В связи с этим предметная область информатики должна отражать современные тенденции развития отрасли науки [3]. В обучении необходимо демонстрировать ее приложения при решении задач практической направленности [4]. Прикладной характер во многом определяет мотивацию и интерес обучающихся к предмету изучения.

Профильное обучение информатике предполагает участие школьников в различных предметных мероприятиях. Помимо олимпиад по программированию, информационным технологиям, правовой информатике учащиеся могут реализовать свой потенциал при подготовке научных исследований [5]. Выступления с докладами обычно происходит на школьном дне науки. Лучшие творческие работы рекомендуются для презентации в рамках городского дня науки.

В последнее время проекты участников можно условно разделить на две категории. Первую категорию составляют программные продукты, которые демонстрируют решение конкретной прикладной задачи [6]. К категории можно отнести программы, моделирующие при помощи математического аппарата поведение некоторой сложной биологической или социально-экономической системы [7, 8]. Так или иначе, данные проекты подразумевают программирование при решении поставленной задачи. Это может быть и визуальное программирование и web-программирование при создании контент-приложений и просто объектно-ориентированное программирование.

Вторую категорию составляют исследовательские мультимедийные проекты. Программы этой категории объединяет идея использования средств информатики при изучении других учебных дисциплин. Проекты обычно представлены в виде web-сайтов. Они иллюстрируют компьютерную реализацию той или иной системы, как правило, учебно-методического или информационного характера. Например, сопровождающий материал к уроку математики или физики, который наглядно показывает применение теории на практике. Или web-ресурс «Сайт дошкольного образовательного учреждения».

Эти творческие проекты отражают все многообразие применения информатики в современном обществе информационных технологий. Исследования в этих категориях оценивают отдельно друг от друга. Это объясняется тем, что проекты второй категории наряду с собственно разработкой программного продукта требуют поиска, обработки и систематизации больших объемов информации. Проекты же первой категории – сугубо программная разработка.

В последние два года среди проектов, представленных на городском дне науки по информатике, наметилась четкая тенденция возобновления линии программирования. Это в первую очередь обусловлено тем, что на уроках информатики и в работе кружков профильной направленности стало значительно больше, как и раньше, уделяться времени на формирование алгоритмического мышления. Не последнее место здесь также занимает набирающее обороты изучение в профильной школе основ web-программирования.

В 2014 году по направлению программирования на городском дне науки было представлено девять приложений. Кратко охарактеризуем каждое из них.

Наиболее востребованной у учащихся оказалось изучение на углубленном уровне темы «Системы счисления». Данной тематике были посвящены три доклада. В первом из них рассматривалась визуализация алгоритмов перевода чисел в различные позиционные системы счисления. Проект был создан на языке Object Pascal в среде визуального программирования Delphi. Достоинством программного продукта являлась графическая иллюстрация перевода чисел из одной системы счисления в другую. Принцип наглядности в обучении был удачно реализован в программе в виде совместимых окон. Пользователь программной среды может одновременно задавать параметры перевода, такие как основания систем счисления, точность вычислений и одновременно видеть не только отображение результата, но и изменение иллюстративного ряда при модификации исходных параметров.

Во втором докладе по этой теме было представлено исследование по нестандартным системам счисления. Были описаны принципы построения мнимой двоичной и нега-четверичной систем счисления, охарактеризованы направления применения подобного рода систем в практике создания вычислительной техники. Автором исследования были разработаны программы в среде Pascal ABC, демонстрирующие работу в описанных им системах счисления.

В третьем докладе слушателям был представлен модуль программной оболочки Internet-ресурса, в котором можно было производить перевод целых и дробных чисел в позиционных системах счисления по основанию до двадцати включительно. Пользователь мог задать значение числа в одной системе счисления, указав при необходимости его точность. Программа вычисляла результат во всех других системах. Особенностью ресурса выступала возможность организации арифметических действий над числами, представленными в различных системах счисления.

