намека на существование других технологий даже с помощью традиционного "и т.д."). Подобная постановка вопроса мне кажется неудачной как минимум по следующим причинам.
• Существуют другие программные средства и технологии, причем не менее эффективные, чем электронные таблицы, позволяющие обрабатывать числовую информацию на современном компьютере. Тезис об электронной таблице Excel как о вершине обработки числовых данных по крайней мере неубедителен.
• Стандартные учебники не обсуждают сформулированный вопрос в явном виде. Включать подобного типа вопросы в билеты некорректно как по отношению к ученикам, так и к учителям (откуда им взять информацию для объяснения?!).
• Ответ на данный вопрос без литературы с помощью самостоятельных рассуждений затруднителен. Например, я честно скажу, что не готов описать принцип работы программы-калькулятора в Windows, если только под принципом не понимается описание способа набора чисел и порядка манипуляций при выполнении на нем арифметических действий.
1 Словами "принцип работы программы" обычно принято обозначать описание внутренней логики устройства программы и методы, которыми она обрабатывает информацию; хотя, конечно, практические приемы использования можно назвать принципами работы с программой (знать бы, что именно авторы вопроса имели в виду...).
Итак, как можно поступить в данной ситуации? Возможно несколько путей.
1. Принять максимально простое толкование сформулированного вопроса: есть примитивный калькулятор, позволяющий выполнить небольшой объем вычислений, и есть электронные таблицы, которые дают возможность обработки большого количества чисел по одинаковым формулам.
2. Воспользоваться допустимым правом учителя в разумных пределах варьировать формулировку вопроса и, убрав упоминание о калькуляторах, оставить традиционный и понятный вопрос об электронных таблицах как технологии обработки числовой информации, их назначении и принципах работы.
3. Рассмотреть вопрос "в полной постановке", т.е. обсудить основные технологии обработки числовой информации и место электронных таблиц среди них. Материалы можно взять из предыдущей публикации (см. ссылку в конце вопроса).
Примечание. Как довольно отчетливо показала дискуссия о новом стандарте школьного, курса информатики, опубликованная недавно в газете, те, кто формулирует стратегические документы по содержанию курса, не особенно стремятся учитывать возможности и мнения учителей, которые эти документы воплощают в жизнь. По-моему, данный вопрос билета является одним из примеров такою сорта (будет и еще один подобный вопрос в билете 25). К счастью, в случае, когда формулировка отдельного вопроса билета из-за некоторой двусмысленности или непродуманности недостаточно ясна, учителя имеют возможность внести некоторые уточнения, которые сделают вопрос более понятным и подходящим для реальных учеников.
Базовые понятия
Технологии обработки числовой информации на современном компьютере. Электронные таблицы.
Обязательно изложить
ЭВМ была создана для обработки числовой информации. Более чем полувековое совершенствование вычислительной техники многократно увеличило ее возможности.
Бытующее мнение о том, что "умная" машина способна правильно выполнить любые вычисления и сделать это с абсолютной точностью, не всегда оказывается верным. Нежелание (а порой и неумение) учитывать применимость тех или иных методов к решаемой задаче и тем более их оптимальность, оценить достоверность полученных результатов на практике может приводить к конфузам. Например, о том, сколько знаков в выданном компьютером ответе являются достоверными, задумываются немногие: "машина не может ошибаться!" — единодушно (и в чем-то даже правильно) в один голос заявляют и школьник, и бухгалтер, и экономист, добросовестно используя все выведенные на экран цифры числа. Тем не менее, установить количество отображаемых знаков после запятой в современной электронной таблице несоизмеримо проще, чем понять, сколько именно нужно их оставить.
Вывод очевиден: гигантский рост возможностей компьютеров в обработке числовой информации ни в коем случае не отменяет, а в некоторых случаях даже усиливает важность осознанного выбора подходящих методов и технологий решения тех или иных возникающих на практике вычислительных задач.
