МЕТОДИКА ПОДГОТОВКИ УЧАЩИХСЯ К ОЛИМПИАДАМ ПО ИНФОРМАТИКЕ В 11 КЛАССЕ

METHODS OF PREPARING STUDENTS FOR COMPUTER SCIENCE OLYMPIADS IN 11TH GRADE

Skryabin Timofey Timofeevich,

student, North-Eastern Federal University named after M.K. Ammosova,

Russia, Yakutsk

Yuri Antonov

scientific supervisor, Ph.D. physics and mathematics sciences, Assoc. Department of Theory and Methods of Teaching Computer Science, North-Eastern Federal University named after M.K. Ammosova,

Russia, Yakutsk

АННОТАЦИЯ

В статье представлена методика подготовки учащихся к олимпиадам по информатике, основанная на системном подходе к обучению алгоритмам, программированию и решению олимпиадных задач. Описаны этапы подготовки, включая подбор учебных материалов, разработку тренировочных заданий, проведение мастер-классов и тренировочных олимпиад. Рассматриваются способы мотивации учащихся, индивидуальный подход к каждому ученику и использование современных технологий и онлайн-ресурсов для повышения эффективности подготовки. Методика направлена на развитие логического мышления, навыков программирования и способности решать нестандартные задачи.

ABSTRACT

The article presents a methodology for preparing students for computer science Olympiads based on a systematic approach to learning algorithms, programming and solving Olympiad problems. The stages of preparation are described, including the selection of educational materials, the development of training tasks, conducting master classes and training Olympiads. The methods of motivating students, an individual approach to each student and the use of modern technologies and online resources to improve the effectiveness of training are considered. The methodology is aimed at developing logical thinking, programming skills and the ability to solve non-standard tasks.

Ключевые слова: подготовка к олимпиадам, информатика, алгоритмы, программирование, олимпиадные задачи, системный подход, мотивация учащихся, индивидуальный подход, онлайн-ресурсы, логическое мышление.

Keywords: olympiad preparation, computer science, algorithms, programming, Olympiad tasks, systematic approach, student motivation, individual approach, online resources, logical thinking.

Школьные олимпиады по информатике выявляют талантливых учеников и подтверждают квалификацию учителей. Для успешного участия ученикам необходимо владеть алгоритмами, методами и приемами программирования, которые выходят за рамки школьной программы. Подготовка включает изучение языков программирования (Pascal, C, Basic), алгоритмов (поиск, классификация), написание и отладку программ. Обучение строится на принципах динамичности, самосознания, развития навыков и разнообразия содержания. Учителя организуют дополнительные занятия и семинары для более глубокой подготовки учеников к олимпиадам.

Дополнительные уроки информатики для подготовки к олимпиадам обычно организуются для учащихся 7-11 классов и требуют не менее четырех часов в неделю. Подготовка включает различные методы обучения:

1. Лекции (до 20 минут) с последующими практическими заданиями.
2. Практическая работа в небольших группах для решения задач и развития навыков командной работы.
3. Наставничество старших учеников, помогающих младшим с программированием и отладкой.
4. Мозговой штурм для генерации и обсуждения идей.
5. Самостоятельная работа для углубления знаний и выполнения домашних заданий.
6. Контролируемое обучение с поддержкой учителя.
7. Дифференцированное обучение и задания для контроля готовности.

Ученики также участвуют в заочных олимпиадах для промежуточной оценки навыков. Подходы включают индивидуализацию обучения, коллективную и групповую работу, активные методы обучения, организацию группового общения и использование различных методов оценивания.

Подготовка к предметным олимпиадам, особенно по информатике, является эффективным способом развития навыков и талантов старшеклассников. Для успешной подготовки необходима организованная, планомерная работа, начинающаяся с начала учебного года. Важно использовать факультативы, индивидуальные программы подготовки, диагностические тесты и экспериментальные методы.

Основные подходы включают:

1. Индивидуализацию обучения и гибкость в выборе содержания и времени занятий.
2. Мотивацию учащихся и разработку методик для работы с одаренными детьми.
3. Признание работы с одаренными учениками приоритетом школы.
4. Снижение академической и психологической нагрузки на учеников.

Эффективная подготовка также предусматривает самооценку, использование индивидуальных планов подготовки и портфолио для оценки достижений. Важным аспектом является активное вовлечение учащихся в процесс обучения для стимулирования интереса к предмету.