Ряд проектов были выполнены в среде программирования Pascal ABC. Они демонстрировали возможности программирования при решении разнообразных прикладных задач. Один из докладов был посвящен применению метода статистических испытаний Монте-Карло для определения значения числа Пи. Другой раскрывал особенности решения переборных задач на примере обхода конем клеток шахматной доски вычислительными мощностями компьютера. В третьем докладе были проанализированы достоинства и недостатки основных алгоритмов криптографии для безопасной передачи данных.

Особого внимания заслуживает рассмотрение проекта концептуального решения прикладных задач с помощью дерева отрезков. Автором доклада обсуждается возможность применения метода к вычислению площадей и периметров областей различной геометрической формы, имеющих наложение друг на друга. Описывается задача о радиолокационном покрытии территорий и задача о протяженности границы, площади и суммарном объеме загрязненной территории при уборке мусора.

Отдельно также следует отметить две следующие работы. В первой из них описана методология администрирования форменных серверных приложений. В этой работе продемонстрированы возможности платформы ASP.NET для проектирования контент-приложений. Автором раскрыта сущность технологии разработки и сопровождения web-ресурсов, на примере web-сайта показана программная реализация системы контента. Во второй работе представлена программа управления антропоморфным роботом. Участникам и жюри дня науки был предъявлен серийный робот, выполняющий инструкции данной программы. Он под музыкальное сопровождение осуществлял танцевальные движения, заложенные в программном модуле.

Мультимедийные проекты на городском дне науки были представлены шестью информационно-исследовательскими разработками. Так примером визуализации алгебраических данных служит творческий проект учебно-методического характера, демонстрирующий построение сечений многогранников в среде Delphi. В программе пошагово демонстрируется алгоритм получения плоскостного сечения по точкам. Даны методические комментарии к каждому шагу. Программа проекта включает не только общий алгоритм, но и ряд примеров построения сечений тетраэдра, пирамиды, прямоугольного параллелепипеда, призмы и произвольного многогранника. Также программная оболочка содержит краткое изложение теоретического материала и блок заданий для самостоятельного решения.

В том же русле был выполнен и еще один представленный проект. Он иллюстрировал выполнение построений в декартовой и полярной системах координат. В проекте ученики провели системный анализ особенностей математического описания линий и фигур в данных системах. Авторы проекта привели наглядные примеры объектов природы и жизнедеятельности человека и проследили взаимосвязь между их алгебраическими представлениями в этих системах. Программная реализация проекта отражала идеи выбора для построения объекта декартовой или полярной системы координат в зависимости от числовых характеристик фигуры.

Эти примеры являются в последнее время скорее исключением, чем практикой докладов на научных конференциях школьников. Это объясняется тем, что такие учебные проекты требуют не только большой исследовательской работы в поиске и систематизации информации, но и фундаментальных знаний в области программирования. Данные мультимедийные учебные проекты лежат на стыке программирования, коммуникационных технологий поиска и информационных технологий обработки данных. Классическим же примером среди мультимедийных проектов последних пяти лет является проектирование, разработка и сопровождение web-сайта.

Интерес к созданию web-ресурсов в последнее время переходит на новый уровень. С одной стороны все меньше учениками разрабатываются сайты по шаблону, они ищут инновационные пути воплощения своих идей. Это уже не сайт учебного заведения или сайт учебно-методического характера. С другой стороны особо важный аспект наполнения сайта достоверной информацией становится стандартным. В связи с чем современные сайты школьников обобщают информацию, которая еще не нашла отражение или ее части разрознены и не систематизированы в сети Интернет.

В данном направлении научных исследований была представлена коллективная авторская разработка школьников – web-сайт «Род Вонлярлярских в истории России». Сайт содержал систематизированные сведения о представителях рода, его значении в исторической судьбе малой Родины – Смоленщины и России в целом. Структура сайта воплотила основные тенденции современного сайтостроения. Название и эмблема сайта, выполненные в векторном графическом редакторе, ярко характеризовали проблематику данного web-ресурса. Горизонтальное интерактивное меню со встроенными закладками вместе с кнопками логических переходов обеспечивали понятную пользователю навигацию. Сопровождение материала графическими изображениями наглядно иллюстрировало текстовое содержание проекта. Уникальность Интернет-ресурса составляли исторические факты и события, описания которых ранее не были размещены во всемирной паутине. Заинтересованность в создании такого мультимедийного проекта именно этой группой школьников появилась ввиду того, что один из ее участников являлся одним из потомков рода Вонлярлярских. На web-сайте была размещена редкая карта родового поместья и изображение генеалогического древа рода Вонлярлярских XVIII века, которые передавались из поколения в поколение. Несомненно, подобного рода web-ресурсы являются особо востребованными в восстановлении исторической памяти народа. Заинтересованность учащихся в такой работе побудило коллектив к продолжению проекта в виде общего ресурса школы об исторических потомках их воспитанников. Таким образом, проекты такого рода служат ярким примером использования современных информационно-коммуникационных технологий в других областях знаний.

