27. Методика изучения темы «Обработка числовой информации».

Цели изучения темы в базовом курсе информатики: Познакомить учащихся с назначением и структурой электронных таблиц. Обучить их основным приемам работы с табличным процессором. Научить детей организации простых табличных расчетов с помощью электронных таблиц.

Изучаемые вопросы:

• Области применения электронных таблиц (ЭТ).

• Среда табличного процессора (ТП).

• Режимы работы ТП.

• Система команд.

• Данные в ячейках ЭТ.

• Методы адресации в ЭТ.

При знакомстве учащихся с табличным процессором, необходимо обратить внимание учащихся на следующие стороны использования редактора:

1. Выполнение вычислений.

1. Математическое моделирование.

3. Использование электронной таблицы в качестве базы дан­ных.

На уроках ученикам предстоит освоить конкретный табличный процессор. Пр рассмотрении темы рекомендуется придерживаться ме­тодической схемы виртуального исполнителя, элементами кото­рой является изучение среды, режимов работы, системы команд, данных.

При работе с табличным про­цессором на экран выводится рабочее поле таблицы и панель диалога. Электронная таблица представляется в виде матрицы, состоящей из строк и столбцов. Строки нумеруются сверху вниз, начиная от 1. Столбцы именуются латинскими буквами (одно- и двухбуквенными именами) в алфавитном порядке в направле­нии слева направо. Число строк и столбцов зависит от конкрет­ного типа ТП.

На пересечении строк и столбцов образуются ячейки (клетки), каждая из которых имеет свое обозначение (имя, адрес), состоя­щее из имени столбца и номера строки: А1, С5 и т.п. На экране дисплея видна не вся электронная таблица (документ), а только ее часть. Документ в полном объеме хранится в оперативной памяти, а экран можно считать «окном», через ко­торое пользователь имеет возможность просматривать его. Кроме основного раздела памяти, где хранится электронная таблица, используются еще дополнительные разделы:

• буфер для хранения копируемых фрагментов таблицы;

• раздел памяти для размещения справочной информации.

Важным элементом электронной таблицы является табличный курсор — прямоугольник, выделенный цветом или рамкой. Ячей­ка таблицы, которую в данный момент занимает курсор, называ­ется текущей ячейкой. При перемещении курсора по таблице про­исходит перемещение «окна» по документу, в результате чего ста­новятся видны различные его части. Часть таблицы, заполненная информацией, называется активной таблицей.

Строка ввода предназначена для отражения вводимых в теку­щую ячейку данных. В этой строке можно просмотреть и отредак­тировать хранимую в ячейке формулу; в самой ячейке пользова­тель видит результат вычисления по формуле.

Главное меню содержит основные команды управления элект­ронной таблицей; представляет собой иерархическую систему ко­манд. Команды, вызывающие открытие подменю, можно назвать режимами. Исполняемые команды инициируют определенные дей­ствия над электронной таблицей.

Строка подсказки используется для вывода сообщений, под­сказывающих пользователю возможные действия при данном со­стоянии таблицы.

Вспомогательная область управления включает в себя панель инструментов, линейки прокрутки, строку состояния.

Основные режимы работы. Следует сказать учащимся, что в работе табличного процессора выделяют следующие режимы:

1. Режим готовности. В этом режиме происходит выбор текущей ячейки или выделение блока ячеек.

2. Режим ввода данных. Происходит посимвольный ввод данных с клавиатуры в текущую ячейку.

3. Режим редактирования. Используется при необходимости отре­дактировать содержимое ячейки без полной его замены.

4. Командный режим. Режим выбора и исполнения команд из иерар­хической системы меню. После выполнения команды происходит возврат к режиму готовности.

Кроме перечисленных основных режимов работы ТП, можно говорить о режимах отображения таблицы и режимах управления вычислениями.

В ячейках, хранящих формулы, могут отображаться результаты вычисления по формулам или сами формулы. Первый режим называется режимом отображения значений, второй — режимом отображения формул. Рабочим состоянием табли­цы является режим отображения значений. Режим отображения фор­мул может использоваться при формировании и отладке таблицы.

