REFERAT

КІРІСПЕ

Саймандар мен материалдар модельдерінің компьютерлік әлемі шығармашыл тұлғаға нақтылы заттар әлеміне қарағанда өзіндік қасиеттерін шығаруда шексіз мүмкіндіктерді ұсынады. Мұндай қасиеттерді бейнелеуде дербес компьютер (ДК) мен арнайыландырылған программалық қамтаманың алатын орны зор. Дәстүрлі суретшілер әлі күнге дейін сурет салуда “түстерді” қолданса, ДК оларға “жарықпен” салуды ұсынады. Дисплей экранының жарықталуы, оның жоғарғы дәрежедегі дәлдігі, түстер диапазонының кеңдігі (16,7 млн. түстер) – осының барлығы жан түршіктірердей сезім беріп, суретті “тірідей” бейнелейді. Функцияналдық қасиеттеріне қарай, барлық графикалық пакеттерді 2 топқа бөліп қарастыруға болады: - болашақта өзгерту мақсатын көздеген, компьютерге нақтылы бейнені алдын ала енгізетін, бейнені өңдеуге арналған программалық құрылғылар; - бейнелерді құруда жаңа графикалық образдарды жасау мүмкіндігі бар программалық құрылғылар; Еске салып кететін жайт, жоғарыда қарастырылған топтар шартты ғана болып табылады, себебі бірінші топ пакеттері сурет салу құралдарын қамтыса, екінші топ пакеттері бейнелерді күрделі өңдеуде қолданылады. Бейнелерді өңдеуге арналған пакеттердің ішінен арнайыландырылған және универсалды пакеттерді айтып өтуге болады .

Нөлдік буын

• б.э.д. 3000 жыл — Ежелгі Вавилонда алғашқы есептегіштер — абак пайда болды.

• б.э.д. 500 жыл — Қытайда абактың «жаңа» нұсқасы пайда болды.

• 1492 жыл — Леонардо да Винчи өзінің бір күнделігінде он тісті сақиналары бар 13-разрядты есептегіш құрылғының сызбасын көрсеткен. Бұл сызбалар негізінде жұмыс жасайтын құрылғы XX ғасырда ғана жасалғанымен Леонардо да Винчи жобасының дұрыстығы расталды.

• 1623 жыл — Вильгельм Шиккард, Тюбинген университетінің профессорі, тісті сақиналар неізінде алты разрядты ондық сандарды қосып және азайта алатын құрылғы жасап шығарды. 1960 жылы профессордың сызбасы бойынша қайта жасалып, дұрыс жұмыс жасайтындығын көрсетті.

• 1630 жыл — Ричард Деламейн шеңберлік логарифмдік сызғыш жасады.

• 1642 жыл — Блез Паскаль «Паскалин» — алғашқы нақты жүзеге асырылған және кең танылған цифрлық есептеуіш құрылғыны ұсынды. Құрылғы прототипі бес разрядты ондық сандарды қосып және азайта алатын еді. Паскаль бұндай есептегіштердің оннан астамын жасады, соңғы үлгілері сегіз разрядты сандармен де жұмыс жасай алатын еді.

• 1673 жыл — көрнекті неміс философы және математигі Готфрид Вильгельм Лейбниц механикалық калькулятор жасады, ол екілік санау жүйесінің көмегімен көбейту, бөлу, қосу және азайтуды орындай алатын еді.

• Осы кездер шамасында Исаак Ньютон математикалық анализ негіздерін қалады.

• 1723 жыл — неміс математигі және астрономы Христиан Людвиг Герстен, Лейбниц жұмыстарының негізінде арифметикалық машина жасады. Машина сандарды көбейту кезінде бүтін бөлігін және тізбектелген қосу амалдарының санын есептей алатын еді. Сонымен қатар бұл машина енгізілген мәліметтерді енгізудің дұрыстығын тексере алатын еді.

• 1786 жыл — неміс әскери инженері Иоганн Мюллер «айырмалық машина» идеясын ұсынды — бұл машина айырмалық әдіспен есептелетін логарифмдерді табуляциялай алатын еді. Лейбництің тісті доңғалақтары негізінде жасалған бұл машина біршама кішкентай (биіктігі 13 см, диаметрі 30 см) болғанымен, 14-разрядты сандармен негізгі төрт арифметикалық амалды орындай алатын еді.

• 1801 жыл — Жозеф Мария Жаккард бағдарлама арқылы басқарылатын тігін станогын құрды, оның жұмысы перфокарталар жиыны көмегімен көрсетілетін еді.^[1]

• 1820 жыл — француз Тома де Кальмар арифмометрлерді алғаш рет өндірістік жағдайда шығарды.

