Графический калькулятор

редактировать

Типичный графический калькулятор от Texas Instruments

A графический калькулятор (также графический калькулятор или калькулятор с графическим дисплеем ) - это портативный компьютер, который может строить графики, решать одновременные уравнения и выполнять другие задачи с переменные. Большинство популярных графических калькуляторов также являются программируемыми и поэтому считаются программируемыми калькуляторами, что позволяет пользователю создавать собственные программы, как правило, для научных, инженерных и образовательных приложений. Поскольку они имеют большие дисплеи по сравнению со стандартными портативными калькуляторами с четырьмя операциями, графические калькуляторы также обычно отображают несколько строк текста и вычислений одновременно.

Содержание

  • 1 История
  • 2 Возможности
    • 2.1 Системы компьютерной алгебры
    • 2.2 Лабораторное использование
    • 2.3 Игры и утилиты
  • 3 Графические калькуляторы в образовании
  • 4 Программирование
  • 5 См. Также
  • 6 Ссылки
  • 7 Дополнительная литература

История

Casio fx-7000G ; Первый в мире графический калькулятор

Ранний «графический калькулятор» был разработан и запатентован инженером-электриком Эдит Кларк в 1925 году. Калькулятор использовался для решения проблем с передачей по линиям электропередач.

Casio выпустила первый коммерчески доступный графический калькулятор, fx-7000G, в 1985 году. Нововведения Casio включают графическое меню для легкого доступа к функциям (1994, FX-7700GE и более поздние версии), а также графическое отображение нескольких цвета (1995, CFX-9800G), ввод и вывод "Natural Display" как в учебнике (2004, FX-82ES / 300ES и FX-9860G), расширяемая память (2005, FX-9860SD), экран с подсветкой (2006, FX- 9860G Slim), полноцветный экран с подсветкой высокого разрешения (2010, FX-CG10 / CG20 PRIZM).

Sharp выпустила свой первый графический калькулятор EL-5200 в 1986 году. С тех пор инновации Sharp включают модели с сенсорным экраном (серия EL9600), редактором формул (ввод как в учебнике) (EL-9300 (1992) и более поздних версий) и реверсивной клавиатуры для облегчения обучения (на одной стороне есть основные функции, а на другой - дополнительные) (март 2005 г., EL-9900).

Hewlett Packard последовал за ним в форме HP-28C. За этим последовали HP-28S (1988), HP-48SX (1990), HP-48S (1991) и многие другие модели. Такие модели, как HP 50g (2006) или HP Prime (2013), оснащены системой компьютерной алгебры (CAS), способной манипулировать символьными выражениями и аналитическим решением. Необычным и мощным «калькулятором» CAS являются устаревшие модели 2001 Casio Cassiopeia A-10 и A-11 (откидной верх) с ручным управлением стилусом, на которых работал стилус Maple V символический движок. Линейки HP-28 и -48 в первую очередь предназначались для рынков профессиональной науки и техники; HP-38/39/40 продавались на рынке образовательных услуг для средних школ / колледжей; в то время как серия HP-49 предназначена как для образовательных, так и для профессиональных клиентов всех уровней. Серия графических калькуляторов HP наиболее известна своим интерфейсом Reverse Polish notation (RPN) / Reverse Polish Lisp (RPL), хотя HP-49G представил также стандартный интерфейс ввода выражений.

Texas Instruments производит графические калькуляторы с 1990 года, первым из которых был TI-81. Некоторые из новых калькуляторов похожи, но с добавлением большего объема памяти, более быстрых процессоров и USB-подключения, например, серии TI-82, TI-83 и TI. -84 серия. Другие модели, предназначенные для учащихся 10–14 лет, - это TI-80 и TI-73. Другие графические калькуляторы TI были разработаны для использования в расчетах, а именно серии TI-85, TI-86, TI-89 и Серия TI-92 (TI-92, TI-92 Plus и Voyage 200 ). TI предлагает CAS для калькуляторов серий TI-89, TI-Nspire CAS и TI-92. Калькуляторы TI предназначены специально для образовательного рынка, но также широко доступны для широкой публики.

