Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Информатика»Содержание №23/2008


Живой журнал

Изучение информатики или подготовка к ЕГЭ?

Продолжение. См. № 17–22/2008

 

Фото с сайта chanceua.com

Сегодня мы обсудим: новости ЕГЭ-2009, “сюжетные” задачи: шахматы, светофоры, лампочки, “розу ветров”…

Краткое содержание предыдущей части:

предложена идея построения системы задач возрастающей трудности по теме “Измерение информации (объемный подход)”:

· на переход от одних единиц измерения к другим,

· на использование одной или двух формул объемного подхода.

Задачи разбиты на 9 типов.

Новости ЕГЭ-2009

Только что я купила брошюру “ЕГЭ-2008. Информатика. Методические материалы”, в которой опубликовано методическое письмо “Об использовании результатов Единого государственного экзамена 2007 г. в преподавании информатики в средней школе”. В нем оказались положения, которые привлекли к себе внимание. В описании модели экзамена по информатике-2007 в форме ЕГЭ, в частности, сказано: “К базовому уровню относятся задания на проверку знаний и умений инвариантной составляющей курса информатики, преподающегося в классах и учебных заведениях всех профилей (50% от общего числа заданий). Задания повышенного уровня были связаны с содержанием профильных курсов информатики, требующих более углубленного изучения предмета. Задания высокого уровня призваны выделить учащихся, хорошо овладевших содержанием учебного предмета, ориентированных на получение высшего профессионального образования в областях, связанных с информатикой и компьютерной техникой” (выделение курсивом сделано мной).

Это дает дополнительную информацию относительно подхода разработчиков к уровням заданий, обозначенным в Спецификации экзамена. Получается, что задания, относящиеся к базовому уровню, соответствуют базовому курсу обучения; повышенного уровня — к курсу обучения, который включает в себя профильные курсы по информатике, углубленному изучению предмета; высокого уровня — выделяют “учащихся, хорошо овладевших содержанием учебного предмета”… Каким содержанием? Вернее, содержанием, изложенным на каком уровне? На уровне, соответствующем требованиям вузов?

Подобное описание весьма расплывчато, а уточнений нет. И это совсем не проясняет ответ на ранее поставленный вопрос (см. № 19 нашей газеты): “Почему в разделе «Распределение заданий экзаменационной работы по уровням сложности» процент выполнения заданий, например, базового уровня предполагается 60–80% (в одних публикациях) или 60–90% (в других)?” Что означают эти проценты? То, что на базовом, т.е. “всеобщем”, уровне предполагается возможным 40–20% двоек, неудовлетворительных результатов обучения? Чему и как тогда мы учим, если закладываем подобные прогнозы? Что это за показатели и откуда они появились?

Возникают и другие вопросы на примере блока “Информация и ее кодирование”. Например, задание А3 “Умение подсчитывать информационный объем сообщения” относится к повышенному уровню сложности. Значит, задания подобного характера относятся к углубленному изучению предмета?! Явная нестыковка. Этот материал входит в “Примерную программу среднего (полного) общего образования по информатике” и зафиксирован в “Требованиях к уровню подготовки выпускников”: “Знать/понимать: методы измерения количества информации: вероятностный и алфавитный”. Может быть, все-таки уровни заданий обозначают нечто иное, нежели уровни обучения? Может быть, я не могу разобраться, потому что пропустила какие-то документы и материалы?

Уважаемые коллеги, буду рада, если поможете найти ответы на поставленные вопросы!

Кроме этого, в методическом письме есть и такая фраза: “Экзаменационная работа 2008 г. принципиально не изменится, в то время как в 2009 г. экзамен будет проходить в обновленном формате, что связано с окончательным переходом школы на образовательные стандарты 2004 г.”. Далее следует рекомендация ознакомления с новыми документами на портале ЕГЭ и на сайте ФИПИ. Что я и делаю.
И вижу, что на сайте ФИПИ есть проект “КИМ-2009”! Очень интересно узнать, что такое обновленный формат?

