Оглавление

      Введение

      В архитектуре современных компьютеров операционная система и программное обеспечение являются наиболее гибким компонентом, обеспечивающим функционирование аппаратных средств и пользовательского интерфейса. Поэтому знакомство с программным обеспечением должно являться основополагающим этапом в обучении дисциплине «Информатика и информационные технологии». В целях безопасности ученикам предоставляется доступ к компьютеру из-под учетной записи с ограниченными правами и возможностями. Значительную помощь учителям и ученикам при изучении темы «Операционные системы, среды и оболочки » могут оказать так называемые виртуальные машины. Под виртуальной машиной понимается программная среда, позволяющая запускать на компьютере одновременно несколько разных операционных систем и переключаться из одной ОС в другую без перезапуска компьютера.

      Такой подход позволяет получить практические умения эффективной работы в среде операционной системы. Без опасности причинить вред компьютеру, научиться решать задачи по настройке интерфейса операционной системы, полноценной работе с файловым менеджером, установке и удалению программного обеспечения, обслуживанию компьютера с использованием служебных программ, работе с реестром и др.

      В рамках школьного курса «Информатика и информационные технологии» невозможно реализовать углубленное изучение темы «Операционные системы, среды  и оболочки», поэтому автором данной работы предлагается создание элективного курса с использованием технологий виртуальных машин.

      Объект  исследования: процесс обучения теме «Операционные системы, среды и оболочки».

      Предмет исследования: использование виртуальных  машин при изучении темы «Операционные системы, среды и оболочки».

      Целью данного исследования является создание элективного курса «Операционные  системы, среды и оболочки» с  использованием технологий виртуальных машин для учащихся старших классов средней школы. Для реализации данной цели требуется решить следующие задачи:

• изучить и проанализировать школьные учебники и учебные программы разных авторов;
• изучить методику создания элективных курсов;
• рассмотреть возможности применения виртуальных машин при изучении темы «Операционные системы, среды и оболочки»;
• разработать элективный курс «Операционные системы, среды и оболочки» с использованием виртуальных машин.

      1. Преподавание  темы «Операционные  системы, среды  и оболочки»

     1.1. Требования к знаниям  и умениям учащихся после изучения темы «Операционные системы, среды и оболочки»

     Для основного общего образования (9 класс) по информатике и ИКТ в стандарте в разделе «Информационные процессы» определены следующие необходимые для изучения вопросы:

• основные компоненты компьютера и их функции;
• программный принцип работы компьютера;

• командное воздействие пользователя с компьютером, графический интерфейс пользователя;

• программное обеспечение, его структура;
• программное обеспечение общего уровня.

     Знания  и умения выпускника 11 класса должны соответствовать стандарту среднего (полного) общего образования по информатике и ИКТ по информатике. Здесь можно рассматривать два уровня: базовый и профильный. Для определения места темы  «Операционные системы, среды и оболочки» необходимо рассмотреть оба стандарта.

     На  базовом уровне в обязательный минимум  содержания основных образовательных  программ тема «Операционные системы, среды и оболочки» входит в раздел «Компьютер как средство автоматизации информационных процессов». В данном разделе необходимо изучение следующих тем:

1. Аппаратное и программное обеспечение компьютера.
2. Выбор конфигурации компьютера в зависимости от решаемой задачи.
3. Программные средства создания информационных объектов, организация личного информационного пространства, защиты информации.
4. Программные и аппаратные средства в различных видах профессиональной деятельности.

     На  профильном уровне в обязательный минимум  содержания основных образовательных  программ тема «Операционные системы, среды и оболочки» входит в  раздел «Средства ИКТ». В данном разделе необходимо изучение следующих тем:

1. Архитектура компьютеров и компьютерных сетей.
2. Программная и аппаратная организация компьютеров и компьютерных систем. Виды программного обеспечения
3. Операционные системы.
4. Понятие о системном администрировании.

     Для более полного представления  о получаемых знаниях школьниками, необходимо рассмотреть несколько  учебников по информатике разных авторов.