Характеристики

Системы компьютерной алгебры

Некоторые графические калькуляторы имеют систему компьютерной алгебры (CAS), что означает, что они способны давать символьные результаты. Эти калькуляторы могут манипулировать алгебраическими выражениями, выполняя такие операции, как множитель, расширение и упрощение. Кроме того, они могут давать ответы в точной форме без численных приближений. Калькуляторы с системой компьютерной алгебры называются калькуляторами символическими или CAS . Примеры символьных калькуляторов: HP 50g, HP Prime, TI-89, TI-Nspire CAS и TI-Nspire CX CAS и серия Casio ClassPad.

Использование в лаборатории

Многие графические калькуляторы могут быть присоединены к таким устройствам, как электронные термометры, датчики pH, метеорологические приборы, децибеллы и люксметры, акселерометры и другие датчики и, следовательно, функционируют как регистраторы данных, а также как WiFi или другие коммуникационные модули для мониторинга, опроса и взаимодействия с учителем. Студенческие лабораторные занятия с данными с таких устройств улучшают изучение математики, особенно статистики и механики.

Игры и утилиты

Игра в тетрис ведется на TI-83 Plus. Графические калькуляторы иногда используются для игр.

Поскольку графические калькуляторы обычно используются пользователями. программируемые, они также широко используются для утилит и игровых калькуляторов, с большим количеством пользовательского игрового программного обеспечения на большинстве популярных платформ. Возможность создавать игры и служебные программы стимулировала создание сайтов приложений калькуляторов (например, Cemetech ), которые в некоторых случаях могут предлагать программы, созданные с использованием ассемблера калькуляторов. Несмотря на то, что портативные игровые устройства находятся в том же ценовом диапазоне, графические калькуляторы предлагают превосходные возможности математического программирования для математических игр. Однако для разработчиков и продвинутых пользователей, таких как исследователи, аналитики и геймеры, разработка стороннего программного обеспечения, включающая модификации прошивки, будь то для мощных игр или использования возможностей, выходящих за рамки опубликованных технических данных и языка программирования, является спорным вопросом для производителей и органов образования, поскольку это может подстрекают к недобросовестному использованию калькулятора во время проведения стандартизированных тестов в средней школе и колледже, где предназначены эти устройства. В настоящее время аспиранты (магистры) и исследователи обращаются к передовому программному обеспечению компьютерной математики как для обучения, так и для экспериментов.

