МЦНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ОДИНЦОВСКАЯ ГИМНАЗИЯ №13

(143000, Московская область, г. Одинцово, ул. Молодёжная, д.3а)

Тел.8-495-593-27-24

КОНКУРСНАЯ РАБОТА

Наука о данных (информатика)

«Знакомство с клавиатурой»

(исследование)

Выполнила:

Ермакова Анна, ученица 6Б класса

Руководитель проекта:

, учитель информатики и ИКТ

Одинцово

2017

ОГЛАВЛЕНИЕ

1.Введение…………………………………………………………….3

1.1Актуальность………………………………………….……3

1.2Проблема……………………………………………………3

1.3Объект исследования……………………………….……...3

1.4Предмет исследования……………………………….…….3

1.5Знания, положенные в основу исследования.…………....3

1.6Гипотеза……………………………………………………..4

1.7Цель исследования…………………………………….……4

1.8Задачи………………………………………………………..4

1.9Методы решения задач………………………………...…...4

2.Основное содержание……………………………………….………4

2.1Что такое клавиатуры………………………………………4

2.2История компьютерной клавиатуры……………………....4

2.3Раскладка клавиатуры………………………………………7

2.3.1Раскладка Кристофера Латам Шоулз………………7

2.3.2Теория возникновения QWERTY-раскладки…….7

2.3.3Раскладка Дворака………………………………….8

2.3.4Русская раскладка…………………………………..9

2.4Методика проведения исследования……………………….9

2.5Результаты исследований…………………………………...9

2.6Заключение………………………………………………….10

2.6.1Полученные результаты…………………...………10

2.6.2Вывод…………………………………………...…..10

3.Список литературы………………………………………………..11

4. Приложения……………………………………………………….12

1.ВВЕДЕНИЕ

1.1 Актуальность исследования. Человек с помощью современных компьютеров способен обрабатывать различный вид информации. Звуковая информация вводится в компьютер с помощью микрофона. Сканеры, цифровые фотоаппараты и видеокамеры позволяют ввести в компьютер сложные графические изображения, фотографии и видеофильмы. Даже характеристики окружающей среды, такие как температура, влажность, давление и многое другое специальными датчиками, присоединяемыми к компьютеру, можно измерять и вводить в его память. Существуют специальные устройства речевого ввода, они помогают вводить текстовую информацию. Но тем не менее, для того чтобы успешно работать на компьютере, необходимо хорошо ориентироваться в клавишах клавиатуры – важнейшего устройства ввода информации в память компьютера.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Стандартная компьютерная клавиатура имеет 101 или 104 клавиши. Расположение клавиш на клавиатуре подчиняется единой общепринятой схеме, спроектированной в расчёте на английский алфавит.

По своему назначению клавиши на клавиатуре делятся на четыре основные группы:

функциональные; алфавитно-цифровые; управления курсором; цифровая панель.

В центре расположены алфавитно-цифровые клавиши. На них нанесены цифры, специальные символы («!», «:», «*» и т. д.), буквы русского алфавита, латинские буквы. С помощью этих клавиш набирают всевозможные тексты, арифметические выражения, записывают программы. В нижней части клавиатуры находится большая клавиша без символов на ней – «Пробел». «Пробел» используется для отделения слов и выражений друг от друга.

1.2 Проблема. Когда мы стали изучать клавиатуру, у меня возник вопрос, почему на клавиатуре клавиши располагаются именно таким способом. Ведь мы знаем, что существуют алфавиты языков (английский и русский), в которых буквы расположены по-другому. Хотя на уроках мы выяснили, что такое расположение неслучайно, что буквы располагаются в определенном порядке, ответ на свой вопрос я не нашла. Поэтому я решила выяснить единственный ли это вариант раскладки, существовали ли или существуют клавиатуры с другим расположением букв, когда впервые было придумано именно такое расположение букв и чем оно обусловлено.

1.3 Объект исследования – Клавиатура компьютера.

1.4 Предмет исследования – Раскладка клавиатуры компьютера, параметры изменения скорости набора русского текста.