Если обратиться к последнему пункту проекта Спецификации-2009, то читаем: “Существенных изменений в КИМ 2009 г. по сравнению с 2008 г. нет, за исключением того, что две задачи (в 2008 году — А2 и А6) были перенесены из Части 1 (А) в Часть 2 (В). Тематика заданий и уровень сложности заданий остались прежними”. Далее идут пояснения такого изменения: сложности с подбором равновероятных ложных ответов, похожих на правильные (дистракторов).

В пункте Спецификации “Содержание экзаменационной работы” по-прежнему фигурирует “Обязательный минимум содержания среднего (полного) общего образования” от 1998 г., соответственно, в кодификаторе также присутствует аналогичная ссылка. Значит, пока проект экзамена-2009 принципиальных изменений не содержит. Конечно, “еще не вечер”, и это только проект. Поэтому подождем до обещанного срока обнародования основных положений ЕГЭ-2009 (декабрь 2008 г.).

Если же пройтись по тексту проекта Спецификации-2009, то обнаруживаются некоторые дополнительные изменения.

1. В части А осталось 18 заданий (это ясно обозначено в изменениях), но при этом появилось одно задание высокого уровня сложности. В Плане работы — это задание А18: умение исполнить алгоритм для конкретного исполнителя.

2. Соответственно, теперь часть В содержит не 8, а 10 заданий, также всех уровней сложности.

Эти изменения ведут к тому, что увеличилось количество заданий, требующих самостоятельного расчета, а не выбора ответа из имеющихся вариантов: соотношения максимально возможных баллов, получаемых за решение заданий, изменяются с 50% (часть 1), 20% (часть 2) на 45% (часть 1), 25% (часть 2).

Почему-то из года в год переходят неточности в таблице распределений по разделам курса информатики. В проекте на 2009 г. эта таблица в сочетании с моими сопоставлениями с Планом работы, сомнениями и правками выглядит следующим образом (см. таблицу внизу страницы).

Знаки вопроса стоят около тех значений, которые имеют двойное значение кода задания (по Плану работы): результатом задания С2 является программа или алгоритм на естественном языке. По названию блока (С2) задание относится к “Технологии программирования”, по таблице — оно “ушло” в блок “Алгоритмизация и программирование”.

Что мы имеем в результате? Отсутствие блоков Кодификатора (аналогично работе 2008 г.):

· Социальная информатика (код 1.5),

· Основные устройства информационных и коммуникационных технологий (код 2.1),

· Технология обработки текстовой информации (код 2.3).

Но если в Спецификации работы 2008 г. об этом было достаточно подробно сказано в разделе 4 “Распределение заданий экзаменационной работы по содержанию и видам деятельности”, то в Спецификации 2009 г. эта часть текста изъята.

Ошибка в количестве заданий блока “Информация и ее кодирование”: в Плане работы их не 7, а 8, соответственно, максимальный первичный балл — 8, вес блока — 20% от максимальной суммы.

Ошибка в количестве заданий блока “Телекоммуникационные технологии”: заданий 2, максимальный первичный балл — 2, вес блока — 5% (все ошибки аналогичны материалам 2008 г.).

Не знаю, может быть, я слишком придираюсь к таким “мелким” несоответствиям, как расхождение значений величин в пределах 3%, неточности в заголовках таблиц…

Главный итог этого анализа:

· Алгоритмизация и программирование: 11 заданий из 32 позволяют набрать 47,5% от максимальной суммы баллов.

· Информация и ее кодирование: 20%.

· Основы логики: 12,5%.

· ЭТ: 5%.

· Телекоммуникации: 5%.

· Остальные темы: по 2,5%.

Давайте теперь посмотрим на эти цифры с точки зрения возможности получения отличной отметки на экзамене на уровне школы. Ведь ученик имеет право выбрать для экзамена любой предмет, изучавшийся в 10–11-х классах. При этом “5” по информатике можно получить отнюдь не за 100%-ное выполнение работы. Вот статистика для нижней границы получения пятерки по первичному баллу:

Очевидно, что для получения высшего балла необходимо зарабатывать баллы из третьей части работы: первые две части по максимуму в сумме дают 28 баллов. Но технология программирования не является объектом пристального рассмотрения в базовом курсе информатики 10–11-х классов. Например, в программе и учебнике И.Г. Семакина алгоритмы обработки информации рассматриваются на основе машины Поста. Этому материалу отведено 2 параграфа. Конечно, для подготовки к заданиям экзамена этого будет абсолютно недостаточно.

