初中阶段信息学拔尖创新人才培养体系研究

［摘 要］文章结合南宁市第三中学在初中阶段开展信息学拔尖创新人才培养的成果，总结出了初中阶段信息学拔尖创新人才的培养体系：选材育苗要因地制宜，既可进行零门槛选拔，也可通过计算思维试题进行选拔；课程设计应偏重思维，按知识点先后关系拓扑排序：初一阶段设计新手课程，初二阶段设计高手课程，初三阶段至高中阶段设计大师课程；教学应遵循“小步快走、精讲多练”的原则，新手阶段教师“带学”，高手阶段重在“导学”，大师阶段学生“研学”。对于初中阶段涌现出的潜力巨大的学生，在有条件的情况下，应尽早与高年级团队打通培养。

［关键词］信息学；拔尖创新人才；培养体系；初中阶段

［中图分类号］    G633.67        ［文献标识码］    A        ［文章编号］    1674-6058（2024）23-0096-04

习近平总书记在党的二十大报告中强调“全面提高人才自主培养质量，着力造就拔尖创新人才”。拔尖创新人才的培养归根结底要靠教育，各级教育部门相继出台了相关文件鼓励、支持拔尖创新人才的培养。高校、科研院所是拔尖创新人才培养的出口和成才之处，中小学校则是拔尖创新人才的入口和育苗基地。从人才培养的阶段来看，初中是拔尖创新人才早期培养的重要阶段，起到承上启下的作用。学生在初中阶段开始系统化地接受高端学科知识，培养高阶思维，为在高中阶段突出、拔尖奠定基础。

公开数据显示，2024年全国青少年信息学奥林匹克竞赛（全国决赛）金牌选手50人中，有85%左右在初中阶段获得CSP-J/S一等奖（数据来源于https：//www.noi.cn，CSP-J/S为CCF非专业级软件能力认证，所有参加全国决赛的选手均会参加此认证，具有非常高的含金量）。可见，初中是信息学拔尖创新人才早期培养的重要阶段。

本文基于南宁市第三中学的实践探索，主要探讨初中阶段信息学拔尖创新人才的培养体系。

一、因地制宜选材育苗

得益于编程教育的普及，小学阶段普遍开展了编程启蒙教育。经过小学和初中的编程课程学习，初中生已经具备了基本的程序设计能力，对简单的算法也有所了解。因此，初中阶段开展信息学课程，选材面相对较宽。

然而，小学阶段的编程课程通常是图形化编程，采用积木式、模块化的编程方式，课程任务一般是开发小游戏等带有UI的应用。初中阶段的信息学课程则是抽象的代码式编程，课程任务是编制特定的程序，用于解答类似于数学题的练习题，相对来说比较枯燥。这样巨大的差别，使得很多学生在信息学课程开设初期难以适应，最后选择放弃。可见，信息学课程并非适合所有喜欢编程的学生。

要快速筛选出适合学习信息学的苗子，一般有两种方式：一是零门槛选拔，允许所有对信息学感兴趣的学生体验课程，然后自然“淘汰”，此种方式的优点是不会遗漏苗子，缺点是学生基础差异较大，给教学带来极大的挑战，若处理不好极可能会耽误高水平选手的成长；二是通过计算思维试题筛选出思维好、善于解决抽象问题的学生来进行培养，此种方式的优点是可以较快地确定适合学习信息学的学生，缺点是试题的难度如果把控不好，可能会挫伤部分学生的学习信心，造成“误伤”。

如果学校规模不大或参与人数比较稳定，建议采用零门槛选拔方式，尽可能维持一定的人数；如果学校规模较大，具备较大的选材范围，建议通过计算思维试题进行选拔，提高选材效率。当然，在实践中要因地制宜，充分考虑教学组织的实际因素。

二、深度广度并重设计课程

根据中国计算机学会NOI科学委员会审定的《全国青少年信息学奥林匹克系列竞赛大纲（2023年修订版）》，将整个信息学的学习内容按照难度划分为三个等级（见表1）。

理论上，越早把各模块学完，越早达到NOI级水平，越有利于拔尖创新人才的培养，所以似乎要把所有内容安排在初中三年学完。然而，这对于个别学生而言存在可行性，但对于大多数学生而言不切实际，因为既要考虑天赋异禀的学生的高速成长需要，也要考虑普通资优生的正常学习需求。

通常来说，在初中阶段，学生应完成入门级模块的学习，达到CSP-J一等的水平，在此基础上部分学生可以学习一些提高级的模块内容，能够达到CSP-J高分，也可以在CSP-S中获得一定的成绩；少量学生完成提高级所有模块的学习，能够在CSP-S和NOIP中取得较好的成绩。初中阶段整体的信息课程设计应当围绕学生的成绩预期，以入门级模块为主要内容，穿插部分提高级模块，极个别学生可以尝试学习NOI模块。具体课程分为新手课程、高手课程和大师课程（见表2、表3、表4）。

难度均为入门级，除括号内标注外，模块均为C++程序设计

新手课程建议在初一完成（通常每周两次授课，合计4～5小时），预期目标是轻松解决CSP-J的第一、二题，达到200分以上，在广西（也包括绝大多数省份）获得CSP-J一等奖以及获得广西中小学生程序设计挑战赛入门组一等奖。