1.5 Знания, положенные в основу исследования: алфавиты различных языков, теоретический материал из учебника информатики 6 класса.

1.6 Гипотеза: возможно не расположение букв в алфавите влияют на раскладку клавиатуры, причина в другом.

1.7 Цель исследования: Причина расположения клавиш на клавиатуре.

1.8 Задачи:

Познакомиться с историей создания клавиатуры и виды клавиатур; Изучить принципы расположения букв на существующих вариантах раскладок клавиатур; Изучить историю возникновения современной раскладки клавиатуры; Проанализировать тексты различной направленности на предмет количества букв в них; Сопоставить частоту количества букв в тексте и их расположение на клавиатуре. Наметить план для следующего исследования

1.9 Методы решения задач:

поисковый с использованием научной и учебной литературы;

исследовательский;

практический;

сбор, изучение, анализ полученных результатов;

обобщение экспериментального и теоретического материала.

2.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ

2.1 Что такое клавиатура?

Клавиатура – это приспособление для ввода данных в электронно-вычислительную машину и управления ею. Стандартная компьютерная клавиатура имеет 101 или 104 клавиши. По своему назначению клавиши на клавиатуре делятся на четыре основные группы:

функциональные; алфавитно-цифровые; управления курсором; цифровая панель.

Все клавиатуры унифицированы, то есть имеют одинаковый набор клавиш, такой же, как был на печатных машинках, а также дополнительные клавиши управления движением курсора и функциональные. Очень часто в них устанавливаются еще и малые клавиатуры, содержащие цифровые клавиши и кнопки осуществления математических операций.

2.2 История компьютерной клавиатуры

История компьютерной клавиатуры насчитывает уже более 150 лет. Одним из поворотных моментов превращения печатной машинки в клавиатуру ПК стало изобретение в конце 19 века телепечатной машины Бодо (Приложение 1, рис.2). Данный метод заменил собой телеграф, в котором информация кодировалась двухбитовым методом.

Прообразом современной клавиатуры были пишущие машинки, которые появились в середине XIX столетия. Первая печатная машинка была запатентована Кристофером Лэтем Шоулзом (Приложение 1, рис.3), ее клавиши с буквами располагались по алфавиту. Со временем пользователи поняли, что такое расположение неудобно, так как буквы, которые использовались часто, находились далеко от центра.

Спустя чуть более 20 лет была изобретена латинская раскладка клавиатуры, называемая «QWERTY». Она же используется и сейчас. Интересно, что русская раскладка клавиатуры была придумана в Америке на заре XIX века и практически в неизменном виде дошла до наших дней. Название «QWERTY» произошло от первых 6-ти клавиш верхнего буквенного ряда раскладки.

Первые «чисто компьютерные» клавиатуры появились в компьютерах ENIAC, UNIVAC и BINAC в 1940-х. ENIAC использовался в военных целях для расчётов баллистики. UNIVAC и BINAC предназначались для более массового производства.

Следующий этап связан с развитием модульных персональных компьютеров, которые имели возможность обновления. Наиболее яркие их представители – компьютеры компании Apple ( Apple PC ), Commodore, а также IBM PC. Клавиатура была сделана отдельно от них, то есть стала полноценным устройством (Приложение 1, рис. 4). К ПК она подключалась с помощью шнура через разъём Din-5 и выглядела следующим образом: 83 клавиши, которые разделены на два блока. Первый блок – алфавитно-цифровой, на котором также расположились стрелки управления, и второй блок – служебный, для системных клавиш. Данная клавиатура не имела функции индикации положения клавиш заглавного регистра Caps Lock, а также блокировки служебно-цифровой клавиатуры Num Lock и блокировки просмотра Scroll Lock. Основным недостатком такой «клавы» было размещение элементов управления. До функциональных клавиш нужно было тянуться, и печатать становилось просто неудобно, а кнопка Enter отправилась в ссылку на самый уголок и особо не выделялась своими размерами среди остальных. Этот период абсолютно точно относим к ключевому в истории клавиатур – ведь клавиатура стала полноценным устройством!