• 1822 жыл — ағылшын математигі Чарльз Бэббидж айырмалық машинаны (математикалық кестелерді автоматты түрде құруға арналған арифмометр) ойлап тапты, бірақ іс жүзінде жасап көрсете алмады.

• 1855 жыл — Стокгольм қаласында ағайынды Георг және Эдвард Шутц Чарльз Бэббидж жұмыстарының негізінде алғашқы айырмалық машина жасады.

• 1876 жыл — орыс математигі П.Л.Чебышев ондықтарды үзіліссіз тасымалдайтын қосқыш аппарат құрды. Бұл ғалым 1881 жылы осы машинаға көбейту және бөлуге арнап қосымша бөліктер жасады.

• 1884—1887 жж — Герман Холлерит электрлік табуляциялық жүйе (Холлерит табуляторын) жасап шығарды, бұл жүйе 1890 және 1900 жылдары АҚШ-тағы, 1897 жылы Ресейдегі халық санағында қолданылды.

• 1912 жыл — орыс ғалымы А.Н.Крылов жобасы бойынша қарапайым дифференциалдық теңдеулерді интеграциялауға арналған машина жасалды.

• 1927 жыл — Массачусетс технологиялық университетінде аналогтық компьютер жасап шығарылды.

• 1938 жыл — неміс инженері Конрад Цузе өзінің алғашқы есептеуіш машинасын жасап, оған Z1 деген ат берді (Оның соавторы ретінде Гельмут Шрейердің есімі де аталады). Бұл толықтай механикалық, бағдарламаланатын цифрлық машина еді. Бұл үлгі іс жүзінде қолданылмады. Оның қалпына келтірілген нұсқасы Берлиндегі неміс техникалық мұражайында сақталған. Осы жылы Цузе Z2 машинасын жасауға кірісіп кетті.

• 1941 жыл — Конрад Цузе Z3 машинасын жасады. Бұл машина қазіргі заманғы компьютердің барлық қасиеттерін ие болатын.

• 1942 жыл — Айова штатының университетінде Джон Атанасов және оның аспиранты Клиффорд Берри АҚШ-тағы алғашқы электрондық цифрлық компьютерді жасап бастады. Бұл машина толықтай аяқталмағанымен (Атанасов әскерге кетті), тарихшылардың айтуына қарағанда, американ ғалымы Джон Мочлидің екі жылдан кейін Эниак ЭЕМ-ін жасап шығаруыны көп әсерін тигізді.

• 1943 жылдың басында алғашқы американдық есептеуіш машина — Марк I жасалды. Бұл машина АҚШ әскери-әуе күштерінің күрделі баллистикалық есептерін шығаруға арналған еді.

• 1943 жылдың соңында арнайы мақсаттарда қолданылатын ағылшын есептеуіш машинасы — Колосс жасалды. Машина фашисттік Германияның құпия кодтарын шешумен айналысты.

• 1944 жылы Конрад Цузе Z4 компьютерін жасап шығарды.

• 1946 жылы алғашқы әмбебап электронды цифрлық есептеуіш машина — Эниак жасап шығарылды.

• Кеңес Одағында алғашқы электрондық есептеуіш машинасы Киевте Сергей Алексеевич Лебедевтің басшылығымен 1950 жылы жасалды.

