Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, Россия
Курсовая работа
Методика изучения темы «Обработка графических изображений» с использованием открытого программного обеспечения
по дисциплине: Теория и методика обучения информатики
Утегенов С.Е.
Магнитогорск 2014
Оглавление
Введение
Глава 1. Теоретические аспекты изучения темы «Обработка графических изображений» с использованием открытого программного обеспечения
1.1 Основы изучения компьютерной графики в школьном курсе информатики
1.2 Открытое программное обеспечение для работы с графическими изображениями
Глава 2. Методика изучения обработки графических изображений в школьном курсе информатика
2.1 Место темы «Обработка графических изображений» в школьном курсе информатика
2.2 Методика изучения темы «Обработка графических изображений» в средней школе
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Курс «Методика преподавания информатики» вошел в учебные планы педвузов в середине 80-х годов прошлого века. Информатика как учебный предмет была введена во все типы средних школ с 1 сентября 1985 года. Новая дисциплина получила название «Основы информатики и вычислительной техники» (ОИВТ).
В условиях дефицита в школах вычислительной техники, готового программного обеспечения и под влиянием вузовских традиций обучения программированию курс МПИ вначале строился в основном как методика решения задач на алгоритмизацию, в «меловом» варианте - с исполнением алгоритмов на доске, что, в общем, соответствовало и состоянию школьной информатики.
Лишь постепенно было выполнено следующее:
1. Сформулированы цели изучения информатики в школе.
2. Выделены уровни работы с компьютером.
3. Конкретизированы принципы общей дидактики применительно к преподаванию информатики.
4. Переосмыслены фундаментальные понятия компьютерной грамотности, образованности и информационной культуры.
5. На основе системы потребностей личности раскрыты способы формирования устойчивого интереса учащегося к предмету.
6. Рассмотрены новые и традиционные дидактические средства применительно к информатике.
Работа с компьютерной графикой - одно из самых популярных направлений использования персонального компьютера. Без компьютерной графики не обходится не одна современная мультимедийная программа. В школьном курсе информатики компьютерная графика изучается в разделе Информационные технологии.
Одним из направлений изучения информатики в школе является создание и обработка компьютерных графических изображений средствами растровых и векторных графических редакторов. Раньше в большинстве образовательных учреждений для этого использовались распространённые лицензионные программы Adobe Photoshop и Corel Draw. Теперь в связи окончанием срока действия лицензий нужно использовать свободно распространяемое программное обеспечение, в связи с чем нами были рассмотрены растровый редактор GIMP (аналог Adobe Photoshop) и векторный редактор Inkscape.
На изучение графического редактора, как правило, отводится от 6 до 9 часов, причем два последних часа учитель обычно посвящает творческой работе учащихся, выбирая в качестве формы организации деятельности лабораторную работу. Творческими задания могут быть создание рисунков средствами графических редакторов. Графические редакторы могут успешно изучаться, уже начиная с младших классов.
Таким образом, важность и актуальность проблемы, ее недостаточная теоретическая и практическая разработанность позволили сформулировать тему курсового исследования: «Методика изучения темы «Обработка графических изображений» с использованием открытого программного обеспечения».
Объектом исследования является процесс обучения информатике в средних классах.
Предметом исследования является процесс изучения темы: «Обработка графических изображений» в рамках школьного курса информатики
Цель курсовой работы - совершенствование методики преподавания темы «Обработка графических изображений».
Задачи курсовой работы:
1. Рассмотреть элементы компьютерной графики.
2. Выделить теоретические основы преподавания темы «Обработка графических изображений» в школьном курсе информатики.
3. Изучить методику преподавания темы «Обработка графических изображений» в школьном курсе информатике.
Глава 1. Теоретические аспекты изучения темы «Обработка графических изображений» с использованием открытого программного обеспечения
1.1 Основы изучения компьютерной графики в школьном курсе информатики
Изучение темы «Обработка графической информации» направлено на формирование образного мышления, пространственного воображения, общей компьютерной культуры, способствует формированию положительного отношения учащихся к изучаемому материалу, оживляет учебный процесс.
