CC BY
80
СТРУКТУРА ЗНАНИИ ПО ИНФОРМАТИКЕ И ИКТ НА ОСНОВАНИИ РЕЗУЛЬТАТОВ ЕГЭ В АЛТАЙСКОМ КРАЕ1
THE STRUCTURE OF KNOWLEDGE iN COMPUTER SCiENCE ON THE BASiS OF RESULTS OF THE UNiFiED STATE EXAMiNATiON iN THE ALTAi REGiON
Афонина Марина Викторовна
Заведующая кафедрой теоретических основ информатики ФГБОУ ВО «Алтайский государственный педагогический университет», г. Барнаул, кандидат педагогических наук E-mail: mv.afonina22@gmail.com
Аннотация. В статье представлена структура знаний, проверяемых в ЕГЭ по информатике и ИКТ, представлены данные анализа результатов ЕГЭ по информатике в Алтайском крае и выделены уровни владения учащимися знаниями по различным разделам дисциплины.
Afonina Marina V.
Head of the Department of Theoretical foundations of Computer Science, "Altai State Pedagogical University", Barnaul, PhD in Education
E-mail: mv.afonina22@gmail.com
Abstract. The article describes the structure of the knowledge measured by the Unified State Exam on computer science; the analysis of the results of the exam in computer science in the Altai region is given and the levels of proficiency of students' knowledge in the various topics of the discipline are identified.
Ключевые слова: Единый государственный экзамен, содержание курса «Информатика и ИКТ», результаты обучения, структура знаний по информатике, контрольно-измерительные материалы.
Keywords: Unified State Exam, syllabus on the "informatics" course, learning outcomes, the structure of knowledge in computer science, measurement and control materials.
1 Статья публикуется на основании доклада, прочитанного в рамках конференции «От информатики в школе к техносфере образования», посвященной 30-летию преподавания информатики в школе (Москва, 9-11 декабря 2015 г. Организаторы: РАО, МПГУ, МГПУ).
В современных образовательных стандартах (ФГОС) основного и среднего (полного) образования на уровне предметных результатов отражены общие требования, которые должно обеспечить освоение области «Математика и информатика». Требования к результатам освоения информатики и ИКТ на уровне содержательных элементов и системы знаний установлены в Федеральном компоненте государственных стандартов среднего (полного) общего образования на базовом и профильном уровне (приказ Минобразования России от 05.03.2004 № 1089) в соответствии с которым разработано содержание контрольно-измерительных материалов единого государственного экзамена (КИМ ЕГЭ).
Требования, приведенные в вышеуказанных документах, представляют собой систему предметных результатов освоения курса информатики и ИКТ, которые, однако, не дают детального представления о системе показателей «иметь представление - знать - понимать - уметь - владеть - иметь опыт». Представление целей обучения в подобной таксономии и детальная их декомпозиция позволяют сделать результаты освоения программ доступными для оценивания.
В рамках указанного подхода планирование результатов обучения, разработка системы заданий, текущий и промежуточный контроль должны быть направлены на формирование, отработку и проверку таких показателей. На этапе итогового контроля необходимо проверять способность учащихся применять результаты обучения в комплексе при решении задач практического характера. Таким образом, в рамках этого подхода итоговая цель обучения - способность выпускника школы решать задачи.
Виды и типы задач определяет содержание ЕГЭ по информатике и ИКТ. Именно система представленных в КИМ ЕГЭ задач конкретизирует общее описание предметных результатов освоения образовательных программ в ФГОС. Рассмотрим содержание и структуру КИМ ЕГЭ. В 2015 г. они претерпели определенные изменения относительно КИМ 2014 г. В табл. 1 представлена структура КИМ ЕГЭ 2015 г.
В таблице задания распределены по содержательным разделам и темам школьного
курса.
Основные изменения заключаются в следующем:
• ликвидирована часть А (задания с выбором ответа) и нумерация заданий стала сквозной;
• отдельные задания с выбором ответа из части А (1-3) преобразованы в задания открытой формы с кратким ответом;
• уменьшилось количество заданий (с 32 до 27), из них представлены два типа заданий:
- с кратким ответом - всего 23 (1-23);
- с развернутым ответом - как и прежде, 4 (24-27);
• по уровню сложности задания делятся на:
- задания базового уровня (Б) - с 1 по 12, или 44,4%;
- задания повышенного уровня сложности (П) - 11 (13-22, 24), или 40,8%;
- задания высокого уровня сложности (В) - 4 (23, 25-27), или 14,8%;
• максимальный первичный балл за работу уменьшился с 40 до 35, при этом увеличился вес некоторых баллов.