Прошло не так много времени(примерно 80е годы 20 века), и на конвейер была поставлена новая разработка, которую позже стали называть расширенной клавиатурой. Несмотря на то, что в плане электроники это устройство было копией своего родителя AT, расположение клавиш на нём было изменено. Само число клавиш тоже увеличили, и новая клавиатура приобрела уже привычный для наших дней вид – 101 клавиша. Добавили «F11» и «F12» (важно отметить, что все «функционалы» вынесли в отдельный верхний ряд), клавиши управления курсора были выделены в отдельный блок, а клавиши Ctrl и Alt были продублированы и разнесены по обе стороны основного блока. (Приложение 1, рис.5).
По понятным причинам производители всегда стараются удешевить и упростить производство. Так и пришла смена технологии. Новинка получила название «жесткоконтактная клавиатура». При нажатии клавиши в замкнутых проводниках начинает проходить электрический ток, и специальная цепь фиксирует его наличие. Такая технология применяется в большинстве современных клавиатур.

Интересно, что для PCjr компания IBM сделала попытку создать беспроводную клавиатуру (Приложение 1, рис.6): она разместила в ней инфракрасный датчик: излучатель на задней панели клавиатуры подавал сигнал, а приемник, подключенный к порту, его принимал. Для работы устройству требовалось 4 батарейки АА. Клавиатуру можно было использовать как со шнуром, так и без. При подключении провода, питание от батареек прекращалось, что экономило заряд.

Со временем появлялись и кнопки управления мультимедиа (Приложение 1, рис.7): с помощью мультимедийной клавиатуры можно одним нажатием отрегулировать звук или получить полное управление над мультимедийным проигрывателем.

С течением времени клавиатуры продолжают оснащать новыми функциями, например, считывателями смарт-карт, которые, в свою очередь, служат для безопасности, выполняя функцию ключа: вставил карту – войдёшь в операционную систему, не вставил – не войдёшь.

Также стоит обратить внимание на клавиатуры семейства Оптимус: в такой клавиатуре каждая клавиша является отдельным дисплеем (приложение 1, рис. 8), отображая именно то, чем она управляет на данный момент. «Оптимус» одновременно подходит для любых клавиатурных раскладок — кириллической, древнегреческой, грузинской, арабской и далее до бесконечности: ноты, цифры, спецсимволы, HTML-коды, математические функции, изображения и пр. Срок службы дисплеев и соединяющих их шлейфов увеличен за счет того, что экраны в кнопках неподвижны, а нажимаются только прозрачные колпачки.

Сенсорная клавиатура нового поколения – это уже вовсе не клавиатура. Есть только два сенсора, которые надо одевать на обе руки и печатать по воздуху. Если привыкнуть, то очень удобно будет использовать девайс для мобильных решений. Работает эта клавиатура будущего следующим образом: устройство объединяет сенсорную технологию с искусственной нейронной сетью, с помощью чего приемник точно отслеживает движения пальцев печатающего человека. Датчики устройства реагируют на движения пальцев и преобразуют их в буквы. Новинка поддерживает раскладку «QWERTY». (Приложение 1, рис.9)

2.3 Раскладка.

2.3.1. Раскладка Кристофера Латам Шоулза.

Расположение букв на клавиатуре перекочевало к нам с печатных машинок, которые изобрели в 19 веке. В 1868 году Кристофер Латам Шоулз (Christopher Sholes) запатентовал свою первую печатную машинку, на которой в два ряда располагалась совокупность клавиш в алфавитном порядке. Печатать можно было только заглавными буквами, а цифры «0» и «1» заменяли буквы «I» и «О». Дальнейший ход истории изменил начальную раскладку клавиатуры и привёл нас к раскладке QWERTY.

2.3.2 QWERTY.

QWERTY – наиболее популярная в настоящее время латинская раскладка клавиатуры, которая используется для английского языка. Именно на её основе созданы раскладки для других языков. Откуда пошло название догадаться несложно: в левом верхнем углу клавиатуры название прямо смотрит на нас.

