Введение

Электронный калькулятор, способный строить графики, и программное обеспечение с тем же названием.

Графический калькулятор (также графический калькулятор или калькулятор с графическим дисплеем) — это портативный компьютер, который способен строить графики, решать системы уравнений и выполнять другие операции с переменными. Большинство популярных графических калькуляторов программируемые, что позволяет пользователю создавать собственные программы, как правило, для научных, инженерных или образовательных целей. Они оснащены большими экранами, на которых отображается несколько строк текста и вычислений.

История

Первый графический калькулятор был разработан в 1921 году инженером-электриком Эдит Кларк. Он использовался для решения задач, связанных с передачей электроэнергии по линиям электропередач. Компания Casio выпустила первый коммерчески доступный графический калькулятор в 1985 году. Компания Sharp представила свой первый графический калькулятор в 1986 году, за ней последовала Hewlett Packard в 1988 году, а Texas Instruments в 1990 году.

Компьютерные алгебраические системы

Некоторые графические калькуляторы оснащены системой компьютерной алгебры (CAS), что означает, что они способны выдавать результаты в символьном виде. Эти калькуляторы могут выполнять операции с алгебраическими выражениями, такие как разложение на множители, раскрытие скобок и упрощение. Кроме того, они могут предоставлять точные ответы без использования численных приближений. Калькуляторы, имеющие систему компьютерной алгебры, называются символьными или CAS-калькуляторами.

Лабораторная работа

Многие графические калькуляторы могут подключаться к устройствам, таким как электронные термометры, pH-метры, метеорологические приборы, шумомеры и датчики освещенности, акселерометры и другие сенсоры, и таким образом функционировать как регистраторы данных, а также WiFi или другие модули связи для мониторинга, сбора данных и взаимодействия с преподавателем. Лабораторные работы студентов с данными, полученными с помощью таких устройств, способствуют более глубокому изучению математики, особенно статистики и механики.

Игры и утилиты

Поскольку графические калькуляторы обычно допускают программирование пользователями, они также широко используются для различных утилит и игр, и для большинства популярных платформ существует значительный объем игрового программного обеспечения, созданного пользователями. Возможность создавать игры и утилиты привела к появлению сайтов с приложениями для калькуляторов (например, Cemetech), которые в некоторых случаях могут предлагать программы, написанные на языке ассемблера для этих калькуляторов. Несмотря на то, что портативные игровые консоли стоят примерно столько же, графические калькуляторы обеспечивают более широкие возможности математического программирования для игр, основанных на математике. Однако для разработчиков и продвинутых пользователей, таких как исследователи, аналитики и геймеры, разработка стороннего программного обеспечения, включающая модификацию прошивки – будь то для создания мощных игр или использования функций, выходящих за рамки опубликованных спецификаций и языка программирования – является предметом споров с производителями и образовательными учреждениями, поскольку это может спровоцировать нечестное использование калькуляторов на стандартизированных экзаменах в старшей школе и колледже, где эти устройства разрешены к использованию.