КОМПЬЮТЕР ТУРАЛЫ ЖАЛПЫ ТҮСІНІК

Компьютердің даму тарихы Компьютердің жұмыс істеу негіздерін зерттеуде алдын ала, компьютердің даму тарыхынан бастаған дұрыс деп ойлаймын. Өйткені, компьютердің даму тарихы, оқушыларды тек ғана қызықтырып қоймай, оның бізге қанша ғасырлар және қандай ғалымдардың еңбегімен келгенін біледі. Есептеу құрылғылары пайда болмай тұрып адамдар әртүрлі есептеуді жүргізу мүмкіндіктерін іздеді. Бұл үшін олар қол саусақтарын, тастарды, ағаш таяқшаларды пайдаланды. Олар тастарды үйіп немесе қатарлап тізіп есептеулер жүргізді. Заттардың саны жерге сызған сызықшалармен, ағаш таяқшалардан жасалған кертіктермен немесе жіптерге түйілген түйіншектермен есептелді. Ең ерте заманғы және бәрімізге белгілі есептеу құралдары есепшот болып табылады. Есепшоттың пайда болған уақытын осы кезге дейін ешкім айта алмайды. Деректерге қарағанда есепшоттың жасы 2000-5000 жылдар шамасында, ал пайда болған жері ертедегі Қытай немесе ертедегі Египет, тіпті ежелгі Греция болуы да мүмкін. Бұл санау құралын гректер мен Батыс Еуропалықтар "Абақ" деп, қытайлықтар "Сунпан", жапондықтар "Серобян" деп атаған. Бұл құралдар мен есептеулер оның шұңғыл тақтада орналасқан тастарды жылжыту арқылы жүргізілген. Оның өзгертілген түрі осы күнге дейін қолданылып келеді. Есепшот Ресейде ХVІ-ХVІІ ғасырларда пайда болған. XVI ғасырдың басында Шотландиялық математик Джон Непер "логарифм" түсінігін енгізді және өзінің логарифм кестесін жариялады. Екі ғасыр бойы әр елдің оқымыстылары логарифм функциясының негізінде жасалған есептеу құралын жетілдірумен шұғылданды. Тек 1761 жылы ғана ағылшын Д.Робертсон жүгіртпесі бар новигациялық есептеулер жүргізуге арналған лоғарифм сызғышын жасады. Мұндай құрал жасау идеясын 1660 жылдары Исаак Ньютон ұсынған болатын. 1642 жылы француз математигі Блез Паскаль бірінші рет қосу машинасы деген атпен белгілі, жетектер мен дөңгелектерден тұратын механикалық есептеу машинасын құрастырды. Паскальдің машинасында көп мәнді сандарды қосу мүмкін болды. 1694 жылы атақты неміс математигі Лейбниц Паскальдың идеясын дамытып, өзінің механикалық есептеу машинасы - арифмометрді құрастырды. Бұл бағытта орыс өнертапқыштары П.Л.Чебышев пен В.Т.Однер көп еңбек етті . Есептеуіш техникалардың қарқынды дамуы XIX ғасырдан басталынды. "Адамсыз есептеулер автоматының" авторы Чарлз Бәббидж еді, оның қазіргі компьютердің атасы деп атайды. 1833 жылы ол бағдарлама арқылы басқарылатын "Аналитикалық машина" жобасын жасады. Деректерді енгізу мен олардың құрылғылары болды. Басқару бағдарламасы перфокарта деп аталған қатырма қағаздардағы тесіктердің көмегімен кодталды. Дүние жүзі бойынша алғашқы 1846 жылы Бәббидж машинасына бағдарлама жазған Ада Лавлейс бірінші бағдарламашы деп саналады. XIX ғасырдың соңында американдық Герман Холлерит есепші-перфорациялық машинаны құрастырды. Перфокарталар бағдарламаны көрсету үшін емес, сандық аппараттарды сақтау үшін қолданылды. Ол 1880 жылы АҚІП-та жүргізілген халық санағының құжаттарын санауға пайдаланылды. Өз машинасының көмегімен Холлерит көп адамдар жеті жыл бойы есептейтін есептеулерді жасап шығаратын фирманың негізін қалайды, кейін дүние жүзінде әйгілі компьютер шығаратын ІВМ фирмасына айналды. 1944 жылы американ математигі Говард Айкен "Говард" университетінде бағдарламамен басқарылатын, релелік және механикалық әлементтерге негізделген "МАРК-1" автоматты есептеуіш машинасын құрастырды. Электронды есептеуіш машипалар XX ғасырдың І-ші жартысында радиотехника қарқынды дамыды. Электрондық шамдар алғашқы электрондық есептеуіш машиналардың техникалық негізі болды. Бірінші электрондық есептеуіш машина 1946 жылы Пинсельван университетінде жасалды, оны ЕМАС деп атады. ЕМАС-тың конструкторлары - Дж.