Существует несколько теорий возникновения QWERTY-раскладки. Одна из них заключается в том, что на тех самых первых печатных машинах, изобретённых Шоулзом, при скоростной печати постоянно заклинивало молоточки: они не успевали возвращаться на место и без конца цеплялись друг за друга. При попытке починить машинку путём их разъединения, возникала поломка: конструкция первых печатающих машинок прочностью не отличалась. Такое происходило из-за того что в английском алфавите много соседствующих букв (к примеру: n-o, p-r) и при наборе получалось так, что соседние клавиши прожимались одна за другой, приводя к сцеплению и заклиниванию молоточков.

В итоге, после многочисленных экспериментов, Шоулз разработал клавиатуру, в которой были учтены вышеперечисленные проблемы и часто встречающиеся в тексте буквы были подальше размещены от указательных пальцев, ибо до изобретения «многопальцевого», «слепого» метода, печатали в основном указательными пальцами. Раскладка QWERTY в 1873 году появилась на первой машинке, которую стали выпускать промышленным тиражом – Ремингтон 1. Машинка долгое время на рынке была единственной и альтернативы ей не было, посему пользователи успели привыкнуть именно к такой раскладке.

Так, согласно этой теории появилась раскладка QWERTY, которая используется до сих пор. На клавиатуры она перекочевала именно с печатных машинок, хотя на клавиатуре проблемы сцепления молоточков нет.

Но есть и другая теория. Как считает Коичи Ясуока, профессор Института гуманитарных исследований Университета Киото, теория, описанная выше, неверна. По его мнению достаточно посмотреть на расположение букв: такие комбинации как «t и h», «e и r», «g и h», «a и s» и «t и y» встречаются часто, но при этом на клавиатуре эти клавиши расположены рядом.

Согласно альтернативной теории раскладка QWERTY появилась согласно следующим событиям. В патенте, выданном Шоулзу на пишущую машинку 23 июня 1868 года, изобретатель описал клавиатуру, сделанную по образцу печатающего телеграфа Хьюза-Фелпса. На двухрядной фортепианной клавиатуре клавиши расположились в алфавитном порядке: чёрные в прямом, белые в обратном. Клавиш не хватало, и Шоулз добавил ещё 2 ряда. Верхний ряд использовался для цифр, ряд пониже для гласных (AEIYUO), а остальные по алфавиту BCDFGHJKLM и ZXWVTSRQPN. После незначительных перестановок клавиш, клавиатура приобрела почти нынешний вид. Для чего нужно было переставлять клавиши? Точная причина неизвестна, но существует теория, что в целях маркетинга некоторые буквы перенесли, чтобы торговую марку пишущих машинок (TypeWriter) можно было напечатать только клавишами верхнего ряда.

2.3.3 Раскладка Дворака

Существует ещё одна раскладка, которую в 1936 году придумал профессор статистики Вашингтонского университета Артур Дворак. Принцип раскладки заключается в максимальном удобстве набирающего. В ней буквы, которые употребляются чаще других, расположены в среднем и верхнем рядах, при этом под левой рукой в среднем ряду расположены все гласные, а под правой рукой – самые частые согласные.

При раскладке Дворака нагрузка получается более сбалансированной. За 8-часовой рабочий день пальцы печатающего на клавиатуре Дворака проделывают путь примерно в 2 километра. В то время как на традиционной QWERTY – почти 7 километров. Вполне очевидно, что и скорость печати на клавиатуре Дворака почти в 2 раза выше чем на традиционной. Однако, несмотря на то, что раскладка Дворака создана по всем правилам, учитывает соображения эргономики и включена в список раскладок многих операционных систем, работают с ней лишь 2 % пользователей ПК.