     1.2. Место темы «Операционные системы, среды и оболочки» в курсе «Информатика и информационные технологии»

     Для основного общего образования по информатике и ИКТ рассмотрим учебники Семакина И.Г. для 8 класса «Информатика и информационно-коммуникационные технологии» и учебник для 7-9 классов «Информатика» под редакцией Н.В. Макаровой.

     В учебнике И.Г. Семакина в главе «Первое знакомство с компьютером» рассматриваются следующие темы:

1. Программное обеспечение компьютера.
2. О системном ПО и системах программирования.
3. О файлах и файловых структурах.
4. Пользовательский интерфейс.

     Информатика 7-9 класс. Базовый курс. Теория. Под редакцией Н.В. Макаровой.

     В данном учебнике рассматриваются две  темы: операционная среда Windows и общая характеристика прикладной среды. Каждая тема содержит ряд подвопросов.

     Системная среда Windows.

1. Назначение системной среды Windows.
2. Представление о файле.
3. Представление о папке.
4. Программа Проводник.
5. Графический интерфейс и его объекты.
6. Приложение и документ.
7. Организация обмена данными.

     Общая характеристика прикладной среды.

1. Роль и назначение прикладной среды.
2. Особенности прикладных сред Windows.
3. Структура интерфейса прикладной среды.
4. Редактирование документа.
5. Форматирование документа.
6. Общая характеристика инструментов прикладной среды.

     Программа базового курса «Информатика и ИКТ» авторов И.Г. Семакина, Л.А. Залоговой, С.В. Русакова и Л.В. Шестакова предназначена для основной школы (8-9 классы). В программе предусмотрено 1 час теории и 3 часа практических работ. В программе для базового курса 7-9 классы Н.Д. Угриновича на теоретический материал отводится 4 часа и практических 5 занятий.

     Для основного общего (полного) образования рассмотреть можно учебники авторов Н.Д. Угриновича и Н.В. Макаровой.

     Угринович Н.Д. Информатика и информационные технологии. Учебник для 10-11 классов. Учебник предназначен для изучения курса «Информатики и информационные технологии» в общеобразовательных учреждениях. В данном учебнике в разделе «Компьютер и программное обеспечение» рассматриваются следующие темы:

1. Операционная система: назначение и состав.
2. Загрузка операционной системы.
3. Графический интерфейс Windows.
4. Программная обработка данных.
5. Файлы и файловая система.
6. Логическая структура дисков.
7. Прикладное программное обеспечение.
8. Компьютерные вирусы и антивирусные программы.

     В учебнике Н.В. Макаровой «Информатика. 10-11 класс» тема «Операционные системы, среды и оболочки» не рассматривается. Соответственно, тема не представлена в учебной программе.

     Для того, чтобы определить какое количество часов отводится на изучение темы «Операционные системы, среды и оболочки» нужно рассмотреть примерные программы разных авторов.

     В программе  курса «Информатика и информационно-коммуникационные технологии» Семакина И.Г., Хеннера Е.К. для общеобразовательного курса (базовый уровень) предусматривается на изучение темы «Операционные системы, среды и оболочки» 3 часа (2 теоретических занятия и 1 практическое). Планирование к учебнику Н.Д. Угриновича также предусматривает  2 теоретических занятия и одно практическое по данной теме.

     Программы для основного общего (полного) образования для профильного уровня. В тематическом планировании Н.Д. Угриновича для профильного уровня на данную тему выделяется 6 теоретических часов, 8 практических и один час выделяется на контроль знаний.

     В программе Ю.А. Шафрина центральное  место отведено изучению семейства  операционных систем Windows, занимает около 60 часов. В примерном поурочном планировании к учебнику С.А. Бешенкова, Е. А. Ракитиной (углубленный уровень) на тему «Развитие аппаратного, программного, алгоритмического обеспечения компьютера и пользовательского интерфейса и их взаимосвязи и взаимозависимости. Принципы программного обеспечения» отводится 5 часов.  