На данный момент существует огромное количество различных олимпиад по информатике. На наш взгляд, можно выделить три основных критериев для деления этих олимпиад на группы:

Форма проведения:

Организационный взнос;

Направленность.

Основанием для первой классификации служит форма проведения олимпиады по критерию очная-дистанционная

Вторым основанием для классификации олимпиад по информатике берем критерий со взносом или без взноса.

Третьим критерием для классификации возьмем направленность олимпиады.

Классификацию можно продолжать и по другим критериям, но в рамках данного исследования мы взяли, на наш взгляд, самые существенные основания для отбора.

Олимпиады по программированию, например, школьный этап Всероссийской олимпиады школьников по информатике для 9-11 классов, не делают различий в заданиях между классами, предлагая всем одинаковые задачи.

Первая задача обычно требует базовых знаний программирования (циклы и ветвления) с небольшим нюансом в условии.

Вторая задача требует навыков работы с математическими моделями, строками, массивами и более сложными комбинациями циклов и ветвлений.

Третья и последующие задачи предполагают высокий уровень знаний абстрактных структур данных, теории графов, рекурсий, сортировок и вспомогательных алгоритмов. В современных школах, при 2 часах информатики в неделю с 5 по 11 класс, можно подготовить учеников для решения первых двух задач на школьном или городском этапе. При 1 часе информатики в неделю ученик может подготовиться только к первой задаче. Учебные методические комплексы (УМК), которые используют большинство учителей, включают:

1. УМК «Информатика» Угриновича Н.Д.
2. УМК «Информатика» Семакина М.Г. и др.
3. УМК «Информатика» Босовой Л.Л. и Босовой А.Ю.

Эти УМК оцениваются по наличию разделов программирования к началу 9 класса, чтобы подготовиться к школьному этапу олимпиады в сентябре.

Учебное пособие 2017 года «Уроки программирования» Антонова Ю.С. предлагает технологию подготовки школьников к олимпиадам по информатике. Оно предназначено для школьников, студентов и учителей информатики и разделено на три основных части:

1. Начальное обучение программированию
2. Программирование на уровне школьных и районных олимпиад
3. Программирование на уровне городских и республиканских олимпиад

Каждая часть содержит примеры задач и методики обучения их решению, с программами на Паскале, но алгоритмы можно реализовать на любом языке.

Первый раздел «Начальное обучение программированию» включает 11 тем:

1. Ввод и вывод данных
2. Разветвляющиеся программы
3. Программирование сумм и произведений
4. Определение накопителей
5. Одномерные массивы
6. Пузырьковая сортировка
7. Двумерные массивы
8. Символьные переменные
9. Геометрия
10. Задачи на построение
11. Задачи на движение

Основное внимание уделяется массивам, символьным переменным и другим базовым темам, с характерными задачами и их решениями. Главная цель начального обучения — научить писать простые программы, иногда показывая более сложные задачи для подготовки.

Наиболее простая сортировка – это пузырьковая сортировка. Для понимания этой сортировки разобьем ее на этапы. Первый этап: поменять местами a[i] и

a[i+1] так, чтобы больший оказался справа.

if a[i]>a[i+1] then begin c:=a[i]; a[i]:=a[i+1]; a[i+1]:=c end;

Так как i не определено, сделаем по нему цикл.

for i:=1 to j do

if a[i]>a[i+1] then begin c:=a[i]; a[i]:=a[i+1]; a[i+1]:=c end;

Подготовка к олимпиадам по информатике для школьников включает в себя широкий спектр тем, которые покрывают основы программирования, алгоритмы и структуры данных, а также различные области информатики.

Вот несколько ключевых тем, которые могут быть включены в программу подготовки:

1.  Основы программирования;
2.  Поиск и сортировка;
3.  Двумерные массивы;
4.  Рекурсия;
5.  Динамическое программирование;
6. Теория графов;
7. Геометрия;
8. Комбинаторика.

Рассмотрим более подробно темы, необходимые для изучения при

подготовке к олимпиадам.

1. Переменные и типы данных:

 Переменные: это именованные контейнеры для хранения данных. В Pascal переменные объявляются с помощью ключевого слова «var»;

2. Операторы:

Арифметические операторы: используются для выполнения математических операций;

3. Условные операторы:

If, then, else: используется для выполнения различных действий в зависимости от условий.

4. Циклы:

Цикл while: используется для повторения блока кода, пока условие истинно;

5. Сумма чисел:

Алгоритм подсчёта суммы чисел от 1 до N;

Использование цикла для последовательного прибавления чисел к сумме.