Графические калькуляторы в образовании

TI-89 Titanium, способные выполнять символические манипуляции, система компьютерной алгебры (CAS)
  • Северная Америка - учителя математики в старших классах позволяют и даже поощряют своих учеников использовать графические калькуляторы в классе. В некоторых случаях (особенно в курсах исчисления ) они необходимы. Некоторые из них запрещены в определенных классах, таких как химия или физика из-за их способности содержать полные периодические таблицы.
  • College Board Соединенных Штатов - позволяет использовать большинство графических калькуляторов или калькуляторов CAS, не имеющих клавиатуры в стиле QWERTY для частей его AP и SAT экзамены, но экзамены ACT и IB не разрешают использование калькуляторов с системами компьютерной алгебры.
  • Соединенное Королевство - графические калькуляторы разрешены для A-level курсы математики, однако они не являются обязательными, и экзамены разработаны таким образом, чтобы в целом "калькуляторы не зависели". Точно так же на GCSE все текущие курсы включают одну работу, в которой нельзя использовать никакие калькуляторы, но студентам разрешается использовать графические калькуляторы для других работ. Использование графических калькуляторов на GCSE не является широко распространенным, и вероятным фактором является стоимость. Использование CAS запрещено для A-level или GCSE. Шотландский SQA позволяет использовать графические калькуляторы на экзаменах по математике (за исключением работы 1, которая не является калькулятором), однако они должны быть проверены перед экзаменами наблюдателями или выданы экзаменационным центром, поскольку некоторые функции / информация не разрешено хранить на калькуляторе на экзамене. Экзамены SQA не отдают предпочтение графическому калькулятору, и, поскольку работа должна быть показана для получения полной оценки, не дают значительного преимущества перед кандидатами, которые их не используют.
  • Финляндия и Словения - и некоторые другие страны, это Запрещается использовать калькуляторы с символьными вычислениями (CAS ) или 3D-графикой на экзамене аттестат зрелости. Однако это изменилось в случае Финляндии, поскольку с весны 2012 г. были разрешены символьные калькуляторы.
  • Норвегия - калькуляторы с возможностями беспроводной связи, такими как IR ссылки, были запрещены в некоторых технических университетах.
  • Австралия - правила варьируются от штата к штату.
    • Victoria - в VCE указаны утвержденные калькуляторы, применимые к экзаменам по математике. Для Дополнительная математика утвержденный графический калькулятор (например, TI-83 /84, Casio 9860, HP-39G ) или CAS (например, TI -89, можно использовать серию ClassPad, HP-40G ). Математические методы (CAS) включают в себя бесплатный экзамен, состоящий из коротких ответов и нескольких вопросов с расширенными ответами. Затем он также имеет технологически активный экзамен, состоящий из расширенных ответов и вопросов с несколькими вариантами ответов: CAS - это предполагаемая технология для математических методов (CAS). Специалист по математике предлагает экзамен без технологий и экзамен с активными технологиями, где можно использовать либо утвержденный графический калькулятор, либо CAS. Память калькулятора очищать не требуется. По таким предметам, как физика и химия, учащимся разрешается использовать только стандартный научный калькулятор.
    • Западная Австралия - все вступительные экзамены в высшие учебные заведения по математике включают раздел калькулятора, предполагающий, что у учащегося есть графический калькулятор; Также разрешены калькуляторы с поддержкой CAS. По таким предметам, как физика, химия и бухгалтерский учет, разрешены только непрограммируемые калькуляторы.
    • Новый Южный Уэльс - графические калькуляторы разрешены для экзамена по общей математике Свидетельство о высшей школе, но запрещены на экзамене курсы математики более высокого уровня.
  • Китай - Только вступительный экзамен в Шанхайский колледж позволяет использовать калькуляторы без графиков и памяти. В других провинциях и городах, за исключением Шанхая, использование калькуляторов запрещено, поэтому калькуляторы вообще запрещены в начальном и среднем образовании в большинстве районов Китая.
  • Индия - Калькуляторы запрещены в начальном и среднем образовании.. На университетских курсах и дипломных курсах есть свои правила использования и разрешенные модели калькуляторов на экзаменах.
  • Новая Зеландия - калькуляторы, определенные как обладающие способностью к алгебраическим манипуляциям высокого уровня, запрещены на экзаменах NCEA специально разрешено стандартным или предметным рецептом. Сюда входят калькуляторы, такие как TI-89 серия [1].
  • Турция - любые типы калькуляторов запрещены во всех начальных и средних школах, кроме школ IB и американских школ.
  • Сингапур - графические калькуляторы используются в младших колледжах; это требуется в работе по математике для уровней GCE 'A', и большинство школ используют TI-84 Plus или TI-84 Plus Silver Edition.
  • Нидерланды - средняя школа Студенты обязаны использовать графические калькуляторы во время тестов и экзаменов в последние три года обучения. Большинство студентов используют TI-83 Plus или TI-84 Plus, но разрешены и другие графические калькуляторы, включая и HP-39G. Графические калькуляторы почти всегда разрешается использовать во время тестов вместо обычных калькуляторов, что иногда приводит к тому, что шпаргалки создаются заранее и обмениваются до начала теста с использованием соединительных кабелей.
  • Израиль - Графические калькуляторы запрещено использовать в экзамене по математике Багрут (эквивалент американского SAT) в дополнение к программируемым калькуляторам. В университетских и дипломных курсах есть свои правила использования и разрешенные модели калькуляторов на экзаменах.

