不同學(xué)習(xí)階段實(shí)施信息學(xué)競(jìng)賽教學(xué)的策略*
——基于布盧姆認(rèn)知領(lǐng)域教育目標(biāo)分類學(xué)修訂版的分析

陳智敏 宋新波 黃細(xì)光

（中山市中山紀(jì)念中學(xué)，廣東 中山 528454）

競(jìng)賽是發(fā)展具有一定天賦學(xué)生潛能的重要途經(jīng)，2020年1月14日教育部推出的“強(qiáng)基計(jì)劃”，旨在選拔培養(yǎng)有志于服務(wù)國家重大戰(zhàn)略需求且綜合素質(zhì)優(yōu)秀或基礎(chǔ)學(xué)科拔尖的學(xué)生。因此，未來的學(xué)科競(jìng)賽只適合極少部分拔尖的學(xué)生，一方面他們需要學(xué)有余力且有志向，另一方面要真正熱愛競(jìng)賽且天賦極強(qiáng)，而這也正是這一次改革的初衷，因?yàn)檎嬲陌渭鈩?chuàng)新人才本應(yīng)是在全面發(fā)展的基礎(chǔ)上創(chuàng)新思維和能力等高度發(fā)展的人才。所以，未來的競(jìng)賽輔導(dǎo)也需要我們采取更有針對(duì)性的選拔及培養(yǎng)策略，更好地組織開展科學(xué)的訓(xùn)練，做好小學(xué)、初中、高中信息學(xué)教育與大學(xué)的貫通銜接，從而為國家輸送更多的拔尖創(chuàng)新型人才。

信息學(xué)競(jìng)賽（全稱全國青少年信息學(xué)奧林匹克競(jìng)賽，簡(jiǎn)稱NOI）是一項(xiàng)旨在推動(dòng)計(jì)算機(jī)普及的學(xué)科競(jìng)賽活動(dòng)，要求學(xué)生將具體實(shí)際的問題抽象成數(shù)學(xué)模型，重在考察培養(yǎng)學(xué)生分析問題、設(shè)計(jì)算法、編寫程序、調(diào)試程序等能力，充分反映了學(xué)生的閱讀理解能力、邏輯推理能力、創(chuàng)新解決問題能力等。多元智能理論認(rèn)為，每位學(xué)生都或多或少具有八種智力，同時(shí)每位學(xué)生都有自己的優(yōu)勢(shì)智力領(lǐng)域，信息學(xué)競(jìng)賽的本質(zhì)是智能的競(jìng)技，追求更快、更高、更強(qiáng)的思維極限[1]。因此信息學(xué)競(jìng)賽的教育過程應(yīng)該是一個(gè)包含著篩選優(yōu)秀人才的過程，需要通過多個(gè)階段實(shí)施有效教學(xué)，選拔出學(xué)有余力且數(shù)理邏輯智能極強(qiáng)、真正熱愛信息學(xué)競(jìng)賽的學(xué)生，以幫助他們進(jìn)一步開發(fā)智能。

以“信息學(xué)競(jìng)賽”或者“信息學(xué)奧賽”為關(guān)鍵詞在CNKI 中國學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)上進(jìn)行全文搜索，1991—2021年發(fā)表的有關(guān)期刊論文和碩博士論文共1843 篇；以“信息學(xué)競(jìng)賽”或者“信息學(xué)奧賽”為主題關(guān)鍵詞在CNKI 中國學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)上進(jìn)行搜索，1991—2021年發(fā)表的有關(guān)期刊論文和碩博士論文共419 篇。可以看出，有關(guān)信息學(xué)競(jìng)賽的研究論文數(shù)量還相對(duì)較少。研究對(duì)搜索到的相關(guān)度較高的文獻(xiàn)進(jìn)行關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析，最終發(fā)現(xiàn)，目前國內(nèi)對(duì)信息學(xué)競(jìng)賽的相關(guān)研究主要包括以下三個(gè)類別：信息學(xué)競(jìng)賽對(duì)學(xué)生各種思維及能力培養(yǎng)的影響；信息學(xué)競(jìng)賽的教學(xué)內(nèi)容；信息學(xué)競(jìng)賽的教學(xué)模式、策略和方法等。