     Рассматривая  все вышеперечисленные учебники и программы можно сделать следующие выводы:

1. Для основного общего образования количество часов отведенных на изучение темы «Операционные системы, среды и оболочки» отводится достаточное количество учебных часов для получения учащимися требуемых стандартом знаний и умений.
2. Для профильного уровня отводится недостаточное количество часов на изучение темы «Операционные системы, среды и оболочки». Для того, чтобы усовершенствовать знания и умения учащихся профильных классов следует ввести дополнительный курс, предназначенный для приобретения навыков установки программного обеспечения и операционных систем. А также для изучения возможностей разных операционных систем.

      2. Элективные курсы  и возможности использования виртуальных машин

     2.1. Элективные курсы

     Концепция модернизации российского образования  на период до 2010 года ставит задачу создания системы специализированной подготовки в старших классах общеобразовательной школы, ориентированной на индивидуализацию обучения и социализацию обучающихся, в том числе с учетом реальных потребностей рынка труда.

     В этой связи предполагается переход  российской системы общего среднего образования на профильное обучение. При этом произойдет дифференциация содержания обучения по всем школьным дисциплинам (базовый и профильный уровни изучения). Особая роль в дифференциации содержания обучения отводится элективным курсам, наиболее полно позволяющим реализовать идею построения индивидуальных образовательных программ, отвечающим разнообразным познавательным потребностям старшеклассников.

     В данной системе образования предполагается наличие трех типов курсов: базовые, профильные и элективные. Каждый из этих курсов направлен на выполнение определенного круга задач. Таким образом, можно определить, что базовые курсы включают в себя общеобразовательные предметы, обязательные для всех учащихся и инвариантные практически для всех профилей обучения. Профильные курсы включают предметы, определяющие общую направленность соответствующего профиля и обязательные для учащихся, выбравших данный профиль. В элективные же  курсы входят обязательные для изучения учебные предметы по выбору учащихся.

     Целью элективного курса является расширение, углубление знаний, выработка специфических умений и навыков, знакомство с новыми областями науки в рамках выбранного профиля.

     Исходя  из этого, тематика и содержание элективных курсов должны отвечать следующим требованиям:

1. Иметь социальную и личностную значимость, актуальность как с точки зрения подготовки квалифицированных кадров, так и для личностного развития учащихся;
2. Способствовать социализации и адаптации учащихся, предоставлять возможность для выбора индивидуальной образовательной траектории, осознанного профессионального самоопределения;
3. Поддерживать изучение базовых и профильных общеобразовательных предметов, а также обеспечивать условия для внутрипрофильной специализации обучения;
4. Обладать значительным развивающим потенциалом, способствовать формированию целостной картины мира, развитию интеллектуальных и профессиональных навыков, ключевых компетенции учащихся.

 В соответствии с целями и задачами профильного обучения элективные курсы могут выполнять различные функции:

1. Изучение ключевых проблем современности;
2. Ориентация в особенностях будущей профессиональной деятельности, “профессиональная проба”;
3. Ориентация на совершенствование навыков познавательной, организационной деятельности;
4. Дополнение и углубление базового предметного образования; компенсация недостатков обучения по профильным предметам.

     Каждая  из указанных функций может быть ведущей, но в целом они должны выполняться комплексно.

     По  назначению можно выделить несколько  типов элективных курсов.

     Одни  из них могут являться как бы "надстройкой" профильных курсов и обеспечить для наиболее способных школьников повышенный уровень изучения того или иного учебного предмета.

     Другие  элективные курсы должны обеспечить межпредметные связи и дать возможность  изучать смежные учебные предметы на профильном уровне. Примером таких элективных курсов могут служить курсы: "Математическая статистика" для школьников, выбравших экономический профиль, "Компьютерная графика" для индустриально-технологического профиля или "История искусств" для гуманитарного профиля.

     Третий  тип элективных курсов поможет школьнику, обучающемуся в профильном классе, где один из учебных предметов изучается на базовом уровне, подготовится к сдаче ЕГЭ по этому предмету на повышенном уровне.

