
繪圖型計算機可將數值公式視覺化成圖形。能夠加深學生學習並幫助理解,不只在全世界廣泛地被運用,它更是優秀的教育輔助工具。
雖然現在這種有繪圖功能的計算機已相當普及常見,但是在過去,這樣的計算機在全球並不普遍,如何試圖開發與推廣繪圖型計算機就會是一項艱鉅的挑戰。
為此卡西歐(Casio)在1985年的時候,開發設計與生產並推出世界上首台的繪圖型計算機 fx-7000G。以下我們將探索這款創新產品的幕後開發故事,瞭解此產品在當時是如何排除各項困難&使其達成實現。

吉野博之先生(Hiroyuki Yoshino) fx-7000G 開發工程師
吉野先生(Yoshino)於 1979 年開始任職於卡西歐(Casio)。
在他長達41 年的資歷當中,他一直持續致力於科學型計算機開發和教育相關支援的活動。
科學型計算機的開端:fx-1 的誕生
科學型計算機是如何誕生的?
首先"計算機"它是結合科技與熱忱的產物與成果,目標旨在減少每一位使用者的在計算上負擔。
如果可以使人們不必自行完成大量地計算,就能夠專注在更複雜的思考上。
因此,卡西歐(Casio)為達成此目標,在1972 年,發布首台科學型計算機 fx-1 ,並將此款計算機由日本推向全球。
而此款產品也獲得技術人員與學生的大力推薦與支持。以前他們只能用手動、手寫的方式去計算高階複雜的公式,如今,能夠藉由使用操作fx-1來省下不必要的花費時間。
科學型計算機也從 fx-1 起開始不斷演進,包含後續推出的fx-7000G。

公式和表格資料視覺圖像化:從 fx-7000G 學習與創新

在1985 年, 卡西歐(Casio)推出世界首台具備繪圖功能的科學型計算機 fx-7000G。
以往推出的科學型計算機只能夠以數值的形式提供答案。
但是在 fx-7000G上,可以將函數顯示為折線圖,將表格資料顯示為長條圖等。
這款計算機能透過視覺圖形化的簡單方式呈現那些只看數字的話會難以理解的概念。
因此,fx-7000G 在當時也被譽為支援學習的創新產品,堪稱是在科學型計算機領域上真正的革新。
一切就從一份單頁提案開始
fx-7000G 繪圖型計算機是如何誕生的?
其中一位專案開發工程師 吉野博之先生(Hiroyuki Yoshino)回憶起當時並表示:「這個專案的發起是從數學教科書開始的。」
「大概從 1980 年代開始,不僅是工程師會使用所謂的科學型計算機。包括高中生和大學生也陸續開始有使用的需求產生。
於是我們提出了一個想法,究竟是什麼樣的科學型計算機可以成為學習數學的助力?
因此我們開始全面收集並檢閱世界上的數學教科書。
從中我們發現,在當時的科學型計算機,皆無法顯示數學中不可或缺的圖形。
最終我們認為如果可以找出視覺化圖形的方法,在將來必定能夠作為提升數學教育的主力。」


吉野先生(Yoshino)就下定決心勢必要找出方法,開發出可產生圖形的科學型計算機,並於 1983 年將他的想法寫在一份單頁提案中。
這份提案主要是描述如何在計算機顯示螢幕上繪製 y=x2 的圖形。 當他發表此提案時,專案立刻就獲得核准。開發團隊也立刻開始投入設計與開發。
「由於當時還沒有人做過這樣類似的產品。我們也不清楚該從何下手。但是我們很興奮,因為可以親手創造出全世界從未見過的產品。」
開發過程中不斷地反覆嘗試
就這樣我們就此開始了從無到有創造全新產品的工作。
「我們決定要創造出發表時能讓全世界都會為之振奮的產品。我們知道必須向使用者展示出令人驚豔的地方。這也是我們身為開發人員不能退讓的地方。」
而團隊在開發設計過程中,針對顯示圖形上遭遇到了巨大的困難。也就是若是採用一般的方法,是無法繪製出含有曲線的圖形的。
「於是我們從中瞭解到必須使用上全點陣顯示器的方式才能夠正確地繪製出圖形,但是這樣會增加所多功耗。
並希望這樣的計算機能依靠電池供電的方式去運作,讓使用者可以隨身攜帶。
為了確保計算機可攜性,我們採用了點陣式 LCD 顯示屏,並將計算機設計成低耗電。
同步考慮如何讓計算機的尺寸更方便手持,以及如何讓顯示資料與圖像更容易讀取。」
儘管面臨各種限制與挑戰,但是開發團隊還是憑藉腦力激盪的智慧與堅持不懈的努力,成功實現了繪圖功能的計算機。



