Олимпиады и экзамены по информатике
В.А.Каймин, профессор,
доктор компьютерных наук
Систематические победы российских студентов в
Чемпионатах мира по программированию, начиная с 2000 года, позволяют говорить
об отечественной школе программирования, сложившейся у нас в стране.
10 российских команд cистематически входят в первые 20 лучших вузовских
команд мира, в то время как команды американских университетов вообще не
попадают в 20-ку лучших команд.
Победы студентов и школьников
в
международных олимпиадах и чемпионатах закладываются в
наших отечественных школах, где
с 1985 года изучается базовый курс информатики с изучением элементов адгоритмизации и программирования.
Проверка решения задач на зачетах, экзаменах и олимпиадах по программированию
и информатике проводится на ЭВМ с помощью контрольных тестов, которые
подбираются преподавателями, членами жюри и авторами задач.
Данный способ оценки решений задач на ЭВМ
на олимпиадах и экзаменах не зависит от используемых языков и систем
программирования. В основе оценки
решений лежит оценка правильности результатов на соответствие постановке задач.
Программа на ЭВМ принимается как правильное решение
задачи, если на всех тестах получены правильные результаты. Программа
отклоняется, если она хотя бы на одном тесте даст сбой, отказ или неправильный
результат.
В американских школах нет курса информатики, поэтому российские школьники
получают конкурентное преимущество в олимпиадах по информатики и становятся
победителями международных олимпиад и чемпионатов по программированию.
Российские студенты четырежды становились чемпионами мира по программированию в 2000,
2001, 2004 и 2006 годах, а сборная школьников
с 1993 года многократно входила была победителем
Международных Олимпиад по информатике.
Победителями чемпионатов и олимпиад
становятся те студенты и школьники, которые добиваются наибольшего числа
решений задач, проверяемых на ЭВМ по предоставлении
их участниками соревнований.
Для решения задач на ЭВМ на чемпионатах и олимпиадах используются языки программирования
Паскаль, С/С++,
Java. Чемпионы мира 2006 года - студенты Саратовского
университета, решившие наибольшее число задач, использовали язык Java.
Статистика показывает, что победители олимпиад и чемпионатов составляют
программы практически без ошибок и получают правильные решения задач на всех
тестах практически с первого запуска программ на ЭВМ.
Вузовский
курс информатики появился в начале 90-ых годах одновременно с
комплектами персональных ЭВМ и включил вопросы изучения основ информационных технологий
и решение прикладных задач на ЭВМ.
Целевая установка вузовских
стандартов - изучение студентами современного состояния и эффективного
использования современных информационных технологий для своих будущих
профессиональных задач.
Основная задача курса
информатики в отечественных средних школах, оснащенных компьютерами, с
середины 80-ых годов - обучение учащихся компьютерной грамотности и умениям
решать простейшие прикладные задачи на ЭВМ.
Установка компьютеров во всех школах России
создает предпосылки для преподавания информатики с полным компьютерным
практикумом и полному обеспечению компьютерной грамотности всего
подрастающего поколения.
Экзамены в вузах
по информатике на ЭВМ начали проводиться
с начала 90-ых годов. Эти экзамены проводились в теоретической форме и в форме
решения профессиональных задач на ЭВМ.
Компьютерная
постановка информатики
в вузах с самого начала позволяла вводить экзамены и зачеты по информатике на
персональных ЭВМ, что сразу получило отражение в вузовских учебниках по
информатике.
Экзамены по информатике могут
проводиться и проводятся с помощью ЭВМ, на ЭВМ и без ЭВМ. Экзамены по программированию в вузах начали проводиться с начала 80-ых годах
одновременно с появлением дисплейных класов на ЕС и
СМ ЭВМ.
Сдача экзаменов по информатике может
проводиться в устной, письменной или компьютерной форме. При традиционной форме
экзаменов учащиеся получают билеты с вопросами и задачами, на которые они дают
устные или письменные ответы.
В устной форме
наиболее удобно излагать ответы на теоретические вопросы, проверяющие наличие
знаний у учащихся. Решение задач, предполагающее проверку и оценку, обычно
излагается в письменной форме.
При компьютерной
сдаче вопросы обычно предлагаются в форме тестов, а решение задач и заданий
демонстрируется на ЭВМ. Такая форма
экзаменов является основной для сдачи экзаменов и зачетов при дистанционном
обучении.
Оценка правильности
ответов на
экзаменах должна проводиться исключительно на основании знаний, представленных
в учебниках и учебных пособиях по информатики, доступных учащимся и отвечающим
текущим стандартам образования.
Интенсивность
смены компьютеров и программного обеспечения такова, что принятие жестких
стандартов образования невозможна - смена компьютеров и пакетов программ опережает
подготовку стандартов, и тем более - учебников и учебных пособий.
Основной тенденцией развития современных информационных технологий во всем мире является
расширение использования Интернет и свободно распространяемых пакетов программ Open Source в
операционных системах Windows
и Linux.
Инвариантами информатики как научной дисциплины
остаются математическая логика и теория алгоритмов, представляющие базис
современных информационных технологий и механизмы обработки данных и поиска
информации в ЭВМ.
Для вузовского курса информатики российские государственные
образовательные стандарты опубликованы на официальном портале http://edu.ru Министерства науки и
образования Российской Федерации.
Школьные экзамены по информатике могут и
должны служить проверке изучения обязательного минимума содержания среднего
общего образования, утвержденного Министерством образования Российской
Федерации еще в 1999 году.
Для оценки знаний выпускников
школ Министерство образования разработало типовые экзаменационные работы,
опубликованные в Интернет на сервере ЕГЭ - Единых Государственных
Экзаменов: http: // ege.edu.ru
Образцы тестов и экзаменационных работ по
информатике можно найти на сервере ЕГЭ http: // ege.edu.ru и в Интернет- учебнике В.А.Каймина “Информатика” на сайте Электронного
Университета WDU http: // wdu.da.ru
В экзаменационные
билеты кроме теоретических вопросов могут включаться задачи по основным
разделам курса информатики: основы логики,
основы алгоритмизации и программирования, информационные технологии и
решение задач на ЭВМ.
Задачи на
экзаменах - это задачи на составление калькуляций, баз данных, алгоритмов и
программ для ЭВМ. В Интернет-классах могут
предлагаться задачи на составление сайтов и поиск информации в Интернет.
Решения задач учащимися
оцениваются в зависимости от правильности результатов, полученных им на ЭВМ.
При обнаружении неправильных результатов оценка снижается в зависимости от
числа и степени ошибок.
Работы учащихся оцениваются на отлично, если составленные ими
программы дают правильные результаты решения на всех тестах. Выявление сбоев,
отказов или неправильных результатов приводит к снижению оценок.
Для решения задач
на ЭВМ учащимся и вузах и в школах требуются навыки работы на персональных
компьютерах и умения составлять и проводить отладку программ на ЭВМ с
обязательным описанием алгоритмов на родном языке.
Практика
показывает, что все студенты и школьники вполне овладевают технологией решения задач на ЭВМ, если они приобрели опыт составления алгоритмов
на родном языке и отладки простейших программ на ЭВМ.
Без понимания
алгоритмов на
родном языке объяснение логики работы программ и выявление в них ошибок
невозможно, а исчерпывающая отладка программ и получение на ЭВМ правильных
результатов решения - практически неосуществимо.
Алгоритмы содержат ошибки, если можно указать тесты, на которых они дают отказы
или неправильные результаты. Алгоритм решения
- правильный, если он дает правильные результаты для любых допустимых исходных
данных.
Количество ошибок обычно заранее неизвестно. Соответственно
заранее неизвестна
продолжительность отладки программ на ЭВМ. И даже по “завершении” отладки
отсутствие ошибок в программах обычно не гарантируется.
Гарантии
отсутствия ошибок может дать
только доказательство правильности программ и составляющих их алгоритмов. Для
этого нужно провести анализ правильности конечных результатов при любых
допустимых исходных данных.
Методика
составления алгоритмов и программ вместе с исчерпывающим анализом
правильности изложена в отечественных школьных и вузовских учебниках по информатике,
рекомендованных Министерством образования для вузов и школ.
Практика показала, что практически все
студенты вузов и учащиеся матшкол вполне могут
составлять алгоритмы и программы с доказательствами правильности и завершать
отладку программ получением результатов решения задач на ЭВМ.
Данная методика составления алгоритмов и программ для ЭВМ не зависит от используемых
языков программирования и может применяться для языков - Бейсик, Паскаль, С/С++, Java, JavaScript, PHP, Perl, Python и
т.д. и т.п.
Эксперименты с
экзаменами по
информатике в школах проводятся с 90-х годов в форме переходных, выпускных и вступительных
экзаменов. Особенность этих экзаменов в
том, что они проводятся как на ЭВМ, так и без ЭВМ.
Практика показала, что все студенты и
школьники вполне српавляться решением задач на зачеты
и экзаменах по информатике, если они прошли практикум
решения задач на ЭВМ и обеспечены надлежащей учебной литературой.
Учебное пособие
для подготовки к экзаменам и базовый учебник] по информатике в соответствии с
российскими государственными стандартами образования выпущены издательствами
РИОР и ИНФРА-М в
В учебном пособии
для подготовки к экзаменам представлены все основные теоретические сведения
по вузовскому и школьному курсу информатики в соответствии с государствеными стандартами, утвержденные Минстерством образования РФ.
В базовом учебнике
информатики основные теоретические сведения по всему курсу сопровождаются
примерами и разбором решения задач, а также контрольными вопросами и учебными
задачами и заданиями.
В базовом учебнике
на примерах изложена технология
решения задач на ЭВМ, включая принципы составления и исчерпывающего анализа
правильности алгоритомов и программ для решения задач
на ЭВМ.
В конце учебника
изложены примеры экзаменационных и олимпиадных задач по информатике с
образцами составления алгоритмов и программ для персональных ЭВМ, а также рекомандации по участию в олимпиадах по информатике и
программированию.
Практика показала,
что все без исключения студенты и школьники могут успешно выполнять контрольные
задания и успешно решать задачи по базовому учебнику информатики,
рассчитанному на подготовку и сдачу экзаменов на ЭВМ.
Выход в свет
вузовского учебника и публикация его разделов в Интернет в 1999 году совпали по
времени с началом успешного участия российских студентов в чемпионатах мира по
программированию.
Для подготовки к
экзаменам вместе с бумажным учебным пособием создан электронный учебник с
системой тестов и контрольных вопросов, который использовался как для приема,
так и для подготовки к зачетам и экзаменам по информатике.
Электронный учебник доступен в Интернет
всем желающим для ознакомления и самостоятельной подготовки к зачетам,
экзаменам и олимпиадам по информатике и программированию на сайте Электронного
Университета: http://wdu.da.ru
Правильные ответы на тесты иконтрольные вопросы жлектронного
учебника содержатся в базовом учебнике и учебном пособии для подготовки к
экзаменам и зачетам по информатике.
Автоматизация контроля
знаний и
результатов выполнения заданий на ЭВМ позволяет обеспечить самую высокую
успеваемость практически всех учащихся, что возможно только в условиях компьютерных
технологий обучения.
Особый раздел
электронного учебника - подготовка и участие студентов и школьников в
чемпионатах и олимпиадах по информатике и программированию, а также -
дискуссионный форум на сервере МГУ: http://acm.msu.ru
Развитие информатики как учебного курса в школах
и вузах России с учетом внедрения технологий Linux и Open Source идет к тому, что российские
студенты и школьники будут еще долго побеждать в международных олимпиадах и
чемпионатах.
Литература
1. Каймин В.А. Информатика. Пособие к экзаменам.
М., РИОР, 2005.
2. Каймин В.А. Информатика. Базовый учебник
для студентов. М., ИНФРА-М, 2005.
3. Васильев
В.Н., Парфенов В.Г. Командный чемпионат мира по программированию. СПб,
СПбИТМО, 2003.
Интернет-сайты
1. Московские олимпиады по
программированию. МГУ, http://acm.msu.ru
2. Каймин В.А. Информатика. Интернет-учебник. http://wdu.da.ru
3. Каймин В.А. Подготовка к олимпиадам по информатике. http://wdu.da.ru