     Еще один тип элективных курсов может  быть ориентирован на приобретение школьниками образовательных результатов для успешного продвижения на рынке труда. Примером подобных курсов могут служить курсы "Делопроизводство" или "Деловой английский язык", курсы по подготовке к работе в сфере обслуживания и т.д.

     Наконец, познавательные интересы многих старшеклассников часто могут выходить за рамки традиционных школьных предметов, распространяться на области деятельности человека вне круга выбранного ими профиля обучения. Это определяет появление в старших классах элективных курсов, носящих "внепредметный" или "надпредметный" характер. Примером подобных курсов могут служить элективные курсы типа "Основы рационального питания" или "Подготовка автолюбителя".

     Элективные  курсы реализуются в школе  за счет времени, отводимого на компонент образовательного учреждения.

     Вводя в школьное образование элективные курсы необходимо учитывать, что  речь идет не только об их программах и  учебных пособиях, но и о всей методической системе обучения этим курсам в целом. Ведь профильное обучение - это не только дифференцирование содержания образования, но, как правило, и по-другому построенный учебный процесс.

     Именно  поэтому в примерных учебных  планах отдельных профилей в рамках времени, отводимого на элективные курсы, предусмотрены часы в 10-11 классах  на организацию учебных практик, проектов, исследовательской деятельности. Эти формы обучения, наряду с развитием самостоятельной учебной деятельности обучающихся, применением новых методов обучения (например, дистанционного обучения, учебных деловых игр и т.д.), станут важным фактором успешного проведения занятий по элективным курсам.

     Предлагаемая  организация обучения обуславливает  необходимость разделения класса, как  минимум, на две подгруппы.

     Особую  роль в успешном внедрении элективных курсов сыграет подготовка учебной литературы по этим курсам. В качестве учебной литературы по элективным курсам могут быть использованы также учебные пособия по факультативным курсам, для кружковой работы, а также научно-популярная литература, справочные издания.

     Общеобразовательное учреждение принимает решение и несет ответственность за содержание и проведение элективных курсов в порядке, определенном учредителем.

     Структура программы элективных курсов

   При составлении программ элективных курсов её автор должен грамотно выдержать структуру.

   Программа элективного курса состоит из четырёх частей.

   Пояснительная записка (часть первая)

   Пояснительная записка обосновывает актуальность выбранной темы. Она как бы представляет своему  пользователю содержание данной программы, объясняет, почему именно эта тема заявлена при изучении. 

   Учитель показывает противоречие между существующей ситуацией и той, которая востребована на данном этапе развития образования, общества. Именно противоречия, следуя философским истинам, являются главной движущей силой прогресса.

   Например, сегодня  при проведении ЕГЭ стали  широко применяться методы, связанные  с  монотонностью и ограниченностью  функции. А в действующих учебниках  этому материалу уделяется очень  мало внимания. Возникло противоречие, которое порождает проблему формирования  знаний у учащихся по данной теме, чтобы обеспечить успешную подготовку  к ЕГЭ, подготовить основу  для выбора физико-математического профиля. Эту информацию и должен отразить автор в пояснительной записке.

   В пояснительной записке обстоятельно формулируются цели и задачи данного элективного курса. Они вытекают из заявленной проблемы.

   Цель  показывает путь для решения проблемы. Можно сказать проще: это обобщённая трактовка запланированного результата. Задачи можно рассматривать как «мелкие» цели. Это последовательные шаги, которые способствуют получению окончательного результата. Они должны быть взаимосвязаны и последовательны, так как при движении  по их траекториям получается запланированный результат. Задачи формулируются автором, исходя из его личного опыта. Но можно предложить некоторый  алгоритм для выстраивания цепи задач программы элективного курса.  Он вытекает непосредственно из предложенных критериев.

Содержание  программы (часть  вторая)

     Этот  раздел программы посвящён изложению непосредственно сути предлагаемого материала. Но автор должен помнить, что делается это в краткой, тезисной, лаконичной форме. Важно выдержать «золотую середину».

     Слишком краткая подача содержания «отпугнет» ученика, поскольку не будет ясен предмет обучения. Если автор приведет длинное изложение материала, то возникает опасность антимотивации: содержание покажется слишком трудным, недоступным.

