初中階段信息學拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系研究

［摘 要］文章結合南寧市第三中學在初中階段開展信息學拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的成果，總結出了初中階段信息學拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)體系：選材育苗要因地制宜，既可進行零門檻選拔，也可通過計算思維試題進行選拔；課程設計應偏重思維，按知識點先后關系拓撲排序：初一階段設計新手課程，初二階段設計高手課程，初三階段至高中階段設計大師課程；教學應遵循“小步快走、精講多練”的原則，新手階段教師“帶學”，高手階段重在“導學”，大師階段學生“研學”。對于初中階段涌現(xiàn)出的潛力巨大的學生，在有條件的情況下，應盡早與高年級團隊打通培養(yǎng)。

［關鍵詞］信息學；拔尖創(chuàng)新人才；培養(yǎng)體系；初中階段

［中圖分類號］" " G633.67" " " " ［文獻標識碼］" " A" " " " ［文章編號］" " 1674-6058（2024）23-0096-04

習近平總書記在黨的二十大報告中強調(diào)“全面提高人才自主培養(yǎng)質(zhì)量，著力造就拔尖創(chuàng)新人才”。拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)歸根結底要靠教育，各級教育部門相繼出臺了相關文件鼓勵、支持拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。高校、科研院所是拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的出口和成才之處，中小學校則是拔尖創(chuàng)新人才的入口和育苗基地。從人才培養(yǎng)的階段來看，初中是拔尖創(chuàng)新人才早期培養(yǎng)的重要階段，起到承上啟下的作用。學生在初中階段開始系統(tǒng)化地接受高端學科知識，培養(yǎng)高階思維，為在高中階段突出、拔尖奠定基礎。

公開數(shù)據(jù)顯示，2024年全國青少年信息學奧林匹克競賽（全國決賽）金牌選手50人中，有85%左右在初中階段獲得CSP-J/S一等獎（數(shù)據(jù)來源于https：//www.noi.cn，CSP-J/S為CCF非專業(yè)級軟件能力認證，所有參加全國決賽的選手均會參加此認證，具有非常高的含金量）。可見，初中是信息學拔尖創(chuàng)新人才早期培養(yǎng)的重要階段。

本文基于南寧市第三中學的實踐探索，主要探討初中階段信息學拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)體系。

一、因地制宜選材育苗

得益于編程教育的普及，小學階段普遍開展了編程啟蒙教育。經(jīng)過小學和初中的編程課程學習，初中生已經(jīng)具備了基本的程序設計能力，對簡單的算法也有所了解。因此，初中階段開展信息學課程，選材面相對較寬。

然而，小學階段的編程課程通常是圖形化編程，采用積木式、模塊化的編程方式，課程任務一般是開發(fā)小游戲等帶有UI的應用。初中階段的信息學課程則是抽象的代碼式編程，課程任務是編制特定的程序，用于解答類似于數(shù)學題的練習題，相對來說比較枯燥。這樣巨大的差別，使得很多學生在信息學課程開設初期難以適應，最后選擇放棄。可見，信息學課程并非適合所有喜歡編程的學生。

要快速篩選出適合學習信息學的苗子，一般有兩種方式：一是零門檻選拔，允許所有對信息學感興趣的學生體驗課程，然后自然“淘汰”，此種方式的優(yōu)點是不會遺漏苗子，缺點是學生基礎差異較大，給教學帶來極大的挑戰(zhàn)，若處理不好極可能會耽誤高水平選手的成長；二是通過計算思維試題篩選出思維好、善于解決抽象問題的學生來進行培養(yǎng)，此種方式的優(yōu)點是可以較快地確定適合學習信息學的學生，缺點是試題的難度如果把控不好，可能會挫傷部分學生的學習信心，造成“誤傷”。

如果學校規(guī)模不大或參與人數(shù)比較穩(wěn)定，建議采用零門檻選拔方式，盡可能維持一定的人數(shù)；如果學校規(guī)模較大，具備較大的選材范圍，建議通過計算思維試題進行選拔，提高選材效率。當然，在實踐中要因地制宜，充分考慮教學組織的實際因素。