Позже Дворак писал: «Можно, не прилагая особых усилий, создать десятки клавиатурных раскладок, которые будут по крайней мере не хуже, чем универсальная клавиатура Шоулза. Если буквы и символы из трёх нижних рядов клавиатуры Шоулза перемешать и расставить случайным образом, то чаще всего получится более удобная клавиатурная раскладка, при которой нагрузка на руки и отдельные пальцы будет распределена более равномерно. При этом станет меньше слов, набираемых лишь одной рукой, и будет меньше сложноосуществимых последовательностей нажатий буквенных клавиш, чем при работе на упомянутой выше универсальной клавиатуре Шоулза». Позже были изобретены ещё более удобные варианты раскладок, но распространение они не получили.

2.3.4 Русская раскладка

С английской раскладкой всё ясно, а почему на русской раскладке буквы именно в таком порядке? А дело в том, что в России многие технические новинки, включая печатные машинки, появлялись позже, чем на Западе и к моменту появления машинок в России многие конструктивные недоработки постепенно были устранены. Русская клавиатура ЙЦУКЕН (название пошло по той же причине что и QWERTY) разрабатывалась эргономичной с самого начала: расположение клавиш удобно и рационально. Под самыми сильными и быстрыми указательными пальцами разместили наиболее часто используемые буквы, а под слабыми безымянными и мизинцами – более редкие. У русской раскладки есть и свои недостатки: запятая не имеет свою отдельную клавишу, её поместили на клавишу с точкой, в верхний регистр, потому для запятой нужно нажать две клавиши.

2.4 Методика проведения исследования:

Я отобрала несколько отрывков из литературы различных жанров:

Детская литература (Михаил Пришвин. Журка), Образовательная литература (учебник Окружающий мир 4 класс), Источник массовой информации (газета « Новые Рубежи»), Образовательная литература (учебник информатики 6 класс). Художественная книга. (Ден Браун. Код да Винчи).

В каждом отрывке я выделила небольшой фрагмент текста и подсчитала количество букв в них. Результаты я занесла в таблицу программы MS Excel, отсортировала данные таблицы по убыванию количества букв в тексте (Приложение 2). Затем построила по данным таблицы гистограммы (Приложение 3) и проанализировала результаты.

2.5 Результаты исследований.

1.Оказалось в ходе исследования, что самой часто встречающейся буквой в тексте является буква О: в 1 и 2 тексте – 12%, 3 и 4 – 13%. Затем наиболее распространенными буквами в тексте являются буквы А, Е,Л, Т,И, Н,С. Эти буквы встречаются в текстах от __5__ до ___9____ %. Сопоставив клавиши на клавиатуре, я выяснила, что клавиши с этими буквами располагаются ближе всего к центру. Чем менее распространены буквы, тем дальше от центра они расположены. Например к таким буквам относятся буквы Ш, Щ,Э, Ю,Я, Ф,Ъ, которые встречаются в тексте 1 %. (Приложение2).

2.В разных текстах частота букв различна, но те буквы, которые располагаются на клавиатуре ближе к центру, встречаются в тексте чаще, а те буквы, которые находятся дальше от центра, в тексте встречаются реже. (Приложение 4).

3.Отметив на клавиатуре клавиши с буквами, имеющими наибольшую частоту употребления, я увидела, что за нажатие этих клавиш при десятипальцевом слепом методе отвечают в основном указательные пальцы, а также некоторые соответствуют среднему пальцу левой и правой руки. (Приложение 5).

4.Так как в процессе подсчета кроме букв мы подсчитывали частоту употребления и других символов, оказалось, что чаще других символов во всех текстах встречается «пробел», клавиша которого расположена на клавиатуре внизу и намного больше по своим размерам, чем другие клавиши. Следовательно, при наборе текста она используется намного чаще, чем остальные клавиши.

5.Подсчитав количество запятых и точек в текстах, я выявила, что запятая встречается намного чаще, чем точка. Однако, проанализировав клавиатуру, обратила внимание, что для часто встречающейся запятой не нашлось отдельной клавиши. Её пришлось вынести в верхний регистр русской клавиатуры, и при вводе нажимать дополнительную клавишу Shift. Это замедляет скорость набора русского текста. Замечу, что в английской раскладке такой проблемы не существует.

2.6 Заключение.

