Изучение файловых систем в профильном курсе информатики

Министерство образования Российской Федерации

Биробиджанский государственный педагогический институт

Курсовая работа
по методике преподавания информатики

Изучение файловых систем в профильном курсе информатики

Выполнил студент 4 курса факультета Математики и Информатики отделения Информатики и Экономики Вепринский Вадим Ефимович

Руководитель к.п.н., доцент кафедры информатики Баженов Руслан Иванович

Биробиджан 2003

 

Содержание:

Введение 3

Глава 1. Теоретические основы обучения теме «Файловые системы» 5

1.1 Файловые системы –

1.2 Психолого-педагогические аспекты изучения информационных

технологий 9

1.3 Теоретические аспекты профильного обучения информатики 12

Глава 2. Методика изучения файловых систем 21

2.1 Методические рекомендации по обучению –

2.2.Содержание обучения 26

2.3 Разработка уроков 28

Заключение 35

Литература 36

Приложение 1 37

Приложение 2 41

 

Введение

По мнению авторов данной курсовой работы, учет индивидуальных интересов школьника, его познавательных интересов должен быть одним из главных принципов при построении содержания образования в средней школе. Но современная система образования не способна в полной мере реализовать этот принцип. В этом отношении переход к профильному обучению представляется авторам исследования наиболее перспективным.

Информатика является одним из тех предметов, в которых дифференциация обучения реализуется наиболее естественным образом. Этому способствует сам характер информатики как науки и совокупности множества информационных технологий, история ее появления в школе в те годы, когда многообразию в школьном образовании способствовали внешние условия. Заметим, что даже базовый курс информатики является в некотором смысле дифференцированным, так как по-разному излагается в различных учебниках. Однако истинная дифференциация курса информатики связана не с методическими различиями в изложении одного и того же материала, как в базовом курсе, а с реальными различиями в содержании дифференцированных курсов. Подобное возможно лишь на старшей ступени школы, после изучения базового курса информатики.

Тема файловые системы не дается в полном объеме в базовом курсе. Но для поступления в высшие учебные заведения знания предмета данной темы является необходимым. Поэтому введение в профильном курсе информатики темы «Файловые системы» поможет выпускнику подготовиться к вступительным экзаменам в высшие учебные заведения.

 Профильный курс информатики рассматривали такие специалисты как.

А. И. Бочкин [2], М. П. Лапчик [7], Е. К. Хеннер [7], И. Э. Унт [13]

Объектом исследования будет являться процесс изучения информатики в профильном курсе.

Предметом исследования будет являться изучение файловых систем.

Цель исследования: разработка содержания изучения файловых систем в профильном курсе информатики.

Гипотеза: Если ученик сможет более углубленно изучить тему «Файловые системы», то знание ее поможет ему поступить в высшее учебное заведение.

Задачи исследования:

·          Рассмотреть содержание обучения файловым системам в вузовском и школьном курсах информатики

·          Рассмотреть различные подходы к развитию мышления школьника

·          Рассмотреть аспекты профильного обучения

·          Разработать содержание изучения темы «Файловые системы»

Методы исследования:

·          Анализ методической литературы

·          Наглядно-иллюстративный метод

Глава 1. Теоретические основы изучения файловых систем

1.1 Файловые системы

Одной из основных задач операционной системы (ОС) является предоставление удобств пользователю при работе с данными, хранящимися на дисках. Для этого ОС подменяет физическую структуру хранящихся данных некоторой удобной для пользователя логической моделью.

Файловая система (ФС) — это часть операционной системы, включающая:

·          совокупность всех файлов на диске;

·          наборы структур данных, используемых для управления файлами, такие, на­пример, как каталоги файлов, дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске;

·          комплекс системных программных средств, реализующих различные опера­ции над файлами, такие как создание, уничтожение, чтение, запись, именова­ние и поиск файлов.

Файловая система позволяет программам обходиться набором достаточно простых операций для выполнения действий над некоторым абстрактным объектом, представляющим файл. При этом программистам не нужно иметь дело с деталями действительного расположения данных на диске, буферизацией данных и други­ми низкоуровневыми проблемами передачи данных с долговременного запоми­нающего устройства. Все эти функции файловая система берет на себя. Файло­вая система распределяет дисковую память, поддерживает именование файлов, отображает имена файлов в соответствующие адреса во внешней памяти, обес­печивает доступ к данным, поддерживает разделение, защиту и восстановление файлов.

Таким образом, файловая система играет роль промежуточного слоя, экранирую­щего все сложности физической организации долговременного хранилища данных, и создающего для программ более простую логическую модель этого хранилища, а также предоставляя им набор удобных в использовании команд для манипулирования файлами.