Табличный процессор произ­водит вычисления по формулам, сканируя таблицу в определенном порядке. Такое сканирование всегда начинается с клетки А1. Порядок вычислений может быть установлен по строкам или по столбцам. Некоторые ТП позволяют устанавливать этот порядок по желанию пользователя.

При каждом вводе новых данных в ячейку вся таблица автома­тически пересчитывается заново (режим автоматического пере­счета). В некоторых ТП существует возможность установки режи­ма ручного пересчета, т. е. таблица заново пересчитывается только после подачи специальной команды.

Следует отметить, что команды ТП организованы в иерархическую систему, верхним уровнем которой является главное меню. Выполнение команд может инициироваться через панель инструментов, контекстное меню, «горячие клавиши».

Команды редактирования таблицы позволяют манипулировать с фрагментами таблицы: удалять, копировать, перемещать, встав­лять. Прием копи­рования позволяет быстро строить большие таблицы, содержа­щие однотипные элементы.

Команды форматирования позволяют изменять внешний вид таблицы, ее оформление. К элементам формата относятся:

• направления выравнивания данных относительно границ ячейки;

• высота строки и ширина столбца;

• тип, начертание и размер шрифта;

• формат представления чисел (обычный, экспоненциальный, разрядность);

• вид разлиновки таблицы;

• цвет фона и пр.

Команды работы с файлами включают в себя стандартный на­бор команд, позволяющих открывать и сохранять файлы, органи­зовывать вывод на печать полученного документа.

Команды работы с таблицей как с базой данных. Способность ТП искать и выбирать данные из таблицы позволяет использовать элек­тронную таблицу в качестве несложной базы данных. При работе с базами данных имеют дело с записями и полями. В электронных таблицах базой данных является сама таблица, записями — стро­ки таблицы, полями — клетки таблицы. В ТП реализованы коман­ды поиска и сортировки.

Команды графической обработки данных дают возможность ото­бражать числовую информацию в графическом виде, чаще всего — в виде диаграмм. Команды графического режима можно разбить на две группы:

• команды описания диаграмм;

• команды вывода диаграмм.

Данные для табличных процессоров — это информация, содержащаяся в ячейках таблицы, представлен­ная в определенной символьной форме.

Здесь учащиеся встречаемся с такими свойствами данных, как тип и структура. Ученики знакомятся с новыми понятиями: понятия кон­станты и переменной, понятие арифметического и логического выражения, понятие адресации.

Содержимым ячейки электронной таблицы может быть фор­мула или текст. Частным случаем формулы является числовая кон­станта или переменная, более общим — арифметическое или логическое выражение.

ТП должен «знать», какого типа данное хранится в конкретной ячейке таблицы, для того чтобы правильно интерпретировать ее содержимое. Тип данных определяется множеством значений, принимаемых величиной и совокупностью операций, применимых к величинам этого типа.

Следует отметить, что минимальным структурным элементом дан­ных, представленных в электронной таблице, является ячейка. Основная работа производится с ячейками: их заполняют, редак­тируют, очищают. Ячейки объединяются в структуры данных — столбцы и строки.

Базовым структурным понятием в электронных таблицах явля­ется понятие диапазона ячеек (блока). Оно используется во многих командах табличных процессоров и в некоторых функциях. Диапа­зон — это множество ячеек, образующих в таблице область прямо­угольной формы (матрицу). Минимальный диапазон — это ячейка, строка и столбец, которые также являются блоком, максимальный диапазон — вся таблица. Ученики должны усвоить, что числовые константы разделяются на целые и вещественные. Вещественные константы можно записывать двумя способами: в форме с фиксированной точкой и в экспоненциальной фор­ме (в форме с плавающей точкой).

Запись числовой константы с фиксированной точкой предпо­лагает, что число содержит целую и дробную часть, разделенные десятичной точкой. Например, числовая константа -3,1415 запи­сывается как -3.1415 (в ТП Excel может употребляться запятая). При записи числовой константы в экспоненциальной форме сна­чала записывается мантисса, затем — латинская буква Е (пропис­ная или строчная), после нее — порядок. Например, числа 0,0001 и 1 000 000 могут быть записаны следующим обра­зом: 1Е-4 или 0.1е-3 или 1Е+6.