Моучлимен Дж. Эккерт. ЕМАС -тың салмағы 30 т. Және оның 18 мың электрондық шамдары болды, ол бір секундта 5 мың қосу, азайту амалдарын, 300 көбейту амалын орындай алды. Алғашқы ЭЕМ-дер тек бір данадан болды. Дамыған елдерде ЭЕМ-нің сериялық шығарылуы 1950 жылдары басталады. Бұрыңғы Кеңестер Одағында бірінші ЭЕМ 1947-1948 жылдары академик Сергей Алексеевич Лебедевтың басшыльпымен жасалды, оны МЭСМ (Малая Электронная Счетная Машина) пайдалануға енгізілді. ЭЕМ-нің дамуын бірнеше буындарға бөліп көрейік. •Электрондық шамдар пайдаланылған ЕМАС және барлық басқа ЭЕМ-дер - ЭЕМ-нің бірінші буынына жатады (1940-1955 жылдар). •1955 жылдардан бастап келесі, екінші буындағы ЭЕМ-дер пайда бола бастады. Оларда электрондық шамдардың орнына жартылай өткізгіштер - транзисторлар пайдаланылды. Олар секундына бірнеше 10 мыңдаған операцияларға жетті. Бағдарламалау тілдері Фортран, Алгол, Кобол қолданыла бастады. •Интегралды схема негізінде құрастырылған ЭЕМ-дер бұл үшінші буындағы ЭЕМ-дер. Есте сақтау құрылғыларының жаңа түрі магниттік-дискілер пайда бола бастады. 1971 жылы АҚШ-тың "ИНТЕЛ" фирмасы компьютердің фирмасы компьютердің негізгі бөлігі - процессордың жұмысын орындауға қабілетті, өте үлкен интегралдық схеманы алғашқы микропроцессорды жасады. Ол ДК деп атады. •Қазіргі кездегі ЭЕМ-дер бұл төртінші буындағы ЭЕМ-дер 1980 жылдан бастап АҚШ-тың ІВМ фирмасы ДК шығару бойынша дүниежүзілік нарықта жетекші болып саналады. Ал, 1990 жылдан бастап Аррlе Согогаtіоn фирмасының Масіntosh маркалы компьютері көпшілікке таныла бастады. 1.2 Компьютерді қолданудың негізгі мәселелері Қоғамда информатикаландыру, есептеу техникасы құралдарының кеңінен таралуымен байланысты, оқу процесін ұйымдастыруға, сол сияқгы білім берудің мазмұнын өзгертуге де елеулі ықпал етеді. Дербес ЭЕМ-ді оқу процесінде барлық пәндерде техникалық оқу кұралы ретінде пайдалану білім беру мазмұнына ықпал етуімен байланысты. Компьютердің мүмкіндіктерін ескере отырып, оқьпу мәселелеріне талдау жасасақ, психологияның, педагогиканың іргелі оқыту теориясынан психологиялық-педагогикалық, әдістемелік мәселелер туындайды. Бұл берілген теорияда оқытудың дәстүрлі түрімен ғана шектеліп қоймайды, үйрету программаларын жобалауда әдістемелік кұрал болып қалыптасады. Белгілі теориялық тұжырымдарға сүйеніп, сондай-ақ педагогикалық принциптерді ескере отырып, компьютерлік оқытудың психологиялық-педагогикалық мәселелерін қарастыру қажет: -компьютерлік окытудың тәрбиелеу, білім беру және дамытудың бірлігін қамтамасыз ету; -оқушылардың шығармашылық қабілетін қалыптастыру мақсатында дербес және саралап оқытуды ұйымдастыру; -оқу процесін жетілдіру. Компьютерлік оқытуға қойылатын дидактикалық талаптарды айқындасақ, біздің ойымызша олар әрекет амалы және оқушылардың таным қызметі белсенділігі бағытында құрастырылуы қажет. Белсенділік принципі саналылық принципімен тығыз байланысты. Сондықтан үйретуші программалардың кұрылымы әрекет туралы және пән бойынша программамен жұмыс істеуге қажетті білім беруді біртұтас нысаналы компонент болуы керек деп есептейміз. Оқушылардың біліктілігі мен дағдысының ғылыми ізденісін қалыптастыру оқытудың ғылымилық принпципімен байланысты. Бұл принцип қазіргі ғылымдағы берік орныққан қағиданы зерттеуді талап етеді, оқу материалдарын таңдап алу мен оқыту әдістерін қалап алуға көмектеседі. Ғылымилық принцип негізінде компьютерлік оқыту жүйесінің мазмұнына бірқатар талаптар қойылады. Біздің ойымызша оқыту жүйесі компьютер арқылы оқу материалын тиімді меңгертетін мазмұнда болуы қажет. Компьютерлік оқыту жүйесінің мазмұнына қойылатын келесі талап қазіргі ғылыми мағлұматтар деңгейінде, ал, оқу материалын меңгерту танымның ғылыми әдістерімен барабар болуы тиіс (математикалық әдіс, жүйелілік талдау, модельдеу әдісі және т.б.). Оқытушылық таным нақты фактілер мен құбылыстарды сезімдік қабылдаудан басталады. Бұл таным көзі ретінде заттар мен құбылыстардың өздеріне бет бұру мен байланысты. Ол оқытуды аңғарып қараудан бастауды талап етеді. Осыдан барып көрнекілік принципі шығады. Аталған принцип негізінде оқыту жүйелеріне мынандай талаптар қоюға болады: үйретуші программаларды жасағанда дидактикалық мақсаттарды орындай алатын модельді таңдап алу; процестерді бейнелегенде түстерді дұрыс таңдай білу; дыбысты, дыбыс сигналдарын жазу, оларды бейнелеу және т.