Существует несколько файловых систем: FAT, NTFS, ufs, s5 и др. Мы будем рассматривать только FAT и NTFS, так как они являются наиболее используемыми.

Операционными системами Windows используется, разработанная еще для MS-DOS файловая система FAT, в которой для каждого раздела и тома MS-DOS имеется загрузочный сектор, а каждый раздел MS-DOS содержит две копии таблицы размещения файлов (file allocation table – FAT).

 FAT представляет собой матрицу, которая устанавливает соотношение между файлами и папками раздела и их физическим местоположением на жестком диске.

Перед каждым разделом жесткого диска последовательно расположены две копии FAT. Подобно загрузочным секторам, FAT располагается за пределами области диска, видимой для файловой системы.

При записи на диск файлы не обязательно занимают пространство, эквивалентное их размеру. Обычно файлы разбиваются на кластеры определенного размера, которые могут быть разбросаны по всему разделу.

В результате таблица FAT представляет собой не список файлов и их местоположения, а список кластеров раздела и их содержимого, а в конце каждого описания содержится ссылка на следующий занимаемый файлом кластер.

Элементы таблицы FAT представляют собой 12-, 16- и 32-битовые шестнадцатеричные числа, размер которых определяется программой FDISK, а значение непосредственно создается программой FORMAT.

Все гибкие диски, а также жесткие диски размером до 16 Мбайт используют в FAT 12-битовые элементы. Жесткие и съемные диски, имеющие размер от 16 Мбайт и более, обычно используют 16-битовые элементы.

Файловая система FAT использовалась во всех версиях MS-DOS и в первых двух выпусках OS/2 (версии 1.0 и 1.1). Каждый логический том имел собственный FAT, который выполнял две функции: содержал информацию распределения для каждого файла в томе в форме списка связей модулей распределения (кластеров) и указывал, какие модули распределения свободны.

Когда таблица FAT была изобретена, это было превосходное решение для управления дисковым пространством, главным образом, потому что гибкие диски, на которых она использовалась, редко были размером более, чем несколько Mb.

Когда Windows NT впервые вышла в свет, в ней была предусмотрена поддержка трех файловых систем. Это таблица размещения файлов (FAT), обеспечивавшая совместимость с MS-DOS, файловая система повышенной производительности (HPFS), обеспечивавшая совместимость с LAN Manager, и новая файловая система, носившая название Файловой системы новых технологий (NTFS).

NTFS обладала рядом преимуществ в сравнении с использовавшимися на тот момент для большинства файловых серверов файловыми системами.

Для обеспечения целостности данных в NTFS имеется журнал транзакций. Подобный подход не исключает вероятности утраты информации, однако, значительно увеличивает вероятность того, что доступ к файловой системе будет возможен даже в том случае, если будет нарушена целостность системы сервера. Это становится возможным при использовании журнала транзакций для отслеживания незавершенных попыток записи на диск при последующей загрузке Windows NT. Журнал транзакций также используется для проверки диска на наличие ошибок вместо проверки каждого файла, в случае использования таблицы размещения файлов.

Одним из основных преимуществ NTFS является безопасность. NTFS предоставляет возможность вносить записи контроля доступа (Access Control Entries, ACE) в список контроля доступа (Access Control List, ACL). ACE содержит идентификационное имя группы или пользователя и маркер доступа, который может быть использован для ограничения доступа к определенному каталогу или файлу. Этот доступ может предполагать возможность чтения, записи, удаления, выполнения и даже владения файлами.

С другой стороны, ACL представляет собой контейнер, содержащий одну или более записей ACE. Это позволяет ограничить доступ отдельных пользователей или групп пользователей к определенным каталогам или файлам в сети.

Кроме того NTFS поддерживает работу с длинными именами, имеющими длину до 255 символов и содержащими заглавные и строчные буквы в любой последовательности. Одной из главных характеристик NTFS является автоматическое создание эквивалентных имен, совместимых с MS-DOS.

Также NTFS имеет функцию сжатия, впервые появившуюся в NT версии 3.51. Она обеспечивает возможность сжатия любого файла, каталога или диска NTFS. В отличии от программ сжатия MS-DOS, создающих виртуальный диск, имеющий вид скрытого файла и подвергающий сжатию все данные на этом диске, Windows NT использует дополнительный уровень файловой подсистемы для сжатия и разуплотнения требуемых файлов без создания виртуального диска. Это оказывается полезным при сжатии либо определенной части диска (например, пользовательского каталога), либо файлов, имеющих определенный тип (например, графических файлов). Единственным недостатком сжатия NTFS является невысокий, в сравнении со схемами сжатия MS-DOS, уровень компрессии. Зато NTFS отличается более высокой надежностью и производительностью [9]