基于在线评测系统的信息学竞赛精准化教学探讨

黄细光 广东省中山市中山纪念中学

●研究背景

多年来，信息学竞赛推动了计算机教育在中小学的普及，在培养和造就计算机优秀人才方面起到了积极的作用。信息学竞赛的学习主要涉及基本程序语法、基本数据结构、数学、算法处理相关知识，内容覆盖非常广，并且每个知识点的难度也非常大，专业性非常强，对于中小学生而言，学习难度大。所以，信息学竞赛的训练要求教师能够高效地准备高质量的训练内容，以应对学生训练时间少、学习内容广、知识难度大的情况。而在线评测系统（Online Judge，简称OJ）对完整的信息学竞赛训练体系而言，是不可或缺的。教师充分利用平台的数据分析功能，追踪并关注每一位学生的发展，可帮助其形成个性化的学习策略与方案。

●信息学竞赛在线评测系统概述

信息学竞赛的评测方式是全自动化的。在在线评测系统中，学生根据题目要求设计相应的算法，编写相应的程序，并通过互联网或者校园网提交自己的代码，OJ系统便会调用数据库中的输入，将学生提交的程序进行编译并运行，生成用户输出文件，并与标准输出文件进行比对，每比对成功一个点，即得到该数据点的分数。同时，每个题目还会有相应的运行时间与空间限制，评测机也将检测程序运行所需要用的时间与空间，如果超出题目规定的范围，同样不能得到对应数据点的分数。

中山市中山纪念中学信息学在线评测系统（下文简称“纪中OJ”）是为本校信息学竞赛专门设计的数字化平台，以满足教师课堂教学及学生课前、课中、课后学习需求。教师能够更方便地通过平台布置任务、发布信息、管理题库等，从而将时间更多地集中于准备信息学竞赛内容以及对学生的程序设计思想的培养，同时也能把更多的课堂时间留给学生。纪中OJ采用浏览器／服务器（简称B／S）的框架结构，以Linux操作系统、Apache Web服务器、My SQL数据库和PHP脚本语言为核心，兼容性强，可开发性高。学生在线提交程序源代码，系统自动评测结果。通过对使用结果的分析发现，学生在使用系统后能够更主动地去发现问题，订正错误，提高学习效率。纪中OJ分为网页端、评测机和数据库三个部分。网页端负责展示题目、比赛、用户等逻辑模块，用户通过网页端提交解题代码后，网页端通知评测机编译指定代码，并对题目测试数据进行测试，数据库则负责承载所有逻辑模块的内容。纪中OJ主界面如下图所示，其中包括题目、（评测）状态、比赛、（专项）任务、（学生）分组、排行榜、测试、管理等功能模块。

1.比赛支持多种赛制

纪中OJ既支持传统的OI赛制（比赛期间只评测样例数据，比赛结束后才评测所有数据），也可以实现ACM赛制（每道题提交之后都有反馈，可以看到“通过”“运行错误”“答案错误”等结果，但看不到错误的测试样例，每道题都有多个测试点，每道题必须通过了所有的测试点才算通过。每道题不限制提交次数，但如果没通过会有罚时，仅以最后一次提交为准。比赛过程中一般可以看到实时排名，在通过题数相同的情况下按照答题时间＋罚时来排名）。此外，纪中OJ还支持IOI赛制（比赛期间评测所有数据，存在部分分数，不存在罚时）。

2.题目支持多种类型

每道题都存在一个配置文件，配置文件非常灵活，通过配置文件的各种设置，能实现多测试点绑定子任务、不同测试点不同赋分、特殊判断（special judge）、交互题等特殊题型的判定。经过多次的版本迭代、系统迁移与更新，纪中OJ现在部署在云平台上，系统运行环境更加稳定，基本不存在漏洞。

●信息学训练中的精准教学研究实践

1.课前精心设计训练题目，利用纪中OJ开展测试训练

研究对象是2020年新入学的七年级学生，七年级学生好动、好奇、好表现，可采用形象生动、形式多样的教学方法和学生喜欢的比赛竞争模式激发学生学习的兴趣。学生经过一个月的信息学竞赛的学习，已经基本掌握C＋＋基础语言部分知识，如循环、数组、函数等基础知识。借助纪中OJ开展学情分析，能够精确地了解学生的起始能力等相关特质，从而更加精准地开展进一步的教学。以2020级七年级学生的第一次线上评测为例，七年级学生学习完循环结构的知识后进行了第一次线上比赛，此次比赛一共四道题目，每道题目100分，教练对比这次线上评测的结果，形成测试报告，了解学生学习情况并作为下一步教学的起始依据。

2.课中开展综合数据分析，制订个性化的策略

通过对此次比赛的数据进行分析，教练针对不同学生差异化的薄弱环节，进行个别性指导和制订相应的任务，设计不同的教学方法（如表1）。

表1

3.课后精准分析每道题目，制订后续训练计划

仍以第一次线上比赛为例，此次比赛的四道题目考查的内容都是循环结构的综合应用，但每道题的考查内容和重点各有侧重，教师应通过精准分析，全面掌握每一位学生的真实状态，并预估学生经过学习应达到怎样的水平和能力，进而制订后续训练计划（如表2）。

●结语

拔尖创新人才培养是我国建设创新型国家的重要内容，是一项系统工程。笔者基于纪中OJ的长期教学实践研究发现，在线评测系统能让学生得到实时的反馈，增强学生的参与感，大大提高学生的学习效率。同时，伴随着大数据时代的到来，教师利用在线评测系统能够对学生的知识结构进行精准评估，了解每个学生的学习差异，制订个性化的学习策略，也使得后续学习内容的推送更加精确化、精细化，因材施教，在一定程度上有助于加快培养基础学科拔尖创新人才，为国家和社会输送适应时代发展的创新型人才。