Таблица 1
Структура КИМ ЕГЭ 2015 г. в сравнении с 2014 г.
Раздел Тема Номера заданий
1. Математические основы информатики 44,45% (40,6%) Баллы: 34% (32,5%) 1.1. Кодирование и измерение информации (А11)*, 1 (А9), 13 (В4), 9 (А8, В10), 10
1.2. Системы счисления 4 (А1), 16 (В7)
1.3. Моделирование 5 (А2), 15 (В9)
1.4. Основы логики 2 (А3), 17 (В12), 18 (А10), 23 (В15)
2. Информационно-коммуникационные технологии 11,1% (15,6%) Баллы: 9% (12,5%) 2.1. Хранение, сортировка и поиск информации в памяти ЭВМ, базах данных 3 (А4, А6)
2.2. Технологии обработки числовой информации (средствами электронных таблиц) 7 (А7, В3)
2.3. Архитектура компьютерных сетей и технологии поиска информации в сети 12 (В11)
3. Основы теории алгоритмов и программирование 44,45% (43,8%) Баллы: 57% (55%) 3.1. Алгоритмы и исполнители (А5), 6 (В1, доп.), 14 (А13), 22 (В13), 26 (С3)
3.2. Программирование (В2), 8 (В5), 11 (В6), 19 (А12), 20 (В8), 21 (В14), 24 (С1), 25 (С2), 27 (С4)
Примечание: * - здесь и далее в скобках указана старая нумерация заданий (2014 г.).
Уменьшилось количество заданий за счет удаления простых заданий базового уровня А5, А11 и В2, при этом добавилось задание с новой формулировкой (10), а кроме того, некоторые задания объединены в так называемые «фасеты»: 3 (А4, А6), 7 (А7, В3), 9 (А8, В10). При формировании КИМ в части вариантов были задания по одной из указанных в спецификации тем, в другой части - по смежной теме. Это позволило повысить вариативность наборов контрольно-измерительных материалов и напомнить в демоверсиях учащимся о том, что задачи могут встречаться не только по одной теме, например, скорость передачи не только звуковых файлов, но и графических файлов.
В сущности, структурные изменения выполнены в сторону повышения роли заданий на программирование и уменьшения заданий из раздела ИКТ, что соответствуют современным подходам к подготовке школьников закрепленных ФГОС. Доля заданий на алгоритмизацию и программирование в КИМ ЕГЭ по информатике и ИКТ составляет 44,5%, а объем первичных баллов, которые возможно набрать при выполнении этих заданий, составляет 57% (сравните с 9% за выполнение задач на владение ИКТ).
Доля заданий на теоретические (математические) основы информатики в КИМ ЕГЭ составляет также 44,5%, а объем первичных баллов, которые возможно набрать при выполнении этих заданий, составляет 34%.
На сайте ФИПИ (http://fipi.ru/) представлены демонстрационные варианты новых КИМ, их спецификации и кодификаторы проверяемых результатов. Содержание КИМ ЕГЭ по информатике и ИКТ в 2016 г. структурно не изменится, однако произойдут
отдельные изменения в формулировках заданий, еще более приводящие экзамен к профильному:
• отсутствуют задания на выбор и запись одного или нескольких правильных ответов из предложенного перечня, что исключает возможность угадывания ответа, а также возможность решения задачи способом подстановки ответа и проверки его правильности, это повышает трудность заданий для экзаменуемых, кроме того, увеличивает вероятность ошибки распознавания ответа;
• в некоторой части заданий добавятся дополнительные условия, например: в задаче 10 потребуется найти не просто количество всех 5-буквенных кодовых слов из букв П, И, Р, а количество таких слов с учетом, что буква П появляется ровно 1 раз (или обязательно стоит в начале слова), это также повышает трудность выполнения заданий для экзаменуемых.
Основные результаты ЕГЭ по информатике и ИКТ в Алтайском крае в 2015 г. демонстрируют сохранение тенденций 2013 и 2014 гг. [1]:
• доля выпускников общеобразовательных организаций, сдававших экзамен в 2015 г., составляет 4% (рис. 1);
2013 2014 2015
Рис 1. Доля выпускников общеобразовательных организаций, сдававших ЕГЭ по информатике и ИКТ в 2013-2014 гг.
70 60 50 40 30 20 10 0
РФ
Алтайский край
2013
2014
2015
Рис 2. Средний балл ЕГЭ по информатике и ИКТ
• средний балл ЕГЭ по информатике и ИКТ в 2015 г. равен 53, что ниже значений среднего балла в 2014 и 2013 гг. (рис. 2). Снижение среднего балла прослеживается и в целом по РФ;
• доля участников с высокими результатами, напротив, выросла в два раза: стобал-льников в Алтайском крае в 2015 г. 6 (0,05% от количества всех участников экзамена), против 3 в 2014 г. (0,025% от количества всех участников экзамена).
Уменьшение среднего тестового балла и увеличение доли участников с высокими результатами объясняется уменьшением общего количества заданий в КИМ за счет исключения наиболее простых, обладавших низкой дифференцирующей способностью.
Распределение количества участников по шкале тестовых баллов в 2015 г. иллюстрирует наложение двух кривых, аппроксимируемых к нормальному распределению и асимметричному (рис. 3).
Рис. 3. Распределение количества экзаменуемых по шкале тестовых баллов
Первое распределение с модой в области 10-20 баллов (что значительно ниже минимального балла равного 40), второе распределение асимметрично вправо, что говорит о наименьшем значении моды и наибольшем значении среднего балла в группе. Мода второго распределения находится в области 41-50 баллов (область минимальной положительной оценки). Асимметрия распределения указывает на то, что тест был сложным и большинство участников показало низкие результаты («эффект пола»). К этому привело сокращение количества простых заданий и исключение заданий с выбором ответа. Однако заметим, что задания повышенного и высокого уровня были более сбалансированы, поэтому в области высоких баллов кривая распределения изменяется достаточно плавно.
Наложение на графике двух кривых нормального распределения показывает, что участники экзамена четко разделяются на две группы:
Первая - не способная набрать даже минимально допустимые баллы, для нее характерны низкие результаты.
Вторую группу составляют экзаменуемые с хорошей профильной подготовкой по информатике, нацеленные на получение максимального балла. Иначе говоря, общее распределение носит бимодальный характер.
Структура проверяемых знаний по информатике и ИКТ описана в спецификации КИМ ЕГЭ (http://fipi.ru/). Рассмотрим решаемость заданий участниками ЕГЭ по информатике и ИКТ в Алтайском крае в 2015 г. по уровням сложности заданий (табл. 2).
Статистически выполняемость заданий базового уровня находится в интервале (6090%); повышенного - в интервале (40-60%); высокого - менее 40%.
Виды деятельности, проверяемые в заданиях:
1. Воспроизведение представлений или знаний (при выполнении практических заданий).
2. Применение знаний и умений в стандартной ситуации.
3. Применение знаний и умений в новой ситуации.
От 60% до 90% экзаменуемых выполнили следующие задания базового уровня сложности:
• 2, 4, 5 (раздел «Математические основы информатики»);
• 3, 7 (раздел «Информационно-коммуникационные технологии»);
• 8 (раздел «Основы теории алгоритмов и программирование»).
Выполнимость остальных заданий базового уровня оказалась ниже статистической.
Таблица 2
Решаемость заданий с кратким ответом
№ Проверяемые элементы содержания Уровень сложности Макс. балл за задание Виды деятельности % выполнения задания
1 Умение кодировать и декодировать информацию Базовый 1 2 43,36
2 Умение строить таблицы истинности и логические схемы Базовый 1 2 71,68
3 Знания о файловой системе организации данных или о технологии хранения, поиска и сортировки информации в базах данных Базовый 1 2 83,01
4 Знания о системах счисления и двоичном представлении информации в памяти компьютера Базовый 1 1 66,45
5 Умение представлять и считывать данные в разных типах информационных моделей (схемы, карты, таблицы, графики и формулы) Базовый 1 2 84,31
6 Формальное исполнение алгоритма, записанного на естественном языке или умение создавать линейный алгоритм для формального исполнителя с ограниченным набором команд Базовый 1 2 41,39
Окончание таблицы 2
7 Знание технологии обработки информации в электронных таблицах и методов визуализации данных с помощью диаграмм и графиков Базовый 1 2 71,02
8 Знание основных конструкций языка программирования, понятия переменной, оператора присваивания Базовый 1 2 75,60
9 Умение определять скорость передачи информации при заданной пропускной способности канала, объем памяти, необходимый для хранения звуковой и графической информации Базовый 1 3 58,17
10 Знания о методах измерения количества информации Базовый 1 3 31,81
11 Умение исполнить рекурсивный алгоритм Базовый 1 2 49,67
12 Знание базовых принципов организации и функционирования компьютерных сетей, адресации в сети Базовый 1 2 48,37
13 Умение подсчитывать информационный объем сообщения Повышенный 1 2 41,61
14 Умение исполнить алгоритм для конкретного исполнителя с фиксированным набором команд Повышенный 1 3 45,75
15 Умение представлять и считывать данные в разных типах информационных моделей (схемы, карты, таблицы, графики и формулы) Повышенный 1 2 64,05
16 Знание позиционных систем счисления Повышенный 1 3 38,34
17 Умение осуществлять поиск информации в Интернете Повышенный 1 3 63,62
18 Знание основных понятий и законов математической логики Повышенный 1 3 16,78
19 Работа с массивами (заполнение, считывание, поиск, сортировка, массовые операции и др.) Повышенный 1 2 51,2
20 Анализ алгоритма, содержащего вспомогательные алгоритмы, цикл и ветвление Повышенный 1 3 20,26
21 Умение анализировать программу, использующую процедуры и функции Повышенный 1 3 10,89
22 Умение анализировать результат исполнения алгоритма Повышенный 1 3 25,71
23 Умение строить и преобразовывать логические выражения Высокий 1 3 13,29
Рис. 4. Выполнимость заданий базового уровня
Рис. 5. Выполнимость заданий повышенного уровня
На рис. 4 показана структура содержания КИМ ЕГЭ по информатике и ИКТ 2015 г. на базовом уровне с указанием «хорошо» освоенных тем и «проблемных» с учетом процента выполнимости соответствующих задач в регионе.
На допустимом уровне (40-60%) экзаменуемыми были выполнены следующие задания повышенного уровня сложности: 13, 15, 17 (раздел «Математические основы информатики»); 14, 19 (раздел «Основы теории алгоритмов и программирование»).
На рис. 5 показана структура содержания КИМ ЕГЭ по информатике и ИКТ 2015 г. на повышенном уровне с указанием «хорошо» освоенных тем и «проблемных» с учетом процента выполнимости соответствующих задач в регионе.
Согласно указанной статистике, задачи высокого уровня сложности решают не более 40% учащихся. Сравнительный анализ выполнения экзаменуемыми заданий высокого уровня сложности на ЕГЭ 2015 г. по информатике и ИКТ представлен в табл. 3.
Задание 23 является традиционно сложным для учащихся, с ним справляется обычно не более 5% экзаменуемых.
Таблица 3
Выполнение заданий высокого уровня сложности
№ Спецификация задания % выполнивших задание полностью, 2015 г.
23 Основы логики. Проверяемые элементы содержания: высказывания, логические операции, кванторы, истинность высказывания. Проверяемые умения: строить и преобразовывать логические выражения, описать на естественном языке множество значений логических переменных, при которых заданный набор логических выражений истинен 13,29
25 Программирование. Проверяемые элементы содержания: построение алгоритмов и практические вычисления с массивами данных. Проверяемые умения: создавать программы на языке программирования по их описанию 35,51
26 Алгоритмы и исполнители. Проверяемые элементы содержания: разработка выигрышной стратегии, цепочки (конечные последовательности), деревья, списки, графы, матрицы (массивы), псевдослучайные последовательности. Проверяемые умения: умение построить дерево игры по заданному алгоритму и обосновать выигрышную стратегию 28,76
27 Программирование. Проверяемые элементы содержания: основные этапы разработки программ, разбиение задачи на подзадачи. Проверяемые умения: создавать программы на языке программирования по их описанию 9,42
Задание 27 является самым трудным и за его выполнение брались лишь те экзаменуемые, кто претендовал на максимальный бал ЕГЭ (всего приступили к выполнению 20,42%).
При подготовке статьи использовались данные, предоставленные сотрудниками Регионального центра обработки информации Единого государственного экзамена в Алтайском крае.
Список литературы
1. Афонина, М. В. ЕГЭ как показатель результатов обучения информатике и ИКТ [Текст] / М. В. Афонина, Е. И. Апольских // Педагогическое образование на Алтае. - 2015. - № 1. - С. 193-205.
References
1. Afonina M. V., Apolskich E. I. EGE kak pokazatel rezultatov obucheniya informatike i IKT. Pedagogicheskoe obrazovanie na Altae. 2015, No. 1, pp. 193-205.
Интернет-журнал «Проблемы современного образования» 2016, № 2
