Компьютерная форма ЕГЭ по предмету «Информатика и ИКТ»

27 октября 2021 Мәгариф

В 2021 году в регионе предмет «Информатика и ИКТ» сдавали 2 307 человек (на 359 больше, чем в 2020 г.), что составило 14,15% от общего числа участников. За последние годы отмечается стабильный рост процента участников ЕГЭ, сдающих данный предмет: рост на 8,82% (2018 г.), рост на 10,3% (2019 г.), рост на 11,96% (2020 г.). Это свидетельствует о том, что данный предмет пользуется популярностью среди учащихся, и что всё большее число молодых людей готовы связать свою будущую профессиональную деятельность с информационными технологиями и выбирают для дальнейшего образования вузы, реализующие образовательные направления в данной области.
В 2021 г. экзамен по предмету «Информатика и ИКТ» проводился в новом формате. Учащиеся могли использовать компьютер в течение всего экзамена. Каждый вариант КИМ по данному предмету 2021 г. включал в себя 27 заданий, 9 из них нужно было решать с использованием компьютера. Остальные 18 заданий во многом сохранили преемственность с прошлым годом, часть из этих заданий также могла быть решена с применением компьютера. Несмотря на изменившийся формат экзамена и наличие новых заданий в КИМ, учащиеся показали неплохие результаты. По ряду показателей наблюдается положительная динамика:
– увеличился средний тестовый балл – в 2021 г. он составил 69,6 (66,61 в 2020 г. и 68,96 в 2019 г.);
– увеличилось число участников, набравших максимальные 100 баллов. Их стало 41 человек (в 2020 году их было 37, а в 2019 – 22). Это учащиеся Алексеевского, Альметьевского, Верхнеуслонского, Елабужского, Нижнекамского районов, г. Набережные Челны, Вахитовского, Кировского, Московского, Ново-Савиновского, Приволжского, Советского районов г. Казани;
– уменьшился процент учащихся, не преодолевших минимальный порог. Он составил 3,94%, что меньше показателя прошлого года (5,85% в 2020 г.), но несколько больше показателя 2019 г. (3,48%).
Однако процент учащихся, набравших от 81 до 99 баллов, снизился. Он составил 27,1% (в 2020 г. 28,37%, в 2019 г. 31,47%). Возможно, это объясняется новой формой проведения экзамена. Ведь теперь для того, чтобы заработать высокие баллы, нужно не только знать материал разделов учебной программы, но и уверенно владеть компьютером, уметь хорошо программировать, проводить отладку и тестирование программ, а для этого необходим соответствующий опыт.
Требования, предъявленные к выполнению заданий в 2021 г., охватывали основные разделы курса «Информатика и ИКТ»: системы счисления, информация и её кодирование, моделирование и компьютерный эксперимент, логика и алгоритмы, теория алгоритмов, программирование, архитектура компьютеров и компьютерных сетей, обработка числовой информации, технологии поиска и хранения информации. Из 27 заданий КИМ 11 являлись заданиями базового, 11 повышенного и 5 высокого уровня сложности, 4 из которых решались с помощью компьютера. Практически по каждому из разделов курса были представлены задания как базового, так и повышенного или высокого уровня сложности, что давало возможность обучающимся с разным уровнем подготовки продемонстрировать свои знания по всем разделам.
Отличительной особенностью экзамена в 2021 г. стало то, что проверялись не только теоретические знания, но также практический навык владения компьютером: умение пользоваться функционалом текстовых редакторов, умение решать поставленную задачу с использованием средств электронных таблиц путём написания компьютерной программы. Важно, что учащиеся не ограничены в способе решения заданий: можно выбирать те средства для решения, которые для ученика наиболее удобны и эффективны. Однако для успешной сдачи экзамена экзаменуемый должен уметь и работать с электронными таблицами, написать компьютерную программу, отладить и протестировать её, а также уверенно пользоваться клавиатурой.
Из анализа результатов видно, что ни один из участников, не преодолевших минимальный порог, не справился с заданиями, связанными с программированием (задания 16, 24, 25, 26, 27), и с заданием 11, проверяющим умение подсчитывать информационный объём сообщения. По всем остальным заданиям в данной группе показан ненулевой процент выполнения. Лучше всего данные учащиеся справились с заданием 1 (умение представлять и считывать данные, представленные в виде схем, графиков и таблиц), с заданием 10 (умение осуществлять информационный поиск средствами операционной системы или текстового процессора), с заданием 4 (умение кодировать и декодировать информацию), с заданием 9 (умение обрабатывать информацию средствами электронных таблиц) и с заданием 6 (анализ программы, содержащей цикл). Остальные задания выполнили менее трети участников из этой группы.