В электронных таблицах используются два вида выражений: арифметические и логические. Выражение, определяющее способ вычисления некоторого числового значения по математической формуле, называется арифметическим выражением. Следует познакомить учащихся с правилами записи арифме­тических выражений. Эти правила аналогичны тем, что использу­ются в языках программирования.

Выражения составляются из констант, переменных, знаков операций, функций, круглых скобок. Примеры выражений:

2.5*(G5+G2) SQRT(B4"2-4*B3*B5) SUM(C10:C20)

Здесь символ «*» — знак умножения; «^» — возведение в сте­пень. В ТП SuperCalc SQRT — функция вычисления квадратного корня; SUM — функция суммирования. Порядок вычисления выражений происхо­дит в соответствии с приоритетами выполнения арифметических операций, с расстановкой скобок.

Логические выражения (логические формулы) строятся с по­мощью операций отношения (<, >, =, <=, >=, О) и логических операций (логическое «И», логическое «ИЛИ», логическое отри­цание «НЕ»). Результатом вычисления логического выражения являются логические величины «истина» или «ложь». Об особен­ностях использования логических выражений в электронных таб­лицах рассказано в подразделе 8.4 настоящего пособия.

Следует обратить внимание учеников на определен­ную родственность структуры электронной таблицы и оператив­ной памяти ЭВМ. В обоих случаях используется принцип адреса­ции для хранения и поиска информации. Разница состоит в том, что в ОЗУ наименьшей адресуемой единицей является байт, а в таблице — клетка (ячейка).

Символические имена переменных являются в то же время их адресами в таблице. В таблице может быть установлен режим отно­сительной адресации или режим абсолютной адресации. В режиме относительной адресации всякие изменения в местоположении формулы путем копирования блока, переноса блока, вставки или удаления строк или столбцов приводят к автоматическому изме­нению адресов переменных в формулах, находящихся в смещен­ных ячейках.

Абсолютная адресация применяется к отдельным ссылкам на ячейки в формулах. Для этого используется символ «замораживания» адреса — «$». С помощью этого символа можно «заморозить» как весь адрес, например $В$2, так и отдельные его части, например $В2, В$2.

Рекомендации по организации практической работы

Главная задача для учащихся на минимальном уровне изуче­ния данной темы: научиться основным методам организации рас­четов с помощью электронных таблиц. Для этого они должны ос­воить следующие практические приемы работы в среде электрон­ной таблицы:

• осуществлять перемещение табличного курсора; устанавли­вать курсор в нужную ячейку;

• вводить данные: числа, тексты, формулы;

• редактировать данные в ячейках;

• копировать информацию в ячейках;

• вставлять и удалять строки и столбцы.

Теоретические вопросы, которые на первом этапе вызывают наибольшие затруднения — это правила записи формул и пони­мание принципа относительной адресации. Их отработку следует проводить на задачах и упражнениях. Основные правила записи формул сводятся к следующему:

• все символы в формуле записываются в одну строчку;

• проставляются все знаки операций (в отличие от алгебры, где знак умножения часто пропускается);

• используются круглые скобки для влияния на последователь­ность выполнения операций;

• учитываются приоритеты операций, расположенные в таком порядке: ^{^} — возведение в степень; *, / — умножение и деление; +, - — сложение и вычитание;

• приоритет стандартных функций выше арифметических опе­раций; аргумент записывается в круглых скобках после имени фун­кции;

• последовательно записанные операции одинакового старшин­ства выполняются в порядке записи, т.е. слева направо (возведе­ние в степень — справа налево).

Основные типы расчетных задач, которые учащиеся должны научиться решать:

- получение несложных расчетных ведомостей;

- статистическая обработка расчетной таблицы;

- построение диаграмм по табличным данным;

- сортировка данных в таблице;

- табулирование функций.

Для упражнений на данную тему следует давать задачи как пря­мые (дано математическое выражение, записать формулу для элек­тронной таблицы), так и обратные (дана формула, записать мате­матическое выражение).