      С целью мотивации можно преподносить указанные темы в ярких формулировках, которые вызывают изначально интерес к теме. Например, по отношению к указанной теме можно прибегнуть к фразам: «С процентами по жизни», «И снова движение», «Прибыли от совместной работы» и другие.

             Учебно-тематическое планирование программы (часть третья)

     Программа обязательно содержит временные  параметры. К ним мы отнесём часовую  загруженность данной темы.

     Критерий  реальности указывает на правильную расстановку времени, то есть возможности  разумных временных рамок. Пожалуй, для учителя это окажется наиболее трудным местом в программе.

     Возможны  следующие варианты.

       Исходить из вида курса. Предметный (пробный) курс более длительный, трудный. Следовательно, акцент  необходимо сделать на изучении  теории. Далее записать все предлагаемые темы. Их может оказаться больше, чем количество отведённых часов.

       Целесообразно  осуществить объединение,  интеграцию отдельных тем по  определённому признаку:

• Общая структура задач. (Например, процессы последовательного подорожания, удешевления, рост процентов в банках, размножение определённых видов бактерий осуществляются по одной теоретической модели с применением темы «Проценты»).

• Общая теория различных по трактовке задач.

• Общие теоретические инварианты  в применении. ( Нахождение объёмов жизненных моделей с использованием формул геометрии).
• Применяемые  методы. (Метод выделения полных квадратов, «Д» метод и другие).

• Степень использования в текстах ЕГЭ.
• Степень интереса.

Используя данное деление выделить количество часов.

Библиографический список (часть четвёртая)

     Данный  раздел указывает на уровень профессиональной подготовки учителя, уровень профессиональной компетенции. Важно помнить, что  список будет  адресован, прежде всего, ученику. Он поможет ему правильно  определиться с выбором заданий, грамотно выстроить самостоятельную работу. Учителю полезно ознакомиться с материалом, который имеется в библиотеке своей школы, города, посёлка. Сегодня мы имеем широкую возможность использования электронных учебников.

     Количество  книг, пособий определяет сам учитель. Педагог  обязательно должен владеть содержанием каждого источника, который предлагается ученику. 

     2.2. Возможности использования  виртуальных машин

      Виртуальная машина представляет собой образ  файловой системы, формирующийся при установке какой-либо операционной системы (в общем случае отличной от той, под управлением которой функционирует средство управления виртуальными машинами) и хранящийся в виде файла или расположенный в выделенном разделе жесткого диска. С помощью средства управления виртуальными машинами можно загрузить в выделенное адресное пространство образ операционной системы виртуальной машины. После этого операционная система виртуальной машины будет способна взаимодействовать с аппаратным обеспечением компьютера (например, с видеоадаптером, звуковой картой, клавиатурой, мышью, сетевыми адаптерами). Таким способом можно, например, при работающей операционной системе Windows XP загрузить операционную систему Linux в выделенное для нее адресное пространство и переключаться между обеими операционными системами, не занимаясь перезагрузкой компьютера. Кроме того, в ряде случаев можно использовать буфер обмена для обмена данными между этими операционными системами или осуществлять сетевое взаимодействие между ними, как если бы это были два разных компьютера. Можно одновременно загрузить и более одной виртуальной машины — лишь бы для этого было достаточно оперативной памяти (ее, естественно, должно быть много, ведь в оперативной памяти при загрузке виртуальной машины оказывается еще одна операционная система).

      Преимущества  виртуальных машин:

1. Возможность установки на одном компьютере нескольких ОС без необходимости соответствующего конфигурирования физических жестких дисков;
2. Работа с несколькими ОС одновременно с возможностью динамического переключения между ними без перезагрузки системы;
3. Сокращение времени изменения состава установленных ОС;
4. Изоляция реального оборудования от нежелательного влияния программного обеспечения, работающего в среде виртуальной машины;
5. Возможность моделирования вычислительной сети на единственном автономном компьютере.

      Благодаря этим преимуществам существенно  расширяется круг задач, которые