б. Білімнің жақсы меңгерілуі үшін, олар түсінікті, ретке келтірілген болуы керек және бүрынғы бар білім жүйесіне біртіндеп енгізілуі тиіс. Бұл жүйелілік принципінен көрініс табады. Информатика курсының білім беру саласына пән ретінде енгізілуі оған қазіргі заманға сай және ғылыми түр береді, жүйелейді. Жүйелілік пен бір ізділік принципі үйретуші программаларға бірқатар талаптар қояды. Программаньщ мазмұнына арнайы әдіснамалық мағлұматтар енгізу, ғылыми құрылымы болуы, сондай-ақ белгілі ретпен пакеттер жасау қажет. Компьютерлік оқыту жүйелері танымның жүйелі әдістерін оптимальды жүзеге асырады. Осыдан үйренушінің әрекетін құрайтын алгоритм материалды меңгеруді қажет ететін жүйелілік талдаудан құралатынын байқаймыз. Біз оқу процесінің компьютерді қолданумен байланысты мәселелерін үш топқа бөлеміз: бірінші -оқыту теориясына, екінші - компьютерлік оқыту технологиясына, үшінші - үйренуші программаларды жобалауға қатысты. Оқыту теориясы оқу қызметімен байланысты оқушылар мен үйренушілер қызметінің негізгі компоненттеріне, оқу қызметін басқару процесіне байланысты талдауларға сүйенеді. Оқыту технологиясы оқыту теориясымен оның практикалық жүзеге асырылуының арасындағы байланысты бөлім. Үйретуші программаларды жобалау теория мен технологияның практикалық қолдану табуы болып табылады. Компьютерлік оқытудың психологиялық-педагогикалық жайы, ең алдымен, оқу мақсатына жетудің негізгі механизмнің қызметіне терең талдау жасап оқу процесінде заңдылықтарды пайдалана білу. Компьютерлендірудің ерекшелігін ескере отырып, бұл заңдылықтарды қолдануды жан-жақты ойластырып жүзеге асыру керек. Біз оқыту қызметін басқару деп қарастырамыз. Бұндай басқарудың негізгі құралы педагог тарапынан немесе оқыту құрылғысы тарапынан, ең алдымен, үйренушінің танымдық сферасына әсер етеді. Бұл әсер ең алдымен оқу мақсатының сәйкестігіне бағытталуы қажет. Жаңа ақпараттық технологияның оку процесіне енгізілуі бұл жүйенің орнына "оқушы-оқытушы-компьютер" пайдаланғандықтан қалыптасқан психологиялық-педагогикалық әдістеріне өзгерістер енгізуді қажет етеді. Олай болса, жаңа жағдайдағы оқу-тәрбие процесін тиімді және мақсатына жете алатындай ету үшін бірқатар психологиялық-педагогикалық мәселелерді қайта құруға тура келеді. Осыған байланысты психологияның, педагогиканың және дидактиканың көптеген дәстүрлі қағидаларын қосымша зерттеу қажет болады. Оқытуды компьютерлендіру кезінде күрделі операциялық құрылымды қалыптастыруда компьютер шешуші ықпал етеді. Іс-әрекетінің нәтижесінде алға қойған мақсатқа жетеді. Оқу мақсатының ауқымы өте кең. Программалап оқыту идеясының кең таралуымен байланысты оқу мақсатын компьютерлендіруге қызығушылық арта түсті. Программалық оқытудың мақсаты оқуды бітіргеннен кейін меңгеруге тиісті біліктігіне назар аударуды қажет етеді. Компьютерлік оқытудың бағдарламасын құрастырмастан бұрыш алдыға қойылатын міндеттер - оқушылардың өздері қойған мақсаттарын, оку мотивін ынталандыру Болашақта электрондық техника физикадан оқу жабдықтарының құрамына оқушылардың пәнге қызығушылығын арттырушы және оқытуды терең ынталандырушы құрал ретінде қосылады. Бұның бірінші себебі электрониканың кең таралуы, оның қазіргі әлемдегі мәнінің анықталуы және оқушылардың болашақ еңбек әрекеті информатика негіздерімен есептеуіш техникасы мативтеріне ұқсас мотивке сәйкес келуі оның тағы бір себебі. Информатика сабағында ЭЕМ-де жұмыс істегенде, оқушылардың алғашқы белсенділігі операционалдық мотиві арқылы жүзеге асырылады. Ал физика сабағында, оқушылар электрондықтехникаға есеп шығару және іс-әрекет амалдарын сипаттаушы құрал ретіңде бағыт ұстайды, нәтижеде мотивтен мақсат туыңдайды. Электрондық техника қандай да бір есепті шығару құралы болып