二、深度廣度并重設計課程

根據(jù)中國計算機學會NOI科學委員會審定的《全國青少年信息學奧林匹克系列競賽大綱（2023年修訂版）》，將整個信息學的學習內(nèi)容按照難度劃分為三個等級（見表1）。

理論上，越早把各模塊學完，越早達到NOI級水平，越有利于拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，所以似乎要把所有內(nèi)容安排在初中三年學完。然而，這對于個別學生而言存在可行性，但對于大多數(shù)學生而言不切實際，因為既要考慮天賦異稟的學生的高速成長需要，也要考慮普通資優(yōu)生的正常學習需求。

通常來說，在初中階段，學生應完成入門級模塊的學習，達到CSP-J一等的水平，在此基礎上部分學生可以學習一些提高級的模塊內(nèi)容，能夠達到CSP-J高分，也可以在CSP-S中獲得一定的成績；少量學生完成提高級所有模塊的學習，能夠在CSP-S和NOIP中取得較好的成績。初中階段整體的信息課程設計應當圍繞學生的成績預期，以入門級模塊為主要內(nèi)容，穿插部分提高級模塊，極個別學生可以嘗試學習NOI模塊。具體課程分為新手課程、高手課程和大師課程（見表2、表3、表4）。

難度均為入門級，除括號內(nèi)標注外，模塊均為C++程序設計

新手課程建議在初一完成（通常每周兩次授課，合計4～5小時），預期目標是輕松解決CSP-J的第一、二題，達到200分以上，在廣西（也包括絕大多數(shù)省份）獲得CSP-J一等獎以及獲得廣西中小學生程序設計挑戰(zhàn)賽入門組一等獎。

難度：*入門級，**提高級，數(shù)字表示建議課程順序，相同數(shù)字表示可以并行

高手課程建議在初二完成（通常每周兩次授課，合計4～5小時），預期目標是有把握解決CSP-J第三、四題，CSP-S第一題，CSP-J預期分數(shù)350+，CSP-S分數(shù)100+，能夠在廣西獲得CSP-S一等獎以及獲得廣西中小學生程序設計挑戰(zhàn)賽進階組一等獎。

難度：**提高級，***NOI級，數(shù)字表示建議課程順序，相同數(shù)字表示可以并行

大師課程難度很高，能夠在初三至高二階段完成即可（通常每周兩次授課，合計4～5小時，寒暑假安排合計30天的全天集訓），預期目標是獲得CSP-S和NOIP高分，入選省隊，取得銀牌及以上成績。以省一為目標的部分學生可以放棄部分過難過偏的NOI級內(nèi)容。

課程整體的設計原則是拓撲排序、小步快走、重在思維：前置課程學習后才開啟后續(xù)課程，沒有前置關系的課程可以并行安排，課程之間的梯度盡量平緩，以利于學生在課程學習中獲得成就感。課程設計在注重思維深度的基礎上兼顧廣度，在早期學習時即介入較高思維水平的內(nèi)容，例如前綴和與差分，在學習數(shù)組時作為重要算法思想引入。

三、以學習規(guī)律確定教學策略

（一）小步快走，保持興趣

新手階段，教學要遵循“小步快走”的原則：將一個大模塊切分為若干個相對獨立的子模塊，每個模塊構成一個完整的教學環(huán)節(jié)，每個教學環(huán)節(jié)盡量只設置一個重難點，要學習的新知識之間盡量不存在前置關聯(lián)。這樣，學生可以聚焦學習重點，避免認知負荷，既達成每一個子模塊的學習目標，又可以提升學習信心，從而保持學習興趣。

