初中階段信息學拔尖創新人才培養體系研究

［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新人才培養的成果，總結出了初中階段信息學拔尖創新人才的培養體系：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。

［關鍵詞］信息學；拔尖創新人才；培養體系；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“全面提高人才自主培養質量，著力造就拔尖創新人才”。拔尖創新人才的培養歸根結底要靠教育，各級教育部門相繼出臺了相關文件鼓勵、支持拔尖創新人才的培養。高校、科研院所是拔尖創新人才培養的出口和成才之處，中小學校則是拔尖創新人才的入口和育苗基地。從人才培養的階段來看，初中是拔尖創新人才早期培養的重要階段，起到承上啟下的作用。學生在初中階段開始系統化地接受高端學科知識，培養高階思維，為在高中階段突出、拔尖奠定基礎。

公開數據顯示，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（數據來源于https：//www.noi.cn，CSP-J/S為CCF非專業級軟件能力認證，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新人才早期培養的重要階段。

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新人才的培養體系。

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。經過小學和初中的編程課程學習，初中生已經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，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，此種方式的優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”。

如果學校規模不大或參與人數比較穩定，建議采用零門檻選拔方式，盡可能維持一定的人數；如果學校規模較大，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，越有利于拔尖創新人才的培養，所以似乎要把所有內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賽入門組一等獎。

難度：*入門級，**提高級，數字表示建議課程順序，相同數字表示可以并行

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350+，CSP-S分數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賽進階組一等獎。

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

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容，例如前綴和與差分，在學習數組時作為重要算法思想引入。

三、以學習規律確定教學策略

（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節，每個教學環節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。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”“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，能夠通過模仿實現自定內容的輸出。如此，學生便可以在5分鐘內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，學習下一個環節的內容。

（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生挫敗感，影響后續學習。此階段最容易產生“勸退”效果，教師“帶學”則可以有效解決此問題。

高手階段，需要培養學生獨立思考、獨立調試問題的能力，手把手地教學生查錯反而會影響這些能力的培養。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、戰術教練、戰略導師，并適時切換，以適應學生的發展水平。

（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。例如數位分離算法，例題是三位數的反轉輸出，練習題是四位數的反轉輸出，應用題是回文數字的判定。

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新人才的培養，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采用的是課后服務模式，南寧三中初中部五象校區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授課的過程中發掘天賦較好的學生，對他們進行統籌安排，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，與高中生團隊混合，按能力水平分層，統一學習內容，統一學習進度，統一參加比賽。特別是高手課程和大師課程，主要是在高中部青山校區完成。

五、獲獎不斷，初見成效

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

2022年至2024年這三年里，南寧市第三中學所培養的學生在初中起步，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；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。

這些數據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新人才培養活動是卓有成效的。

（責任編輯 黃春香）