қоймай, жай ғана қолданбалы құрылғы болуы мүмкін. Басқа мақсаты окушының танымдық-логикалық сферасында тұлға, оның қоршаған әлем туралы ұғымымен түсінікті, логикалық операциялар мен әдістерді, таным қызметі мен ителлектуальдық тәсілі мүмкіндік алады. Бұл мақсатқа электрондық техниканың физикалық негіздерін оқу арқылы, сондай-ақ адамды қоршаған ортадағы техниканың орнының бірегейлігін көрсету арқылы жетуге болады. Компьютерлік оқыту жағдайында окушылардың белсенді шығармашылық іс-әрекеті жүзеге асады. Көптеген үйрету программалары окушылардың іздемпаздығына түрткі болады, сұрақтың шешімінен қателескен жағдайда компьютер бағыт-бағдар береді. Атап айтқанда, оқу мотиві мен оқушылардың таным қызметін қалыптастырудың тиімді жолдары проблемалық ситуация туғызумен байланысты. Компьютерлендіру жағдайында проблемалық оқытудың психологиялық-педагогикалық заңдылықтары пайдалануы қажет, бұл зандылықтар үйретуші программаларын жасағаңда компьютердің көмегімен сәйкес келетін педагогикалық ситуацияларды қайталағанда сақталуы керек. Осы мағынада біз компьютердің оқу үйрету әрекетін біртұтас деп қарастырамыз. Егер компьютер оқу әрекетінің құралы ретінде ғана пайдаланылса, онда ол "тұтынушы - ЭЕМ" схемасының аумағында болады. Компьютер оқу әрекетінің басқару функциясын атқарса, үйрету құралы ретінде қолдануды мойындағаны. Электрондық есептеу техникаларын қолдану оны компьютерді оқыту құралы ретінде пайдалану мүмкіндіктерімен байланыстырады, компьютер оқу қондырғысы және білім берудің мазмұнды объектісінің бірі ретінде қарастырылады. Бірінші бағыты компьютер оқыту құралы ретінде - әртүрлі қиындықтағы үйретуші программалар арқылы, әсіресе, автоматтандырылған үйретуші жүйелерде жүзеге асырылады. Компьютердің оқу процесінде қолданыла бастауы, мектепте оқыту практикасының міндеттеріне әлеуметтік жағдайды модельдеуші және т.б. мәселелерді алып келді. Дербес компьютерді алғаш жасаушылардың бірі Алан Кэй былай деп жазды: "Компьютерлі қолдану сауаттылығы - бұл есептеу процесінің мәнін жеткілікті түрде терең түсіну арқылы әртүрлі есептерді шығаруда ЭЕМ қолдана білу". Мысалы, компьютерлік модель арқылы жарықтың сынуын және толық шағылуын анықтау, әдеттегі (дәстүрлі) құралдар арқылы көрсетуден әлде қайда оңай. Қазіргі дербес ЭЕМ-нің оргтехникалық мүмкіндіктері, оқушыларды жұмыс нәтижелерін кесте немесе график түрінде дисплей экранына немесе қағазға шығарып беруге мүмкіндік туғызады. ЭЕМ-ді программалық қамтамасыз етуде, құрамына кіретін көптеген мәтіндік және графикалық редакторлар бар. Әртүрлі алфавитік цифрлік мәліметтерді даярлауға, формулалары бар мәтінді жазуға, суреттерді, кесте түрінде берілген сандарды, диаграммаларды, графиктерді салуға ыңғайлы. Мектеп физикасы үшін, білім жүйесінің мазмұнын көрнекілік пен экспериментті өзара байланыстыру, олардың арасындағы байланысты, құбылыстардың заңдылықтарын және ұйымдарды ашып көрсету болып табылады. Компьютерді мұғалім қосымша материалдар, әртүрлі анықтамалық мәліметтерден ақпараттар беру үшін көрнекі құрал ретінде пайдалана алады. Мұндай мәліметтерге физикалық формулалар, физикалық шамалардың өлшем бірліктері, графиктер, схемалар, иллюстрациялар, физикалық құбылыстардың динамикалық бейнесі, тәжірибеге арналған құрылғылардың тізімі аспаптардың сипаттамалары және т.б. жатқызуға болады. Басқаша айтқанда, мұғалім араласпай-ақ, оқушылар өздері меңгеруге тиісті ақпараттар беріледі. Қазіргі компьютерлік оқыту құралдары оқу материалының сапасын жаңа деңгейге көтеретінін атап көрсетуге болады. Оқушылар демонстрация кезінде дисплей экранына параметрлік объектінің өзгерісінің сол немесе т.б. өзгерген операциясының нәтижелерін көре алады. Оқу қызметінде компьютердің рефлексивтік деңгейін жүзеге асыруды елестетсек, оның мүмкіндіктері ерекшеі үлкен. Компьютер кез келген ойдың өтімділігін, оқушылардың таңдап алған стратегиялық міндеттерінің күшті және әлсіз жақтарын көрсетіп бере алады.