例如，試圖對新手解釋一個簡單的C++“hello world”程序的語法細節(jié)和運行原理是非常困難的，因為其涉及的語法知識、計算機編譯原理多而復雜，很容易對新手產(chǎn)生“勸退”的效果。本模塊完全可以忽略IDE的復雜使用，只需了解“新建”“保存”“編譯”“運行”四個操作；語法層面，無須提及“頭文件”“主函數(shù)”“返回值”等概念，只需要關注“輸出語句”，讓學生了解運行效果和對應輸出語句的關系，能夠通過模仿實現(xiàn)自定內(nèi)容的輸出。如此，學生便可以在5分鐘內(nèi)得到編寫程序的成功體驗，掌握輸出語句，能夠在控制臺上輸出文本，這樣可以順勢引入輸入語句和變量的概念，學習下一個環(huán)節(jié)的內(nèi)容。

（二）新手“帶學”，高手“導學”，大師“研學”

新手階段，學生基本上還不具備代碼調(diào)試能力，一旦程序出錯，往往無所適從，需要有人及時給予指導，否則他們很容易因為程序無法運行而產(chǎn)生挫敗感，影響后續(xù)學習。此階段最容易產(chǎn)生“勸退”效果，教師“帶學”則可以有效解決此問題。

高手階段，需要培養(yǎng)學生獨立思考、獨立調(diào)試問題的能力，手把手地教學生查錯反而會影響這些能力的培養(yǎng)。教師一般只需要指導方法，給出建議的方向，具體實踐必須由學生完成。

大師階段，學生的知識儲備更為豐富，解決問題的綜合能力有了很大的提升。在此階段，“研究式”學習成為學生最高效的學習方式，教師可給出相關學習資源和參考的學習路徑。另外，“費曼學習法”也是此階段常用的學習方法。

這三個階段，教師要分別擔任啟蒙教師、戰(zhàn)術教練、戰(zhàn)略導師，并適時切換，以適應學生的發(fā)展水平。

（三）精講多練，講練結合

信息學是一門實踐性很強的學科。代碼實操在學生的學習過程中非常關鍵。新手階段，講練比例一般為5∶5；高手階段，講練比例一般為3∶7；大師階段，講練比例一般為1∶9。教師要為每個模塊設計篩選出梯度合適、結構合理、數(shù)量適中的配套題單。通常來說，一個知識點配套一道例題，至少配套一道練習題，再配套若干道提升應用題，確保學生聽得懂、寫得出、用得上。例如數(shù)位分離算法，例題是三位數(shù)的反轉(zhuǎn)輸出，練習題是四位數(shù)的反轉(zhuǎn)輸出，應用題是回文數(shù)字的判定。

四、立足初中抓育苗，初高一體促拔尖

初中階段開展信息學拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，通常有兩種模式：課后服務（社團課）模式和專門競賽課程模式。南寧三中初中部青秀校區(qū)采用的是課后服務模式，南寧三中初中部五象校區(qū)采用的是專門競賽課程模式。

南寧市第三中學兩個初中部在本校區(qū)授課的過程中發(fā)掘天賦較好的學生，對他們進行統(tǒng)籌安排，在周三晚上和周日白天時間，將他們集中到高中部青山校區(qū)，與高中生團隊混合，按能力水平分層，統(tǒng)一學習內(nèi)容，統(tǒng)一學習進度，統(tǒng)一參加比賽。特別是高手課程和大師課程，主要是在高中部青山校區(qū)完成。

五、獲獎不斷，初見成效

經(jīng)過3年的實踐，以初中為主陣地，開展初高一體化培養(yǎng)取得了初步的成效，有多名學生在初中階段起步，在高中階段取得優(yōu)異成績。

2022年至2024年這三年里，南寧市第三中學所培養(yǎng)的學生在初中起步，在高中合計4人次入選省隊、獲全國決賽獎牌，合計8人次獲信息學聯(lián)賽（NOIP）省一等獎，例如韋延睿同學在初中階段獲得CSP-S一等獎，高中階段入選廣西省隊，獲得全國決賽銅牌，于2024年考入北京大學計算機科學與技術專業(yè)；張寧遠同學在初中階段獲得CSP-J一等獎，在高中階段獲得NOIP一等獎，于2024年考入北京大學電子信息專業(yè)。

這些數(shù)據(jù)有力地證明了南寧市第三中學在初中階段開展的信息學拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)活動是卓有成效的。

（責任編輯 黃春香）