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.

Бакалавриат физико-математического профиля «Математика и информатика» направления подготовки «Педагогическое образование» относится к двунаправленным программам обучения. Срок обучения составляет 5 лет. В связи с этим по информатике в учебном плане предусмотрены две учебные вычислительные практики. Обе эти вычислительные практики связаны с применением полученных знаний и умений в области программирования. Студенты во время практик разрабатывают программные продукты, содержание которых относится к предметной области математики. Данный факт отражает специфику получения знаний в смежных областях науки – информатики и математики.

Время первой вычислительной практики относится к концу 6 семестра на 3 курсе. К этому моменту студенты на первом курсе освоили программу учебной дисциплины «Алгоритмы и структуры данных», на втором – получили знания по машинной графике на курсе по выбору из блока дисциплин предметной подготовки, на третьем – овладели навыками программирования в визуальной объектно-ориентированной среде. Таким образом, они к вычислительной практике обладают всеми необходимыми знаниями и умениями для реализации своих профессиональных навыков. Задача вычислительной практики заключается в создании среды программной оболочки, включающей методические материалы по одному из разделов школьного курса математики.

Вторая вычислительная практика проводится на 4 курсе после завершения изучения базового курса программирования и освоения программы дисциплины «Информационные системы». Студенты разрабатывают средствами языка объектно-ориентированного программирования программную оболочку информационной системы поддержки работы учителя математики и информатики. Система включает базу данных организационных материалов, таких как расписание уроков, список класса, предметные нормативные документы, методическая копилка. Материалы методической копилки встраиваются в информационную систему из программной оболочки, созданной на предыдущей вычислительной практике, в расширенном и доработанном виде.

На примере первой вычислительной практики опишем основные особенности структуры и содержания учебной деятельности студентов.

В начале вычислительной практики студентам сообщаются цели и задачи их работы. Основной целью практики является формирование общекультурных и профессиональных компетенций студента, а именно создание необходимой основы для использования современных средств инструментальных систем при изучении студентами естественнонаучных, общепрофессиональных и специальных дисциплин в течение всего периода обучения и в будущей профессиональной деятельности. Задачами практики выступают подготовка студентов к осознанному использованию методов программирования при решении прикладных задач, а также использование с применением технологий программирования возможностей образовательной среды [1] для обеспечения качества образования.

Затем во время ознакомительной лекции студентам излагаются подходы к выбору тематики проекта, демонстрируются программные продукты прошлых лет. На примере методических программных разработок обсуждаются достоинства и недостатки, выбранных методов программной реализации. Дискуссия со студентами направлена на выявление оптимальной методологии программной реализации того или иного элемента разрабатываемой системы. Это позволяет осознанно подойти к использованию методов программирования при решении поставленных задач вычислительной практики.

После проведения инструктажа по технике безопасности студенты приступают непосредственно к исследовательской работе. Они выбирают тематику проекта, определяют, будет ли проект индивидуальным или групповым, очерчивают его содержание. Затем приступают к проектированию программной оболочки, составлению ее модели. Как правило, на данном этапе студенты строят UML-диаграммы проекта.

Собственно основной этап заключается в разработке и наполнении учебно-методическим материалом программной оболочки. Выбор темы по курсу школьной математики варьируется в широких пределах – от младших до старших классов, от базового до углубленного изучения материала. При этом студентами примерно в равных долях освещаются вопросы алгебры и геометрии.

Так, например, рассматривается следующая тематика:

- натуральные числа;

- простые числа;

- действия с обыкновенными дробями;

- решение линейных уравнений;

- решение квадратных уравнений;

- логарифм и его свойства;

- треугольники;

- четырехугольники;

- вычисление площадей многоугольников;

- построения в полярной системе координат;

- векторы;

- производная;

- теория вероятностей.

Проект в виде программного продукта, как правило, включает:

- теоретический и практический материал для проведения уроков по теме;

- задания для самостоятельной работы учеников;

- контрольные и диагностирующие материалы;

- конспекты отдельных уроков и внеурочных мероприятий;

- методические рекомендации учителю;

- исторические интересные факты;

- справочные материалы;

- рекомендации по работе с программой.

Теоретический материал, как правило, реализован в виде компактных взаимосвязанных блоков системы уроков. Он представляет собой электронный мультимедийный вариант школьного учебника. Практические материалы для проведения уроков содержат примеры выполнения заданий по теме, решения типовых задач. В данном разделе приведены задания для отработки базовых умений и навыков изучаемой темы. В зависимости от сложности они могут быть сгруппированы по уровням освоения учебного материала. Для всех приведенных заданий система содержит ответы, а для некоторых особо сложных заданий рекомендации к решению.