Анализируя результаты других групп участников ЕГЭ (набравших от минимального до 60 тестовых баллов, от 61 до 80 тестовых баллов, набравших 81–100 тестовых баллов) и результаты в целом, видим следующее. Из всех заданий ЕГЭ более чем 90% выполнения показано для трёх заданий базового уровня сложности (задания 1, 4, 10). Максимальный процент выполнения (94%) показан для задания 1 (задание 3 в КИМ–2020), и это выше, чем в 2020 г. (84,55%). Более сложное задание, относящееся к данной теме (задание 13 повышенного уровня сложности), ожидаемо выполнили меньшее число участников – 68%, и данный показатель снизился в сравнении с прошлым годом (72,18% для соответствующего задания 15 в КИМ–2020). Возможно, падение результата связано с особенностью проведения экзамена. Часто учащиеся решают это задание путём проставления на приведённой в нём схеме пометок, равных количеству дорог, ведущих в соответствующий пункт. Для использования такого способа решения ученику нужно перенести схему с экрана на черновик. Нужно быть внимательным и аккуратным, чтобы не допустить при этом искажений в виде пропуска дороги или добавления несуществующей дороги, что в итоге может привести к неверному результату.
Результат выполнения задания на неравномерное кодирование (задание 4) улучшился по сравнению с прошлым годом и составил 91% (72,48% в 2020 г. для задания 5 в КИМ–2020). Третье из заданий с более 90% выполнения – задание 10, проверяющее практические навыки владения компьютером (умение осуществлять информационный поиск средствами операционной системы или текстового процессора). Данное задание является новым, однако оно не представило трудности для подавляющего числа учащихся. Процент выполнения высок в каждой из анализируемых групп: в группе, не преодолевших минимальный порог, – 58%, в группе от минимального балла до 60 тестовых баллов – 86%, в группе 61–80 тестовых баллов – 92%, в группе 81–100 тестовых баллов – 98%.
Знания по разделу «Позиционные системы счисления» требовались для выполнения заданий 5, 14 (задания 6 и 16 в КИМ–2020). Их выполнили 79% и 63% участников соответственно, и эти результаты лучше прошлогодних. Задание 8 базового уровня сложности – задание на алфавитное кодирование, однако для его выполнения также могут потребоваться знания раздела «Позиционные системы счисления». Процент выполнения этого задания – 60%.
Задание 3 базового уровня сложности проверяет знания по организации хранения и поиску информации в реляционных базах данных (задание 4 в КИМ–2020). Процент выполнения этого задания падает в течение последних лет. В 2021 г. он составил только 55% (в 2020 г. 84,19%). Это задание является единственным заданием базового уровня сложности, с которым справились менее 60% участников. В каждой из анализируемых групп процент выполнения снизился достаточно сильно: 39% в группе от минимального балла – 60 тестовых баллов (77,61% в 2020 г.), 53% в группе 61–80 тестовых баллов (86,14% в 2020 г.), 78% в группе 81–100 тестовых баллов (96,93% в 2020 г.). Данное задание имеет очевидный и интуитивно понятный метод решения, который, однако, требует аккуратности и внимательности. Видимо, это является препятствием для его успешного выполнения. При чтении и анализе данных с экрана монитора внимательность становится ещё более актуальной.
Задания 7 и 11 связаны с двоичным представлением различной информации в памяти компьютера, подсчётом объёма памяти для хранения и передачи информации (задание 9 и 13 в КИМ–2020). На базовом уровне данный раздел учащиеся освоили хорошо: для задания 7 результаты остались на уровне 2020 г. Однако для задания 11 повышенного уровня сложности процент выполнения снизился, в некоторых группах значительно. Его выполнили всего 53% участников (74% в 2020 г.),
а в группе набравших от минимального до 60 тестовых баллов процент выполнения составил только 19% (в 2020 г. 47,89%).