Систематизация материалов междисциплинарного характера привлекает к разработке проектов не только учащихся физико-математического профиля, но и других профилей обучения, например, гуманитарного. Они создают мультимедийные проекты в рамках своего научного направления. Так один из докладов на дне науки раскрывал историю развития электроэнергетики в России. В проекте были собраны сведения, отражающие основные вехи формирования электроэнергетического комплекса в стране. Авторами в ходе исследования выявлены исторические факты становления электроэнергетической системы в Смоленской области. Проект как завершенный информационный программный продукт представлял собой совокупность мультимедийных презентаций, собранных под единой оболочкой.

Примером учебно-методического проекта школьников гуманитарного профиля, сведения которого необходимы всем пользователям персонального компьютера, стала гипертекстовая оболочка, содержащая материал об информационной безопасности детей в сети Интернет. Проект в первую очередь предназначен детям дошкольного и младшего школьного возраста. Авторами были разработаны социальные ролики, предупреждающие каждого ребенка о сайтах с недопустимой информацией и о небезопасном контенте для работоспособности компьютера. Ученики привели обобщенную систему правил поведения при работе в сети Интернет. Школьника сформировали базу Интернет-ресурсов обучающего характера для младших школьников. Такие проекты востребованы при организации учебной деятельности в школе. Они подтверждают факт о неотвратимости и целесообразности применения информационных технологий XXI века в повседневной практике обучения. Несмотря на то, что обучение информатике в профильных классах гуманитарного направления во многом носит информационно-ознакомительный характер деятельности, учащиеся должны быть вовлечены в мир информационно-коммуникационных технологий.

Реалии современной действительности таковы, что без информатики и ее информационных технологий не обходится практически ни одна сторона деятельности человека. Исследовательский проект «Определение чувства времени» наглядно демонстрирует этот факт. В рамках доклада на дне науки авторы показали, какие возможности предоставляют компьютерные технологии в научных исследованиях. Учащиеся на базе своей школы среди учеников всех параллелей и преподавательского состава проводили эксперимент о чувстве времени человеком. Для этого они разработали компьютерную программу, которая фиксировала результаты тестирования испытуемых при определении интервалов времени. Программная оболочка записывала в базу данных значения истинного времени и времени установленного человеком при прохождении теста. Результаты тестирования, полученные для каждой возрастной категории, были обработаны средствами MS Excel. В среде табличного процессора в электронных таблицах для обработки данных использовались встроенные статистические функции, для наглядного отображения данных – сервисы построения диаграмм. Таким образом, средства информационно-коммуникационных технологий позволили и провести эксперимент и обработать данные исследования.

Как показали выступления школьников на городском дне науки по информатике, достижения в этой области позволяют применять технологии программирования и информационно-коммуникационные технологии в широком спектре научных областей знаний. В тоже время предметное обучение информатике в школе формирует, как правило, только базовые навыки владения компьютерными технологиями. Фундаментальные основы программирования могут быть сформированы лишь в профильной физико-математической школе. Однако это вовсе не означает, что учащиеся других профилей подготовки в старших классах лишены возможности совершенствовать свои знания и умения по информатике. Значительное количество докладов на дне науки, в которых применялось не только и не столько программирование, а информационные технологии наглядно свидетельствует об этом. Обучение в рамках любого профиля в старшей школе раскрывает перед учащимися широкие перспективы использования информационно-коммуникационных технологий на практике.