Компьютер техникасының экспоненциалды дамуы

Егер есептеуіш құрылғылардың 1900 жылдан бастап даму тарихына көз жүгіртетін болсақ, машиналардың жұмыс өнімділігі әрбір 18-24 айда екі есеге өсіп отырғанын байқаймыз. Бұл ерекшелікті алғаш рет 1965 жылы «Intel» компаниясының басшыларының бірі Гордон Е. Мур сипаттаған болатын. Компьютерлер көлеміні кішірею процессі де осындай жылдамдықпен жүріп келеді. Алғашқы электрондық есептеуіш машиналар көптеген тонна салмағы бар, бірнеше бөлмеде орналасқан үлкен құрылғылар болатын. Олардың қымбат екені сонша, оларды тек үкіметтер мен үлкен зерттеу ұйымдары ғана пайдалана алатын еді. Олармен салыстырғанда, қазіргі заманғы компьютерлер біршама қуатты, кішкентай және арзан болып табылады. Компью́тер (ағылшынша: computer — «есептегіш»), ЭЕМ (электрондық есептеуіш машина) — есептеулерді жүргізуге, және ақпаратты алдын ала белгіленген алгоритм бойынша қабылдау, қайта өңдеу, сақтау және нәтиже шығару үшін арналған машина. Компьютер дәуірінің бастапқы кезеңдерінде компьютердің негізгі қызметі — есептеу деп саналатын. Қазіргі кезде олардың негізгі қызметі — басқару болып табылады.

Негізгі принциптері: Өзінің алдына қойылған тапсырманы орындау үшін компьютер механикалық бөліктердің орын ауыстырылуын, электрондардың, фотондардың, кванттық бөлшектердің ағынын немесе басқа да жақсы зерттелген физикалық құбылыс әсерлерін қолданады. Көбімізге компьютерлердің ең көп таралған түрі — дербес компьютер жақсы таныс.

Компьютер архитектурасы алға қойылған мәселені, зерттеліп отырған физикалық құбылысты максималды айқын көрсетіп, модельдеуге мүмкіндік береді. Мысалы, электрондық ағындар бөгеттер салу кезіндегі су ағынының үлгісі ретінде қолданылуы мүмкін. Осылай құрастырылған аналогтық компьютерлер XX ғасырдың 60-жылдары көп болғанымен, қазір сирек кездеседі.

Қазіргі заманғы компьютерлердің басым бөлігінде алға қойылған мәселе әуелі математикалық терминдерде сипатталады, бұл кезде барлық қажетті ақпарат екілік жүйеде (бір және ноль ретінде) көрсетіледі, содан кейін оны өңдеу үшін қарапайым логика алгебрасы қолданылады. Іс жүзінде барлық математикалық есептерді бульдік операциялар жиынына айналдыруға болатындықтан, жылдам жұмыс жасайтын электронды компьютерді математикалық есептердің, сонымен қатар, ақпаратты басқару есептерінің көпшілігін шешу үшін қолдануға болады.

Бірақ, компьютерлер кез келген математикалық есепті шеше алмайды. Компьютер шеше алмайтын есептерді ағылшын математигі Алан Тьюринг сипаттаған болатын.

Орындалған есеп нәтижесі пайдаланушыға әр түрлі енгізу-шығару құрылғыларының көмегімен көрсетіледі, мысалы, лампалық индикаторлар, мониторлар, принтерлер және т.б.