其中，關(guān)注信息學(xué)競(jìng)賽的教學(xué)質(zhì)量，實(shí)施有效教學(xué)，就必須研究在教學(xué)中最重要且又是最基本的問題，即如何在不同學(xué)習(xí)階段針對(duì)所側(cè)重的知識(shí)以及認(rèn)知過程采取相應(yīng)的策略以組織學(xué)生開展高效學(xué)習(xí)，非常值得一線教育工作者進(jìn)行深入地思考和積極地探索，而目前鮮有相應(yīng)的研究。對(duì)此，2001年正式發(fā)布的布盧姆認(rèn)知領(lǐng)域教育目標(biāo)分類學(xué)修訂版給予了明確回答。

一、布盧姆認(rèn)知領(lǐng)域教育目標(biāo)分類學(xué)修訂版對(duì)不同學(xué)習(xí)階段信息學(xué)競(jìng)賽教學(xué)實(shí)施的理論指導(dǎo)

2001年正式發(fā)布的修訂版布盧姆認(rèn)知領(lǐng)域教育目標(biāo)分類學(xué)從知識(shí)與認(rèn)知過程相結(jié)合的角度對(duì)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)活動(dòng)、教學(xué)評(píng)價(jià)以及三者之間的一致性進(jìn)行分析。其中，知識(shí)維度體現(xiàn)為學(xué)生需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，從具體到抽象的順序依次分為事實(shí)性知識(shí)、概念性知識(shí)、程序性知識(shí)、元認(rèn)知知識(shí)，幫助教師區(qū)分教的內(nèi)容；認(rèn)知過程維度是指學(xué)生大腦圍繞知識(shí)執(zhí)行的加工類型，具體分成六個(gè)類別，由較低層級(jí)的記憶、理解、應(yīng)用和分析，到較高層級(jí)的評(píng)價(jià)和創(chuàng)造，協(xié)助教師明確如何促進(jìn)學(xué)生掌握和應(yīng)用知識(shí)。[2]按照學(xué)習(xí)進(jìn)度，信息學(xué)競(jìng)賽的學(xué)習(xí)過程可分為基礎(chǔ)學(xué)習(xí)階段、發(fā)展學(xué)習(xí)階段、研究學(xué)習(xí)階段三個(gè)階段。每一個(gè)階段，教師不僅要將知識(shí)呈現(xiàn)給學(xué)生，并且需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的活動(dòng)，采取一定的策略指引學(xué)生圍繞知識(shí)展開相應(yīng)的認(rèn)知過程以獲取知識(shí)，優(yōu)化課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)。[3]

通過對(duì)多輪信息學(xué)競(jìng)賽教學(xué)情況的分析發(fā)現(xiàn)，這里所提到的每一個(gè)學(xué)習(xí)階段都涉及事實(shí)性知識(shí)、概念性知識(shí)、程序性知識(shí)、元認(rèn)知知識(shí)的學(xué)習(xí)。信息學(xué)競(jìng)賽的事實(shí)性知識(shí)是指學(xué)生通曉信息學(xué)競(jìng)賽或者解決相關(guān)問題所必須知道的基本成分，包括術(shù)語知識(shí)、具體的算法以及程序細(xì)節(jié)和要素知識(shí)等；概念性知識(shí)則是指在一個(gè)相對(duì)較大的知識(shí)體系內(nèi)相互作用的基本要素之間的關(guān)系，包括關(guān)于算法類別的知識(shí)、算法的原理以及相關(guān)理論、數(shù)學(xué)模型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等的知識(shí)；程序性知識(shí)是關(guān)于解決問題、探究問題的方法以及運(yùn)用算法等解決問題的知識(shí)；元認(rèn)知知識(shí)是指有關(guān)信息學(xué)競(jìng)賽的認(rèn)知知識(shí)和有關(guān)自己認(rèn)知意識(shí)的知識(shí)，包括與信息學(xué)相關(guān)的策略性知識(shí)、有關(guān)認(rèn)知任務(wù)的知識(shí)、對(duì)自我的認(rèn)識(shí)等。[4]