Раздел «Самостоятельная работа» предназначен для выполнения школьниками домашних заданий. Он включает систему вариативных заданий для закрепления полученных знаний во внеучебное время. Данный раздел также как и разделы «Теория» и «Практика» содержит учебный материал для разного уровня подготовки. К заданиям раздела в конце приводятся ответы.

При проектировании данных разделов студенты нередко используют в качестве подключаемых модулей инновационные образовательные автоматизированные системы построения оптимальной траектории обучения [2, 3]. Подобного рода системы [4, 5] используют математические алгоритмы [6, 7], которые позволяют наиболее рационально организовать совместную учебную деятельность педагога и школьников [8].

Раздел материалов для контроля и диагностики наиболее часто бывает представлен в виде системы тестов или подключаемой автономной тестовой оболочки. Как правило, в большинстве случаев студенты разрабатывают несколько вариантов тестов, содержащих задания в закрытой форме с выбором вариантов ответов и в открытой форме на дополнение. Задания теста параллельных форм теста загружаются в программу из текстовых файлов. При использовании автономной тестовой оболочки у разработчиков появляются дополнительные возможности в виде готовых инструментов для работы с разнообразными тестовыми формами [9, 10].

Раздел «Конспекты уроков и мероприятий» содержит оформленные в контексте парадигмы личностно-ориентированного обучения дидактические материалы конспектов учебных и внеучебных занятий. Конспекты служат образцом учителю использования теоретического материала, практических заданий и заданий для самостоятельной работы программной оболочки при подготовке к занятиям. Раздел «Методические рекомендации» включает описание методологии изучения рассматриваемой тематики. Он описывает ряд вопросов методики подготовки к урокам, подходы к изложению материала по данной теме, методические способы и приемы приобретения практических умений и навыков выполнения тематических заданий.

Раздел «История» включает краткую историческую справку по изучаемой теме – основные даты, фамилии ученых и их вклад, интересные факты и события. Раздел «Справочные материалы» содержит формулы и теоремы. Также в этот раздел включены ссылки на литературные источники, в которых можно найти дополнительные сведения по данной тематике.

В заключительном разделе содержатся рекомендации по работе с программной оболочкой. В нем описаны требования к компьютеру, особенности навигации в системе, конфигурация диалоговых окон, полей для ввода данных и других элементов, специфика организации обратной связи с пользователем. Также в данном разделе приведены сведения об авторах-разработчиках программы.

Данные модули программы реализованы либо в виде меню, либо набором соответствующих кнопок на форме проекта. При этом первый вариант выглядит предпочтительнее в случае большого количества разделов на главной форме. С помощью кнопок более рационально организовать навигационную систему переходов при открытии материалов внутри каждого раздела. Учебно-методические материалы программной оболочки можно внедрить как в саму программу, так и открывать в специализированных для данного вида файловых документов программах. Например, сравнительно небольшие текстовые документы можно загрузить в специальное поле, в то время как документы большого объема целесообразно открывать в текстовом редакторе. Презентации и видеоматериалы, как правило, открывают в соответствующих программных средах. В то время как для контроля знаний и умений по теме чаще разрабатывают собственные тестовые оболочки, а не универсальные, что определено широтой охвата тематики исследовательского проекта.

Применение программных продуктов данного вида актуально при обучении школьников в условиях информатизации системы образования [11]. Подобного рода программные оболочки позволяют сопровождать обучение, их объединение в программные комплексы открывает возможности автоматизировать отдельные этапы процесса [12]. Первое в настоящих условиях стало на сегодняшний день обязательным элементом образовательного процесса, второе – модернизирует весь процесс обучения, значительно высвобождает и перераспределяет учебное время для углубленного изучения предмета одним из наиболее оптимальных способов. Объединение таких программных оболочек в единую систему с реализацией обратной связи и адаптивных алгоритмов обучения раскрывает широкие перспективы использования данного рода программных комплексов [13].