Графические калькуляторы в образовании

Северная Америка – учителя математики в старших классах разрешают и даже поощряют своих учеников использовать графические калькуляторы на уроках. В некоторых случаях (особенно на курсах математического анализа) они обязательны. Однако в некоторых школах эти калькуляторы не допускаются во время контрольных и экзаменов (включая экзамены по математическому исчислению). Некоторые из них запрещены на определенных занятиях, таких как химия или физика, из-за возможности хранения полных периодических таблиц. Колледжский совет США разрешает использование большинства графических или CAS-калькуляторов без QWERTY-клавиатуры на частях экзаменов AP и SAT, но экзамен ACT и школы IB не разрешают использование калькуляторов с системами компьютерной алгебры. Великобритания – графический калькулятор разрешен на курсах математики уровня A, однако он не обязателен, и экзамены разработаны таким образом, чтобы быть в целом «независимыми от калькуляторов». Аналогично, на GCSE все текущие курсы включают один письменный экзамен, на котором запрещено использование любого калькулятора, но студентам разрешается использовать графические калькуляторы на других экзаменах. Использование графических калькуляторов на GCSE не распространено, и стоимость, вероятно, является одним из факторов. Использование CAS не допускается ни на уровне A, ни на GCSE. Шотландский SQA разрешает использование графических калькуляторов на экзаменах по математике (за исключением первого письменного экзамена, который проводится без калькуляторов), однако они должны быть проверены наблюдателями перед экзаменом или выданы экзаменационным центром, поскольку определенные функции и информация не должны храниться на калькуляторе во время экзамена. Экзамены SQA не отдают предпочтение графическим калькуляторам, и поскольку для получения полного балла необходимо показывать ход решения, они не дают значительного преимущества перед кандидатами, которые их не используют. Финляндия, Словения и некоторые другие страны – запрещают использование калькуляторов с символическими вычислениями (CAS) или 3D-графикой на выпускных экзаменах. Однако в Финляндии ситуация изменилась, поскольку с весны 2012 года символические калькуляторы были разрешены. Норвегия – калькуляторы с возможностями беспроводной связи, такие как ИК-порты, запрещены в некоторых технических университетах. Австралия – правила различаются в зависимости от штата. Виктория – VCE определяет утвержденные калькуляторы, применимые к экзаменам по математике. Для углубленной математики можно использовать утвержденный графический калькулятор (например, TI 83/84, Casio 9860, HP 39G) или CAS (например, TI 89, серия ClassPad, HP 40G). Математические методы (CAS) включают письменный экзамен без использования технологий, состоящий из вопросов с краткими и развернутыми ответами, а также экзамен с использованием технологий, состоящий из вопросов с развернутыми ответами и множественным выбором: CAS является предполагаемой технологией для математических методов (CAS). Специализированная математика включает письменный экзамен без использования технологий и экзамен с использованием технологий, на котором можно использовать либо утвержденный графический калькулятор, либо CAS. Очистка памяти калькулятора не требуется. На таких предметах, как физика и химия, студентам разрешается использовать только стандартный научный калькулятор. Западная Австралия – все вступительные экзамены в высшие учебные заведения по математике включают раздел с калькулятором, предполагающий наличие у студента графического калькулятора; калькуляторы с поддержкой CAS также разрешены. На таких предметах, как физика, химия и бухгалтерский учет, разрешены только непрограммируемые калькуляторы. Новый Южный Уэльс – графические калькуляторы разрешены на экзамене по общей математике в старшей школе, но запрещены на курсах математики более высокого уровня. Китай – только Шанхайский вступительный экзамен в колледж разрешает использование калькуляторов без графики и памяти. За исключением Шанхая, в других провинциях и городах использование калькуляторов не разрешено, поэтому в целом калькуляторы запрещены в начальном и среднем образовании в большинстве регионов Китая. Индия – калькуляторы запрещены в начальном и среднем образовании (ICSE разрешает использование Casio fx 82MS или эквивалентного научного калькулятора на выпускных экзаменах 12-го класса). В университетах и колледжах действуют свои правила использования разрешенных моделей калькуляторов на экзаменах. Научные калькуляторы Casio fx 991MS, fx 991ES, fx 100MS и fx 350MS используются на многих университетских курсах и экзаменах, поскольку они непрограммируемые, а программируемые калькуляторы не разрешены на университетских экзаменах. Во время онлайн-экзаменов GATE и других конкурсных экзаменов кандидатам предоставляется виртуальный научный калькулятор, поскольку использование физических калькуляторов любого типа не разрешено. Новая Зеландия – калькуляторы с расширенными возможностями алгебраических вычислений запрещены на экзаменах NCEA, если это не предусмотрено стандартом или учебной программой. Это включает в себя такие калькуляторы, как серия TI 89. Турция – использование любого типа калькулятора запрещено во всех начальных и средних школах, за исключением школ IB и американских школ. Сингапур – графические калькуляторы используются в младших колледжах; они обязательны на математическом экзамене GCE 'A' Levels, и большинство школ используют TI 84 Plus или TI 84 Plus Silver Edition. Нидерланды – старшеклассники обязаны использовать графические калькуляторы на контрольных и экзаменах в последние три года обучения. Большинство студентов используют TI 83 Plus или TI 84 Plus, но разрешены и другие графические калькуляторы, включая Casio fx 9860G и HP 39G. На тестах почти всегда разрешено использовать графические калькуляторы вместо обычных, что иногда приводит к тому, что шпаргалки готовятся заранее и обмениваются перед тестом с помощью соединительных кабелей. Израиль – использование графических калькуляторов запрещено на экзамене по математике Багрут (эквивалент британского уровня A), а также программируемых калькуляторов. В университетах и колледжах действуют свои правила использования и разрешенных моделей калькуляторов на экзаменах.