Компьютер — жай ғана машина, ол өзі көрсетіп тұрған сөздерді «түсінбейді» және өз бетінше «ойламайды». Компьютер тек қана бағдарламада көрсетілген сызықтар мен түстерді енгізу-шығару құрылғыларының көмегімен механикалық түрде көрсетеді. Адам миы экрандағы көріністі қабылдап, оған белгілі бір мән береді.б.э.д. 3000 жыл — Ежелгі Вавилонда алғашқы есептегіштер — абак пайда болды. б.э.д. 500 жыл — Қытайда абактың «жаңа» нұсқасы пайда болды. 1492 жыл — Леонардо да Винчи өзінің бір күнделігінде он тісті сақиналары бар 13-разрядты есептегіш құрылғының сызбасын көрсеткен. Бұл сызбалар негізінде жұмыс жасайтын құрылғы XX ғасырда ғана жасалғанымен Леонардо да Винчи жобасының дұрыстығы расталды. 1623 жыл — Вильгельм Шиккард, Тюбинген университетінің профессорі, тісті сақиналар неізінде алты разрядты ондық сандарды қосып және азайта алатын құрылғы жасап шығарды. 1960 жылы профессордың сызбасы бойынша қайта жасалып, дұрыс жұмыс жасайтындығын көрсетті. 1630 жыл — Ричард Деламейн шеңберлік логарифмдік сызғыш жасады. 1642 жыл — Блез Паскаль «Паскалин» — алғашқы нақты жүзеге асырылған және кең танылған цифрлық есептеуіш құрылғыны ұсынды. Құрылғы прототипі бес разрядты ондық сандарды қосып және азайта алатын еді. Паскаль бұндай есептегіштердің оннан астамын жасады, соңғы үлгілері сегіз разрядты сандармен де жұмыс жасай алатын еді. 1673 жыл — көрнекті неміс философы және математигі Готфрид Вильгельм Лейбниц механикалық калькулятор жасады, ол екілік санау жүйесінің көмегімен көбейту, бөлу, қосу және азайтуды орындай алатын еді. Осы кездер шамасында Исаак Ньютон математикалық анализ негіздерін қалады. 1723 жыл — неміс математигі және астрономы Христиан Людвиг Герстен, Лейбниц жұмыстарының негізінде арифметикалық машина жасады. Машина сандарды көбейту кезінде бүтін бөлігін және тізбектелген қосу амалдарының санын есептей алатын еді. Сонымен қатар бұл машина енгізілген мәліметтерді енгізудің дұрыстығын тексере алатын еді. 1786 жыл — неміс әскери инженері Иоганн Мюллер «айырмалық машина» идеясын ұсынды — бұл машина айырмалық әдіспен есептелетін логарифмдерді табуляциялай алатын еді. Лейбництің тісті доңғалақтары негізінде жасалған бұл машина біршама кішкентай (биіктігі 13 см, диаметрі 30 см) болғанымен, 14-разрядты сандармен негізгі төрт арифметикалық амалды орындай алатын еді. 1801 жыл — Жозеф Мария Жаккард бағдарлама арқылы басқарылатын тігін станогын құрды, оның жұмысы перфокарталар жиыны көмегімен көрсетілетін еді. 1820 жыл — француз Тома де Кальмар арифмометрлерді алғаш рет өндірістік жағдайда шығарды. 1822 жыл — ағылшын математигі Чарльз Бэббидж айырмалық машинаны (математикалық кестелерді автоматты түрде құруға арналған арифмометр) ойлап тапты, бірақ іс жүзінде жасап көрсете алмады. 1855 жыл — Стокгольм қаласында ағайынды Георг және Эдвард Шутц Чарльз Бэббидж жұмыстарының негізінде алғашқы айырмалық машина жасады. 1876 жыл — орыс математигі П.Л.Чебышев ондықтарды үзіліссіз тасымалдайтын қосқыш аппарат құрды. Бұл ғалым 1881 жылы осы машинаға көбейту және бөлуге арнап қосымша бөліктер жасады. 1884—1887 жж — Герман Холлерит электрлік табуляциялық жүйе (Холлерит табуляторын) жасап шығарды, бұл жүйе 1890 және 1900 жылдары АҚШ-тағы, 1897 жылы Ресейдегі халық санағында қолданылды. 1912 жыл — орыс ғалымы А.Н.Крылов жобасы бойынша қарапайым дифференциалдық теңдеулерді интеграциялауға арналған машина жасалды. 1927жыл — Массачусетс технологиялық университетінде аналогтық компьютер жасап шығарылды. 1938 жыл — неміс инженері Конрад Цузе өзінің алғашқы есептеуіш машинасын жасап, оған Z1 деген ат берді (Оның соавторы ретінде Гельмут Шрейердің есімі де аталады). Бұл толықтай механикалық, бағдарламаланатын цифрлық машина еді. Бұл үлгі іс жүзінде қолданылмады. Оның қалпына келтірілген нұсқасы Берлиндегі неміс техникалық мұражайында сақталған. Осы жылы Цузе Z2 машинасын жасауға кірісіп кетті. 1941 жыл — Конрад Цузе Z3 машинасын жасады. Бұл машина қазіргі заманғы компьютердің барлық қасиеттерін ие болатын. 1942 жыл — Айова штатының университетінде Джон Атанасов және оның аспиранты Клиффорд Берри АҚШ-тағы алғашқы электрондық цифрлық компьютерді жасап бастады. Бұл машина толықтай аяқталмағанымен (Атанасов әскерге кетті), тарихшылардың айтуына қарағанда, американ ғалымы Джон Мочлидің екі жылдан кейін Эниак ЭЕМ-ін жасап шығаруыны көп әсерін тигізді. 1943 жылдың басында алғашқы американдық есептеуіш машина — Марк I жасалды. Бұл машина АҚШ әскери-әуе күштерінің күрделі баллистикалық есептерін шығаруға арналған еді. 1943 жылдың соңында арнайы мақсаттарда қолданылатын ағылшын есептеуіш машинасы — Колосс жасалды. Машина фашисттік Германияның құпия кодтарын шешумен айналысты. 1944 жылы Конрад Цузе Z4 компьютерін жасап шығарды. 1946 жылы алғашқы әмбебап электронды цифрлық есептеуіш машина — Эниак жасап шығарылды. Кеңес Одағында алғашқы электрондық есептеуіш машинасы Киевте Сергей Алексеевич Лебедевтіңбасшылығымен 1950 жылы жасалды