Обучение студентов-бакалавров основам проектирования и разработки программных оболочек также востребовано в будущей практике профессиональной работы в области информатики. При создании такого рода программных продуктов необходимы комплексные знания по визуальному объектно-ориентированному программированию, которое в настоящее время все активнее внедряется в изучение школьной программы по информатике [14]. Создание программных оболочек является определенным стандартом разработки программных продуктов. Получение навыков их программирования помогает школьникам реализовывать свои проекты в виде завершенных продуктов при обучении в профильной школе [15]. Демонстрация проектов, оформленных подобным образом, выгодно отличает их среди множества других программ-оболочек на различных конкурсах IT-технологий [16].

Таким образом, профессиональная подготовка студента-бакалавра должна обеспечивать получение фундаментальных навыков построения таких систем, что и отражено в задачах вычислительной практики.

Особое место в изучении программирования занимает область компьютерной графики. Зачастую ее наполнение в школе вовсе ограничивается рисованием объектов либо составлением коллажей в растровом или векторном графическом редакторе. В программировании данную область отождествляют с размещением различных объектов графической библиотеки на экране или форме, то есть опять же с рисованием. В тоже время целесообразно и возможно в соответствии с возрастом старшеклассников предлагать применять в проектах и иные графические решения. Одним из таких решений выступает управление графическими объектами. При этом более разумно не ограничиваться возможностями учебных версий языков программирования. Это позволит уже в профильной школе плавно перейти к изучению современных сред программирования. Например, такую связку составляют учебный язык программирования Pascal ABC и среда визуального программирования Lazarus.

В среде Lazarus на занятиях кружка по информатике можно показать управление объектами на форме, как с использованием клавиатуры, так и при помощи мыши. Это позволяет сделать демонстрация развивающих игровых проектов. Одну группу таких проектов составляют простейшие игры, в которых по сюжету необходимо управлять действиями некоего положительного героя. Он должен преодолевать различного рода препятствия и бороться с отрицательным персонажем. Во вторую группу проектов отнесем интеллектуальные развивающие игры. В них можно предложить решить головоломку, разгадать ребус, решить кроссворд и многое другое. Развивающие проекты такого рода в последующем можно успешно использовать для организации как учебных, так и особенно внеучебных занятий в младшей и средней школе [4, 5].

Учителей подобные проекты учат разрабатывать во время учебных вычислительных практик, будучи студентами вузов, или в рамках курсах повышения квалификации [6]. Также они могут найти достаточное количество рекомендаций по работе с графикой в современных средах программирования. Рассмотрим и охарактеризуем ряд таких проектов.

Проект «Приключения кота» (рис. 1) демонстрирует простейшую игру с реализацией движения объектов на форме при помощи клавиш управления. На задний фон формы помещена картинка с сюжетом игры. На переднем плане расположены два героя игры – кот и «Монстрик». Задача кота пройти монстрика, охраняющего дорогу. Монстрик защищает дорогу, стреляя «вредными» каплями. Победить монстрика можно, если у него иссякнет здоровье. Этого можно достичь либо поймав необходимое количество бонусов, падающих с неба в произвольном месте формы и в хаотичном порядке, либо стреляя в монстрика «добрыми» каплями. При этом следует учитывать, что бонусы действуют на обоих героев. Они могут оказывать как положительный, так и отрицательный на их здоровье эффект. Движение вперед-назад осуществляется с помощью клавиш вправо-влево. Прыжок – с помощью клавиши вверх. Выстрел – с помощью клавиши пробел.

Рисунок 1 – Проект «Приключения кота»

При проектировании данной игры и подобных ей игр от ученика требуется продумать ее сценарий, подобрать соответствующие сюжету картинки, обработать должным образом их. После этого добавить появление на форме иных графических объектов, запрограммировав их с помощью датчика случайных чисел. Затем следует научиться программировать сложные действия по нажатию клавиш для перемещения объектов на форме и сопоставить их сюжетным линиям игры.

Подобные игры включают, как правило, ни один, а несколько этапов – от простого к сложному. Также в них можно заложить несколько уровней сложности на выбор игрока. Разнообразить сценарий игры можно различными способами от появления препятствий на пути персонажа до дополнительных заданий.

Игры второй группы позволяют одновременно совершенствовать знания ученика по информатике в области программирования и развивать его интеллектуальные способности. Например, осваивая приемы работы с графическими элементами, ученики часто обращаются к проектированию логических игр. Такое обучение способствует развитию и навыков по программированию и логического мышления школьников [7]. Приведем и проанализируем ряд таких игр-проектов.