难度：*入门级，**提高级，数字表示建议课程顺序，相同数字表示可以并行

高手课程建议在初二完成（通常每周两次授课，合计4～5小时），预期目标是有把握解决CSP-J第三、四题，CSP-S第一题，CSP-J预期分数350+，CSP-S分数100+，能够在广西获得CSP-S一等奖以及获得广西中小学生程序设计挑战赛进阶组一等奖。

难度：**提高级，***NOI级，数字表示建议课程顺序，相同数字表示可以并行

大师课程难度很高，能够在初三至高二阶段完成即可（通常每周两次授课，合计4～5小时，寒暑假安排合计30天的全天集训），预期目标是获得CSP-S和NOIP高分，入选省队，取得银牌及以上成绩。以省一为目标的部分学生可以放弃部分过难过偏的NOI级内容。

课程整体的设计原则是拓扑排序、小步快走、重在思维：前置课程学习后才开启后续课程，没有前置关系的课程可以并行安排，课程之间的梯度尽量平缓，以利于学生在课程学习中获得成就感。课程设计在注重思维深度的基础上兼顾广度，在早期学习时即介入较高思维水平的内容，例如前缀和与差分，在学习数组时作为重要算法思想引入。

三、以学习规律确定教学策略

（一）小步快走，保持兴趣

新手阶段，教学要遵循“小步快走”的原则：将一个大模块切分为若干个相对独立的子模块，每个模块构成一个完整的教学环节，每个教学环节尽量只设置一个重难点，要学习的新知识之间尽量不存在前置关联。这样，学生可以聚焦学习重点，避免认知负荷，既达成每一个子模块的学习目标，又可以提升学习信心，从而保持学习兴趣。

例如，试图对新手解释一个简单的C++“hello world”程序的语法细节和运行原理是非常困难的，因为其涉及的语法知识、计算机编译原理多而复杂，很容易对新手产生“劝退”的效果。本模块完全可以忽略IDE的复杂使用，只需了解“新建”“保存”“编译”“运行”四个操作；语法层面，无须提及“头文件”“主函数”“返回值”等概念，只需要关注“输出语句”，让学生了解运行效果和对应输出语句的关系，能够通过模仿实现自定内容的输出。如此，学生便可以在5分钟内得到编写程序的成功体验，掌握输出语句，能够在控制台上输出文本，这样可以顺势引入输入语句和变量的概念，学习下一个环节的内容。

（二）新手“带学”，高手“导学”，大师“研学”

新手阶段，学生基本上还不具备代码调试能力，一旦程序出错，往往无所适从，需要有人及时给予指导，否则他们很容易因为程序无法运行而产生挫败感，影响后续学习。此阶段最容易产生“劝退”效果，教师“带学”则可以有效解决此问题。

高手阶段，需要培养学生独立思考、独立调试问题的能力，手把手地教学生查错反而会影响这些能力的培养。教师一般只需要指导方法，给出建议的方向，具体实践必须由学生完成。

大师阶段，学生的知识储备更为丰富，解决问题的综合能力有了很大的提升。在此阶段，“研究式”学习成为学生最高效的学习方式，教师可给出相关学习资源和参考的学习路径。另外，“费曼学习法”也是此阶段常用的学习方法。

这三个阶段，教师要分别担任启蒙教师、战术教练、战略导师，并适时切换，以适应学生的发展水平。

（三）精讲多练，讲练结合

信息学是一门实践性很强的学科。代码实操在学生的学习过程中非常关键。新手阶段，讲练比例一般为5∶5；高手阶段，讲练比例一般为3∶7；大师阶段，讲练比例一般为1∶9。教师要为每个模块设计筛选出梯度合适、结构合理、数量适中的配套题单。通常来说，一个知识点配套一道例题，至少配套一道练习题，再配套若干道提升应用题，确保学生听得懂、写得出、用得上。例如数位分离算法，例题是三位数的反转输出，练习题是四位数的反转输出，应用题是回文数字的判定。

四、立足初中抓育苗，初高一体促拔尖

初中阶段开展信息学拔尖创新人才的培养，通常有两种模式：课后服务（社团课）模式和专门竞赛课程模式。南宁三中初中部青秀校区采用的是课后服务模式，南宁三中初中部五象校区采用的是专门竞赛课程模式。

南宁市第三中学两个初中部在本校区授课的过程中发掘天赋较好的学生，对他们进行统筹安排，在周三晚上和周日白天时间，将他们集中到高中部青山校区，与高中生团队混合，按能力水平分层，统一学习内容，统一学习进度，统一参加比赛。特别是高手课程和大师课程，主要是在高中部青山校区完成。

五、获奖不断，初见成效

经过3年的实践，以初中为主阵地，开展初高一体化培养取得了初步的成效，有多名学生在初中阶段起步，在高中阶段取得优异成绩。

2022年至2024年这三年里，南宁市第三中学所培养的学生在初中起步，在高中合计4人次入选省队、获全国决赛奖牌，合计8人次获信息学联赛（NOIP）省一等奖，例如韦延睿同学在初中阶段获得CSP-S一等奖，高中阶段入选广西省队，获得全国决赛铜牌，于2024年考入北京大学计算机科学与技术专业；张宁远同学在初中阶段获得CSP-J一等奖，在高中阶段获得NOIP一等奖，于2024年考入北京大学电子信息专业。

这些数据有力地证明了南宁市第三中学在初中阶段开展的信息学拔尖创新人才培养活动是卓有成效的。

（责任编辑 黄春香）