根據(jù)復(fù)雜性以及加工程度的不同，基礎(chǔ)學(xué)習(xí)階段注重于幫助學(xué)生掌握最基本的知識(shí)、概念和原理，涉及事實(shí)性、概念性、程序性知識(shí)的記憶、理解以及初步應(yīng)用等認(rèn)知過程；力求有所提高的發(fā)展學(xué)習(xí)階段，應(yīng)注重概念性知識(shí)、程序性知識(shí)的遷移和應(yīng)用，并涉及針對(duì)不同問題需求選擇評(píng)價(jià)相應(yīng)的算法，同時(shí)掌握更多的元認(rèn)知知識(shí)；對(duì)知識(shí)應(yīng)用自如的研究學(xué)習(xí)階段，則更為注重概念性知識(shí)、程序性知識(shí)的分析、評(píng)價(jià)與創(chuàng)造，掌握相應(yīng)的元認(rèn)知知識(shí)。

二、基于布盧姆認(rèn)知領(lǐng)域教育目標(biāo)分類學(xué)修訂版的信息學(xué)競(jìng)賽基礎(chǔ)學(xué)習(xí)階段教學(xué)策略

基礎(chǔ)學(xué)習(xí)階段旨在培養(yǎng)學(xué)生掌握競(jìng)賽的規(guī)范語言、熟悉簡(jiǎn)單的算法，采用集體講授結(jié)合舉例演示、比較推理等方法有助于這些事實(shí)性、概念性知識(shí)講解的系統(tǒng)性和深入性，以及教師主導(dǎo)性的發(fā)揮，從而高效、大規(guī)模地幫助學(xué)生記憶、理解知識(shí)并學(xué)會(huì)對(duì)相關(guān)程序性知識(shí)的初步應(yīng)用。但由于過分強(qiáng)調(diào)統(tǒng)一，因此一定程度上難以兼顧學(xué)生之間的差異。例如，學(xué)生在開始學(xué)習(xí)C++等入門程序設(shè)計(jì)語言的基礎(chǔ)語法時(shí)，都會(huì)非常感興趣，但在結(jié)合具體題目背景開始完成簡(jiǎn)單順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)開始感到壓力，個(gè)別學(xué)生在學(xué)習(xí)選擇結(jié)構(gòu)的時(shí)候已經(jīng)開始力不從心，一部分同學(xué)在學(xué)習(xí)循環(huán)結(jié)構(gòu)的時(shí)候已經(jīng)感到無助，同一個(gè)班級(jí)的學(xué)習(xí)結(jié)果逐漸出現(xiàn)兩極分化。

馬斯洛需要層次理論認(rèn)為，人的需要由生理的需要、安全的需要、歸屬與愛的需要、尊重的需要、自我實(shí)現(xiàn)的需要五個(gè)等級(jí)構(gòu)成。我們一定要讓學(xué)生在求知欲以及自我實(shí)現(xiàn)欲望最強(qiáng)的時(shí)候，把信息學(xué)的基礎(chǔ)打好，在對(duì)循環(huán)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)以及有針對(duì)性地測(cè)試之后，教師需要將學(xué)生分成兩個(gè)層次，并對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，有針對(duì)性地開展相應(yīng)進(jìn)度的教學(xué)，配合采用個(gè)別輔導(dǎo)的方式，幫助學(xué)生執(zhí)行程序、實(shí)施算法，讓不同層次的學(xué)生編得出程序，在學(xué)習(xí)中有成就感。同時(shí)有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)自主學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)元認(rèn)知知識(shí)，借助相關(guān)的教學(xué)微視頻有針對(duì)性地進(jìn)行課后的鞏固，例如中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)邀請(qǐng)NOI 鉆石和金牌教師主講的NOI Online 系列公益課。