Современное программное обеспечение, имеющее своей целью реализацию на компьютере всевозможных расчетов, необычайно разнообразно. Для организации вычислений с помощью ЭВМ существует большое количество программ, которые различаются идеологией построения, набором возможностей, степенью автоматизации расчетов, трудозатратами на организацию вычислительного процесса, а также возможностями представления результатов (например, в графическом виде). Конечно, круг программных средств и технологий обработки, числовой информации не ограничивается калькуляторами и электронными таблицами. Любой школьник знает, что вычислительные задачи можно эффективно решать с помощью языков программирования. Некоторые даже имели опыт работы с системами аналитических преобразований математических выражений (Maple, Mathematica или им подобными), которые могут, прежде чем подставлять конкретные числовые значения, решить задачу в общем виде; часто полученных формул уже без всяких дополнительных расчетов бывает достаточно, чтобы понять результаты задачи.
Выбираемое для вычислений программное обеспечение должно соответствовать уровню их сложности (вспомните, например, пословицу о стрельбе из пушки по воробьям).
Однократные вычисления по 1—2 небольшим формулам быстрее и проще всего выполнить, запустив программу-калькулятор. Отметим, что данный подход эффективен именно при небольших объемах вычислений и когда не требуется их многократное повторение; в противном случае возрастает вероятность ошибок и становится оправданным применение более сложного программного обеспечения.
Обработка серии данных по одинаковым формулам (результаты эксперимента или финансовые расчеты) с возможностью наглядного представления данных (таблицы, графики) представляет собой типичную задачу для электронных таблиц.
Тем не менее, на практике вполне могут встретиться задачи, для которых даже мощности современных электронных таблиц явно недостаточно. Например, при статистической обработке результатов эксперимента часто необходимо не просто найти корреляцию, т.е. уровень взаимосвязи, между двумя столбцами, но проанализировать наличие связи "каждого с каждым". Подобную задачу гораздо легче решить добавлением к обычному режиму электронной таблицы специальной программы-макроса или даже использованием традиционного языка программирования.
Желательно изложить
При решении задач, связанных с обработкой числовой информации, разработчики предоставляют нам целый ряд типов программного обеспечения. Мы можем, в частности:
1) использовать программу-калькулятор;
2) применять непосредственный режим языка программирования (например, Basic);
3) разработать и реализовать программу решения задачи на языке программирования;
4) воспользоваться электронной таблицей;
5) написать программу-макрос для электронной таблицы (некоторое начальное представление о макросах можно получить, обратившись, например, к учебнику [2] );
6) привлечь на помощь аналитическую систему. Список, разумеется, не претендует на полноту, и, вполне возможно, читатели могут его продолжить.
Проще всего, по-видимому, разбить процесс решения вычислительной задачи на отдельные составляющие и посмотреть, как они поддерживаются при различных способах решения. Результаты удобно представить в виде следующей таблицы (номера столбцов соответствуют порядковым номерам методов решения в приведенном ранее списке):
Из таблицы видно, что возможности различного программного обеспечения для обработки числовых данных различны. Прежде всего они касаются степени автоматизации расчетов (например, макросы в состоянии заменить большое количество "ручных" операций), повторяемости тех или иных действий (повторение расчета по хранящимся формулам, наличие программы и т.д.), простоте их реализации (красиво оформленную таблицу в Excel получить проще, чем при традиционных методах программирования).
| Составляющие процесса решения | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Арифметические действия | Да | Да | Да | Да | Да | Да |
| Хранение промежуточных результатов и констант | Несколько | Много | Много | Много | Много | Много |
| Хранение формул | Нет | Нет | Да . | Да | Да | Да |
| Математическое преобразование формул | Нет | Нет | Нет | Нет | Нет | Да |
| Хранение программы | Нет | Нет | Да | Нет | Да | Да |
| Автоматическое повторение (циклы, итерации) | Нет | Ограничено | Да | Ограничено | Да | Да |
| Действия по условию | Нет | Ограничено | Да | Ограничено | Да | Да |
| Табличное представление результатов | Нет | Ограничено | Да | Автоматически | Автоматически | Да |
| Графическое представление | Нет | Нет | Да | Да | Да | Да |
| Возможность сортировки данных | Нет | Нет | Да | Встроена | Да | Да |
Примечание для учеников