В школе на уроке информатики ребенок должен научиться использовать основные информационные процессы в своей урочной, внеурочной и повседневной деятельности; работать с различными видами информации, включая графическую.
Основными понятиями компьютерной графики являются пиксели, разрешение, размер изображения.
Изображение на экране состоит из маленьких ячеек. Каждая из них может иметь определенный цвет. Такая ячейка получила название пикселя (pixel). Совокупность пикселов составляет матрицу и образует изображение на экране. В зависимости от модели монитора параметры матрицы в пикселях могут изменяться: 640х480, 800х600, 1024х768, 1600х1200...
Величина матрицы не влияет на физический размер экрана и не зависит от него. Чем больше матрица на одном и том же экране, тем размер ячейки меньше, а, стало быть, качество изображения лучше.
Следует четко различать:
• разрешение экрана;
• разрешение печатающего устройства;
• разрешение изображения.
Разрешение экрана - это свойство компьютерной системы (зависит от монитора и видеокарты) и операционной системы (зависит от настроек Windows).
Разрешение экрана измеряется в пикселях и определяет размер изображения, которое может поместиться на экране целиком.
Разрешение принтера - это свойство принтера, выражающее количество отдельных точек, которые могут быть напечатаны на участке единичной длины. Оно измеряется в единицах dpi (точки на дюйм) и определяет размер изображения при заданном качестве или, наоборот, качество изображения при заданном размере.
Разрешение изображения - это свойство самого изображения. Оно тоже измеряется в точках на дюйм и задается при создании изображения в графическом редакторе или с помощью сканера. Значение разрешения изображения хранится в файле изображения и неразрывно связано с другим свойством изображения - его физическим размером.
Физический размер изображения может измеряться как в пикселях, так и в единицах длины (миллиметрах, сантиметрах, дюймах). Он задается при создании изображения и хранится вместе с файлом.
Если изображение готовят для демонстрации на экране, то его ширину и высоту задают в пикселях, чтобы знать, какую часть экрана оно занимает.
Если изображение готовят для печати, то его размер задают в единицах длины, чтобы знать, какую часть листа бумаги оно займет.
Формат (format) в определенной степени понятие бюрократическое, каждому приходилось заполнять всевозможные анкеты. Анкета - это и есть формат для организации данных, ее нудно заполнять, зато потом легко обрабатывать. Без формата информации не существует. Ее нельзя сохранить и передать. Соответствие форматов -- это как разговор на одном языке. Форматов файлов очень много. Для каждого вида компьютерной деятельности существуют стандартные форматы, то есть самые удобные, или часто применяемые. Для текстов такими форматами является DOC, ТХТ, для полиграфической продукции - TIFF, Р1СТ, для графики в Интернет - GIF, JPEC и т. д. Для того чтобы программы понимали файлы различных форматов, существуют конверторы. Они переводят информацию из собственного формата файла в формат, понятный данной программе. Чем больше конверторов есть в программе, тем больше различных форматов файлов она может распознать.
Система цветов RGB
Монитор компьютера создает цвет непосредственно излучением света и, использует схему цветов RGB. Если с близкого расстояния посмотреть на экран монитора, то можно заметить, что он состоит из мельчайших точек красного, зелёного и синего цветов. Компьютер может управлять количеством света, излучаемого через любую окрашенную точку и, комбинируя различные сочетания любых цветов, может создать любой цвет. Будучи определена природой компьютерных мониторов, схема RGB является самой популярной и распространённой, но у неё есть недостаток: компьютерные рисунки не всегда должны присутствовать только на мониторе, иногда их приходится распечатывать, тогда необходимо использовать другую систему цветов - CMYK.