2.6.1 Полученные результаты:

В ходе своего исследования я познакомилась с историей возникновения клавиатуры, я узнала откуда взялась современная англоязычная и русскоязычная раскладка. Проанализировав тексты различных жанров и подсчитав количество букв в них, я выяснила, как влияет частота появления букв в тексте на их расположение на клавиатуре.

2.6.2 Вывод:

В ходе изучения материала я узнала, что привычная нам раскладка ЙЦУКЕН не единственная. Существуют и другие виды раскладок. Поэтому в дальнейшем мне бы хотелось исследовать и другие раскладки и выяснить экспериментально, как они влияют на скорость печати текста. Думаю, что это тема моей следующей работы.

3. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.

, Развитие вычислительных машин. - М.: Наука, 1974. , Эволюция вычислительных систем. - М.: Знание, 1981 История вычислительной техники в лицах. - К.: фирма "Кит", ПТОО "А. С.К.", 1995 История компьютера. - М.: Информатика и образование, 1996 Электронная энциклопедия «Компьютер». Клавиатура.

http://encicl. narod. ru/klav. htm

/http://obrazovanie. /publ/kompjutery/istorija_klaviatury/16-1-0-29 http://история-вещей. рф/byitovaya-tehnika/istoriya-kompyuternoy-klaviaturyi. html

4. ПРИЛОЖЕНИЯ.

Приложение 1. Виды клавиатур.


Рис 1. Стандартная клавиатура.	Рис.2. Телепечатная машина Бодо.	Рис.3. Печатная машинка .

Рис.4. Клавиатура отдельно от компьютера.	Рис.5. Расширенная клавиатура.	Рис.6. Беспроводная клавиатура.

Рис.7.Клавиатура с кнопками управления мультимедиа.	Рис.8. Клавиатура с кнопками-дисплеем.	Рис.9. Сенсорная клавиатура.

Приложение 2. Таблица подсчета количества букв в текстах.

Алфавит	Текст 1	Текст 2	Текст 3	Текст 4	Текст 5
Количество букв	проценты	Количество букв	проценты	Количество букв	проценты	Количество букв	проценты	Количество букв	проценты
А	37	9	36	7	61	9	45	10	57	11
Б	4	1	6	1	8	1	14	3	12	2
В	15	3	25	5	40	6	10	2	24	5
Г	10	2	12	2	10	1	3	1	8	2
Д	21	5	16	3	31	4	9	2	18	4
Е	30	7	42	9	40	6	46	10	41	8
Ё	2	0	0	0	1	0	5	1	1	0
Ж	12	3	2	0	5	1	12	3	3	1
З	6	1	9	2	6	1	5	1	10	2
И	22	5	27	6	54	8	38	8	46	9
Й	6	1	7	1	10	1	1	0	1	0
К	16	4	18	4	28	4	18	4	18	4
Л	26	6	20	4	32	5	18	4	17	3
М	15	3	19	4	19	3	12	3	15	3
Н	19	4	36	7	43	6	28	6	33	6
О	51	12	58	12	93	13	61	13	40	8
П	9	2	5	1	23	3	13	3	21	4
Р	20	5	19	4	39	6	23	5	22	4
С	15	3	32	7	30	4	17	4	29	6
Т	24	6	30	6	43	6	26	6	25	5
У	21	5	12	2	17	2	7	1	17	3
Ф	0	0	0	0	2	0	5	1	6	1
Х	4	1	2	0	7	1	3	1	3	1
Ц	3	1	7	1	10	1	1	0	2	0
Ч	1	0	9	2	0	0	9	2	9	2
Ш	3	1	0	0	1	0	7	1	8	2
Щ	0	0	6	1	2	0	1	0	6	1
Ь	1	0	0	0	0	0	9	2	8	2
Ы	9	2	3	1	11	2	12	3	4	1
Ъ	11	3	6	1	10	1	5	1	1	0
Э	1	0	1	0	4	1	0	0	0	0
Ю	8	2	2	0	3	0	3	1	2	0
Я	9	2	17	4	6	1	3	1	5	1
Всего	431	484	689	469	512