6. Нахождение максимального/минимального числа в списке:

Простой алгоритм поиска максимального/минимального значения в списке;

Проход по списку и сравнение каждого элемента с текущим максимальным/минимальным.

Поиск и сортировка — это важные алгоритмические концепции, которые часто изучаются в контексте программирования и информатики. Вот некоторые темы, которые можно изучить по этой теме:

1. Поиск:

• Линейный поиск:

Пример:

program LinearSearchExample;

const

  SIZE = 10; // Размер массива

var

  arr: array[1..SIZE] of Integer; // Объявление массива

  target, i: Integer;

  found: Boolean;

begin

  writeln('Введите число для поиска:');

  readln(target);

  // Линейный поиск

  found := False; // Предполагаем, что число не найдено

  for i := 1 to SIZE do

  begin

    if arr[i] = target then // Если элемент равен целевому числу

    begin

      writeln('Число ', target, ' найдено на позиции ', i);

      found := True;

      break; // Выходим из цикла, так как число найдено

    end;

  end;

  if not found then // Если число не найдено

    writeln('Число ', target, ' не найдено в массиве');

end.

При изучении темы "двумерные массивы" школьники могут понять, как организовать и работать с данными, представленными в виде таблиц или сеток. Вот основные аспекты, которые можно изучить по этой теме:

1. Обращение к элементам:

• Как обратиться к элементам двумерного массива по их координатам (строка, столбец);

Пример:

program Accessing2DArrayElements;

const

  ROWS = 3; // Количество строк

  COLS = 4; // Количество столбцов

var

  matrix: array[1..ROWS, 1..COLS] of Integer; // Объявление двумерного массива

  i, j: Integer;

begin

  // Инициализация двумерного массива

  for i := 1 to ROWS do

    for j := 1 to COLS do

      matrix[i, j] := (i - 1) * COLS + j;

  writeln ('Значения элементов:');

  for i:=1 to ROWS do

  begin

    for j := 1 to COLS do

      write(matrix[i, j]:4); // Вывод элемента с выравниванием по правому краю

    writeln; // Переход на новую строку для следующей строки массива

  end;

end.

Для обращения к элементам двумерного массива по их координатам (строка, столбец) на языке Pascal используется синтаксис array[row_index, column_index]. В этом примере, чтобы получить доступ к элементу в строке i и столбце j, мы используем выражение matrix[i, j]. При обращении к элементам массива, значения i и j указывают на строку и столбец соответственно.

Тема "рекурсия" в программировании является важной и полезной. Вот что можно изучить по этой теме:

1. Основные элементы рекурсии:

• Базовый случай: это условие, при котором рекурсия завершается без дальнейших рекурсивных вызовов. Без базового случая функция будет вызывать себя бесконечно;

Пример:

program RecursiveFactorialExample;

// Функция вычисления факториала числа

function Factorial(n: Integer): Integer;

begin

  // Базовый случай: если n равно 0, возвращаем 1

  if n = 0 then

    Factorial := 1

  // Рекурсивный случай: вызываем функцию с аргументом на 1 меньше

  else

    Factorial := n * Factorial(n - 1);

end;

var

  n: Integer;

begin

  // Запрашиваем у пользователя число для вычисления факториала

  writeln('Введите число для вычисления факториала:');

  readln(n);

  // Вызываем функцию для вычисления факториала и выводим результат

  writeln('Факториал числа ', n, ' равен ', Factorial(n));

end.

В этом примере мы реализуем рекурсивную функцию, которая вычисляет факториал числа. Базовый случай находится при значении аргумента функции равном 0. В этом случае функция прекращает рекурсивные вызовы и возвращает 1. В этом примере, если аргумент функции «Factorial» равен 0, функция сразу возвращает 1, что и является базовым случаем. В противном случае функция продолжает вызывать саму себя с аргументом на 1 меньше, пока не достигнет базового случая.