當然在軟體層面上,計算機繪製圖形的方式也是一大問題。
「在閱讀數學教科書並思考我們需要的功能時,我們關注的是要如何繪製圖表與顯示圖形座標,並提供放大與縮小等基本功能。
我想我們就是從那個時候開始,考慮設計含有圖示顯示的功能表以及互動式、直覺式的操作。
而我總是隨身攜帶一本筆記本,無論身處何處,這樣才能在新的想法出現時馬上記下,新功能也就是這樣開始的。」
吉野先生(Yoshino)描述了團隊在當時是如何在試驗中堅持不懈、反覆嘗試。
過程中也曾發生過無法顯示圖形或者是顯示出出乎意料內容的情形。
即使到現在,他依然能清晰地記得,當y=x2 的圖形終於出現在原型計算機的顯示幕上時是什麼感覺。最終,他在提案中提出的想法得以成真。

最終成果:世界首台繪圖型計算機
歷經這樣的開發過程,終於在 1985 年的時候 fx-7000G上市。
「最後我們成功創造出了一款在功能、技術、成本與交期之間取得了完美平衡的產品。」
吉野先生(Yoshino)的想法不僅僅只在產品開發,也延伸到產品的命名。
「我從『fx』開始,也就是卡西歐(Casio)科學型計算機的品牌名稱。接著我想到 7 是一個幸運數字,於是我們將型號命名為『fx-7000G』。」


當年夏天,fx-7000G 在美國消費性電子展(CES)備受矚目。
「來到攤位的教師使用後都說:『太讚了!』聽到這些話時,我真的非常開心。」
之後,革命性 fx-7000G 的新聞席捲許多產業,爾後,教育界的重要人士在學術研討會上介紹 吉野先生(Yoshino)時,都會說是「開發首台繪圖型計算機的工程師」。
教學課堂上計算機的核心功能
吉野先生(Yoshino)指出 fx-7000G 不單單只是繪製圖形。
「我相信科學型計算機在計算的同時也顯示圖形,可以引領新學習型態的發展,鼓勵探索並發展邏輯思考技能。」
fx-7000G 推出後,科學型計算機開始在許多國家作為教育工具使用,像是美國、法國、德國和澳洲。
使得在教育中將計算機引用和採用科技的速度開始蓬勃發展。
美國的史密森學會(Smithsonian Institution)也認可了 fx-7000G 對於數學教育的貢獻,並將此計算機納入收藏。
可以說,fx-7000G 在科學型計算機的歷史上占據重要的地位。
自那時起,卡西歐(Casio)開始持續與教育工作者合作,推出更多在教室中易於使用功能的科學型計算機。
催生出了包含像是 MS 系列的科學型計算機,它可以讓使用者以教科書風格的格式輸入資訊;還有 ES 系列科學型計算機,它則是可以使用與教科書相同的方式顯示數值公式。透過以上的各種方式,卡西歐(Casio)的科學型計算機仍持續不斷演進。


fx-82MS
fx-991ES
科學型計算機作為教育工具支援探索
吉野先生(Yoshino)對科學型計算機應該具備什麼的想法,與他自己學生時期的經驗有著密切地關聯。
「我還是大學生的時候,為了分析電路,都需要大量的手寫計算包含複雜的數字與積分的算式,我常好奇,將來有一天計算機是不是也能夠協助我減少所有手寫計算所耗費的時間。
我也曾聽過許多老師說過,數學有三大『阻礙』,讓人不喜歡這個科目。分別是分數、方程式和微積分。所以我總是一直思考著要如何創造出某種工具來克服這些阻礙,協助學生學習數學。」
而科學型計算機就必須不僅僅是只會算出答案的簡單機器。它得成為一個教育工具,一個可以包括支援涵蓋個人測試、思考與探索及發現的工具。
這就是 fx-7000G 以及整體科學型計算機的核心願景。

展望未來:卡西歐(Casio)的教育業務理念

在卡西歐(Casio),我們秉持著「創意與貢獻」的企業信條,背負著以產生有創意的想法和新價值為使命,並將這些成果貢獻給社會的使命。
針對教育業務,卡西歐(Casio)提出了「激發好奇心」(Boost Your Curiosity)的理念,旨在表示支援每個學習者發展和培養「好奇心循環鏈」(chain of curiosity), 讓他們在透過獲得新知識的同時,刺激想要進一步探索的好奇心。我們持續且積極地參與各種計畫,致力於此,藉以達成這個目標。
這樣的理想與方法並非一夕之間就能完成。相反地,而是一種自然且持續的進步,始於吉野先生( Yoshino)渴望創造尚未問世的繪圖型計算機,加上開發團隊從當時至今的不懈努力之下造就而成。
