В эпоху быстрой смены технологий, которую мы наблюдаем сегодня, школьное образование, являющееся самым длительным этапом обучения каждого человека, становится решающим фактором успеха не только отдельной личности, но и экономического, социального успеха всей страны.

В проекте «Наша новая школа» подчеркивается, что «главным результатом школьного образования должно стать его соответствие целям опережающего развития. Это означает, что изучать в школах необходимо не только достижения прошлого, но и те способы и технологии, которые пригодятся в будущем». Такая школа, естественно, требует и новых программ обучения, и новых учителей, являющихся не только профессионалами-педагогами, но и профессионалами в других областях деятельности, способных помочь ребятам найти себя в будущем, стать самостоятельными, творческими и уверенными в себе людьми.

В свете этих новых инициатив весьма актуальной становится научно-исследовательская работа «Разработка и внедрение технологий использования возможностей современного научного центра для повышения качества образования», проводимая в настоящее время в Центре информационных технологий г. Гатчина. Результаты этой работы могут быть использованы на старших ступенях школы с профильным обучением. Знакомство с научными достижениями Петербургского института ядерной физики им. Б.П. Константинова РАН (ПИЯФ РАН), являющегося крупнейшим научным центром не только в России, но и в мире, должно способствовать расширению кругозора школьников, повышению их интеллектуального уровня, помочь им научиться осваивать новое, ценить красоту научного поиска, способствовать выбору дальнейшего профессионального пути.

Начиная работу, мы провели анализ существующих программ преподавания предметов естественного цикла (включая физику, химию, биологию, информатику) на старшей ступени средней школы; проанализировали достижения научного центра, предлагаемые для программы углубленного изучения дисциплин естественного цикла; разработали организационные положения, регламентирующие деятельность по реализации и сопровождению новых технологий в преподавании естественных дисциплин; отобрали технические и программные средства, необходимые для организации доступности научной базы, включая мультимедийные и коммуникационные средства.

Анализ научно-исследовательских работ, проводимых в ПИЯФ и получивших мировое признание, показал, что для включения в программы естественно-научного цикла профильной школы можно отобрать множество работ. В данной статье мы остановимся только на работах, относящихся к области информационно-коммуникационных технологий.

Неотъемлемым компонентом культуры современного человека является информационная культура, решающий вклад в формирование которой сегодня вносит изучение информатики и информационных технологий. Среди шести ключевых компетенций, рассматриваемых в настоящее время как стержень социализации молодого поколения, подготовки его к последующей профессиональной деятельности, ведущее место занимают информационные и коммуникативные компетенции. Формирование современного научного мировоззрения невозможно без изучения информатики, понимания роли информационных процессов в живой природе, обществе, технике. Именно поэтому информатика становится важнейшей частью непрерывного образования человека на всех этапах: начального, основного, полного среднего, профессионального образования, переподготовки и повышения квалификации. Особую роль играет здесь средняя школа. От уровня и качества школьной подготовки по информатике во многом зависит успешность продолжения образования. Без использования современных средств информационных технологий уже невозможно представить образовательный процесс в условиях новой информационной среды. Во многом подготовка по информатике сказывается на эффективности использования информационных средств и методов в будущей профессиональной деятельности.

Для ознакомления школьников с современными тенденциями в области новых информационных технологий, используемых в научных исследованиях, предлагается способ распределенных вычислений.

В широком смысле распределенные вычисления — это способ решения трудоемких задач (вычислительных и задач обработки данных) с привлечением большого числа исполнителей (вычислительных ресурсов, а также ресурсов хранения и передачи данных), работающих одновременно над разными частями задачи. Вообще говоря, этот термин объединяет большое число различных подходов и конкретных технологий для решения такого рода задач. В курсе, предлагаемом для изучения в профильной школе, основное внимание будет уделено одному из подходов, а именно, технологии Грид-систем, которая используется для создания географически распределенной вычислительной инфраструктуры, объединяющей ресурсы различных типов с коллективным доступом к этим ресурсам.

Идейной основой технологии Грид является объединение ресурсов путем создания компьютерной инфраструктуры нового типа, обеспечивающей глобальную интеграцию информационных и вычислительных ресурсов на основе сетевых технологий и специального программного обеспечения, а также набора стандартизованных служб для обеспечения надежного совместного доступа к географически распределенным информационным и вычислительным ресурсам.

В прагматическом понимании Грид — это интеграция расположенных в разных местах телекоммуникационной сети (то есть распределенных) компьютерных систем для обеспечения более эффективного использования ресурсов и решения прикладных задач принципиально нового уровня сложности.

Применение технологии Грид может обеспечить новый качественный уровень, а иногда и реализовать принципиально новый подход в обработке огромных объемов экспериментальных данных, обеспечить моделирование сложнейших процессов, визуализацию больших наборов данных, работу сложных бизнес-приложений с большими объемами вычислений.

Одним из проектов, целью которого и является создание производственной Грид-системы для обработки научных данных, является проект EGEE (Enabling Grids for E-sciencE), который выполняется под эгидой Европейского Союза. Участниками этого проекта являются более 90 научных и образовательных учреждений со всего мира, включая и Петербургский институт ядерной физики РАН.

Построение инфраструктуры Грид в рамках проекта EGEE ориентировано, главным образом, на применение в различных отраслях научной деятельности, в том числе и для обработки данных в физике высоких энергий участниками экспериментов, проводимых в Европейском центре ядерных исследований.

В заключение можно сказать, что по окончании выполнения проекта в программы углубленного изучения естественных дисциплин для учащихся 10-11 классов будут включены последние достижения приоритетных научных исследований в физике элементарных частиц, нанотехнологиях, молекулярной биологии и генетике, информационных и коммуникационных технологиях. Материалы будут содержать лекции ведущих ученых ПИЯФ, сопровождаемые показом экспериментов, проводимых на реакторе и в лабораториях (молекулярной генетики, клеточной биологии и др.), а также сведения о научных работах международного уровня, проводимых учеными крупнейших научных центров Европы и США. В ходе проекта, который выполняется в тесном контакте с образовательными учреждениями, будут разработаны технологии представления указанных работ с использованием мультимедийных и коммуникационных средств, включая разработку методов и способов отображения информации.

Г.Ш. Весна О.М. Зобкало С.Б. Олешко