Значит, ученику надо иметь крепкие знания за 8–9-й классы, где изучались “Основы алгоритмизации и программирования”, и как-либо “поддерживать форму” и пополнять свои знания: за счет профильных курсов; курсов, нацеленных на подготовку к экзамену; либо каким-то иным способом.

Можно ли считать, что существующий вариант экзамена по информатике равноправен для выпускного экзамена, итоговой аттестации и для конкурсного отбора абитуриентов? Уверена, что нет. Экзаменационная работа составлена в первую очередь как профильный экзамен для выпускников, ориентированных на получение высшего профессионального образования в сфере информационно-коммуникационных технологий*. Для “рядового” школьника подобный экзамен, скажем так, достаточно рискован.

Косвенно это подтверждает и удаленный фрагмент текста из проекта Спецификации-2009: “Результаты различных контрольно-аттестационных мероприятий (в том числе ЕГЭ 2004–2005 гг.) показывали, что на базовом уровне эти темы усваиваются хорошо, а ответы на эти задания недостаточно дифференцируют учащихся с точки зрения вступительного экзамена в вуз”. Здесь речь идет о блоках 1.5, 2.1, 2.3, задания по которым отсутствуют в Плане экзамена. Понимаю так, что акцент в экзаменационной работе сделан именно на его “вступительной” специфике.

Поэтому не случайно, что экзамен по информатике выбирают пока только 0,24% выпускников по России. Но почему “обычный” ученик оказывается в таком невыгодном положении? Причина уже была озвучена: нельзя объединить в одной процедуре такие разные мероприятия, как школьная аттестация и поступление в вуз. Одна или другая составляющая окажется в “ущемленном” положении.

Все эти рассуждения и мысли связаны в первую очередь с тревогой о том, как и насколько хорошо мы с детьми сможем подготовиться к итоговой аттестации в форме ЕГЭ, если осваиваем базовый курс, имея по учебному плану 1 час в неделю… Смогут ли хорошие ученики претендовать на успех?

Эти мысли общего характера наверняка будут сопровождать нас в течение двух лет обучения, и ответ на возникающие сомнения будет нам известен только в конце этого срока, как итог, как результат, которого мы достигнем. А пока вернемся к прохождению темы “Информация и ее кодирование”, точнее, к решению задач по теме “Измерение информации. Объемный подход”.

Наше продвижение по теме после работы с первым листом задач, которые были расположены по мере возрастания их трудности, происходило следующим образом. Вот примерный план очередного урока:

· Основы теории и “тонкие” моменты,

· Устное решение задач (8),

· Письменное решение задач (2),

· Домашнее задание,

· Работа за компьютером: решение задачи Практикума 2.1 № 18 в Excel.

Основы теории — вопрос понятный. А вот “тонкие” моменты — это те, которые наиболее часто являются причиной ошибок. Напоминаю о том, что при переходе к другой единице измерения мы всегда строим цепочку значений, переходя к “соседней” единице! Из всех трудностей, обсуждаемых ранее, возвращаемся к двум:

· Назовите цифры двоичного кода, каков “вес” одной цифры?

· Чему соответствует количество двоичных разрядов сообщения?

Опыт показывает, что даже после обсуждения этих вопросов, при самостоятельном решении задач дети продолжают затрудняться с восприятием задания в следующей формулировке: “Сообщение записано с помощью двоичного кода. Его длина составляет 2048 символов. Каков объем этого сообщения в килобайтах?” Подобное задание давалось в текущем опросе, и видно было, какие сомнения одолевали в процессе определения информационного объема сообщения. Сколько бит приходится на 1 символ — 1 или 2? Надо умножать на 2 количество символов или нет? Видимо, необходимы определенное время и практика работы, чтобы теория “улеглась” в голове учеников и наступила ясность в вопросах, таких, казалось бы, очевидных.