Разделы, связанные с алгеброй логики, представлением логических функций в виде таблиц истинности, знанием основных законов математической логики, с преобразованием логических выражений традиционно представляют определённую трудность для большой части обучающихся. К заданиям, проверяющим эти знания и умения, относятся задания 2 и 15 (задания 2 и 18 в КИМ–2020). По обоим заданиям процент выполнения снизился во всех группах. Для задания 2 базового уровня сложности снижение незначительное (с 80,29% до 79%) и произошло в основном за счёт участников с невысокими баллами. Для задания 15 повышенного уровня сложности снижение более существенное. Процент выполнения упал на 17,37% (с 62,37% до 45%). Часто учащиеся тренируются решать задачи определённого типа и не умеют применять имеющиеся знания, когда формулировка задачи слегка меняется, что и приводит к падению результатов. Важно, чтобы учащиеся получали базовые знания, которые они смогут применять для решения задач в изменившейся формулировке.
Задания, в которых нужно проанализировать алгоритм, представленный на естественном языке, – задания 5 базового и 12 повышенного уровня сложности (задания 6 и 14 в КИМ–2020). Для задания 5 процент выполнения в 2021 г. улучшился. Для задания 12 увеличение процента выполнения ещё более значительное. По всем участникам процент выполнения вырос почти на 29% (с 53,03% до 82%); в группе от минимального балла до 60 тестовых баллов – почти на 45,8% (с 15,23% до 61%); в группе 61–80 тестовых баллов – почти на 33% (с 58,15% до 91%). Его выполнили почти все участники (99%) из группы 81–100 тестовых баллов, и даже 11% участников, не преодолевших минимальный порог (в 2020 г. таких ребят было лишь 1,75%). Видно, что учащиеся в целом научились решать задачи такого вида для исполнителя Редактор. Для задания 23 повышенного уровня сложности (задание 22 в КИМ–2020) результат остался на уровне прошлого года (63%).
Задания, в которых требуется проанализировать алгоритм, записанный на языке программирования, – это задания 6, 16 (хотя алгоритм в данном задании также может быть сформулирован и не в виде программы, отнесём данное задание к этой группе) и 22 (задания 8, 11 и 20 в КИМ–2020). Эти задания, как правило, не представляют особой трудности для участников, умеющих программировать, тем более что в этом году появилась возможность их решения путём доработки программы и запуска её на компьютере. Однако даже не имеющие навыка в программировании в прежние годы могли справиться с анализом несложной программы. Самым простым из этой группы является задание 6, в котором требуется проанализировать программу, содержащую один цикл. Ранее подобное задание выполняли даже участники с низкими балами (почти 43% выполнения в группе не преодолевших минимальный порог в 2020 г.). Поскольку в 2021 г. участники могли пользоваться компьютером, то, чтобы задание сохранило элемент анализа, его формулировка была слегка изменена (вместо определения, что выведет программа в качестве ответа, теперь требуется найти подходящее входное значение, при вводе которого программа выведет заданный ответ). Это слегка повысило сложность задания, однако не оказалось проблемой для большинства участников (процент выполнения остался на уровне 2020 г. и составил 89%). Однако в группах, набравших малое количество баллов, процент выполнения снизился (на 11% в группе не преодолевших минимальный порог и на 9,5% в группе от минимального до 60 тестовых баллов). Сильные учащиеся, получившие дополнительную выгоду от возможности использования компьютера, усилили свои результаты.
В задании 16 требовалось проанализировать рекурсивный алгоритм, записанный в виде выражений, и найти значение, которое будет подсчитано. Процент выполнения данного задания вырос (74% в 2021 г., 56,9% в 2020 г.). Можно сказать, что в этом году это задание чуть легче прошлогоднего, когда требовалось выписать в правильном порядке числа, которые выведет программа, а для этого требуется понимать порядок исполнения операторов в рекурсивной программе.
В задании 22 повышенного уровня сложности требовалось проанализировать программу, включающую цикл и условный оператор. В 2020 г. для соответствующего задания (задание 20) было значительное снижение результата по сравнению с 2019 г. (на 20,44%). В 2021 г. ситуация выровнялась – процент выполнения вырос (76% в 2021 г., 40,45% в 2020 г.). В группах сильных участников процент выполнения подобных заданий повышается, так как ученики, которые умеют программировать, используют программные способы решения подобных заданий, которые позволяют избежать ошибок счёта и неточностей.
В заданиях 19–21 (соответственно, базового, повышенного и высокого уровней сложности) нужно уметь построить выигрышную стратегию, найти подходящее начальное значение, при котором заданный игрок имеет выигрышную стратегию при определённых условиях (в КИМ–2020 задание 26 с подпунктами 1, 2, 3). Задания 19–21 идут по возрастанию сложности: от базового уровня до высокого. Несмотря на то, что сложность задания 20 более высокая, в группах 61–80 тестовых баллов и 81–100 тестовых баллов процент выполнения по нему выше, чем для задания 19. В группах сильных учащихся процент выполнения заданий 19–21 высок, а в группе 81–100 тестовых баллов по всем трём заданиям он превысил 90%. Можно утверждать, что учащиеся стали лучше понимать, что такое выигрышная стратегия, как её строить и анализировать.
Проанализированные выше задания имеют преемственность с КИМ прошлых лет. Ранее все эти задания решались на бумаге, однако в этом году многие из них допускали альтернативные способы решения с помощью программы и с применением электронных таблиц. Следующие задания являются новыми, и для их решения необходимо использовать компьютер.
Задание 10, в котором проверялся навык осуществления поиска средствами текстовых редакторов, было рассмотрено выше. Задание 9 проверяет умение проводить обработку информации средствами электронных таблиц. Процент выполнения по нему высок (84%). Подобное задание присутствует в экзамене ОГЭ, и в основном учащиеся могут с ним справиться: ребята знают простейшие функции электронных таблиц и умеют ими пользоваться.
Задания 17, 18 повышенного и задания 24–27 высокого уровня сложности требуют умения разработать алгоритм решения для выполнения поставленной задачи и реализовать его с помощью языка программирования или средствами электронных таблиц. В некоторых заданиях алгоритм достаточно очевидный, и требуется только его аккуратно реализовать. В некоторых заданиях алгоритм нужно найти и, кроме того, задуматься о его эффективности. Особенно это касается задания 27.
Задание 17 проверяет умение создавать программы для обработки целочисленной информации. Оно может быть решено путём написания программы, содержащей цикл и условный оператор, либо средствами электронных таблиц. Умение дописать программу с использованием цикла и условного оператора проверялось в задании 25 КИМ–2020, отличие состояло в том, что в прошлые годы программа обрабатывала массив. В 2021 г. программа должна перебирать числа из заданного диапазона и отбирать те, для которых выполняется определённое условие. Существенным отличием является то, что раньше ответом являлась программа, записанная от руки, и даже при наличии в ней отдельных ошибок участник мог получить ненулевой балл. Сейчас, если написанная участником программа содержит какие-либо ошибки или неточности, если она синтаксически неверна, она не будет запускаться, и ответ участник не получит. Одним из элементов сложности в этом задании является умение составить правильное логическое условие. Статистика показывает, что с подобным заданием справляется подавляющее число учащихся (71% выполнения).
Задание 18 повышенного уровня сложности проверяет умение обрабатывать вещественные выражения в электронных таблицах, однако его можно выполнять и при помощи компьютерной программы. Далеко не все участники смогли справиться с этой задачей, процент выполнения – 49%. Участники из группы 81–100 тестовых баллов, обладающие хорошим алгоритмическим мышлением, показали 87% выполнения, из группы 61–80 тестовых баллов задание выполнили только 51%, а из группы от минимального до 60 балла лишь 13%.
Задание 24 – задание на обработку символьной информации. Требовалось написать программу, которая находит в текстовом файле цепочки символов, обладающих заданным условием. Процент выполнения задания низкий (18%). Объяснением может быть то, что в прошлые годы на экзамене не использовалась обработка символьных данных. Кроме того, теперь учащиеся должны уметь работать с файлами: правильно открывать файл для чтения, правильно считать данные. Задание 25 высокого уровня сложности – задание на обработку числовой информации, и по нему процент выполнения выше – 36%. Задание 26 проверяет умение обрабатывать целочисленную информацию с использованием сортировки. Данное задание можно выполнять как с помощью электронных таблиц, так и с использованием компьютерной программы. Процент выполнения по данному заданию низкий (22%). Ранее на ЕГЭ сортировка не использовалась, и многие учащиеся оказались не вполне подготовленными по этой теме.
Самым сложным заданием на программирование считается задание 27. В нём оценивается не только правильность алгоритма (подтверждающаяся получением верных ответов), умение корректно реализовать его в соответствии с синтаксисом выбранного языка программирования, но и эффективность. Для проверки эффективности алгоритма предоставляется входной файл, содержащий большой объём данных, для которого правильная, но не эффективная программа будет работать очень долго, и ответа участник не дождётся. Как правило, эффективный алгоритм должен обрабатывать данные в процессе их ввода, не храня при этом избыточную информацию. Это задание требует от участников не только хорошего навыка программирования, но и креативности, вдумчивости и опыта в разработке эффективных алгоритмов. Для этого задания показан самый низкий процент выполнения. С ним не справился ни один участник, набравший менее 60 баллов, только 2% участников из группы 61–80 тестовых баллов и 28% из группы 81–100 тестовых баллов. По сравнению с 2020 г. общий процент выполнения этого задания упал с 23,79% до 9%, однако сравнивать эти показатели не совсем верно. В 2020 г. в качестве верного ответа (на ненулевой балл) засчитывались программы, имеющие определённое число разрешённых ошибок. Однако при решении на компьютере такая программа либо не запустится, либо не даст верного ответа и, соответственно, не принесёт её автору балла.
При подготовке учащихся по разделам, связанным с разработкой алгоритмов и программированием, особую актуальность приобретает этап тестирования программ, поскольку даже работающая программа (т.е. синтаксически верная) не гарантирует получение правильных результатов. Чтобы удостовериться в правильности разработанного алгоритма, нужно запустить программу на тестовых данных и убедиться, что выдаваемые ответы верные. Подготовка тестовых данных – особая задача. Тесты должны быть небольшие по объёму (чтобы быть легко проверяемыми) и обязательно включать крайние случаи (например, когда искомых значений нет, когда они присутствуют в начале или в конце набора данных, и т.д.).
Таким образом, наилучшим образом учащиеся усвоили разделы: «Анализ и обработка данных, представленных в разных типах информационных моделей» (задания 1, 13), «Неравномерное кодирование» (задание 4), «Анализ алгоритма, представленного на естественном языке или на языке программирования» (задания 5, 12, 6, 22), «Умение осуществлять поиск информации средствами текстовых редакторов» (задание 10), «Умение производить обработку числовой информации средствами электронных таблиц» (задание 9). На достаточном уровне усвоены разделы: «Умение производить анализ данных, представленных в реляционных базах данных» (задание 3), «Алфавитное кодирование» (задание 8), «Двоичное представление информации в памяти компьютера» (задания 7, 11), «Позиционные системы счисления» (задание 14), «Умение строить выигрышную стратегию для заданной игры» (задания 19–21), «Подсчёт количества программ для заданного исполнителя» (задание 23). Раздел «Логика» (задания 2, 15), а также разделы, касающиеся разработки алгоритма для обработки числовой или символьной информации и записи его на языке программирования или для решения средствами электронных таблиц (задания 18, 24, 25, 26, 27), усвоены недостаточно.
В заключении можно сказать, что в целом переход к новому формату проведения экзамена можно оценивать положительно, поскольку он позволяет участникам полнее раскрыть свои способности по предмету «Информатика и ИКТ». Без сомнения, учащиеся, которые хотят поступать в вуз на специальности, связанные с информационными технологиями, должны уметь пользоваться компьютером, программировать и анализировать разработанные программы. Кроме того, ручная проверка заданий на программирование затруднительна, при ней возможны ошибки проверки, и она не лишена субъективного элемента.
Для успешной подготовки к ЕГЭ–2022 необходимо особое внимание уделить разделам, связанным с логикой, с разработкой алгоритмов и программированием (работа с файлами, построение тестов и проверка правильности алгоритма путём тестирования, обработка символьной информации, сортировка). Внедрение компьютерной формы проведения экзамена будет продолжаться. В частности, в качестве одного из планируемых изменений на 2022 год предлагается следующее: «Задание 3 будет выполняться с использованием файла, содержащего простую реляционную базу данных, состоящую из нескольких таблиц» (информация с сайта ФИПИ).
В школьной программе при изучении раздела «Базы данных» на базовом уровне предусмотрено изучение следующих тем: «Реляционные (табличные) базы данных», «Таблица-представление сведений об однотипных объектах», «Поле, запись», «Ключевые поля таблицы», «Связи между таблицами», «Схема данных», «Поиск и выбор в базах данных», «Сортировка данных», «Создание, ведение и использование баз данных при решении учебных и практических задач».
Изучение данного раздела с учётом новой формулировки задания 3 будет способствовать успешной подготовке к ЕГЭ–2022.