Особенности преподавания курса «Информатика и ИКТ» в ЮФМЛИ

1. Входные данные

В Югорском физико-математическом лицее ведется профильное обучение информатике, продолжительность курса 280 часов в течение 2 лет. Ученики приходят в лицей с разной подготовкой по информатике, ставят перед собой разные цели, но многие поступают в ВУЗы на специальности, прямо или косвенно связанные с информационными технологиями и программированием.

В ЮФМЛИ проводится мониторинг готовности нового набора к профильному обучению информатике. Применялись два метода исследования: тестирование и опрос. Тестирование, как метод исследования, оказался не эффективным, т.к. ученики уклоняются от оценивания, сдавая пустой тест. Поэтому проводится опрос, в котором ученики проводят самооценку своей компетентности по основным темам курса информатики. Нас интересуют ученики, которые не изучали или изучали «немного» темы, контролируемые ЕГЭ и дающие 75% первичного балла. Каждый год в зону риска попадают ученики по темам «Информация и кодирование», «Основы логики» и «Алгоритмизация и программирование». Нужно отметить, что количество учеников, оценивающих свои знания языков программирования на «не знаю» или «знаю немного» снизилось с 72% в 2006 до 45% в 2016 году. Знания и умения этих учеников корректируются и пополняются на уроках профильного курса «Информатика и ИКТ».

2 Профильный курс «Информатика и ИКТ»

Профильный курс информатики удовлетворяет следующие потребности школьников и лицея:

  • Необходимость подготовки лицеистов в кратчайшие сроки к участию в олимпиадах различного уровня заставила пересмотреть методику преподавания алгоритмизации, в частности, методику подбора задач для практики за компьютером. Задач опубликовано очень много, но решить их все невозможно. Требуется выбрать подмножество задач, каждая из которых несет новую информацию, развивает новый необходимый навык, увеличивая тем самым компетентность школьника в разработке алгоритмов и технике программирования.
  • Необходимость построения индивидуальных маршрутов изучения языка и алгоритмизации для разных групп школьников в зависимости от уровня подготовки и личных целей. Для этого разработаны индивидуальные компетентностно — ориентированные задания. Путем анализа опубликованных сборников все задачи разделены на группы по степени сложности в соответствии с классификацией ФИПИ: базовая, повышенная и высокая. Добавлены задачи предолимпиадного и олимпиадного уровня (школьная и муниципальная) для особо одаренных школьников. Учтены индивидуальные потребности «практичных» школьников, желающих остаться на базовом уровне, т.к. информатика не нужна им для поступления в ВУЗ.
  • Методика обучения является универсальной, не зависит от языка программирования. При смене языка программирования меняется лишь содержание лекций по синтаксису и семантике языка и примеры разбора задач на языке программирования, но не меняется содержание задач и не меняется методика составления индивидуальных заданий.

2.1. Методика построения индивидуальных маршрутов изучения алгоритмизации и программирования.

  • В разделе «Алгоритмизация и программирование» курса «Информатика и ИКТ» изучаются стандартные темы: линейный, ветвящийся и циклический алгоритмы, одномерные и двумерные массивы, символы и строки, файлы, процедуры и функции, записи и множества. Для каждой темы были явно выписаны элементарные навыки, которыми должен владеть школьник после изучения этой темы. Все навыки были разделены на две группы. Навыки первой группы проверяются тестами с коротким ответом, а также решением задач базового уровня. Навыки второй группы проверяются только решением задач повышенного или высокого уровня сложности.
  • Для каждой группы навыков разработан блок задач соответствующей сложности, который состоит из нескольких типов задач. Каждый тип задач имеет заголовок, в котором перечислены навыки, которые должен получить школьник, решая эти задачи. Явная идентификация навыка, иначе – явная формулировка проблемы, позволяет школьнику легко понять, что он него требуется при решении именно этой задачи.
  • Каждый тип задач базового уровня вырабатывает у школьника, как правило, один или несколько элементарных навыков по разработке алгоритмов и освоению приемов программирования простых задач. Каждый тип задач блока повышенной и высокой сложности требует от школьника владения несколькими элементарными навыками по решению простых задач как инструментами решения сложных задач. Внутри каждого типа, вне зависимости от блока сложности, задачи упорядочены по нарастанию сложности.
  • Олимпиадные задачи имеют интересную фабулу и требуют исполнения таких этапов технологии программирования как формализация, проектирование данных, выбор математической модели. Как правило, опубликованные задачи имеют уже формализованное условие (например, «в заданной матрице найти …»). Поэтому для подготовки олимпиадников потребовалось изменить формулировки многих даже известных задач.

Таким образом, ранжирование задач по сложности и навыкам позволяет для каждого школьника построить индивидуальную траекторию изучения курса алгоритмизации и программирования. Очевидно, что базовый уровень должны освоить все. Но среди школьников, решавших задачи повышенного и высокого уровня, можно выделить группу школьников, способных решать задачи предолимпиадного и олимпиадного уровня.

Так на уроках информатики можно создать базу для сдачи ЕГЭ подготовить самых трудолюбивых и мотивированных школьников к участию в олимпиадах, например, школьного и муниципального этапов Всероссийской олимпиады школьников без дополнительных занятий на факультативах.