Далее обсудили, что последовательность задач может быть рассмотрена (классифицирована) не только по степени усложнения, но и с точки зрения охвата всех типов заданий, встречающихся по теме:

· Задачи на соотношение единиц измерения информации,

· Задачи на использование одной или двух основных формул,

· “Текстовые” задачи на использование одной или двух основных формул,

· Задачи о передаче файла в течение некоторого времени с определенной скоростью,

· Задачи о передаче текстовой информации,

· Задачи о передаче графической информации.

И мы обсуждали с детьми, что задачи бывают с условием “в лоб”, когда дается часть величин, входящих в известные нам формулы, требуется найти неизвестные. А бывают задачи, условно говоря, “сюжетные”, “текстовые”, по условию которых надо сообразить, что дано и что требуется найти. То есть соотнести условие задачи с некоторой моделью и формализовать задачу. И здесь зачастую, несмотря на последующее простое решение, основной проблемой является абстрагирование от конкретного условия и переход к абстрактной модели и расчетной формуле. Именно задачи подобного плана и были в центре внимания очередного урока.

Был подготовлен второй лист с условиями задач, распечатан и вручен каждому. 8 задач разобрали на уроке устно, 2 решили письменно, 3 последних получили на дом. Расположение задач в этой порции также шло в соответствии с принципом возрастания сложности. Задания использованы из сборника [1]. Но в нашей подборке важна последовательность задач, которая соответствует описанным выше подходам.

Прежде чем решать “сюжетные” задачи, обсуждаем общий подход и идею решения некоторых задач: если мы имеем множество различных объектов, то можно считать их элементами некоторого алфавита. А если это так, то, представляя каждый элемент двоичным кодом, можно воспользоваться формулой для мощности алфавита и определить информационный вес одного “символа” алфавита в битах. Итак, приступаем к решению.

См. Лист с заданиями.

Лист c заданиями по темам: измерение информации, алфавитный (объемный подход), решение “сюжетных” задач

1. Каждое показание датчика, фиксируемое в памяти компьютера, занимает 10 бит. Записано 100 показаний этого датчика. Каков информационный объем снятых значений в байтах?

1) 10 3) 125

2) 100 4) 1000

2. Каждый символ закодирован одним байтом. Оцените информационный объем предложения в этой кодировке:

В одном килограмме 1000 грамм.

1) 16 килобайтов

2) 256 бит

3) 32 бита

4) 16 байтов

3. Сколько существует различных последовательностей из символов “плюс” и “минус” длиной ровно в 5 символов?

4. Сколько существует различных последовательностей из символов “а” и “б” длиной ровно в 10 символов?

5. Шахматная доска состоит из 64 полей: 8 столбцов на 8 строк. Какое минимальное количество бит потребуется для кодирования координат одного шахматного поля?

1) 4 3) 6

2) 5 4) 7

6. Световое табло состоит из лампочек, каждая из которых может находиться в двух состояниях (“включено” или “выключено”). Какое наименьшее количество лампочек должно находиться на табло, чтобы с его помощью можно было передать 200 различных сигналов?

7. В зрительном зале две прямоугольные области зрительских кресел: одна 10 на 12, а другая 17 на 8. Какое минимальное количество бит потребуется для кодирования каждого места в автоматизированной системе?

8. Азбука Морзе позволяет кодировать символы для радиосвязи, задавая комбинацию точек и тире. Сколько различных символов (цифр, букв, знаков пунктуации и т.д.) можно закодировать, используя код Морзе длиной не менее трех и не более пяти сигналов (точек и тире)?

9. Метеорологическая станция ведет наблюдение за направлением ветра. Результатом одного измерения является одно из 8 возможных направлений, которое записывается при помощи минимально возможного количества бит. Станция сделала 160 измерений. Каков информационный объем результатов наблюдений?

10. Обычный дорожный светофор без дополнительных секций подает шесть видов сигналов (непрерывные красный, желтый и зеленый, мигающий желтый, мигающий зеленый, мигающие красный и желтый одновременно). Электронное устройство управления светофором последовательно воспроизводит записанные сигналы. Подряд записано 100 сигналов светофора. Какой объем в байтах составляет данный информационный объем?

11. Сколько секунд потребуется модему, передающему сообщения со скоростью 14 400 бит/с, чтобы передать сообщение длиной 225 килобайт?

12. Сколько секунд потребуется модему, передающему сообщения со скоростью 28 800 бит/с, чтобы передать 100 страниц текста в 30 строк по 60 символов каждая, при условии, что каждый символ кодируется одним байтом?

13. Известно, что длительность непрерывного подключения к сети Интернет с помощью модема для некоторых АТС не превышает 10 минут. Определите максимальный размер файла (в килобайтах), который может быть передан за время такого подключения, если модем передает информацию в среднем со скоростью 32 килобита/с.

Работа идет с использованием подготовленной презентации. Предъявляется условие задачи (оно же есть и на листе). Рассуждая вместе вслух, получаем тот или иной ответ. На последующем слайде дается вариант решения, который или подтверждает полученный результат, или показывает верное решение.

Разбирая задачу 8, останавливаемся на том, что постановка ее не совсем корректна: на самом деле алфавит Морзе троичный, подразумевает паузу между передачей отдельных символов, поэтому только оговорка об использовании двух сигналов (точка и тире) позволяет в решении задачи использовать двоичный подход.

Поработать с компьютером, конечно, хочется. Но и времени на решение задач ушло достаточно. Поэтому не все, но некоторые ребята успевают выполнить задачу в Excel из Практикума (№ 18): таблицу перевода чисел из битов в байты, килобайты, мегабайты и гигабайты.

На следующем занятии уже сама собой просится проверка того, чему научились. Составляю 2 варианта по 5 заданий, чрезвычайно напоминающих решенные задачи. Привожу их текст.

Вариант 1

1. Сколько мегабайт информации содержит сообщение объемом 222 бит?

2. Один символ алфавита “весит” 6 бит. Сколько символов в этом алфавите?

3. Доска для игры “Бим-бом” — поле размером 8 ? 4 клеточки. Какое минимальное количество бит потребуется для кодирования координат одного поля такой доски?

4. Сообщение записано с помощью двоичного кода. Его длина 2048 символов. Каков объем этого сообщения в килобайтах?

5. Метеорологическая станция ведет наблюдение за направлением ветра. Результатом одного измерения является одно из 16 возможных направлений, которое записывается при помощи минимально возможного количества бит. Станция сделала 160 измерений. Каков информационный объем результатов наблюдений?

Вариант 2

1. Сколько бит информации содержит сообщение объемом 2 Мб? Ответ дать в степенях двойки.

2. В алфавите 128 символов. Сколько “весит” один символ такого алфавита?

3. Доска для игры “Бим-бом” — квадратное клетчатое поле. Какой размер имеет сторона этого поля, если для кодирования координат одного поля такой доски необходимо 6 бит?

4. Сообщение записано с помощью двоичного кода. Его длина 8192 символа. Каков объем этого сообщения в килобайтах?

5. Необычный дорожный светофор подает 8 видов сигналов. Электронное устройство управления светофором последовательно воспроизводит записанные сигналы. Подряд записано 80 сигналов светофора. Какой объем в байтах составляет данный информационный объем?

Казалось бы, проще не бывает. О результатах — в следующий раз.

Фото с сайта www.qashqai-club.com

Литература

1. Единый государственный экзамен-2008. Информатика. Учебно-тренировочные материалы для подготовки учащихся / ФИПИ. М.: Интеллект-Центр, 2007.

Продолжение следует


* ЕГЭ-2008. Информатика. Методические материалы / Авт.-сост. В.Р. Лещинер. М.: Эксмо, 2008.

NDShumilina@1september.ru

Н.. Д.. Шумилина

TopList