При изучении теории графов вы можете рассмотреть следующие аспекты:

• Добавление/удаление вершин и ребер;

Пример:

program Graph;

const

  MAX_VERTICES = 100; // Максимальное количество вершин

type

  Edge = record

    destination: Integer; // Конечная вершина ребра

    weight: Integer; // Вес ребра (для взвешенного графа)

  end;

var

  adjList: array[1..MAX_VERTICES] of array of Edge; // Список смежности

  numVertices: Integer; // Количество вершин

// Процедура для добавления ребра в граф

procedure AddEdge(u, v, weight: Integer);

begin

  SetLength(adjList[u], Length(adjList[u]) + 1);

  adjList[u][High(adjList[u])].destination := v;

  adjList[u][High(adjList[u])].weight := weight;

end;

// Процедура для добавления вершины в граф

procedure AddVertex;

begin

  numVertices := numVertices + 1;

  SetLength(adjList[numVertices], 0); // Создание пустого списка смежности для новой вершины

end;

// Процедура для вывода списка смежности графа

procedure PrintAdjList;

var

  i, j: Integer;

begin

  writeln('Список смежности графа:');

  for i := 1 to numVertices do

  begin

    write(i, ': ');

    for j := 0 to High(adjList[i]) do

      write('(', adjList[i][j].destination, ',', adjList[i][j].weight, ') ');

    writeln;

  end;

end;

begin

  // Инициализация

  numVertices := 0;

  // Добавление вершин

  AddVertex;

  AddVertex;

  AddVertex;

  // Добавление рёбер

  AddEdge(1, 2, 5); // Вес 5

  AddEdge(1, 3, 10); // Вес 10

  AddEdge(2, 3, 3); // Вес 3

  // Вывод списка смежности

  PrintAdjList;

end.

Этот код создаёт граф с тремя вершинами и тремя рёбрами, и выводит его список смежности. Вес рёбер в этом примере указан для случая взвешенного графа.

Таким образом, олимпиады имеют большое образовательное и воспитательное значение. Они позволяют ученикам познать себя, обрести большую уверенность в себе и развить творческую инициативу. Они являются ценным инструментом для повышения интеллектуальной активности детей, активизации внимания, мышления и повышения интереса к обучению.

Анализ олимпиад по информатике показывает, что большинство онлайн-олимпиады для учащихся старших классов являются платными. Электронные сайты, предназначенные для подготовки школьников к олимпиаде по информатике, ориентированы, в большинство случаев, на учащихся среднего звена.

Анализ психолого-педагогической литературы выявил несколько условий, которые создают благоприятную среду для развития мотивации к обучению. Главным из них является развитие самостоятельной познавательной деятельности учеников.

В данном исследовании изучается методика создания и оценки компьютерных олимпиадных заданий в классе, которые проверяют уровень развития мышления ребенка и его способность применять созданные мысли на практике.

В данной работе проведена классификация компьютерных задач с целью выбора типов задач, которые могут быть использованы при подготовке учащихся средних школ к олимпиаде по информатике.

Список литературы:

1. Олимпиады по базовому курсу информатики: методическое пособие, 2-е изд., под ред. С.В. Русакова. Москва, 2013.
2. КИТ – компьютеры, информатика, технологии konkurskit.org. Республика Карелия, «Карельский институт развития образования», 2014.
3. Кирюхин В.М., Цветкова М.С. Влияние Государственного образовательного стандарта на содержание всероссийской олимпиады школьников по информатике. Современные наукоемкие технологии. 2013; 12: 64 – 66.
4. Алексеевко А.С. Студенческие олимпиады по программированию: взгляд тренера // Компьютерные инструменты в образовании. – СПб.: Изд-во ЦПО "Информатизация образования", 2020, №27, С. 19-20.
5. Ананьева Б.Г. Психология и проблемы человекознания. МОДЭКС, 2019.
6. Андреевко А.А.Проблемы подготовки современного преподавателя высшей школы//Научно-практический электронный альманах «Вопросы информатизации образования». – выпуск 40 – http://www.npstoik.ru/vio/inside.php?ind=articles&article_key=291.
7. Бим-Бад Б.М. Опережающее образование: теория и практика // Советская педагогика. 2021. № 220. С. 51 – 55.
8. Бухаркин М.Р.Моисеев М.В.Полат Е.С. Новые педагогические и информационные технологии в системе образования: Учебное пособие для студентов высших учебных заведений (под ред. Полат Е.С.). М.: Академия, 2022.
9. Всероссийская игра-конкурс по информатике «Инфознайка» www.infoznaika.ru.
10. Гальперин П. Я. Методы обучения и умственное развитие ребенка. М., 2020.
11. Городняя Л.В. О конкурсах по информатике // Компьютерные инструменты в образовании. - СПб.: Изд-во ЦПО "Информатизация образования" , 2021, №19, С.35-40.
12. Давыдов В.В. Теория развивающего обучения. — М., 2020.