此外，保持濃厚的學(xué)習(xí)興趣才能勇攀科學(xué)高峰。很多時(shí)候，學(xué)生的潛質(zhì)都是從有興趣再到?jīng)Q心鉆研被一步步挖掘出來的，基礎(chǔ)學(xué)習(xí)階段需要通過對(duì)相關(guān)貼近學(xué)生學(xué)習(xí)生活且有趣的編程問題循序漸進(jìn)地解決，通過一點(diǎn)一滴的成就感的積累，來調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性，讓學(xué)生參與體驗(yàn)信息學(xué)的同時(shí)，養(yǎng)成對(duì)信息學(xué)的濃厚學(xué)習(xí)興趣及求知欲望，進(jìn)而內(nèi)化情感，這是深度學(xué)習(xí)在情感上的表征。例如，通過有趣的“喝可樂”的例子，在每3 個(gè)空瓶可以換1 瓶可口可樂的情況下，學(xué)生積極地根據(jù)現(xiàn)有的可口可樂瓶數(shù)n 開展While 循環(huán)的知識(shí)學(xué)習(xí)；通過“火柴棒等式”的例子，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)有關(guān)多重循環(huán)的知識(shí)以輸出滿足條件的方案數(shù)等。

三、基于布盧姆認(rèn)知領(lǐng)域教育目標(biāo)分類學(xué)修訂版的信息學(xué)競(jìng)賽發(fā)展學(xué)習(xí)階段教學(xué)策略

發(fā)展學(xué)習(xí)階段旨在培養(yǎng)學(xué)生通曉競(jìng)賽所需的基礎(chǔ)算法以具備編程解題的一般能力，注重概念性知識(shí)、程序性知識(shí)的遷移和應(yīng)用，是深度學(xué)習(xí)在認(rèn)知上的表征，并涉及針對(duì)不同問題需求選擇評(píng)價(jià)相應(yīng)的算法，同時(shí)掌握更多的元認(rèn)知知識(shí)。這一階段的學(xué)生，在經(jīng)過基礎(chǔ)階段的學(xué)習(xí)之后已存在較大差異，最終決定了我們必須按照學(xué)生的層次及水平開展分層教學(xué)，以爭(zhēng)取讓每個(gè)層次的學(xué)生都學(xué)有所得，都能夠得到相應(yīng)的成長(zhǎng)，才智得到充分的發(fā)揮，以實(shí)現(xiàn)個(gè)人的價(jià)值。

結(jié)合學(xué)練講評(píng)的方式，首先設(shè)置不同層次的學(xué)習(xí)任務(wù)、多樣化的學(xué)習(xí)內(nèi)容及學(xué)習(xí)資源驅(qū)動(dòng)學(xué)生開展探究訓(xùn)練，使得基礎(chǔ)比較一般的學(xué)生在達(dá)到對(duì)于所學(xué)知識(shí)的理解的基礎(chǔ)上，能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單的應(yīng)用；對(duì)于基礎(chǔ)比較扎實(shí)的學(xué)生檢驗(yàn)對(duì)已學(xué)知識(shí)的理解、應(yīng)用和分析程度，為其創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)打好基礎(chǔ)，同時(shí)需要培養(yǎng)所有層次學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，以進(jìn)一步適應(yīng)未來學(xué)習(xí)的快進(jìn)度與高難度，實(shí)現(xiàn)從“學(xué)會(huì)”到“會(huì)學(xué)”的跨越，避免了認(rèn)知過程維度的單一。其次，在線測(cè)試網(wǎng)站上設(shè)置多個(gè)組別的模擬賽；緊接著在練習(xí)之后由相應(yīng)組別的負(fù)責(zé)人組織開展賽后的分組討論，在這一階段老師不再需要手把手地教學(xué)生每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，而是側(cè)重于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的協(xié)作性與主動(dòng)性，通過對(duì)不同思維方式及算法的交流，多角度思考問題，協(xié)作提高[5]，掌握更多有關(guān)信息學(xué)學(xué)習(xí)的策略性知識(shí)。而且，思維共享能夠讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中收獲更多的成就感及團(tuán)隊(duì)歸屬感，加強(qiáng)對(duì)自我的認(rèn)識(shí)等。最后，由教師總結(jié)歸納，梳理重點(diǎn)難點(diǎn)，同時(shí)在提問上也應(yīng)該采用分層的策略，鼓勵(lì)各層學(xué)生積極參與。