Рассмотрим проект игры «В поисках «Черной жемчужины»» по мотивам серии кинофильмов «Пираты Карибского моря» (рис. 2). В данной игре необходимо помочь Джеку Воробью в поиске сокровищ. Игра включает три части. Первое задание состоит в поиске пары для каждого сундука с сокровищами (рис. 3). Во втором задании следует собрать пазл морской карты (рис. 4). Третье задание содержит кроссворд (рис. 5), содержащий вопросы о фильме (рис. 6). Выполнив все задания, игрок сможет отправиться за сокровищами.

Рисунок 2 – Проект «В поисках «Черной жемчужины»»

Рисунок 3 – Задание 1 «Найди пару»

Рисунок 4 – Задание 2 «Собери пазл»

Рисунок 5 – Задание 3 «Кроссворд»

Рисунок 6 – Вопросы к кроссворду

Данный проект предваряется стандартным окном заставкой, которое содержит типичное для всех программных продуктов меню. Меню проекта включает пункты «Игра» и «Справка». Первый – позволяет начать или завершить игру. Второй – содержит правила работы с программой и сведения о ее разработчиках.

В разработке первого задания применяется графическое решение замены одной картинки на форме другой. Для поля из 16 составляющих необходимо 9 картинок. Восемь пар позволяют замостить экранную форму. А оставшаяся девятая картинка должна быть в цвет заднего фона. Шестнадцать ее копий в начале игры скрывают вид основных картинок. Щелчок на выбранном поле меняет положение основной картинки с заднего фона на передний план. Это возможно реализовать при помощи свойства видимости каждой из картинок. Основная картинка становится видимой, а закрывающая ее до действия, наоборот, нет. При выполнении задания, если игрок находит пару одинаковых изображений, то они удаляются с формы. Для этого отключается свойство отображения их на форме. Если он ошибается в выборе парного изображения, то обе картинки закрываются девятой картинкой, становятся невидимыми.

Программная реализация второго задания схожа с первым заданием. Для него необходимо 16 картинок. Пятнадцать – составляющих пазла и одна картинка в цвет экранной формы. В отличие от первого задания щелчок по картинке меняет ее местами с пустой картинкой. При этом данные изображения должны быть соседними, то есть иметь общую сторону. В задании также используется свойство отображения картинки на форме. При этом процедура выполнения щелчка включает смену координат расположения двух изображений.

Третье задание включает две формы. Одна из них содержит обычный текст с вопросами кроссворда, размещенный на ней с помощью стандартного поля Memo. Вторая – клетки для ввода ответов на вопросы. Клетки представляют собой поля, в которые можно вводить символы с клавиатуры. Правильные ответы хранятся в отдельном файле. Расположение символов в нем позволяет сгенерировать расположение клеток на форме. Пробелы интерпретируются как пропуски клеток для ввода. Над большими буквами, записанными в файле, располагаются номера вопросов. При ошибочном вводе буквы программа выдает сообщение о количестве ошибочных попыток при разгадывании кроссворда.

Рассмотрим еще один проект – «Спички» (рис. 7). Данный проект реализует классическую игру, по правилам которой необходимо по очереди брать определенное количество спичек. В данной версии игры по очереди ходят компьютер и игрок. Порядок определяется жребием. За один ход можно взять от одной до трех спичек. Выигрывает тот игрок, кто взял последнюю спичку. В таких играх спички можно заменить любым другим объектом, например, камушком или монеткой.

 Рисунок 7 – Проект «Спички»

Стартовая форма проекта также как и в предыдущем содержит стандартное меню, пункты которого «Игра» и «Помощь» аналогичны по содержанию пунктам проекта «В поисках «Черной жемчужины»». Кроме того, добавлен пункт «Настройки». В нем пользователь может задать уровень сложности игры – «простой», «сложный» и «гуру», а также выбрать исходное количество спичек от 2 до 50.

Программная реализация включает расположенные на главной форме проекта две области. Первая, реализованная с помощью StringGrid, предназначена для отображения графического изображения спичек. Вторая – объект GroupBox – содержит элементы Label для отражения статуса игры (см. рис. 7). При помощи щелчка мышью игрок выделяет спички на поле и нажимает кнопку «Взять». При выделении спички, она меняет свое расположение на форме, как бы выдвигаясь вперед. Программно происходит замена в ячейке StringGrid одного изображения спички другим, что имитирует ее смещение на форме.

