Автоматическая система проверки решений задач по программированию

Мещерякова Татьяна Алексеевна

Учитель информатики в Международной школе «Мирас»
„Автоматическая система проверки решений задач по программированию”

В настоящее время число различных конкурсов по предмету информатика и программирование для школьников и студентов постоянно растет. Они поддерживаются учебными заведениями, потому что  участие в них позволяет сформировать у школьников и студентов интерес к информатике и программированию, стимулирует стремление  для познания специальностей соответствующего профиля. Поддержка конкурсов и олимпиад осуществляется государством через гранты Министерства образования и науки Республики Казахстан и компаниями, специализирующимися на разработке программного обеспечения.

Происходит популяризация профессии программиста как творческого труда, требующего высокой квалификации. На основе олимпиад по информатике и программированию был предложен и развивается соревновательный подход в образовании. Одним из важных отличий конкурсов и соревнований по предметам информатика и программирование от большинства прочих  является автоматизация проверки работ участников. При этом проверка и подведение итогов соревнований по программированию происходят в реальном времени. Первые системы проверки решений были лишь вспомогательным инструментом, предназначенным для поддержки жюри, осуществлявшего ручную проверку решений. С ростом числа участников появилась необходимость в автоматической системе управления соревнованиями.

С каждым днем компьютер и современные информационные технологии занимают все большее место в учебном процессе. Это и учебные материалы, доступные в глобальной сети, и различные компьютерные лаборатории, мо­делирующие те или иные физические про­цессы и позволяющие проводить виртуаль­ные эксперименты.

С другой стороны, на данный момент возможности компьютерных технологий существенно уступают человеку в оценке усвоенных учеником знаний. Они не позво­ляют проверять правильность решений за­дач, представленных в естественной фор­ме, и не способны оценить процесс мыш­ления. Большинство подходов к оценке ус­воения материала базируется на тестах, что вряд ли можно назвать хорошим спосо­бом проверки знаний.

Школьная программа обучения предусматривает обучение школьников программированию ЭВМ. Ученики могут составлять прикладные компьютерные программы во время практических и лабораторных занятий по математическим и техническим дисциплинам, закрепляя практические навыки решения задач по этим предметам.

Выполнение заданий с помощью составления прикладных программ на «непрограммистских» предметах создает некоторые трудности в проверке этих заданий. Как справедливо заметить, важной особенностью проверки компьютерных программ является то, что «сами тексты созданных программ или алгоритмов — решений задач, проверять гораздо труднее, чем решения … задач по математике или физике. Опыт показывает, что для этого требуется большое число проверяющих — специалистов по программированию высокой квалификации, взаимно контролирующих друг друга, и несколько дней работы … иногда проверка текста программы вообще невозможна».

Иногда преподаватель, проверяющий прикладные компьютерные программы, может попросить ученика объяснить соответствие алгоритма работы его программы с исходным текстом и, таким образом, несколько облегчить процесс проверки. На практике же обычно работоспособность программы оценивается не по ее внутренней структуре, а по результатам ее работы. Если же преподаватель проверяеть задачи в неурочное время, то часто не имеет возможности услышать комментарии ученика по алгоритму ее выполнения и проверяет ее только по результатам работы программы.

Исходя из сказанного выше, видно, что выходом из данной ситуации могло бы стать тестирование результатов работы программы с возможным последующим анализом кода программы. Также процесс проверки результатов работы компьютерных программ можно автоматизировать, в отличие от процесса анализа исходных текстов. Таким образом, возникает проблема автоматизированного тестирования программ.

           В части решения вышеуказанных задач особое внимание необходимо уделить программному комплексу Contester.

           Contester - это система для проведения турниров и индивидуального решения задач по олимпиадному программированию (спортивному программированию). Система содержит условия задач - от легких до олимпиадных - и возможность проверки решений на большинстве современных языков: C++, Object Pascal, Java и языках .NET: C#, J# и Visual Basic. Contester работает на Windows и на Linux.

Таким образом „Автоматическая система тестирования решений” Contester пришёл в обучение программированию из конкурсов и олимпиад ,  в течение последних несколько лет популярность его неуклонно растёт. Польза, а в случае обучения олимпиадному программированию на высоком уровне и необходимость – применения контестера очевидна и связана с двумя его основными качествами: автоматизированностью и онлайн-функционированием. Первое позволяет в разы ускорить процесс проверки решений и сделать её значительно более достоверной (тестирование на наборах из десятков разработанных заранее тестов за секунды), второе позволяет работать с системой удалённо. Для преподавателя это возможность сэкономить время, затрачиваемое на тестирование решений обучающихся вручную. Для обучающихся Contester, с одной стороны, гарантирует, что правильное решение будет оценено по достоинству, с другой – лишает соблазна схалтурить, написать «бутафорское» решение.

О плюсах Contester можно сказать много и это оправданно, роль автоматической проверки в обучении программированию сложно переоценить. Отсюда растущая популярность, приводящая к внедрению Contester там, где он до сих пор не использовался и увеличению его роли  там, где он успешно применяется. В первом случае, когда Contester используется как дополнение и работа с ним занимает небольшую часть времени обучающихся, ход обучения существенно не меняется: наблюдается в основном упомянутое ранее ускорение проверки и в некоторой степени привыкание к чётким условиям и форматам ввода-вывода. Во втором же случае, когда роль Contester в обучении повышается, соответственно повышается и влияние особенностей такой формы обучения как на обучающихся, так и на преподавателя.

Данная система проверки решений задач по программированию, позволяет автоматизировать данный процесс и снизить труд преподавателя по просмотру исходных текстов решений задач. Система обеспечивает независимость и объективность проверки. Она предоставляет преподавателю и учащимся удобные средства просмотра статистики сдачи решений. Система способствует выработке у обучаемого навыков тестирования программ. Кроме этого система может быть успешно использована при реализации тестирующих модулей в сетевых учебно-методических комплексах.