Программирование

Большинство графических калькуляторов, а также некоторые неграфические научные калькуляторы и программистские Калькуляторы можно запрограммировать на автоматизацию сложных и часто используемых серий вычислений, а также вычислений, недоступных с клавиатуры.

Фактическое программирование часто можно выполнить на компьютере, а затем загрузить в калькуляторы. Наиболее распространенные инструменты для этого включают кабель связи с ПК и программное обеспечение для данного калькулятора, настраиваемые текстовые редакторы или шестнадцатеричные редакторы, а также специализированные инструменты программирования, такие как нижеупомянутая реализация различных языков на стороне компьютера.

Раньше калькуляторы сохраняли программы на магнитных картах и ​​т.п. увеличенный объем памяти сделал хранение на калькуляторе наиболее распространенной реализацией. Некоторые из новых машин также могут использовать карты памяти.

Многие графические и научные калькуляторы будут токенизировать текст программы, заменяя текстовые программные элементы короткими числовыми токенами. Например, возьмите эту строку кода TI-BASIC: Disp [A]. В обычном языке программирования эта строка кода должна состоять из девяти символов (восемь без символа новой строки). Для такой медленной системы, как графический калькулятор, это слишком неэффективно для интерпретируемого языка. Чтобы увеличить скорость выполнения программы и эффективность кодирования, приведенная выше строка кода должна состоять всего из трех символов. «Disp_» как одиночный символ, «[A]» как одиночный символ и символ новой строки. Обычно это означает, что однобайтовые символы будут запрашивать стандартную диаграмму ASCII, в то время как двухбайтовые символы (например, Disp_) будут строить графическую строку из однобайтовых символов, но сохранят двухбайтовый символ в памяти программы. Многие графические калькуляторы работают так же, как компьютеры, и используют версии 7-битных, 8-битных или 9-битных наборов символов ASCII или даже UTF-8 и Unicode. У многих из них есть инструмент, похожий на карту символов в Windows.

У них также есть функции, подобные BASIC, такие как chr $, chr, char, asc и т. Д., Которые иногда могут быть больше похожи на Паскаль или Си. Одним из примеров может быть использование ord, как в Pascal, вместо asc многих базовых вариантов, чтобы вернуть код символа, то есть позицию символа в последовательности сортировки машины.

Кабель и / или IrDA трансивер, соединяющий калькулятор с компьютером, упрощают процесс и расширяют другие возможности, такие как встроенная электронная таблица, база данных, графика и программы обработки текста. Второй вариант - возможность кодировать программы на самом калькуляторе. Этому варианту способствует включение полноэкранных текстовых редакторов и других инструментов программирования в стандартный набор функций калькулятора или в качестве дополнительных элементов. Некоторые калькуляторы имеют клавиатуру QWERTY, а другие могут быть подключены к внешней клавиатуре, которая может быть размером с обычную 102-клавишную клавиатуру компьютера. Программирование - это основная область применения программного обеспечения и кабелей, используемых для подключения калькуляторов к компьютерам.

Наиболее распространенные языки программирования, используемые для калькуляторов, аналогичны языкам макросов нажатия клавиш и вариантам BASIC. Последний может иметь большой набор функций, приближающийся к BASIC, который используется в компьютерах, включая манипуляции с символами и строками, расширенные условные операторы и операторы ветвления, звук, графику и многое другое, включая, конечно же, огромный спектр математических, строковых, битовых - встроенные в машину функции управления, числовой базы, ввода / вывода и графики.

Языки программирования калькуляторов делятся на все основные группы: машинный код, языки низкого, среднего, высокого уровня для системного и прикладного программирования, языки сценариев, макро- и связующие языки, процедурные, функциональный, императивный. В некоторых случаях можно достичь объектно-ориентированного программирования.