四、基于布盧姆認(rèn)知領(lǐng)域教育目標(biāo)分類學(xué)修訂版的信息學(xué)競(jìng)賽研究學(xué)習(xí)階段教學(xué)策略

培養(yǎng)大批具有創(chuàng)新能力的人才，是信息學(xué)競(jìng)賽的重要使命，信息學(xué)競(jìng)賽是以培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才為最終目標(biāo)的。創(chuàng)新就是創(chuàng)造性地、戰(zhàn)略性地試驗(yàn)不同的方式去解決問題，從創(chuàng)新人才培養(yǎng)角度入手，研究學(xué)習(xí)階段注重概念性知識(shí)、程序性知識(shí)的分析、評(píng)價(jià)與創(chuàng)造，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的問題意識(shí)，猜想假設(shè)并學(xué)會(huì)運(yùn)用事實(shí)數(shù)據(jù)去探究驗(yàn)證，分析評(píng)價(jià)、歸納運(yùn)用進(jìn)而改進(jìn)算法和程序以解決問題，以開展科學(xué)探究教育的方式促進(jìn)學(xué)生有序思考，能夠深化學(xué)生計(jì)算思維、創(chuàng)新思維等科學(xué)思維[6]，提升元認(rèn)知能力。

同時(shí)，通過對(duì)往屆優(yōu)秀競(jìng)賽選手事跡的宣傳，幫助學(xué)生樹立學(xué)習(xí)目標(biāo)，并組織不同層次的學(xué)生參加國內(nèi)外不同級(jí)別的比賽，包括每年中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)舉辦的全國非專業(yè)級(jí)別能力認(rèn)證初賽及復(fù)賽（簡(jiǎn)稱CSP）、全國青少年信息學(xué)奧林匹克聯(lián)賽（簡(jiǎn)稱NOIP）、全國冬令營(yíng)（簡(jiǎn)稱NOI WC）、省隊(duì)選拔賽、國家隊(duì)選拔賽暨全國精英賽（簡(jiǎn)稱CTSC）、亞太地區(qū)信息學(xué)競(jìng)賽（簡(jiǎn)稱APIO）、全國決賽（簡(jiǎn)稱NOI）及國際賽（簡(jiǎn)稱IOI）、清華北大信息學(xué)冬令營(yíng)及夏令營(yíng)，以及各級(jí)各類國內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)公開賽，積累設(shè)計(jì)算法和編程的經(jīng)驗(yàn)，用開放性和多維性的眼光接納新知識(shí)，自主學(xué)習(xí)，主動(dòng)交互，發(fā)現(xiàn)新問題，并鼓勵(lì)嘗試創(chuàng)新，出題命題，進(jìn)一步深化創(chuàng)新思維，而這也是深度學(xué)習(xí)在行為上的表征。

信息學(xué)競(jìng)賽向來提倡以生為本，據(jù)統(tǒng)計(jì)，拔尖學(xué)生在中學(xué)參與競(jìng)賽學(xué)習(xí)對(duì)大學(xué)學(xué)習(xí)狀態(tài)至少存在三項(xiàng)較為顯著的積極影響[7]：一是激發(fā)學(xué)習(xí)的動(dòng)力，二是有利于學(xué)生建立更健康的自我概念，三是有助于學(xué)生更好地面對(duì)未來的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)。因此，我們應(yīng)結(jié)合對(duì)布盧姆教育目標(biāo)分類表修訂版中“知識(shí)”和“認(rèn)知過程”兩個(gè)維度的分析，在不同的學(xué)習(xí)階段開展科學(xué)訓(xùn)練，努力實(shí)現(xiàn)學(xué)生的發(fā)展，而不同學(xué)習(xí)階段的目標(biāo)表明，信息學(xué)競(jìng)賽的教學(xué)中拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的過程存在多個(gè)步驟，需要采用針對(duì)性的教學(xué)策略，即使是對(duì)同一個(gè)知識(shí)點(diǎn)或者問題的認(rèn)識(shí)，也需要經(jīng)歷步步遞進(jìn)的深入領(lǐng)悟、深度學(xué)習(xí)，最終才能夠真正深化計(jì)算思維及創(chuàng)新思維等科學(xué)思維。