Проекты «Балда» (рис. 8) и «Виселица» (рис. 9) с одной стороны отличаются по идее от предыдущих проектов и в тоже время близки по своей программной реализации. Они имеют поле, содержащее буквы русского алфавита. И в том и в другом проекте необходимо составлять слова. В первом – поочередно с компьютером. При этом чтобы выиграть следует придумывать слова как можно большей длины. Нужно учитывать, что словарь игры должен включать эти слова. При необходимости словарь можно расширить, изменив текстовый файл программы. Игра завершается, когда на поле нет пустых клеток. Во втором – необходимо угадать слово по буквам, сделав не более 5 ошибок. В игре можно воспользоваться подсказкой, отражающей вопрос на загаданное слово. Буквы, которые были уже использованы, становятся не активными. Угадав одно слово можно перейти к следующему заданию.

Рисунок 8 – Проект «Балда»

Рисунок 9 – Проект «Виселица»

В играх «Балда» и «Виселица» следует перетащить букву алфавита с одного поля формы на другое. При этом в первой игре после этого необходимо выделить оставшиеся буквы слова и проверить есть ли составленное слово в алфавите программы. Во второй игре сразу осуществляется простейшая проверка соответствия буквы ее месту в слове. Эти же действия можно осуществлять и по щелчку мыши, выделив наперед место на поле объекта StringGrid. В данных проектах, как примерах игр второй группы, применяется та же идея смены изображений, только с множественным выбором.

Рассмотрим еще один более сложный с точки зрения программной реализации проект – «Японский кроссворд» (рис. 10). Как и в любом японском кроссворде необходимо сопоставить числа по горизонтали и вертикали количеству закрашенных клеток в рядах игрового поля. После закраски всех клеток поля на нем можно увидеть скрытое изображение.

Рисунок 10 – Проект «Японский кроссворд»

На форме проекта расположен ряд интуитивно понятных кнопок с изображениями. Манипулируя с закрепленными за этими кнопками действиями можно задать размеры поля, очистить его, загрузить рисунок, создать его или импортировать из графического файла. После этого можно перейти к решению кроссворда, нажав кнопку рисования. На любом этапе можно сохранить частичное решение, проверить его или перейти к новой игре.

В этом проекте реализован принцип закраски клеток карты одним из цветов – белым, серым или черным. В полях белого цвета указаны числовые значения, серый цвет инициализирует клетки игрового поля, а черный цвет служит для раскрашивания картинки. Смена цвета клетки игрового поля осуществляется изменением соответствующего свойства клетки по щелчку или протягиванию мыши. Однако в зависимости от выбора закрашиваемой клетки программно необходимо проанализировать множество вариантов последующего взаимного расположения пустых и закрашенных клеток. Данный операция вместе с наличием достаточно богатого выбора инструментария в программе усложняет ее код естественным образом, так как необходимо учесть всевозможные действия пользователя при разгадывании кроссворда. Так, например, пользователь может самостоятельно построить изображение для кроссворда. Для этого у него имеется возможность в клетки поля белого цвета заносить числовые данные или закрасить серые клетки. Это приводит к необходимости двустороннего анализа – поставить в соответствие числовым данным черные клетки игрового поля и наоборот, а также запомнить установленное взаимное соответствие в программном файле.

В подобных проектах можно сочетать развлекательный характер с познавательным интересом учащихся. Так проект «Маша и медведь в мире математики» (рис. 11) схож в реализации программного кода с проектом «В поисках «Черной жемчужины»». В коде запрограммировано составление пазла с Рене Декартом, разгадывание кроссворда Леонардо Эйлером, решение занимательных задач с Фридрихом Гауссом и «Веселые игры» с Бернардом Риманом. Все задания данного проекта имеют учебную составляющую, а не отвлеченный сюжет. В связи с этим такие проекты можно использовать на уроках в качестве методического материала.

Рисунок 11– Проект «Маша и медведь в мире математики»

Таким образом, игры-проекты данного вида включают изменение положения графического объекта на форме с помощью:

- смены свойства отображения картинки с True на False и обратно;

- изменения расположения изображений на форме;

- смены свойства цвета изображения.

Описанные в проектах статьи графические решения управления объектом на форме требуют знания в отдельной сравнительно небольшой области программирования компьютерной графики. В связи с этим разработка простейших игр вполне осуществима на кружках по информатике в школе физико-математического профиля. Такого рода проекты, как показывает практика, наряду с подготовкой и участием в олимпиадах [8] и научных конкурсах [9], заинтересовывают учеников в совершенствовании своих навыков в программировании, что способствует их дальнейшему интеллектуальному росту и осознанному выбору будущей профессии.