3. Элективные и факультативные курсы

3.1. Подготовка к олимпиадам по информатике и программированию

Дополнительные ресурсы лицея используются только для подготовки к олимпиадам уровня выше муниципального. Для этого нужно выполнить несколько типов работ:

  • Перевести в срочном порядке всех участников олимпиад на язык программирования С. На Паскале победить на Всероссийском этапе не возможно, не хватит времени на программирование библиотеки работы с динамическими структурами данных.
  • Изучить стандартные алгоритмы
  • Улучшить технику программирования, научившись программировать стандартные алгоритмы самым эффективным образом. Для этого используются тематические тренировки. Результаты учеников по этим тренировкам могут быть высокими, но это почти ничего не значит. Алгоритм объяснен, обсужден способ реализации, требуется только правильно запрограммировать.
  • Научиться решать задачи разной сложности. Для этого используются тренировки по решению олимпиадных задач прошлых лет в зависимости от типа олимпиады, к которой мы готовимся. Берется полный вариант олимпиады. Ученик должен ранжировать предложенные задачи по степени трудности, начать решать с самой легкой.
  • На реальной олимпиаде задачи упорядочены по сложности. Поэтому на основе анализа вариантов прошлых лет мы составляем списки алгоритмов, которые используются при решении задач с номерами 1, 2, 3 и 4. Поэтому сначала учимся решать задачи 1 и 2, а потом 3.и.4.

3.1.1. Теоретический курс «Алгоритмы решения олимпиадных задач (2 часа в неделю)

Курс читается 3 полугодия: два полугодия в 10 классе и одно полугодие в 11 классе. В первом полугодии 10 класса на элективный курс приходят новички. Как правило, к нам приходят учиться школьники, которые в 9 классе участвовали в региональном этапе Всероссийской олимпиады школьников, но заняли места с 4 по 10 и ниже, или не участвовали вообще, но попав в лицейскую среду решили попробовать свои силы. К ним присоединяются 11-классники, которые решили принять участие в олимпиадах с целью поступления в ВУЗы. И мы начинаем с самого начала в соответствии с рабочей программой. Начинает обучение человек 25.

Первая часть курса заканчивается не формально проведением регионального этапа Всероссийской олимпиады школьников.

Вторая часть курса начинается с разбора задач и работы над ошибками. Начинаем повторять и заново отрабатывать алгоритмы на графах и деревьях. Т.е, начинаем тренировать сложные задачи 3 и 4 региональной олимпиады. Кроме того, заполняем анкету и начинаем процедуру поступления в ЛКШ и в ЛШ МФТИ, решаем вступительную работу. При этом тренируемся на разных сайтах, решает задачи различных региональных олимпиад.

3.1.2. Тренировки (по плану 2 часа в неделю, дорешивание проходит в течение недели)

Тренировки включают тематические тренировки по текущей теме и тренировочные олимпиады. В тренировки включаются задачи разной сложности, т.к. среди обучающихся находятся ученики с разной подготовкой. После тренировки проходит обязательно разбор задач. При этом обучение еще более расслаивает команду. В результате через 2 месяца уходят человека 3-4 новичков.

3.1.3. Сборы по подготовке к конкретным олимпиадам

Первые сборы проходят в осенние каникулы во время научной сессии старшеклассников. Изучаемые темы: улучшение техники программирования использованием библиотек языка С/C++, динамическое программирование. Решение задач муниципальной олимпиады, решение задач 1 и 2 региональной олимпиады. Занятия ведут приглашенные преподаватели – победители и призеры всероссийских олимпиад по программированию. Это делается специально, т.к. олимпиадники должны понимать как учителей, так и разных профессионалов. Кроме того, разборы задач ведут сами школьники, т.к. каждый из них должен научиться точно и правильно излагать свои мысли и описывать алгоритмы, иначе не научатся чисто программировать.

Следующие сборы проходят перед региональным этапом Всероссийской олимпиады школьников.

3.1.4. Участие в интернет – олимпиадах

Мы участвуем во всех интернет – олимпиадах:

  • подготовительные и отборочные олимпиады на ВКОШП (уровня нет, но дает право участвовать в финале ИОИП без участия в отборе);
  • подготовительные и отборочные олимпиады на ИОИП (1 уровень);
  • Отборочные олимпиады на Всесибирскую олимпиаду школьников (2 уровень);
  • Московская олимпиада школьников (1 уровень);
  • Олимпиада Информационные технологии (1 уровень);
  • Тренировки и олимпиады на различных сайтах.

На этих соревнованиях ученики применяют на практике все свои навыки, которые они получили во время теоретических занятий, тренировок и сборов.

3.1.5. Участие во Всероссийской командной олимпиаде школьников (ВКОШП)

Эта олимпиада имеет очный этап, на котором наши школьники знакомятся со своими будущими противниками. Начинается негласное соревнование, что еще более мотивирует олимпиадников.

3.1.6. Летние и зимние школы по программированию

Желательно подготовиться на первых трех ступенях (п.п. 3.1.1 – 3.1.3.) так, чтобы поступить на параллель В или В’. Обучение А ЛШ МФТИ равносильно параллели В в ЛКШ.

Это обязательный пункт программы обучения. Наши ученики погружаются в среду участников Всероссийской олимпиады, приобретают знакомых и друзей, с которыми начинают соревноваться, за успехами которых следят, т.к. в течение года участвуют в одних и тех же интернет – олимпиадах.