Большинство калькуляторов, которые можно подключить к компьютеру, можно запрограммировать на языке ассемблера и машинном коде, хотя на некоторых калькуляторах это возможно только с помощью эксплойтов. Наиболее распространенные языки сборки и машинные языки - для TMS9900, SH-3, Zilog Z80 и различных Motorola микросхем (например, модифицированных 68000 ), которые служат в качестве основных процессоров машин, хотя многие (не все) до некоторой степени модифицированы в результате их использования в других местах. Некоторые производители не документируют и даже не рекомендуют программировать свои машины на ассемблере, потому что они должны быть запрограммированы таким образом, собирая программу на ПК, а затем вводя ее в калькулятор различными импровизированными методами.

Другие встроенные языки программирования включают специализированные языки, варианты Eiffel, Forth и Lisp, а также средства командного сценария, которые аналогичны по функциям пакетному программированию / оболочке и другим языкам склейки на компьютерах, но обычно не так полнофункциональны. Перенос других языков, таких как BBC BASIC, и разработка встроенных интерпретаторов для Fortran, REXX, AWK, Perl, оболочки Unix (например, bash, zsh ), другие оболочки (DOS / Windows 9x, OS / 2 и оболочки семейств Windows NT, а также связанные с ними 4DOS, 4NT и 4OS2 а также DCL ), COBOL, C, Python, Tcl, Pascal, Delphi, АЛГОЛ и другие языки находятся на разных уровнях развития.

Некоторые калькуляторы, особенно с другими функциями, подобными КПК, имеют реальные операционные системы, включая проприетарную ОС TI для его новейших компьютеров, DOS, Windows CE и редко Windows NT 4.0 Embedded et seq и Linux. Эксперименты со станками ТИ-89, ТИ-92, ТИ-92 Plus и Вояж 200 показывают возможность установки некоторых вариантов других систем, таких как урезанный вариант CP / M-68K, операционной системы, которая использовалась для портативных устройств в прошлом.

Инструменты, которые позволяют программировать калькуляторы на C / C ++ и, возможно, на языке Fortran и ассемблере, используются на стороне компьютера, например, HPGCC, TIGCC и другие. Флэш-память - еще одно средство передачи информации на калькулятор и обратно.

Встроенные варианты BASIC в графических калькуляторах TI и языки, доступные в калькуляторах типа HP-48, могут использоваться для быстрого прототипирования разработчиками, профессорами и студентами, часто когда компьютер не под рукой.

Большинство графических калькуляторов имеют встроенные электронные таблицы, которые обычно интегрируются с Microsoft Excel на стороне компьютера. В настоящее время электронные таблицы с макросами и другими средствами автоматизации на стороне калькулятора отсутствуют на рынке. В некоторых случаях возможности списка, матрицы и сетки данных можно комбинировать с собственным языком программирования калькулятора, чтобы получить эффект макроса и электронной таблицы с поддержкой сценариев.

См. Также

  • Personal Digital Assistant
  • Категория: Графические калькуляторы
  • Категория: Программное обеспечение для построения графиков

Ссылки

Дополнительная литература

  • Dick, Thomas P. (1996). Намного больше, чем просто игрушка. Графические калькуляторы в математике средней школы. В П. Гомес и Б. Уэйтс (ред.), Роли калькуляторов в классе, стр. 31–46). Una Empresa Docente.
  • Эллингтон, А. Дж. (2003). Мета-анализ влияния калькуляторов на успеваемость и уровень отношения учащихся в дошкольных классах математики. Журнал исследований в области математического образования. 34 (5), 433–463.
  • Хеллер, Дж. Л., Кертис, Д. А., Яффе, Р., и Вербонкер, К. Дж. (2005). Влияние использования портативного графического калькулятора на успеваемость учащихся по алгебре 1: Heller Research Associates.
  • Ходжу, М., Яков, А., и Миллер, Г. И. (2005). Эффективность графических калькуляторов в достижении K-12 математики: систематический обзор. Пало-Альто, Калифорния: Empirical Education, Inc.
  • Национальный центр статистики образования. (2001). Национальная табель успеваемости: Математика 2000. (№ NCES 2001-571). Вашингтон, округ Колумбия: Министерство образования США.
Викискладе есть материалы, связанные с графическим калькулятором.
Последняя правка сделана 2021-05-22 05:15:48
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте