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“新课改背景下信息学特长生培养的实践研究”课题研究报告(刘凤兰)


“新课改背景下信息学特长生培养的实践研究”

课题研究报告

主持人一: 姓名:陈茂贤 单位:佛山市南海区教育发展研究中心教研室 联系方式:0757-86335472(办) 、15815980902(手机)

主持人二: 姓名:江涛 单位:佛山市南海区石门中学 联系方式:0757-85956710(办) 、15818025779(手机)

“新课改背景下信息学特长生培养的实践研究”课题研究报告
执笔:刘凤兰

一、课题提出的背景
第八轮基础教育课程改革已在神州大地轰轰烈烈地开展,信息技术作为必修课程内容已正式纳 入了国家课程计划,培养学生成为“具有初步的创新精神、实践能力、科学和人文素养”的人是新 课程改革的重要任务之一,信息技术作为一门年轻的学科,在这方面更需要肩负起重任,并起排头 兵的作用。 南海是全国中小学信息技术教育试验区, 早在 2001 年就实现了信息技术教育在全区范围的全面 普及工作,提前 5 年达到了国家教育部设定的信息技术课程的普及目标。南海区在信息技术课程的 建设和实施方面一直走在全省前列,甚至在全国也享有一定的声誉。 在保证不断提升信息技术普及教育质量的基础上, 南海区自 2002 年开始广泛开展信息学特长生 的培养工作,通过建立各种有效机制(建立培训网点、培养教师、组织学习资源、开展夏令营活动 等) ,引导有潜质的学生积极参加信息学奥林匹克活动,从而培养了不少素质全面又具有一定创新思 维和创新能力的信息学特长生。 目前,全区每年开展信息学奥林匹克活动的学校超过 100 所,参加该项活动的学生近 1500 人, 从普及面上看已是广东省内屈指可数的一个区(县、市) ,活动的质量已获得了较大提高,已从全省 落后位置逐步迈进到全省的先进行列。在 2008 年全国青少年信息学联赛中,我区一等奖人数达到了 35 人,其中初中一等奖人数占了全省的三分之一;在 2008 年广东省青少年信息学奥林匹克决赛中, 南海学生代表佛山队参赛,获得了市团体第三名的历史最好成绩;参加信息学奥林匹克活动的学生 整体素质得到提升,具有较强的创新思维和创新能力,例如莫晓龙因素质全面又有特长而被保送上 了清华大学,白桂洪和林海翔等学生也先后因素质全面又具有信息学的特长而分别被清华大学和上 海交通大学等高校录取。 尽管南海区在信息学特长生的培养方面取得比以往更好的成绩,但总体水平仍然处在全省中上 游的位置徘徊,学生在学段之间的成长不能很好地衔接,高水平的学生一直没能培养出来,逐步凸 显出了人才培养的瓶颈。 全区信息学活动的普及程度和普及质量越来越高,信息学“金字塔”的底层基础越来越牢,而 高端“尖子”为什么不能脱颖而出?这是我们目前急需要研究和解决的问题。 为了用新课改的理念引领南海信息学奥林匹克活动开展,使更多有潜质的学生接受信息学的熏 陶,形成良好的科学素养,锻炼顽强的意志,提升学习能力,培养出更多符合新课程改革要求的素 质全面、具有创新精神的信息学特长生,同时为解决高水平信息学特长生培养的各种瓶颈问题,我 们提出了“新课改背景下信息学特长生培养的实践研究”的课题研究。

二、本课题国内研究的现状
在 “百度” 中输入 “信息学竞赛” 进行搜索, 可以搜索到 81,900 篇相关网页, 但在 baidu、 google 等搜索引擎中输入关键词“信息学、特长生、研究、课题”或“信息技术、特长生、研究、课题” 进行检索,只搜索到有关信息学特长生培养研究的零星论文或课题。通过“百度”在互联网上能搜
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索到的相关论文或研究课题如下: ①上海市甘泉外国语中学袁文铮老师撰写的论文《发掘与培养信息科技特长生的策略研究》 ②原芜湖一中江涛等老师等开展的《信息学特长生的发现和培养》课题研究 ③宁波市 2008 年教育科学规划研究课题《信息技术特长生培养的研究与实践》 (慈溪市上林初 中茹武戟)和《农村小学培养信息学特长生的实践与研究》 (慈溪市崇寿镇中心小学陈志文) 再登录“中国知识资源总库” ,用关键词 “信息学、特长生”或“信息技术、特长生”进行检 索,没有检索到任何文章。 以上情况可以表明:自我国开展普及信息技术教育以来,虽然信息技术在教育领域的应用研究 多年来一直成为各路人马追捧的研究热点,作为全国中学生五大学科竞赛之一的信息学奥林匹克竞 赛的实践活动也全国各地得到了蓬勃的开展,但却很少有人将信息学特长生的培养以课题的形式提 升到教育科研的高度进行系统性的研究,这类课题研究在国内还几乎处于空白的状态,这与新课程 改革背景下对创新型人才培养的要求是不相适应的。

三、课题研究的意义
1、推动信息学奥林匹克活动的深化开展,逐步培养出信息学水平高、素质全面的人才。 2、从更高层次上落实新课程改革的精神,为培养知识经济时代所需的创新型信息技术人才奠定 基础,它对我国信息科技的发展具有极为重要的意义。 3、在全区范围内开展本课题研究,所起的理论与实践影响力将深远,对区域性信息学奥林匹克 活动将起强大的辐射作用。 4、信息学特长生培养的系统性研究成果可进一步向其它学科特长生培养方面迁移,可成为一股 全面落实新课程改革的精神的助推力。

四、课题的核心概念及其界定
特长生:指在某一学科方面突出于常人,有特别的兴趣与爱好,有成为杰出人才潜力的学生。 信息学:信息学是指研究信息的获取、处理、传递和利用规律的一门新兴学科,它以信息为研 究对象,以计算机等技术为研究工具,以扩展人类的信息功能为主要目标。在中小学教育领域,信 息学主要是指利用计算机及其程序设计来分析问题、解决问题的学问。 “信息学”虽然同“信息技术”有着密不可分的联系,但其内涵是不完全相等的。信息技术是 研究信息的获取、传输和处理的技术,它的价值主要从操作和应用层面上体现出来;信息学是一个 学术概念,更多地从理论研究和应用上体现其价值。 新课改:为应对全球化的挑战和社会发展的需要,我国在 2001 年 6 月发布了《基础教育改革纲 要》 ,从而启动了第八轮基础教育课程改革。经过几年来的课程改革实践,我国在教育理念、课程结 构、课程资源及教材开发和利用、教学模式和方法、教学评价等方面都发生了巨大的变化,逐步向 《纲要》中提出的改革目标“新课程的培养目标应体现时代要求。要使学生具有爱国主义、集体主 义精神,热爱社会主义,继承和发扬中华民族的优秀传统和革命传统;具有社会主义民主法制意识, 遵守国家法律和社会公德;逐步形成正确的世界观、人生观、价值观;具有社会责任感,努力为人 民服务;具有初步的创新精神、实践能力、科学和人文素养以及环境意识;具有适应终身学习的基 础知识、基本技能和方法;具有健壮的体魄和良好的心理素质,养成健康的审美情趣和生活方式,
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成为有理想、有道德、有文化、有纪律的一代新人。 ”迈进。 信息学特长生:信息学特长生是指在信息学学习方面有特别的兴趣和爱好,善于设计计算机程 序并利用计算机来解决问题,有潜力在将来成为计算机软件杰出人才的学生。本课题认为在新课程 改革的理念下,信息学特长生的内涵应作进一步扩展:信息学特长生应是素质全面又具有较强的设 计计算机程序解决问题能力的学生,他们不仅要各科学习成绩优秀,还应具备顽强的意志、良好的 科学素养和高尚的人格,具有自主探究学习能力和团队合作精神,将来有望成为具有创新意识、创 造性思维和创新能力的创新性信息科技人才。 新课改背景下信息学特长生:运用新课改的理论指导信息学特长生的培养,培养符合新课改要 求的素质全面又具有信息学特长的人才。 “新课改背景下信息学特长生培养的实践研究”课题将以课改的理论为指导、以行动研究为主 要方法,结合南海区信息学奥林匹克活动实践,研究“新课改背景下信息学特长生培养”的各种主 要因素,从而找到达成课题目标的有效途径。

五、课题研究的目标
本课题的目标是:在新课程改革理论的指导下,利用南海现有的信息学奥林匹克活动的基础优 势,构建更有利于信息学特长生成长的管理机制,整合和发挥各种资源的作用,培养出更多符合新 课改要求的信息学特长生。

六、课题研究的内容
本课题研究的目标及主要内容如下: 1、信息学特长生的培养机制研究。 包括学生可持续发展机制、师生激励机制、校际联动机制等研究,从整体上提高信息学特长生 培养的效益。在区的指导下,学校也要结合自身实际,在潜力学生的选拔、课时保障、师生激励等 方面研究建立相关的管理机制,更好地实现信息学特长生培养的目标。在本项内容研究方面,还将 研究组建区级层面的信息学特长生管理系统,将各种管理制度和管理操作电子化,实施网络化管理, 以提高管理的效率。 2、信息学特长生培养的课程资源开发与应用研究。 建构主义学习理论认为,学习是学习者通过一定的情景(即社会文化背景) ,借助其他人(教师 或学习伙伴)的帮助,利用必要的学习资源,通过协作与会话的方式,主动建构知识意义的过程。 课程资源在信息学辅导中的作用不言自明。课题在本方向上的研究,就是要结合本区学校和学生实 际,以新课改理念为指导开发合适的信息学辅导教材和网络学习资源,同时教师在信息学辅导课堂 中要进行恰当的选择和优化课程资源,实施校本化教学,从而提高信息学辅导的质量,最有效地促 进信息学特长生按既定的培养方向发展。 3、信息学特长生培养的辅导策略与方法研究。 策略是行动方针,是一种较宏观的指导思想,具体较强的主观能动性;方法是做法和手段,比 较具体、微观,比较体现客观规律。在信息学特长生辅导中,采取什么样的策略和方法能更有效地 保持学生的学习兴趣、提高活动的质量,达到预期的活动目标?在信息学辅导中,如何实施新课程 的教学理念,培养学生的综合能力?辅导的策略与方法是信息学辅导中的重要研究课题。 4、信息学特长生学习素质的培养研究。
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学习素质是人在先天生理的基础上经后天培养形成的学习的基本品质结构,是人的各种素质形 成的元素质,学习能力、学习方法与习惯、学习态度这些都是学习素质的内涵。在信息学辅导中如 何培养学生的各种学习素质?通过信息学活动对学生的学习素质又有哪些影响?学习素质又是怎样 影响学生的学习效果的?这些都是在本课题中要研究的内容。

六、课题研究的方法
本课题的研究方法以行动研究法为核心,采取多种方法进行综合性研究。 (1) 行动研究法——课题主持者与一线教师共同参与研究, 在信息学辅导实践中开展课题研究, 不断反思教学行为,改进辅导实践,不断构建和完善课题研究的实践和理论体系。 (2) 文献研究法——通过图书馆的藏书和网络学术资源,对信息学特长生培养的文献资料进行 梳理和探究,从中寻找研究的薄弱点和掌握最新研究进展。 (3) 调查访谈法——通过对部分师生进行相关调查和访谈, 了解在信息学特长生培养过程中存 在的问题,制定改进措施。 (4) 比较研究法——探究先进地区信息学特长生培养的先进经验,对比分析南海区信息学特长 生培养,印证信息学特长生培养的相关理念;通过实验组与非实验组的数据对比和分析,归纳和推 断信息学特长生素质发展情况的结论。 (5)案例研究法——选取在信息学特长生培养中的各种典型案例,对其在信息学特长生培养的 实践进行深入细致的个案分析。

七、课题研究实践
三年多来,我们从以下几方面对信息学特长生的培养进行了实践研究,并取得了一定的成果。

(一)构建区域核心教师协同社群,破解信息学活动难题
信息学奥林匹克活动是中小学发掘和培养信息学特长生、为高校培养计算机拔尖创新人才奠基 的重要平台,但随着活动的进一步开展,教师水平低、课程内容难、天赋学生少逐渐成为了制约区 域信息学活动高水平发展的三大难题。 为了解决我信息学活动发展中出现的问题,我们构建了区域信息学核心教师协同社群并建立有 效的运转机制,从教师队伍身上找到突破口,确保区域信息学活动高水平发展。区域信息学核心教 师协同社群是由一个区域内承担信息学教学任务的核心教师所结成的、为实现信息学活动的共同目 标、为全区信息学活动服务、具有创新、高效、灵活又可扩展的组织,它是一个跨地域、跨学段、 跨学校的特殊的协作团队。 1、选择合适人选,组建合理队伍 区域信息学核心教师的协同社群不是一般常规的工作单位, 它是为实现共同目标而结成的联盟。 贝尔宾团队角色理论认为,一支结构合理的团队应该由实干家、协调员、推进者、智多星、外交家、 监督员、凝聚者、完美主义者这八类人组成。因此,我们按照能力优先原则、事业追求原则、奉献 精神原则、地域兼顾原则、学段兼顾原则、特长兼顾原则和精简与效率原则并根据贝尔宾的团队角 色理论,构建起了一个比较完善的区域信息学核心教师协同社群,该协同社群成员组成情况如图 1(a)~图 1(d)所示。

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图 1(a) 协同社群成员的水平分布图

图 1(b) 协同社群成员的地域分布图

图 1(c) 协同社群成员的学段分布图 2、确立共同目标,明确工作任务

图 1(d) 协同社群成员的团队角色分布图

区域信息学核心教师协同社群的成员来自不同的工作单位,只有确立了共同的目标才能把他们 凝聚在一起,并且社群的共同目标还需要有利于成员个人目标的有效实现。南海区信息学核心教师 协同社群的共同目标是:在全区内发现更多有信息学天赋的苗子,通过优质平台打造一支可持续成 长、高水平的信息学特长生梯队,通过信息学活动让学生成才、让教师获得事业成功、让学校获得 特色发展,创造多赢局面。 “好钢放在刀刃上。 ”核心教师社群只能把有限的精力用在那些需要靠团队力量合作才能完成 的、重点的工作上。南海区信息学核心教师协同社群的主要工作任务确定为:开发辅导教材、建设 辅导资源网站、开展集训队集训及夏令营活动、开展学段衔接共同体活动、承担教师培训和课题研 究等。 3、培育讲求贡献的社群文化 协同社群认为,每个人只是做好手头的工作是不够的,还必须为团队做出实际贡献。因此,必 须推崇那种超越自身职责、为实现共同目标而做出贡献的人。这种讲求贡献的价值观,它强调的是 如何激发群体内每个成员,为共同利益做出最大贡献。讲求贡献的价值观,是区域信息学核心教师 协同社群生存和发展的灵魂。南海区信息学核心教师协同社群,通过多年的引导、积累和精心培育, 逐步形成了讲求贡献社群文化。我们的主要做法是: ⑴社群领导者以身作则、积极组织及参与社群活动,以平等身份与成员打成一片; ⑵在各种场合渗透信息学教师的职业价值与生命意义,激发成员的自我实现需要; ⑶宣传对社群作出贡献的人自身也同时获得了专业成长和事业成功的实际案例,形成通过“大
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我”成就“小我”的思想认识; ⑷树立社群中无私奉献的典范形象,为成员的提供学习榜样; ⑸通过在共同工作中成员之间协同与互助建立事业情感,产生凝聚力和向心力。 4、建立崇尚协作的社群机制 Logility 公司的安德鲁.怀特说, “协同的最关键因素不是技术壁垒,而是人的因素” 。要让区 域信息学核心教师协同社群中的成员能协同工作,需要建立一个合适的社群众机制。 南海区信息学核心教师协同社群从以下三个方面建立协作机制: ⑴建立双核心领导、双线支撑的灵活的组织架构。 由区教研员作为社群的组织核心领导,便于统筹工作和调配资源;由德高望重、高水平、业绩 突出的首席教师为专业的核心领导,便于各项专业指导和引领。 区集训队教练组是社群的专业核心,由他们牵头开展各项目组的工作;区学科教研中心组进行 相关教研业务指导和组织安排。 各项目组的成员根据各人特长与需要调配,可以一人身兼数职,灵活调整。 ⑵建立社群畅通无阻的沟通交流管道。 区域信息学核心教师协同社群的成员来自不同的学校,我们以 QQ 群、培训、工作碰头会、成果 分享活动等方式作为交流沟通的主渠道,成员在需要合作的工作中可以主动进行沟通与协调。 ⑶通过合理分工协调流程。 把项目流程的每一部分分配给适合的人负责,密切配合协调,才能使项目顺利推进、高效完成。 例如,在“南海信息学在线评测系统”的建设上,根据项目的流程和各人的特长、水平情况,把协同 社群的成员分成规划组、代码组、测试组和题库组,通过组间、组内协同工作。

规划组

代码组

测试组

题库组

图 2 “南海信息学在线评测系统”开发协作流程 5、建立协作奖励机制 通过激励满足自我实现的需要。根据马斯洛的需要层次论,每个人都有自我实现的需要。南海 区通过等级教练评定、名师评定、评优评先、成功分享活动等来激励为区域信息学活动作出贡献者, 使协同社群的老师有了同心协力、共创多赢的愿望和憧憬。 6、以导师制解决教师水平低问题。 以协同社群成员为导师,建立一对多挂勾培养的树型培养网络。以高中老师带初中老师,初中 老师带小学老师的形式,并建立长期的跟踪评价机制,通过导师示范课、导师定期到校指导教学策 略、出题审查、知识点梳理、网络指导等形式,对有潜质的老师进行培养,从而提高全区信息学老 师的整体水平。
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另外,我们还通过协同社群,对课程资源进行优化重组,为不同水平的信息学特长生提供最合 适的课程资源,发现并集中培养信息学天赋学生,促进信息学特长生的衔接和可持续发展。

(二)建学习型组织,搭成长平台。
教育是努力使每个学生的潜能都得以最大限度的发展,但同时也应当考虑到每个学生的个别差 异,他们在不同的领域会表现不同的个性特征。而信息学特长生是一些有着特别高数学逻辑天赋的 学生,有特别好使的逻辑头脑,对周围的世界有自己独特的分析判断与推理思维。因此对于某一间 学校来说,信息学特长生团队往往人数不多,层次参差不齐,学习氛围不够浓厚,竞争机制不够灵 活,辅导教练能力不足等问题。而且信息学特长生的培养具有周期长、收效慢的特点,因此信息学 特长生在小学-初中,初中-高中的衔接上存在很大问题。为了解决这一问题,我们在课题的研究过 程中,联合全区各阶段学校,建立起跨学校,跨学段的学习型组织。 学习型组织是一个能熟练地创造、获取和传递知识的组织,同时也要善于修正自身的行为,以 适应新的知识和见解。它的主要特征是“善于不断学习”,其中有四点含义: 1、强调“不断学习”。即组织中的成员均应养成不断学习的习惯,这样才能形成组织良好的学 习气氛,促使其成员在环境中不断学习。 2、强调“全员学习”。即组织的决策层(领导) 、管理层(教师) 、操作层(学生)都要全心投 入学习,尤其是经营管理决策层,他们是决定企业发展方向和命运的重要阶层,因而更需要学习。 3、强调“全过程学习”。即学习必须贯彻于组织系统运行的整个过程之中。 4、强调“团队学习”。即不但重视个人学习和个人智力的开发,更强调组织成员的合作学习和 群体智力(组织智力)的开发。在学习型组织中,团队是最基本的学习单位,团队本身应理解为彼 此需要他人配合的一群人。组织的所有目标都是直接或间接地通过团队的努力来达到的。 学习型组织通过保持学习的能力,及时铲除发展道路上的障碍,不断突破组织成长的极限,从 而保持持续发展的态度。 我们组织全区各间学校,面向小学四年级的学生开始,发掘具有较强的综合能力、分析理解能 力和创造能力的人才,依据学生的条件、对信息学的兴趣及潜力培养等因素,发展学生信息学的个 性特长。从小学四年级至高中各阶段,以学生为个体,以学校为团队,并联合全区信息学特长生, 构建全区信息学学习型组织,建立了跨学校,跨学段的学生竞争梯队,统筹规划,科学安排,扎实 推进,抓出成效,并打造个性化的信息学特长生成长平台,为全面提升信息学学生的成长,造设良 好的环境。最终实现学生能力的稳步提升,达到省内外顶尖选手的水平。 1、构建“初中-小学”“高中-初中”衔接的学习共同体 、 信息学共同体是指一个以交流、探讨信息学为主要内容的学习共同体,是由学习者(学生) 和助学者(教师)共同组成的,以完成共同的学习任务为载体,以促进成员全面成长为目 的,强调在学习过程中以相互作用式的学习观作指导,通过人际沟通、交流和分享各种学 习资源而相互影响、相互促进的基层学习集体。它强调人际心理相容与沟通,在学习中发 挥群体动力作用。 南海区教育局发动各镇街分片区构建从“小学-初中-高中”发展的学习共同体,以初中学校为 基地,构建“初中-小学”的学习共同体,开设以培养小学生对信息学的兴趣,和思维训练为目的集 训活动,使学生可以在这个平台中,互相学习,互相交流。形成一种多校交流、合作的良好的学习 氛围。充分调动了学生的学习积极性,让学生之间“互通有无”,发现自己的长处,看到别人的优
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点,取其之长,补已之短。使学生可以在这个学习共同体中得到最大空间的发展,为小学升初 中的衔接打好基础。 为了充分发挥高中信息学教学资源和名师资源优势,以石门中学为基地,为初中学生的特长发 展提供一个优良平台,构建“高中-初中”的学习共同体,从初一开始在全区范围内物色智力超群、 天赋出众的学生,由江涛老师用带研究生的方式亲自带,采用一条龙培养思路,实施六年培训计划, 务求一步一步打牢基础、构建完整的知识和能力体系,使这些学生在初中阶段就能成为省内的佼佼 者,为将来成才打好坚实的基础。 2、信息学夏令营——“信息学特长生的大本营” 南海区信息学夏令营活动成功举办了八届,每年暑假全区的信息学学子都会聚集到一起,参加 信息学夏令营活动,他们利用假期进一步提高自己的生活能力、学习能力并发展信息学特长。通过 夏令营活动,不但可以让学生获得成长体验,培养与人交往的能力和独立生活的能力。而且整合了 全区优质师资和学习资源,加速培养我区的信息学“尖子”人才,为“尖子”学生提供一个优质的 学习环境和成长空间。 南海区夏令营活动是面向全区招收从小学四年级到高二共八个年级的信息学特长生, 学生人数 多,队伍大。我们将这批信息学特长生合理重组,实施有效的、针对性强的培训工作,根据信息学 的教与学的特点,实施小班化教学,我们将学生按实际水平分成若干层次,每一层次最多只有十几 位学生,并配一名专职辅导教练,负责整个夏令营的培训工作。每个层次的辅导内容,由整个教练 团队集体讨论,并在总教练江涛老师的指导下完成。教练之间可以换班授课,可以相互听课。教练 团队在整个的夏令营过程中,教学能力,教研能力都得到了很好的提升。同时参与夏令营的学生也 得到了不同教练的授课,有机会聆听更多优秀教练的点拨,对学生学习产生了积极的作用。 在夏令营活动中,我们经常开展一些联班小组比赛,通过小组合作的方式,加强学生之间的沟 通,营造学生之间合作互利的学习氛围。定期开展个人赛、模拟赛等多种形式的竞赛活动,营造一 种既有竞争,又有交流、合作的良好的学习氛围。充分调动调动学生的学习积极性,让学生之间“互 通有无”,发现自己的长处,看到别人的优点,取其之长,补已之短。. 3、信息学集训队 为了培养南海信息学高端人才,让南海信息学学子能早日实现“冲出全国,冲向世界”的梦想, 我们从全区范围内层层选拔,精选出一批有信息学特异天赋的学生,成立南海区信息学集训队,这 个集训队共分两个小组,一个是面向高中和初三学生精选的选手,另一个是面向初一、初二,和个 别小学六年级的学生精选的选手。他们都有一个共同的特点,对信息学非常热爱、非常痴迷,而且 特别聪明。可以说是智力超群、天赋出众。同时再整合全区优质师资,打造南海区信息学教练核心 团队,成立信息学集训队教练组,重点培养集训队选手,为他们造设更好的学习环境。以更高标准, 更高难度要求他们。在集训过程中,我们经常采取开放讨论的形式,以互相讨论促进学生学习,辅 以集中训练促进大幅度提高,让学生在参与自我学习过程中不断交流巩固知识,领悟知识,从而掌 握知识达到培养能力,提升水平的目的。

(三)资源开发与共享
信息学奥林匹克竞赛发源于 20 世纪 80 年代,作为国际五大学科竞赛之一,1989 年举行了首届 国际信息学奥赛,至今已举办了 22 届。随着信息学奥赛的参与人员越来越多,出现了各种版本的辅
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导书籍和辅导网站,而且还出现了信息学在线测评系统,学生可以自主上网做题,学习的方式更加 便捷。但是,无论是市场上的教材还是网上的在线测试系统,都都普遍缺乏面向某一区域或学校的 个性化应用。 为此, 我们结合佛山市南海区中小学一线师生的实际需求, 开发出 NHOIJS 系统, 即“南 海信息学在线测评系统”和南海区初中信息学辅导教材《聪明人的游戏》,并通过实践使用,效果 良好。

●南海区信息学在线系统的构建及个性化应用
该系统是一个集成题库、比赛、教学等功能的综合性网络平台,全区中小学师生在平台上共建 团队和共享资源,真正实现了不同地域学校之间的融合互补和协同发展,为信息学奥林匹克竞赛在 全区的深入均衡发展奠定了坚实的基础。 1、信息学在线测评系统的需求分析 在系统开发之前,我们对南海区中小学校的师生进行了调查,获取他们对系统的第一手需求。 主要包括以下几个方面。 (1)系统题库要设计科学,满足中小学各学段使用 NHOIJS 系统的基础是题库资源,好的题库资源是最大限度发挥系统效能的关键,面向全区中小 学校如此多差异的群体,如何设计和建设题库成为一个难题。经过认真的调查和分析,题库应有两 个分类字段:类型和适用水平。类型就是试题内容属于哪一类,主要分三大类:语言类,算法类, 赛题类,每类下面又分许多小类。适用水平根据学生年级和实际水平情况分 9 个层次:语言入门, 小学初级,小学中级,小学高级,初中初级,初中高级,高中初级,高中中级,高中高级。某道试 题可以归于多个层次。 (2)提高题库资源建设效率是一个难题 原型系统是以在线网页的形式填写上传试题的项目内容, 很多师生反映操作繁琐并且容易出错, 效率较低。经过分析,考虑可以开发单机工具(使用 Visual Basic 开发) ,在本地生成试题包,再 上传到系统上(见图 3) 。 使用试题创建工具在 本机生成试题包 登录在线测评系统上 传试题包,等待审核

系统自动发送消息通 知用户试题是否通过

题库审核员以上用户 审核上传试题 图 3 上传试题流程

全区中小学的辅导老师是很多的,如何在共建资源的过程中实现资源的优化配置是一个难题, 尤其是出现重复试题上传时如何处理,如果人工筛选的话工作量会很大。为了解决上述问题,需要 开发识别相同试题的功能模块, 当上传的试题在题库中已经存在时则提示与哪一题相同并阻止上传。 此外,还需增加统计教师上传试题数目和审核试题数目的功能,以及查看任意某位老师上传或审核 的试题列表的功能,以显性的方式鼓励教师多上传或审核试题,并为评奖提供科学的依据。 (3)中小学教师利用系统进行教学辅导的迫切需要 根据对一线辅导教师的访谈和问卷调查发现,简单的做题测评无法满足师生的教学需求。系统
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需要增加以下功能: 在线讨论:成员在系统平台上可以互发消息,有专门的板块可以讨论各种问题,实现师生的及 时沟通和交流。 个性化比赛:可以选择学校、团队、年级等进行比赛,跨校团队之间可以联合比赛,可以设置 比赛中提交次数、提交后显示情况等参数来适应教学测试的需要,比赛结束后可以查看并导出成绩 表。 作业布置:教师在系统上可以布置课堂或课后作业,学生在线解答并产生反馈,老师方便查看 学生完成情况,并对学生进行针对性辅导。 排名:对学生按照一定的原则在全区、学校和团队中进行排名,激励学生不断上进,形成良好 的学习氛围。 2、运用教学系统的理念构建信息学在线测评系统 美国著名教育技术专家巴纳西认为教学系统是分层次的系统复合体。这几个层次是:机构层次 的系统、管理层次的系统、教学层次的系统、学习层次的系统。这四个系统从机构层次到学习层次, 步步递进,前一个层次是后一个层次的父层,每一个层次之间存在着相互联系、相互制约、相互作 用的组织形式。从这个层次的划分上可以很清楚地看到教学系统的运行过程,以便于在管理、研究 时更有明确的目的性,针对性。根据上述教学系统的理念我们按照步骤构建出 NHOIJS 系统,为系统 的个性化应用提供有力保障。 (1)机构层次的系统:包括用户和团队,用户对应教师或学生,团队则归属某个学校,一个学 校可以有多个团队,一个团队就像常规教学中的班级将学生组织起来。 (2)管理层次的系统:对上述的用户和团队进行细化设计,构建出系统的管理层。系统用户按 权限由大到小的顺序划分为 6 类:首席管理员,超级管理员,题库审核员,团队管理员,普通用户, 锁定用户。 团队分为 2 种:①普通学校团队:由校内用户按照年级或学习程度分类组成,是常规教学单位, 团队管理员可以添加、修改和删除本团队成员,给团队成员群发或单发信息。团队成员可以发信息 求助所属团队管理员;②跨校团队:由多个学校团队的某些成员组成的全区性的特殊团队,是为了 满足跨区域跨校的集中教学而设置。例如石中初一创新班这个跨校团队,江涛老师是管理员,但他 原属于石门中学团队,跨校团队的成员原属于不同学校的团队。江老师可以给这些来自不同团队的 学生布置作业、组织比赛等,这些学生登录系统后,可以选择登录跨校团队,完成所属跨校团队的 作业或比赛。图 4 是跨校团队组织功能图。 创建 组成 原普通学校团队管理员 原团队辅导 功能不变

首席管理员 授 权

跨校团队 P 组 成

教师用户 A 为团队 P 的管理员

召集

原普通学校团队学生

在线互动教学 图 4 跨校团队组织功能 图
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(3)教学层次的系统:在设计好管理层次的系统后,便要着手架设不同主体间的教学关系和模 式。本系统中教学的主体是团队成员(学生)和团队管理员(老师),两者间通过布置作业、组织 比赛、题解开闭、主题讨论和互发消息等系统功能建立在线教学模式(图 5)。 布置作业 组织比赛 团队管理员 题解开闭 主题讨论 互发消息 图 5 在线教学模式 (4)学习层次的系统:教师与学生间的教学关系通过上述系统功能构建起来,但是否具有可操 作性,如何操作,这就涉及到学习层次的系统问题。一方面,教师作为团队管理员要先学习系统的 各项功能,灵活运用系统教学模块进行提前备课;另一方面,学生作为团队成员要有自主学习的理 念,积极使用系统教学模块与教师或同学沟通交流。只要师生在实践中处处留心,不断完善相互间 的教学伙伴关系,那么必能实现教学相长和共同进步。 3、在线互动教学有效拓展信息学奥赛辅导模式,实现系统个性化应用 传统的信息学辅导模式是以共享文件夹和单机测试的方式开展,教师与学生是直接对话,而 NHOIJS 系统中的在线互动教学则拓展了传统辅导的模式,师生可以在网上进行互动,从而解决时间 和空间的冲突问题。在线互动教学主要包含三个环节:互动环节,做题环节和反馈环节,见下图。 在线互动教学 团队成员

互动环节 消 息 中 心 讨 论 板 块 题 解 功 能

做题环节 自 主 做 题 个 性 化 比 赛 我 的 作 业 包

反馈环节 排 名 功 能 信 息 学 明 星 榜 比 赛 情 况 反 馈

图 6 在线互动教学功能图 (1)互动环节 有效地互动是良好教学效果的保证,在真实的课堂中互动可以面对面的进行,但是能否在测评 系统中实现“显性互动”?这种互动可以即时的,例如师生在日常使用测评系统辅导时,面对众多 学生的疑问,老师可以通过系统发送消息或讨论的方式引导学生探究;也可以是延时的,例如当课 余或放假的时候,学生使用在线测评系统自主学习时,老师可以预先通过系统布置任务或设置讨论
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主题指导学生业余学习,测评系统成为师生“远程互动”的媒介。 ①消息中心:学生只能发送消息给所属团队的管理员,即向自己的辅导老师提问。团队管理员 可以群发消息给本团队所有学员,这一般用于处理在教学中出现的共性问题,也可以单发消息给某 一个学员——进行单独辅导。超级管理员以上用户可以选择多个团队发送消息,这主要用于事务性 的通知。 ②讨论板块:除了锁定用户外,其他用户都可以发起针对某一道题目的讨论,或者是自由主题 的讨论,例如学习方法,经验交流等。讨论版块类似于论坛,用户可以通过发帖和跟帖的方式进行 充分的讨论,不管是课堂还是课外,都可以由老师或学生发起某一主题任务或某道题的讨论,让学 生思考如何解决并跟帖发表见解。 ③题解功能:老师可以发布某一道试题的题解(一般是解题的提示和指导) ,并设置该题是否开 放题解。题解的设置既有利于教师备课——提前做好讲解内容或题目的研究并存放在题解中,又便 于学生自主学习——当遇到疑问时通过查看题解获得帮助。老师可以控制题解开闭的时间,从而控 制教学的进程。 (2)做题环节 做题并不是单纯的做题,可以有我的作业包、自主做题和参加比赛三种方式。整合上述互动环 节后,做题环节的教学流程如下。 团队管理员 制定教学计划 开放或屏蔽作业包之试题 互动环节:消息中心,主题讨论,题解开闭 查询 团队成员 规划题库资源 生成作业包

团队作业记录

完成作业

个性化比赛

自主做题

创建 图 7 做题环节 ①自主做题:学生可以按照水平级别和题目分类两种方式选择试题来做,水平级别可以定位自 己的水平层次,题目分类可以查看和规划需要学习的内容,这样使学生能够较为科学的选题,而不 是乱选乱做题目。学生在提交试题程序后可以即时获得得分、耗时、出错原因等测评信息,便于学 生自查提高。 ②个性化比赛:团队管理员以上用户可以创建比赛,包括设置比赛时段,允许提交的次数,提 交后显示情况等,其中团队管理员或题库审核员只能创建校内一个或多个团队的比赛,超级管理员 以上用户可以创建全区多校多年级的比赛,例如全区某个年级的比赛,也可以是几所学校的联合比 赛或是跨校团队的比赛等。在选定了参赛对象和比赛题目后,可以检查参赛对象是否做过比赛题目, 并给出反馈结果(是否做过,如果做过是哪一道题)。 ③我的作业包:上述的比赛是为了在限定时间内考察学生的实战能力,而作业包则可以在平常 辅导时使用。教师可以在系统中给自己团队的学生布置作业包,设置要完成的试题和作业完成的时 间,并可以设置开放或屏蔽作业以外的试题:如果屏蔽,则学生登录系统后只能做作业包里面的作
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业,看不到题库中的其他试题,这样教师可以结合在线测评系统进行有计划有步骤的教学,有效指 导学生的在线学习。 (3)反馈环节 教学反馈是指导师生深入学习的关键,在线测评系统也要根据学生在线学习的情况进行激励性 的反馈,一方面教师可以掌握学生学习的进度和效果而制定下一步的教学辅导计划和内容,另一方 面学生可以看到自己一点一滴的进步,明了自己与他人的差距或优势,鼓励自己不断前进。 ①排名功能:在排名页面可以查看全区学生和老师的做题排名情况,按照通过试题数和提交次 数依次排序。也可以查看具体某一个团队里所有学员的排名情况。 ②信息学明星榜:按照通过的试题数和提交次数以及时间段,分四类明星榜(图 8) :今日之星, 本周之星,本月之星,全明星。 信息学明星榜

今日之星

本周之星

本月之星

全明星

按照时间顺序 图 8 信息学明星榜 每类明星榜都分年级(小三到高三,还有教师)列出每个级别的状元,点击具体的某一个级别, 则会显示该级别的前十名。通过明星榜,可以使师生看到每天、每周、每月和自从学习以来的进步, 并将自己与同级别或高级别的学习者比较,发现自己的不足和看到长远的发展,从而营造出你追我 赶的学习氛围,使得师生在竞争中不断提高自己的水平。 ③比赛情况反馈:比赛中用户提交程序后是即时测评的,得分、耗时和出错等信息马上写入系 统数据库中,显示给用户的信息要根据创建比赛时的设置而定,按照显示信息由少到多的顺序分三 种情况。 编译情况(程序 是否编译通过) 得分情况(得多 少分, 耗时多少) 图 9 显示信息分类 通过控制提交程序后反馈信息的多少来训练学生的纠错、调试等能力,例如一开始比赛时可以 显示出错情况,然后逐步限制为得分情况、编译情况,这还可以与创建比赛时设置的程序提交次数 结合起来,例如显示出错情况时只准提交 1 次,得分情况时 2 次,编译情况时 3 次等,通过不同的 组合有效调动学生的学习热情,从而潜移默化地培养学生的综合素养。 比赛结束后,比赛的创建者统计比赛结果,师生可以在系统网页上查看比赛成绩排名并导出比 赛成绩的 Excel 表,便于统计和比较。 4、信息学在线测评系统的应用效果及反思 (1)科学的系统开发模式是满足师生需求的有力保证 NHOIJS 系统是面向南海区中小学师生的,必须满足实实在在的教学需求,因为必须进行针对具 体问题的个性化开发,使得系统的使用更加便捷和高效。为此,在系统的开发过程中,我们引入软
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出错情况:包括前两种情 况,并显示详细错误信息

件工程学和系统工程的理论和方法,按照用户至上的原则,采用结构化、模块化自顶向下对系统进 行分析和设计。主要分为 6 个阶段(图 10) :需求分析、系统分析、程序设计、运行维护,系统测 试和系统评估。 需求分析 多次 开发 系统分析 程序设计

系统评估

系统测试 图 10 系统开发流程

运行维护

在 NHOIJS 系统开发中秉承上述信息系统 6 个阶段的周期规律,解决了许多师生反映的棘手问 题,实现了系统的便捷使用,系统也在不断拓展中完善稳定。 (2)系统运行状况稳定,师生反馈效果良好 自 2010 年系统运行以来,注册人数超过 1800 人,全区 130 多所中小学校建立了近 200 个团队, 题库试题达到 1500 道,组织全区或各校比赛 50 多场,做题记录近 9 万条,教师布置的作业包达到 300 多个。师生踊跃使用系统的各项功能,尤其是在线互动教学方面的功能,如“我的作业包”“个 , 性化比赛”“我的明星榜”等,每日系统使用人数迅速攀升,从刚开始的十几人攀升到现在的几百 , 人,各校师生通过在线测评系统认识、交流、合作和竞争,形成了充满朝气和活力的团队。通过在 线测评系统这个平台,全区信息学奥林匹克活动向着均衡优质的方向深入发展,一方面以前未开展 的学校逐步加入进来,另一方面越来越多的信息学特长生涌现出来,全区形成了秩序井然的梯队式 发展格局,在全国信息学联赛、广东省信息学决赛和全国信息学决赛中均取得不错的成绩。 (3)实时跟踪师生需求,不断完善系统个性化应用 在系统的使用中,一线师生都提出了很多建设性的意见,对系统的快捷使用、发挥最大效能起 到了积极地推进作用。 通过对师生的调查,发现系统中还存在一些问题需要完善。例如,有老师说: “至于‘题库’ , 到现在为止已有上千题目了,涵盖范围也挺大的,而且有难度标识,有利于学生的选题。不过我在 做题时发现,很多题目都是雷同的,试过一次同一段代码能原封不动就通过几道题了,叫人哭笑不 得。 ”这反映出系统题库资源的量已经足够大,但是不够精,存在重复浪费的现象,下一阶段需要在 “精简”上做文章。 ?? 只有不断地实践,并在实践中总结反思,再指导系统的多次开发,系统才能具有活跃的生命力, 满足不断增长的个性化需求,发挥更大的作用。 综上所述,针对南海区中小学校的特点和实际需求,NHOIJS 系统实现了学员团队化、资源共享 化和教学在线化,架设了一个真正快捷、自主和充满竞争与合作的网上学校。师生在使用系统时, 不仅仅是做题,而且还可以利用各种功能组织有效的实时或远程教学,从而使信息学奥赛辅导变得 更加科学和高效。从系统开放使用至今,师生使用系统的口碑良好,NHOIJS 系统也在使用中不断完 善,它作为一个综合性的网络平台必将为信息学奥林匹克活动的开展发挥更大的作用。

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●信息学特长生辅导教材的“生成性”开发
信息学奥林匹克竞赛作为国际五大竞赛之一,是一项极具挑战性的智力活动,在培养学生创新 能力和综合素质方面效果显著。信息学辅导涉及的算法知识浩瀚无边,很多都是大学本科、研究生 才学习的内容,如何高效的挖掘和培养信息学特长生成为一个难点。 现有的信息学教材秉承传统教材的特点,往往只是知识的罗列和拼凑,缺乏内在的体系和思维 方法的渗透,在深度和广度上均未能有效拓展。许多信息学竞赛辅导的一线教师都发现很难找到合 适的教材进行教学,往往只能迁就教材被动教学或者在许多教材上东挑西选,从而无法实现有效系 统的辅导。因此,为了持续高效地培养信息学特长生,我们进行了信息学教材的“生成性”开发。 1、以学生为主体,准确把握教材定位,构建教材体系结构 过去以教师为主导的教材开发秉承的是接受、继承的学习观和教学观。 生成性”的教材开发需 “ 要师生的共同参与,学生的主体需求尤为重要,这充分体现了主动探究、积极体验和发现的学习观 和教学观。 (1)以学生为主体,充分把握学生的认知心理 教材是使学生达到教育目标的一种媒介、 一种载体, 这种载体的编排必须要符合学生认知心理, 为学生知识、技能,培养方法,树立良好的价值观等,做出合理和有特点的设计。传统的信息学教 材,大多是以学科知识体系为框架,来设计和构建教材的结构。但这种以各部分知识的逻辑关系顺 序建立起来的学科体系,有时与学生的认知发展是不合拍的,不利于学生的学习和成长。 根据实际的调查,我们发现初中信息学特长生的认知具有如下鲜明的特点。 A.启发性:学生对新知识的学习有一个最佳入口,老师可以通过设问、简化问题、对比等方 式引导学生顺利进入知识情景。 B.直观性:形象思维较抽象思维好,在问题的分析和知识的表述上尽量采用形象生动(图表) 为主逻辑推理为辅的方式。 C.阶段性:人类认识、发现和应用知识是一个不断深化的过程,学生在学习知识,其实就是 重新发现“知识”。人为的跳过某个阶段,直接把知识告诉学生是错误的做法。 D.随意性:对知识的认识空间大,想象力丰富,但往往漫无目标,不可将其单纯局限在一定 范围,应通过训练将其与思维能力整合。 (2)根据信息学特长生的认知特点构建教材体系结构 现有大部分信息学教材未能充分考虑学生的需求和认知,只是把学生当成教材被动的受体,单 纯追求对教育经验的完美预设,有些教材由于受到难度和深度等限制,仅仅是教师“教”的材料, 离开教师的帮助,学生对教材的学习和理解常常产生不可逾越的困难。 “生成性”教材开发改变了说明书式的教材结构,以信息学特长生的认知特点作为教材开发的 出发点,充分体现学生的自主探究,并以学生是否容易学习、乐于学习、懂得学习为目标,实现教 材与师生的亲密接触。

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启发性 直观性 阶段性 随意性

教材入口

引导学生自主探究 学生容易学习 学生乐于学习 学生懂得学习

教材描述: 形象与逻辑 教材框架:知识和思维的生成性 教材拓展:交流和反思

图 11 学生认知特点与教材开发关系图

根据上图,按照学科知识的难易程序将教材划分为若干章,每章若干课,每课是一个相对独立 与相互联系的主题,以一个典型例题为切入点,通过“分析问题”“学习新知”“解决问题”和“活 、 、 学活用”等环节,使学生在问题的求解中掌握数学模型的构建、程序设计的实现技巧和科学的思维 方法,同时在这一过程中培养学生的自主探究能力和总结反思的习惯;每课后所配备的若干道层次 梯度的练习题,供学生活学活用,举一反三,在巩固学生掌握本课所学知识的基础上实现有效的拓 展。教材的结构图如下。 教材













典型例题

分析问题

学习新知

解决问题

活学活用

按照学生认知特点,由简单到复杂,先特殊后一般,举一反三 图 12 信息学特长生辅导教材结构图 如此,从学生角度出发,将“教材”变成“学材” ,让学生感觉到自己的主体性,以学生自主学 习作为最高的教学目标;注意篇章结构及语言的衔接,以唤起学生学习的冲动,引起学生与教材内 容积极主动和有效的对话与交流。在这里学生不再是教材被动的受体,而是可以依据教材进行能动 学习感悟的主体。 2、在关注问题探究过程的教学实践中,不断生成信息学辅导教材的实体内容 信息学竞赛考察的重点是思维活动的过程,即学生观察、分析和解决问题的探究过程,在这一 过程中没有固定的模式可以套,并会出现各种各样的问题,不可能提前做出一个完美的预设,只能 运用生成性思维不断的解决问题和产生问题,就像发现新事物一样充满曲折与艰辛。 信息学特长生辅导教材的“生成性”开发正吻合了这一学科特点,它注重探究的过程(图 13) ,
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在开发某一课时设计了一条“不平坦”的道路,模拟一步步的思维发展,最终解决问题并总结反思 这一过程中的得失。每课的设计包括:典型例题,分析问题,学习新知,解决问题,活学活用,正 是蕴含了这一过程。 典型例题(特殊)

问 题 探 究 过 程

思 维 发 展 过 程

分析问题(观察思考)

学习新知 解决问题(总结反思)

学习过程习惯 建构知识网络 融合思维方法 活学活用(一般)

图 13

在问题探究过程中,生成教材实体内容

(1)问题探究过程是一个学生思维自主发展的循环体 上图体现的是思维从特殊到一般的过程,通过典型例题所生成的探究过程,学生一步步走来, 最终实现举一反三,从而达到以“一滴水看世界”的效用。其中分析问题,解决问题和学习新知是 一个循环体,顺序流程可以是分析问题——发现问题——学习新知——解决问题,也可以是分析问 题——解决问题——发现问题——学习新知——分析问题——解决问题。通过循环流动,从而使问 题越来越清晰,生成的教材内容才能真正适合学生。 (2)总结反思是问题探究过程中承上启下的关键点 从思维心理学的角度分析,总结反思是一切科学研究的出发点,是学生领会知识、形成概念和 掌握规律的基础,任何科学结论都来自总结反思。总结反思是一种批判性考察自己思维和行为过程 的能力。大致包括以下几个方面:过程性(我是怎么做的,用到了哪些知识和方法) 、总结性(我学 到了什么)和创造性(旨在对问题的重新认识与推广应用)等。 在上述的解决问题环节中,有对整个问题的总结反思,以此引导学生积极的回顾已学内容,包 括学习过程的习惯是否正确,学到哪些知识,与已学知识进行有效整合,融合新的思维方法等,这 是创新应用和进一步深入学习的基础。没有有效的总结反思,可以说整个学习过程是无效的。 综上所述, “生成性”教材开发以问题探究式的教学实践为核心,通过教学实践不断的生成教材 的实体内容。教材再对教学实践进行反馈和指导,如此反复,不断生成更优化的教材。 3、挖掘信息学知识内在联系,生成多样化教材课型,培养学生的创造力 信息学竞赛包含的课程很多,有基础数学、程序语言、算法、组合数学等,旨在培养学生在掌 握学科知识的基础之上具有个性化创造力,从而为学生的终身发展奠基。 下图是一种较单纯的创造力形成的链路,显然第三个步骤“掌握学习方法的能力升华为一种创 造力”至关重要,因为是无意识完成的,所以很难控制。因此教材开发中我们生成了多样化的课型 结构,旨在营造研究的氛围,从不同角度培养学生思维能力和创造力。
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学习信息学基础知识(有意识)

利用信息学知识和学习实践得到学习规律(有意识)

掌握学习方法的能力升华为一种创造力(无意识)

将个性化创造力应用到新的挑战性的难题中(有意识) 图 14 一种较单纯的创造力形成的链路

(1)发现新知识新规律的课型(图 15) ,并拓展到相关课题领域 这种课型适用于新课的学习,新课所涉及的知识虽然已经被前人总结出来,但是不能直 接告诉学生,而要让学生模拟前人发现知识的路径,分析研究出现的问题,不断生成各种感悟、方 法、反思,最终解决问题,并可以沿用这种路径拓展到其他相关的课题。 拓展 课题1 课题2 拓展 课题3

直接求解

出现问题并反思

找规律并证明

解决问题 图 15 发现新知识新规律的课 型 (2)不断优化方法解决问题的课型(图 16) ,体现思维纵向发展 问题的解决往往不是一步到位,需要经过反复的思考和分析,并不断的深入。学生在解决问题 时往往浅尝辄止,一方面是对问题的发现能力有限,不能全面获得问题的内涵和要点,这可能导致 无法解决问题;另一方面是解决问题的能力不足,不能灵活运用已有方法和能力完美的解决问题, 这里可能会想到不完善的方法,有待优化改进。

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方法1 优化 课题 ?? 优化 方法n 图 16 不断优化方法解决问题的课型 (3)多种方法解决问题的课型(图 17) ,体现思维的纵向和横向发展 在解决问题的过程中,可能有多种方法可以从不同角度解决问题,并产生不同的效率。通过分 析比较多种方法的异同,让学生深刻认识问题内部元素之间本质的联系,从而使学生思维在纵向和 横向上得到深入发展,为创造力奠定基础。 方法1 方法12

课题

??

方法n 图 17 多种方法解决问题的课型 (4)求解相关问题的课型(图 18) ,实现迁移研究能力的培养 在研究问题的时候,有时会发现一个课题会包含许多个相互联系的子课题,通过某个子课题的 分析解决,可以延伸迁移到其他子课题。在现实世界中,很多知识的发现是通过其他相关知识启发 得到的,通过这种课型设计,有利于学生拓展思维的空间,掌握相关课题之间迁移研究的方法。 课题a1 方法1 课题a 课题a2 ?? 方法n 课题a3 图 18 求解相关问题的课型

4、信息学特长生辅导教材的应用 (1)结合在线测评系统,拓展教材应用空间,师生反馈效果不错。 在“南海信息学在线测评系统”网站上,我们专门开辟了“初中版教材配套题库”的板块,将 教材上的例题和练习题共 231 道按照篇章顺序放在上面,供学生在线自主学习。在系统网站上,不 仅学生可以在线做题测评、查看信息学明星榜、互动交流,而且老师可以布置在线作业、查看学生 做题记录、组织比赛等,从而跨越了时空的界限,可以进行基于教材的实时或远程教学,极大地拓
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展了传统课堂教学模式。截止目前,系统注册人数超过 2000 人,全区 130 多所中小学校建立了近 200 个团队,组织全区或各校比赛 50 多场,做题评测记录达 14 万条,全区中小学校能够在该系统 上显性地利用教材进行各种教学实验和辅导,构建起高效的实践社群,为教材的进一步“生成”提 供第一手的实验数据。 (2)南海区中小学以该教材为标本,生成适合本校学生的校本教材。 信息学特长生辅导教材的“生成性”开发具有开放性的特点,教材的框架内容不拘泥于形式, 如前所述,已经尝试生成了多种课型,各校师生在使用教材时可以进行有机的补充和加工,从而再 次生成适合本校学生的校本教材,达到真正“为我所用”的目的,实现教材“开放性”与“个性化” 的统一。 (3)学生能力普遍提高,竞赛及升学水平连年攀高。 教材的实践应用见证了信息学奥林匹克活动在我区的蓬勃发展:全区开展信息学奥林匹克活动 的小学和初中达到 80%以上,小学、初中和高中的信息学梯队建设创出新成效,在小学和初中涌现 出了一大批信息学好苗子,在全国青少年信息学联赛中,南海的初中选手连年雄居全省之首,获一 等奖人数连续两年均超过全省的三分之一。2010 年全国信息学总决赛中,南海石门中学的宋扬同学 获银牌,并于高考后被清华大学提前录取;2011 年全国信息学总决赛中,石门中学高二的符汉杰和 高一的游沛杰分别获得了银牌和铜牌,其中符汉杰同学被复旦大学现场提前录取。 信息学特长生辅导教材的“生成性”开发会一直实践下去,让广大的学生享受信息学的独特魅 力和熏陶,不断提升学生的自主学习能力和思维水平,使他们形成坚毅的个性和科学的思维方法, 培养学生新时代所需要的科学和人文素养,为他们的未来发展奠基。

(四)课堂教学策略研究
课堂教学是教与学的交往互动,是师生双方相互交流、相互沟通、相互启发、相互补充的共同活 动,也是教师传授知识、学生学习新知的最主要途径。很多时候,老师不辞劳苦,任劳任怨,课讲了 一遍又一遍,题做了一道又一道,但学生收获甚微。因此,我们在多间学校对不同的课堂教学策略进 行了实践研究,使教学有效,课堂高效。

1、练评讲教学法
练评讲教学法是以学生先练,助教点评,教师后讲,小组竞赛为主要特征,以分组助教管理为 依托的教与学相结合的组合运作教学方法。这种教学方由桂江一中龙海平校长创立,在桂江一中的 学科教学运用广泛并有明显成效。它是建立在尝试错误学习理论的基础上的,由比较符合信息学学 科手脑并用的学科学习的实际,特别是它有一整套小组合作学习和小组竞赛的管理机制,非常有利 于信息学普及教育和尖子学生的培养。因此,桂江一中尝试在信息学特长生培养过程中使用练评讲 教学法,经过几年的实践,得到一些经验如下。 (1)分组 学科竞赛首先要解决的是分组问题。由于信息学竞赛辅导对象是初一初二初三的学生都有,而 每个级又有不同层次的学生,所以,分组方式不可能按照班级的常规模式来操作。我们的做法是, 打破年级界限,按学生的水平层次进行分组。一般来说,每组都有水平高、一般及初学层次的学生, 主要是要建立一种机制,实现以旧带新,先进帮后进的良性运作。如现在我的学生共分了四个小组,
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每个小组 8—9 人,每组一般有初三学生 2 人,初二 3 人,初一 4 人。由于是按照水平层次进行分组 的,所以当组长的不一定是初三的学生。 (2)培养助教 参加信息学竞赛辅导的学生都是学习成绩优异,各方面素质比较高的学生,但是作为信息学竞 赛助教(小老师),只是具备一般能力是不够的,还需要有扎实的程序调试和阅读理解能力,清晰 简洁的解题思路和逐步提问引导他人到达目标问题设计能力。因此加强助教培养是必要的。对于这 些助教的培养,我们采用了多种途径:一是每月参加美国 USACO 在线信息学考试,做完后写总结, 跟高中的同学讨论;二是自学 GDOI 课程,所有内容均是采用看书、做题、跟老师和同学讨论、求教 老师的形式;三是隔周跟高中的学生进行切磋;四是轮流承担每次初学学生的授课;五是指导水平 较低者的程序实现。例如今年的初一新生黄天,她的程序实现能力已经很强,算法和数据结构的知 识也学了不少,比很多初三的学生水平还要高,但她还当不了助教,因为她还不能把自己的思路清 晰的表达出来,也不会引导其他同学怎么样分析一个问题。这时候,就让她多上台讲题,多给初学 者授课,多跟其他助教讨论,经过一段时间的培养,她一定可以成为一名出色的助教。 (3)练:桂江一中构建了信息学在线测试网站,把历年来全国联赛、南海区赛、模拟赛等 600 多道题(还在不断补充之中)全部放在网站上,学生用自己的用户名登录后就可以选题练习。题目 全部注明了来源,还有难度估计,一般来说,全国联赛和南海区赛的小学初中和高中的第一二题是 中上层学生可以做的,全国赛,广东省决赛,南海区集训队的题难度大,只有尖子层学生,而初学 者一般只能做小学的竞赛题或者初中竞赛的第一、二题。每一次辅导只要在黑板上写出试题编号, 学生就可以自己调出题目进行训练,学生做好题目后只要提交,网站马上可以对学生的编程进行评 测并将结果反馈给学生,学生可以得到完全通过、错误答案、超时、运行错误等相应的信息。这样 学生就可以根据信息对程序进行相应调整,这就是学生练的环节。 (4)评:因为是在线测试的网站,学生做好可以马上提交到网站上,网站马上对程序进行评测 并反馈信息给学生,而助教及组长也可以在网站上看到自己辅导的学生的情况,包括某道题有多少 个学生通过了,是一次通过还是修改过几次才通过,其中哪些学生出现了错误,是什么样的错误等 等。在这过程中,助教及组长可以组织小组成员互相讨论,尝试调试程序,寻找正确答案。这就是 助教评的环节。 (5)讲:老师通过网站则可以掌握更多的信息,包括各个学生做的情况,各个小组的情况等。 老师可以对各种情况选一名学生,一般先叫通不过的学生来说,让其他学生指证他的错误。最后加 以归纳讲解。这就是教师讲的环节。 (6)赛:各组的小组长要保证教师讲过后本组的所有成员都能够在网站上通过规定的试题,最 后以电脑统计用最少时间通过的小组为优胜小组。这就是小组赛的环节。信息学竞赛辅导,除了常 规课堂安排有小组赛环节以外,每周还安排一次小组竞赛测评,我们叫做小组周赛测评。小组周赛 测评是练评讲教学法中课堂小组赛环节的拓展模式。每次时间为 3 个小时,采用类似大学生程序设 计竞赛(ACM)的形式。每次是 6 道题目,题目难易程度不同,一般是 2 道比较简单的,是不含任何 算法的模拟试题;2 道中等难度试题,含基础算法;2 道难度较大的试题,符合 NOIP 第 4 题的难度 题。小组由组长自行分配任务,包括哪些人负责题目分析,哪些人负责讨论方法,哪个人负责写代 码,哪个人负责看程序等等。网站会根据设定好的时间开始竞赛,各个学生同时登录网站开始看题
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目,然后选择题目解题,同一道题可以提交多次,提交发现错误后可以进行修改,哪个组通过了哪 一道题系统能马上显示给所有学生看,3 个小时后系统自动停止竞赛,并通过率给出各组名次。 (7)对于练评讲教学法的几点评价 三年多的实践,练评讲教学法在信息学竞赛辅导中的运用基本走向成熟。由于信息学奥林匹克 竞赛突出考察学生的创新思维和综合能力,加上练评讲教学法属于自主探究型的教育模式,两者有 异曲同工之妙,出现“强强联合”之势。具体来说,这种教学法至少在下列几个方面显示了她的魅 力。 ①减轻了老师的负担。由组长带组员的方式,把大部分的教学任务都交给了学生助教,使老师 能够一个人带三个年级的学生成为现实,其他的教学模式基本上做不到。 ②给学生提供了一个无限发挥的空间,尖子生的水平被他们自己拔得更高。近几年,南海区信 息学的顶尖高手都是从我校出来的,而且是一届比一届厉害。这些尖子毫无例外的都是分组助教中 的小组长,他们通过两年多的小老师角色,养成了良好的自主学习探研习惯。为了当好“小老师”, 他们努力清理自己的解题思路,强化自己的表达能力,不但地超越自己,创造了我校信息学竞赛一 个又一个新的高度。 ③培养了一支团结互助、良性竞争的信息学团队。在我们这个队伍里,竞争时时存在,既要跟 外面的学校竞争,也要跟校内的其他同学竞争。通过在线测试系统,学生每天都要比一下谁通过的 题数多,谁的正确率高,谁创造了新的记录等。而每个月必定进行至少一次的象 ACM 那样的竞赛。 这不仅能提高学生的知识水平,更重要的是能够加强小组内的凝聚力,团结互助成为一种时尚。 ④提高了学生的自主学习能力。在信息学竞赛这个领域中,学生最后一定要比教师强,即到了 高层次很多知识辅导老师也不会,要靠学生自己去学习、领悟,在不断的练习、讨论、解疑、总结 的过程中提高。以分组助教管理为依托的练评讲教学机制,让竞赛辅导只见起点,不见终点。学生 获得的与其说是成绩,不如说是习惯,一种自主学习探究的终身受用的学习习惯。正好应念了一句 古话‘师傅引进门,修行在个人”。 (8)对练评讲教学法的几点思考 ①选题命题是关键,很多学校的老师都是随便拿几道全国联赛的题目给学生做,也不考虑学生 的水平能不能做,也不想想这个知识点适不适合这个时候做。我认为命一套测试题,要做好以下几 步: ②网站的在线测试系统每道题有 10 组以上的测试数据,但只要有一组通过不到就是错误,这对 学生的要求是非常高的,学生经常为了一点特殊情况的考虑不周而要用上几个小时,特别是有些题 目是没一个人通过时老师可以把测试数据发给学生,让学生根据数据来修改程序。 ③学生在练的过程中就已经存在差异,有的学生很快就完成了然后继续做更难的,有的就要花 很多时间做简单的,渐渐地差异越来越大,使后面的评和讲两个环节无法预期进行,怎样解决这个 问题? ④在小组竞赛过程中如何引入激励机制,使竞赛不流于形式,能真正激活学生的斗志和向上进 取的决心。

2、点拔式教学
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《新课程标准》指出, “教师是学习的引导者和组织者” 。教师的引导是课堂深度学习的核心, 教师必须充分发挥在课堂教学中的引导作用:是组织者,是启发者,是点拨者,是传授者。只有引 导得当、得法、得理才会使学生学习起来觉得快乐,才能产生浓厚兴趣,进一步升华探讨问题的欲 望,这样我们的教学才有效,我们的课堂才高效。因此,石门实验学校把学科教学的几种有效课堂 教学的引导型策略运用到信息学特长生的培养过程中,激活学生思维,使之思路交锋、思维碰撞、 思想升华,最后达到有效高效的目的。 (1)问题卡壳时,给予启发式引导 我们在课堂教学中发现,当学生在讨论问题卡壳时,由于准备不足,或者由于这个知识理解不 到位,怕影响了教学的流畅性,有的教师往往绕着问题“走”,或者避而不谈。我们认为实施教学, 不是“放而不导”,而是要在尊重学生主体意识、凸显个性的同时,及时给予足够的、恰当的、到 位的启发式引导。 例如在讨论排序算法的稳定性时,老师提了一个总结性的问题:“选择排序是一个不稳定的排 序算法,如何将它改进为一个稳定的排序算法?”。看到学生一片沉寂,老师马上把问题换成: “在 一般的选择排序时,数据元素值相同的比较不会交换,因此当跨元素的比较交换将会导致数据产生 不稳定性,有什么方法可以补救这种情况?”这么一改,学生的话匣子就打开了,思路就开阔了。 再比如删数问题,将数字串删除 N 个数字后,使得剩余的数字串最小,如何删除? 我们可举例给予一步步启发式引导,使学生最终找到删除方案。 数字串 23569783249 23569783249 23569783249 删除数字的个数 删除一个数字 删除两个数字 删除三个数字 删除后的结果 2356783249 235673249 23563249

在有效课堂教学问题对话过程中,遇到难以理解的问题或不能继续进行时,教师可以从学生实 际出发,换一种说法,通过教师引导和启发,逐步形成解决问题的思路和方法,以便进一步解决问 题,继续探究创新。 (2)问题偏向时,给予规范性引导 教学的本质在于引导,含而不露,指而不明,开而弗达。当学生迷路的时候,教师不是轻易告 诉方向,而是引导他怎样去辨明方向,给予规范性引导。 比如:会议厅问题,给出一些会议的起始时间和终止时间,每个时间点最多能有一个会议在会议 厅中进行,求会议厅的最长使用时间。 很多同学认为这是一道贪心的题目,以结束时间排序,先满足会议时间使用最长的会议,以此 类推,将能满足会议的时间段加起来,就是会议厅的最长使用时间。 这时我们可以举一个实例,并将它画成图形来比较: 2 分钟 4 分钟 3 分钟 显然此时会议厅的最长使用时间是 5 分钟,而不是 4 分钟。 接着我们再举一个客户调查的问题,这道题也是关于一些时间段的问题,让同学去找出这两道
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问题的区别,从而将学生从错误的思想中拉回来,再进一步思考,最终得到问题的解。 在问题对话中,如果学生由于未能全面把握问题的关键内容,理解出现偏向时,教师要准确把 握问题对话的核心问题,在对话方法与思路方面给予正确、规范的引导,让学生回归问题,通过对 问题细读和严谨的分析,把握问题的相关信息,在正确理解问题的同时,发展思维能力,从而对问 题有了更全面深刻的理解。 (3)问题错误时,给予科学性引导 由于学生生活阅历、知识水平、理解能力的限制,他们理解一些算法思想时,常常出现偏向、 出现错误,这是很正常的事。但有的老师怕学生出错,直接给出算法结论,忽视学生的思维过程, 忽视对问题的引导。我们认为,在信息学辅导过程中,教师要不怕学生出错,学生的错本身就是一 种难得的教学资源。所以,当学生在分析算法的过程中,遇见错误,教师要发挥自己的教学机智, 巧妙地给予科学性引导。 比如:在讲到最优化原理时,我们可以理解为子问题的局部最优将导致整个问题的全局最优, 即问题具有最优子结构的性质。而动态规划常用来解决具有最优重复子结构的问题。学生对于重复 子结构的问题理解会很模糊。 例如:数字三角形问题,从三角形中的塔顶走到塔底,每一步只能走到相邻的方格中,求经过 方格的数字之和最大值。

由上图我们会发现,从塔顶走到塔底 7 和 10 的位置,其中被圈的部分即为他们共同的子问题。 进而再提出一个问题:将三角形的数字改为-100~100 之间的整数,计算从顶至底走一条路径, 使该路径所经过的数字的总和最接近零。 此时学生分析后会发现,这个问题就不具有最优子结构性质了,因为子问题最优反而可能造成 问题的解远离零,改变以后的问题显然不能再使用动态规划了。 老师的引导下,学生通过自我调整、修正,终于得出了正确的结论。教师把真理奉送给学生, 不如引导学生自己去发现真理。善待错误,让其成为走向正确的起点;机智纠错,让其折射出教学 的智慧。 (4)问题混乱时,给予点拨性引导 新课程有效课堂教学强调教学秩序“活”起来,要求全体学生都参与到问题对话中来。我们有
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的老师也希望课堂“乱”起来,“乱”得越彻底越好,说明学生的投入程度高,问题探讨更加深入。 但是,我们不怕“形乱”,要小心“神乱”。当学生讨论问题思路混乱时,教师要给予条理性、点 拨性引导。 例如:木棍问题:有 N 根木棍,它们的长度都为正整数。这些棍子中有一些太长了,现在想将 这些棍子共只用砍不超过 M 下砍成多段, 以使这些棍子中最长的那根的长度最短,求最长棍子最小长 度。 这题看起来很混乱,无从下手,有的同学说枚举,有的说用搜索,但总不能定论,因为同学习 惯顺着题意去思考,这时,给学生一点提示,如果假设知道最长棍子最小长度为 K,能不能判断出 这些棍子需要砍多少下? 此时,学生很快就可以分析出,判答案实际就是模拟,而答案的范围是已知的,并且具有单调 性,那么问题就转化成答案的判断了,即二分答案。 运用点拨,可促使学生将零碎的知识集成点、连成线、组成面、构成体,以形成对知识的整体 认识。如学生对知识掌握无序,可以通过“理序”点拨,以求得学生对知识理解的条理性;如学生 对知识掌握散乱,可以通过“联系”点拨,以求得学生对知识掌握的整体性;如学生对知识头绪不 清,可以通过“比较”点拨,以求得学生对知识掌握的准确性。

(五)学生综合能力培养研究
信息学特长生的培养,最终目的是让信息学获得思维能力、学习习惯、学科素养、协作精神、人 际沟通、探究精神和顽强的意志。因此,我们在课题研究过程中,也着重对学生各项能力的培养进行 了实践研究。

1、学习习惯与学习能力的研究
我区信息学特长生总体上素质不错,并且绝大多数特长生具备了一定的编程能力和一些必需的 算法,同时这部分学生的文化课成绩都比较突出,属于学有余力的学生,在教师心目中是“聪明” 的学生。但也必须指出,部分特长生的学习习惯、学习态度、学习能力存在不足,这些问题都会制 约学生的进一步发展。 存在问题 1、学习习惯 无笔记 无总结 思考时凭空想象 不注重细节 2、学习能力 生搬硬套 思维强度不够 自学学习能力不足 3、学习态度 目标不坚定 缺乏毅力 学习拖拉散漫

为了端正学生的学习态度, 改变学习习惯, 提高学习能力, 我们采用了苏格拉底的“产婆术” (苏 格拉底在教学中并不直接向学生传授各种具体知识,而是通过问答、交谈或争辩的方法来宣传自己的 观点。他先向学生提出问题,回答错了,也不直接指出错在什么地方和为什么错了,而只是提出暗示 性的补充问题,使对方不得不承认答案的荒谬和处于自相矛盾的地步。最后,从苏格拉底的引导和暗 示中得出苏格拉底认为是正确的答案) ,通过平时的上课提问、讨论问题、测试、单独辅导、帮助学 生调试程序、看学生总结等多种方式,试图了解每一位学生的具体情况,包括学生的学习习惯、思维 方式、对具体算法的了解、擅长的算法和薄弱的算法,动态调整教学方法,通过反复的实验,找出最
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适合学生的培训方式。 (1)首先,从改变学生的不良学习习惯入手。 ①为学生统一配备做笔记的笔记本和笔,方便学生随时做笔记和相互查阅。鼓励学生相互阅读 笔记。实践表明,学生做笔记的情况是最近几届学生中最详细最认真的。另外,我们也要求学生要 多写总结,把每次测试的情况做好分析,总结一些失败的教训和吸取其中成功的地方,可以使电子 版的也可以是记在笔记本。高一的学生在听课时还有一些不好的习惯,如:一边看电脑一边听课或 者一边做题目一边聊 QQ,这些不好的学习习惯对学生的危害是非常大的。因此,我们在上课时大都 要求学生关闭显示器,统一学生集中到课室前面听课,并随时可能被老师提问。 ②统一开设网络博客,方便师生交流,突破写总结、反思的时空限制。 ③阅读学生程序,了解学生编程风格并教育学生形成规范的编程风格,避免考试容易出错。 ④设计考试分析表格,让学生每场考试都记录解题过程,让学生考后分析做准 (2)其次,端正学习态度。 ①通过任务驱动,迫使学生形成高效、紧张学习状态。 为了解决部分学生思考问题拖拉、效率不高、紧张度不够,培养学生追求“快、准确”的良好 学习方法,有时的测试不是以 3 个小时为标准,而是给出一组 Div2 的题目,共三道题,测试时间大 约是 75 分钟,只有全部通过数据才算通过。这种短时间的训练,会刺激学生的紧张度,训练学生在 快速的思考过程中还有保证思路的正确性,起到了不错的效果。 ②通过制度内部竞争机制,引导学生认真对待每次测试。 竞争是激发个人发掘潜力的有效途径。通过引入竞争机制,可以让学生提高紧张度、提高效率, 让学生在学习中有更强大的学习动力。由于我校信息学小组人数不多,在佛山市高中里处于领先水 平,因此平时在我们训练中,学生的紧张程度不够,缺乏实战效果,因此当学生参加省决赛、全国 决赛和外面的学生同场竞技时可能状态不能适应。为了这个问题,考虑有两种途径,第一种是跟外 地的学生多交流,但是由于费用、时间等问题,这种途径有很大的限制。第二种方法是本校学生进 行内部竞争,如果有合理的机制,也能取得不错的效果。最典型的一个例子是:今年我校申请了一 个 APIO 的名额,由于时间仓促,我们觉得在 3 月 27 日进行两次测试,按两试总分来选出一个学生 去参加比赛,由于是在考试当天才公布这个消息,学生大为重视,从考试的过程可以看出,学生的 考试状态比平时大有改观,紧张程度上升,这正是我们所需要的,考试的结果来看,学生为了得到 名额,对编程很复杂的题目也提交了程序。我们也制定了平时训练进行积分制,就是为了让学生重 视平常每一次测试。 ③锻炼学生形成坚韧的学习品质。 学习需要学生全身心的投入,并能克服学习过程中困难。学习并不是一个轻松的过程,常会遇 到困难与挫折,随着学习过程的深入,困难越来越多、越来越大,而最初的学习动机的动力作用开 始减弱时,便需要学生以自己坚强的意志力克服这些困难,继续学习。虽然可以寻求他人帮助,但 更重要的是学生自己有毅力与恒心去克服这些困难。这也提示我们在培养过程中,不光要训练学生 对策略、方法的调控,同时也需要教师对学生责任心、恒心等非认知因素的训练。我们可以通过和 学生交谈,鼓励学生克服困难,提升学习动力。同时,在必要时可以通过降低测试难度,让学生得 到不错的成绩,以此增强学生信心。
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(3)提升学生的学习能力。 培养学生形成自主学习能力。要想达到“在没有路牌的地方也能走路” ,关键还是要培养学生自 主学习能力。例如初一初二创新班就比较重视培养学生的自主学习能力,由于讲课进度快、难度大, 因此学生在平时能自己阅读相关的图书和论文。当然我们也准备了与信息学奥赛相关的一些专业书 籍,供学生阅读。同时在平时授课时有些内容也是参照这些专业书的,经过教师的讲授后,学生在 阅读相关内容时就变得容易些,相当于教师引领学生看书。此外,我们也采取过一些任务驱动的方 法。比如:在某次测试出现的某一道题,学生当场都没有好的算法,考试完毕后,再给出专门介绍 此类问题的相关文章供学生阅读,必要时等学生阅读完毕后教师再统一讲解其中的难点和重点,目 的是驱动学生平时能自己多阅读文章,不要总是等待老师的任务。由于学生水平层级的不同,针对 水平高的学生,我们还会选择一些国外网站题库让这部分学生做,在这过程中学生可以找老师讨论 一些问题,这些措施都有利于提高学生自主学习能力。 通过实践研究,我们可以看到: (1) 分层教学可以有效满足学生发展的需求。 分层教学就是教师根据学生现有的知识、能力水平和潜力倾向把学生科学地分成几组各自水平 相近的群体并区别对待,这些群体在教师恰当的分层策略和相互作用中得到最好的发展和提高。 学生水平层级决定了我们必须分层教学。清华大学图灵奖得主姚期智在一次学术报告期间,有 记者对他提出这样的问题:您所倡导的教育,是一种精英教育,那么,是否能够使更多的学生获得 这样的教育?他的回答是:如果要让所有人都受到同样的最好的教育,那一定是没有人受到最好的 教育。由此可以看出,只有合适自己的才是最好的,也可以看出分层教学的重要性。每个学生的学 习都应该是根据他本身的特点和水平而定,对于具体的某个学生来说,只有当教师设计的教学内容 是针对他自己的,他才能取得最快的进步。现在高一学生当中,除了在 NOIP2010 已经获得一等奖从 而转攻其他科目奥赛的几名学生外,目前高一信息学小组剩下有 9 人,二水平差异极大。就拿 2010 年 NOIP 来说, 我们有的学生能够在全省高一考生中排名第一, 也有复赛也进不了的, 具体可以分为: 有能力冲击省赛的 3 人,达到或非常接近 NOIP 一等奖水平的 3 人,比较接近 NOIP 二等奖的 2 人, 没进复赛的 1 人。这决定了我们的教学内容在难度的选择上必须要明确这些教学内容是针对哪些层 次的,简单的教学内容对于水平高的学生来说是浪费时间,但可能对于水平差的学生来说,却显得 极有难度。分层教学可以使各层次的学生都得到最合适的发展。 分层教学是最适合学生的一种教学方法,但是在具体实施过程中,除了教学内容、教学策略等 具体知识外,我们还应该顾及到学生的心理感受,或者说要考虑到学生的情绪。例如,有的学生可 能在听到自己的目标是 NOIP 一等奖后,或者知道自己被老师定位为不要冲击省赛后,出现情绪低落 或者放松了对自己的要求,甚至以后学习状态越来越差等自我放弃行为。这种情况我们是遇到过的, 所有现在我们是把所有的学生放在一个机房,教学环境是一样的,甚至有部分教学内容是所有学生 一起讨论的,目的是要营造一个“团队”的氛围,让水平差些的学生觉得他们也是属于这个“团队” 的,只不过是他并不需要完成所有的任务。 (2)动态的“讨论”教学法更有利于培养学生的思维能力。 我们在教学过程中,主要采取讲授法和讨论法。讲授法一般应用在给学生介绍一种他们之前并 没有学过的具体算法。 更多的时候,我们主要是采用集体讨论的方法。例如,我们在测试后的讲评
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一般都是采取集体讨论的方法。主要的目的是听不同学生的不同解法,或者指出学生解法的不足。 这种讨论方式可以培养学生的与人交流沟通能力,也有利于培养学生多角度思考问题。但是我们觉 得这类的集体讨论是“静态的” 。因为在讨论之前,学生已经思考完毕,教师也知道所有题目的具体 做法。因此,在集体讨论时,我们并不能反映出学生的整个思考过程。而我们知道,思考过程才是 最重要的。因此,对于个别几个高水平选手,我们又尝试了不同的讨论方式,那就是给一些难度很 大的题目,教师事先也不看解题报告,就和学生一起思考,然后和学生一起讨论,探索正确的解法, 由于这些题目难度大,因此大家一开始可能是想到了一些错误的解法或者不严谨的地方,然后是相 互的指出错误或者质疑,师生在不断的互动过程中,一步一步逼近正确的解法。在这个过程中,教 师和学生都能深刻的感受到对方在思考问题时是如何入手的,如果化繁为简的,平时常见的思维方 式是如何具体应用到具体问题的。这个过程是动态的,因为我们见证了整个思考的过程。最后当我 们讨论完毕后,还应该看看解题报告,看看别人的解法,检验师生集体讨论的成果。当然,这种讨 论方式对教师本身的要求很高,因为要跟上优秀学生的思维可不是件容易的事。但如果能长期坚持 这样训练,相信教师对学生的帮助是巨大的,同理,学生水平的增长反过来也可以提升教师的水平, 这大概就是常说的教学相长吧。

2、学生的创造性思维培养研究
随着信息学竞赛的普及开展,其考察的思维和题型也逐年变化,由单纯的算法题目考察转向加 入情景的综合性题目,由单纯的逻辑思维的考察转向开放的创造性思维的考察,特别是近年大量的 国际译题(如 usaco)的出现,题目越来越灵活。依然延续以前的教学方式、教学思路很难适应当 前的变化。所以,必须转变思路由单纯的算法教授向培养学生创造性思维、提高学生的思维深度、 广度以及灵活性努力。在实践研究过程中,我们着重抓以下三个方面。 (1)收敛思维与发散思维相结合 在信息学竞赛中收敛思维主要体现为培养学生的思维深度。对于任何领域的创造,都必须首先 对前人在这个领域内所积累的知识和经验有个比较完全的了解,必须对必要的基础知识和专业知识 进行深入的学习。因此,在学习某一个算法或者知识点的时候尽量采用专题形式,先介绍最基础的 定义、算法的实现,以及简单的应用。把属于这一类题目进行汇总,集中一段时间完成相关类型的 基础题,到最后能做到熟练掌握这一类型的题目。例如:在介绍进制转换时,我们可以把它作为一 个专题展开,第一步,先介绍进制转换的基础知识,如二、八、十、十六等不同进制的概念,然后 做一些关于进制转换的相关初赛题, 通过进制的人工换算让学生对进制转换有一个直观深刻的认识。 第二步,介绍简单的进制转换算法实现,如十进制转换为二进制、十六进制的算法和二进制转换为 十进制的算法实现。练习安排也是由浅入深,先是不同进制之间转换的练习,然后是近几年小学、 初中、高中竞赛中出现的一些单纯进制转换真题以及一些典型题目。通过这一阶段的训练学生已经 对进制转换的算法实现及简单应用掌握的很好,剩下的任务就是如何扩展学生的思维,让学生灵活 应用进制转换知识解决相关问题。 学生通过上面的训练可能很容易产生一种思维定势,遇到一些新问题,在原有知识规律中找不 到直接答案,需要对原有的知识进行重新认识、组合、分析、判断,这就要运用发散思维方法去变 通、去独创、去探求新知。发散思维可以突破思维定势和功能固着的局限,重新组合已的知识经验, 找出许多新的可能的解决问题方案。上面讲述进制转换知识,在介绍完进制转换基本算法及简单应
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用后,进入第三步,发散学生思维把进制转换跟其它算法联系起来,如:二进制有两种状态,借助 于这两种状态我们可以把进制转换跟穷举算法联系起来,例如:小明可以在看书与听音乐之间选择, 那么我们可以用两位二进制来表示,第一位代表看书,第二位代表听音乐,0 代表不做相应项,1 代 表做相应项,那么如下表: 状态 00 01 10 11 意义 什么也不干 代表只看书 代表只听音乐 代表即听音乐又看书

Noip2006 普及组的最后一题《数列》问题,给定一个正整数 k(3≤k≤15),把所有 k 的方幂及所有有 限个互不相等的 k 的方幂之和构成一个递增的序列,例如,当 k=3 时,这个序列是:1,3,4,9, 10,12,13,?(该序列实际上就是:3 ,3 ,3 +3 ,3 ,3 +3 ,3 +3 ,3 +3 +3 ,?)请你求出这个 序列的第 N 项的值(用 10 进制数表示) 。例如,对于 k=3,N=100,正确答案应该是 981。刚接触此 题很多同学第一反应是模拟过程,这一题也可以用进制转换的思路解决如表: 二进制 1 10 11 100 101 110 111 十进制 1 2 3 4 5 6 7 状态 3 3
0 0 1 0 1 2 0 2 1 2 0 1 2

1

3 +3 3
2

0

1

3 +3 3 +3
0 1

0

2

2

3 +3 +3

1

2

另外, 我们可以继续扩散学生思维, 如进制转换在指数运算中的应用, noip2003 普及组第四题 如 《麦 森数》 ,在这里就不展开分析。通过相关算法的融合应用,能培养学生的发散思维,提高学生的思维 广度,同时可以通过一题多解的训练,启发和引导学生从不同角度、不同思路,不同算法去分析题 目。通过发散思维的训练,增强了学生的思维灵活性和创造性。 (2) 求同思维与求异思维相结合 求异思维是创造性思维的一个很好开始,不随大众,独树一帜,突破常规思维的求异思维是产 生新思路、新算法的重要源泉。在创造性思维活动中,求异思维占主导地位,也有求同的成分,而 且两者是密切结合的。在教学中,只有引导学生同中求异与异中求同的反复结合,才能培养思维的 流畅性、变通性、独创性。 在平时的信息学竞赛辅导中,在讲解每一题之前,教师先不要先入为主直接讲解,预留多一点 学生独立思考的时间,让每一位学生都讲解一下自己对题目的理解,想法,和解题思路。尊重每一 位学生的想法,鼓励学生不同的思路,让学生去讨论彼此的思路的可行性与不足地方,讨论中教师 可以适当的点拨,最好让学生总结出讨论结果。通过这一种方式可以让学生发挥主观能动性,发散 自己的思维,先在求异思维的指导下畅谈思路,再讨论总结,在求同思维的指导下达成共识。这正 是当前新课标要求的以学生为主,教师为辅的思想在信息学辅导中的一个很好体现。能让学生按照
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自己的思路指导下又能接受同学的想法最后能达到殊途同归的目的。充分调动了学生学习信息学的 积极性。 (3)正向思维与逆向思维相结合 很多学生在遇到一些问题是,很习惯正面看、正面想很容易形成思维定势。近年来很多出题者 就是利用学生的正向思维形成的思维定势的现状出一些很灵活的题目,学生往往感到束手无策,寸 步难行,所以,在重视正向思维的同时,养成经常逆向思维的习惯,“反其道而行之”,破除正向 思维定势的束缚。 如《FBI 序列》一组仅由’F’,’B’,’I’,’O’,组成的序列(’F’,’B’,’I’,’O’这 四个字母中的某一个或某几个不一定会出现,且保证序列长度<=2000),规定这个序列所要传达的信 息就是这组序列有多少个’FBI’(子序列),如输入:FBIIBFOI,输出 4。很多同学一看到这题很容 易想到的就是穷举的方法,从开始找到一个字母’F’,然后以这个字母开始找到它后面的’B’, 找到一个‘B’后,再统计后面有多少个’I’,也就是用三重循环就可以实现。 『代码』 for i:=1 to n do If a[i]=’F’ then For j:=i+1 to n do If a[j]=’B’ then For k:=j+1 to n do If a[k]=’I’ then Inc(sum); 这个算法时间复杂度为 o(n )数据量超过 1000 肯定超时,那么如何解决?这时我们通过认真观察 发现,其实这一题主要是统计‘FBI’子序列的个数,每当遇到一个‘F’字母时只要知道它后面有 多少个’BI’序列,就能组成多少个‘FBI’序列。我们可以利用逆向思维从后面开始向前面扫描, 用一个变量 ni 保存当前扫描过的字符串有多少个‘I’,每遇到一个‘I’便 ni 加 1。用另外一个 变量 s 保存当前‘BI’子序列的个数, 遇到一个‘B’便执行 s:=s+ni。 用另外一个变量 m 保存 ‘FBI’ 子序列的个数,每遇到‘F’时便执行 m:=m+s。最后输出 m 便是所有‘FBI’的个数。 『核心程序如下』 for i:=count downto 1 do begin if ch[i]='I' then inc(ni) else if ch[i]='B' then s:=s+ni else if ch[i]='F' then m:=m+s end;
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又如《超级素数》农夫 JOHN 总能提供最好的牛排,你可以从上面的编号看出来:每去掉一根, 总能保证剩下的数为质数,例如:371->37->3 这是一个长为 3 的超级素数。输入 n(10<=n<=10 ) , 编程求出所有小于等于 n 的超级素数。很多同学一看这个题目第一反应就是利用穷举方法从 2 到 n, 把每一个数先去掉右边一位数然后判断是否为素数。用这一种方法肯定超时。竟然用分解的方法超 时,那么我们可以利用逆向思维尝试用组合的方法。我们发现一般的素数右边加上{1、3、7、9}中 的一个很可能变成新的素数,这样我们可以从个位数素数 2、3、5、7 开始每一个数右边加上{1、3、 7、9}看能否组成两位的素数,如 21、23、27、29 中 23、29 为素数。利用这种组合素数的方法可以 大量节省时间达到线性时间。如此可见,一些题目假如我们按照正向思维没有很好的思路时,我们 不妨利用逆向思维分析一些题目,或许会找到更好的解题方法。 信息学竞赛是一种思维的竞赛,而如何培养学生的思维广度、深度、以及创造性,是每一个辅 导教师面临的一个难题。我们不能让学生在单纯的算法训练中学信息学,而应当引导学生会运用信 息学的立场、观点、方法来处理问题的思维方式,引导学生进行教学的“再创造” ,培养学生的创造 性思维。
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八、课题研究成果
1、一大批优秀学生成长,形成了良性循环的信息学梯队
(1)涌现出了宋扬、区汝沛等在省内较高水平的学生。宋扬同学代表广东队参加(烟台)2010 年全国信 息学总决赛获银奖(27 名) ,先后两年参加亚太信息学竞赛获银奖和铜奖,创造了佛山市中学生参加五大学 科竞赛的历史佳绩;区汝沛获得资格参加了 2010 年全国信息学冬令营集训。 (2)两年全国信息学联赛,全区共有 18 名高中生获全国联赛一等奖,获得重点大学保送或加分资格。先 后有戴炜明、黄锦文、黄锦武、周俊雄、李子麟、钟远坤等多位同学获保送进入南京大学等全国名校深造。 (3)两年全国信息学联赛,全区共有 56 名初中生获一国联赛一等奖,特别是 2010 年 31 名一等奖(其中 4 人复赛满分)更占佛山市的 100%,占全省的 41.9%,充分展现了我区初中学生的尖子的强大实力。 (4)全区小学特别是网点学校发掘培养了一批好苗子,例如平西小学唐铭锴、旗峰小学文军、西 约小学黄天、小塘中心小学李子豪、狮山中心小学郑晓聪、桃园小学钟惠兴等同学,在小学阶段就表 现出了较好的信息学天赋,在升上初中后如鱼得水,初一参赛就能夺得普及组(初中)的一等奖。

2、学生的综合学习能力得到较大的提高
学生的成长,不仅仅表现在信息学活动中,其综合学习能力普遍提高。 (1)信息学活动是一个严谨的思维训练过程,强调的是学生思维的深度、广度和逻辑性,通过规范的信 息学培训,能形成好的学习习惯、掌握高效的学习方法、提升自主学习能力和培养学生与人交流能力; (2)石门中学通过开展《信息学特长生学习能力与交流合作精神培养研究》的课题研究,对参加信息学 的学生进行了长期跟踪,发现学生的学生成绩在原来起点的基础上都有了普遍的上升。如宋扬等同学,虽然 在信息学学习方面花了不少时间,但其它科的成绩一直能保持在全级领先; (3)不少学校都注意到,对于学生余力、有信息学天赋的学生,参加信息学活动,其它科的学习效率更 高了、总体上成绩更好了。

3、形成一支具有高度责任感和高水平的教练团队
(1)以江涛、刘凤兰、李慧琳、许之安等区集训队老师为核心,形成了一支无私奉献、积极上 进、团结协作、目标一致的教练团队,凝聚成推动我区信息学事业发展的核心力量,核心团队承担 并出色完成了信息学奥林匹克活动教材编写、资源建设、学生集训、教师培训、课题研究等各项重 要任务;
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(2)在核心团队的带领下,全区各级教练员工作热情和专业水平大大提高。例如,狮城中学黄 浩武老师,在区骨干教师刘凤兰老师的结对指导下,进步很快,不但能承担起夏令营、集训队、教 材编写的重任、在开展共同体活动方面取得了丰收,所指导的小学生和初中生都在竞赛中获得较好 的成绩;除初中的老师不断成长外,小学的平西小学周艺添、夏西小学黄晓明、联表小学徐燕贞、 西樵一小潘智勇、横江小学何国星等一大批老师,成为信息学活动新生的骨干力量。

4、全区热情高涨,形成了全区信息学活动的良好氛围
(1)各镇(街)教育局十分重视信息学活动的开展,采取了多种措施进行进行引导和推动。例 如狮山教育局将全镇中小学动员起来, 分别在原狮山片和松岗片构建小学和初中衔接的两个共同体, 发挥了镇内初中教练的核心作用,不但初中辅导水平日益提高,小学辅导水平也得到普遍提高,实 现了优质均衡发展,在区竞赛小学组总体成绩位居全区前列,并培养出了不少优秀苗子;大沥镇通 过举办镇赛和教师培训,加大了小学活动的力度,同时促成了由石门实验学校牵头的中小学衔接的 信息学共同体的构建,大沥镇小学的水平快速提升,并为初中打下良好的基础,实现了中小学的互 动双赢; (2)在学校方面,石门中学、石门实验学校、桂江一中、狮城中学、儒林中学、黄岐中心小学、 黄岐小学、南海实验小学、石肯小学、夏西小学、平西小学、联表小学、狮山中心小学、新城小学、 桃园小学、西樵一小等等一大批各层级各学段的学校,逐步完善了机制,使信息学活动能有效开展; (3)教师乐教,学生乐学。一批中小学教师能持之以恒不断学习,逐步积累,水平提升得比较 快,逐步找到事业的乐趣,自我创造幸福感和成就感。例如狮山中心小学林树青、罗村实验小学徐 灿基、西樵一小潘智勇等一批小学老师,都是典型的例子。学生学习热情高涨,自从“网上评测系 统”投入使用后,登录学习的学生人数不断增多,例如 3 月 1 日共有 35 所学校 77 名学生登录系统 学习,形成了你追我赶势态;学生从学习中找到幸福感,例如石中初中创新班、桂江一中信息学的 学生,将对信息学的热爱转变为由衷的动力,不断去研究和钻研。

九、课题研究存在的主要问题及今后的设想
1、待解决的问题
①高中信息学特长生拔尖层还不够雄厚,顶尖人才偏少,与中山市比较有较大的差距。 ②信息学特长生的培养呈两极分化的倾向,好的学校更好,差的学校未找到办法提升。

2、主要成因分析
①部分学校存在认识误区,教育观、人才观出现偏差,对信息学活动的意义认识不足,导致在 教师分工、资源配备、激励机制建立等方面存在缺失,不利于活动的开展; ②部分辅导老师欠缺事业心, 没有主动提高辅导水平, 得过且过, 对信息学辅导工作应付了事; ③辅导的组织策略和方法不对,有些老师虽然花了不少精力和时间,但辅导效率低(做了不少 无用功) 、效果不佳。

3、对策思路
①推动拥有优质生源的实验类小学、中心小学和城区小学积极开展信息学活动,及早发现和培 养有天赋的信息学苗子; ②进一步推动学段衔接共同体的构建,通过高学段的老师带动低学段的师生共同学习,打造成 长梯队,同时达到多赢; ③开展“挂勾结对”活动,通过区集训队教练与特定的中小学挂钩结对,教师之间建立师徒关 系,指导虽仍簿弱但有条件的学校开展信息学活动,促进全区信息学活动优质均衡发展; ④继续深化课题研究,进一步做好课题研究的推广应用工作。
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