Рис. 1. Цветовая модель RGB
Система цветов CMYK
Данная система была широко известна задолго до того, как компьютеры стали использоваться для создания графических изображений. Для разделения цветов изображения на цвета CMYK применяют компьютеры, а для полиграфии разработаны их специальные модели. Преобразование цветов из системы RGB в систему CMYK сталкивается с рядом проблем. Основная сложность заключается в том, что в разных системах цвета могут меняться. У этих систем различна сама природа получения цветов и то, что мы видим на экране мониторов, никогда нельзя точно повторить при печати. В настоящее время существуют программы, которые позволяет работать непосредственно в цветах CMYK. Программы векторной графики уже надёжно обладают этой способностью, а программы растровой графики лишь в последнее время стали предоставлять пользователям средства работы с цветами CMYK и точного управления тем, как рисунок будет выглядеть при печати.
обработка графический обучение информатика
Рис. 2. Цветовая модель CMYK
Системы цветов HSB и HSL
Системы цветов HSB и HSL базируется на ограничениях, накладываемых аппаратным обеспечением. В системе HSB описание цвета представляется в виде тона, насыщенности и яркости. В другой системе HSL задаётся тон, насыщенность и освещённость. Тон представляет собой конкретный оттенок цвета. Насыщенность цвета характеризует его относительную интенсивность или частоту. Яркость или освещённость показывают величину чёрного оттенка добавленного к цвету, что делает его более тёмным. Система HSB хорошо согласовывается с моделью восприятия цвета человеком, то есть он является эквивалентом длины волны света. Насыщенность - интенсивность волны, а яркость - общее количество света. Недостатком этой системы является то, что для работы на мониторах компьютера её необходимо преобразовать в систему RGB, а для четырехцветной печати в систему CMYK.
Компьютерная индустрия породила сотни новых и необычных терминов, пытаясь объяснить, что такое компьютер и как он работает. Термин растровая графика достаточно очевиден, если усвоить понятия, относящиеся к растровым изображениям.
Пиксел - основной элемент растровых изображений. Именно из таких элементов состоит растровое изображение. В цифровом мире компьютерных изображений термином пиксел обозначают несколько разных понятий. Это может быть отдельная точка экрана компьютера, отдельная точка напечатанная на лазерном принтере или отдельный элемент растрового изображения. Эти понятия не одно и тоже, поэтому чтобы избежать путаницы следует называть их следующим образом: видео пиксел при ссылке на изображение экрана компьютера; точка при ссылке на отдельную точку, создаваемую лазерным принтером.
Достоинств у растровой (точечной) графики, как ни странно, не слишком много.
Основным является простота и, как следствие, техническая реализуемость автоматизации ввода (оцифровки) изобразительной информации. Существует развитая система внешних устройств для ввода фотографий, слайдов, рисунков, акварелей и прочее - сканеров, видеокамер, цифровых фотоаппаратов.
Не менее важным достоинством точечной графики является фотореалистичность. Можно получать живописные эффекты, скажем, туман или дымку, добиваться тончайшей нюансировки цвета, создавать глубину и нерезкость, размытость, акварельность и др.
Однако точечной графике присущи и существенные недостатки:
• Вот недостаток, который вы обнаруживаете сразу: при первой же вышей попытке что-нибудь нарисовать в программе точечной графики, она потребует от вас принципиального решения о разрешении (количестве точек на единицу длины) и о глубине цвета (количество цветовых бит на пиксел). Ничего этого знать в векторной программе не нужно...
• Второй недостаток не замедлит проявиться, как только вы попытаетесь отсканировать, по вашему мнению, не очень большую фотографию с максимальным разрешением и глубиной цвета. Одна картинка потребует для сохранения столько дискового пространства, что ваш восторг перед сканером сменится удивлением и негодованием.Объем файла точечной графики - это произведение площади изображения на разрешение и на глубину цвета (если они приведены к единой размерности).
• Третья неприятность постигнет вас тогда, когда вам потребуется слегка повернуть изображение, например, с четкими тонкими вертикальными линиями. Вы обнаружите, что они превратились в жуткие ступеньки, которые, естественно, вас мало устраивают. Это означает, что при любых трансформациях (повороты, масштабирование, наклоны) в точечной графике нельзя обойтись без искажений. Можно даже сказать, что точечную графику легче деформировать, чем трансформировать.