|
התחרויות הארציות משרד החינוך, אוניברסיטת ת"א, האוניברסיטה הפתוחה, אלדין
|
||
|
|
||
|
אולימפיאדת מדעי המחשב לנוער (עד גיל 20)
מהי האסטרטגיה שתוביל לניצחון במשחק איסוף מספרים? מהי הדרך האופטימלית לתזמון ג'ובים למעבדים בעלי קצב עיבוד שונה? כיצד לזהות צורות בתמונה "מלוכלכת"? ומהו המספר המינימלי של מהלכי פרש שיובילו קבוצת פרשים הפזורים על לוח שח לאותה המשבצת? אלה הן מקצת מן השאלות בבעיות לתכנות באולימפיאדה הבינלאומית למדעי המחשב עד גיל 20. האולימפיאדה, הנקראת International Olympiad in Informatics , החלה בחסות אונסקו ונערכת מדי שנה במדינה אחרת בעולם. היא אחת משש אולימפיאדות בינלאומיות במדעים לנוער - פיסיקה, כימיה, ביולוגיה, אסטרונומיה, מתמטיקה ומדעי המחשב. האולימפיאדה הראשונה במדעי המחשב נערכה בבולגריה בשנת 1989 והשתתפו בה משלחות מ- 13 מדינות. בשנת 1990 בביילורוסיה גדל מספר המשלחות ל- 24, ב- 1992 בגרמניה - ל- 50, וכיום הוא עומד על 79 מדינות. מטרת האולימפיאדה היא לעודד עניין ואתגר במדעי המחשב ולכנס ביחד את טובי הכשרונות הצעירים מכל העולם להתנסות מדעית וחוויה תרבותית. כל משלחת, המייצגת את מדינתה, כוללת עד ארבעה תלמידים, שגילם פחות מ-20, ומספר חברי צוות מקצועיים. התלמידים מתחרים, כל אחד באופן אישי, בפתרון בעיות אתגר אלגוריתמיות במהלך שני ימי תחרות, שכל אחד מהם אורך חמש שעות. חברי הצוות המקצועי אחראים על בחירת התלמידים שבמשלחת, אימונם והדרכתם לקראת האולימפיאדה ובמהלכה, והתוויית קווים מנחים (יחד עם עמיתיהם מהמשלחות האחרות) לאופי הבעיות באולימפיאדה. במהלך יום תחרות מוקצה לכל תלמיד מחשב אישי לתכנות פתרונות הבעיות באחת משפות התכנות Pascal או C++ לפי בחירתו. בתום חמש השעות של יום תחרות מגיש התלמיד את הקוד להרצה (exec file) של כל אחד מן הפתרונות לבעיות של אותו היום. הקוד של כל פתרון "מורץ על" סדרת קבצי נתונים וזוכה בציון בהתאם למשך הריצה ונכונות הפלט - לכל ריצה מוקצב זמן מוגבל שאין לחרוג ממנו, והפלט המתקבל מושווה באמצעות תכנית הערכה לפלט הדרוש. על התלמיד להקפיד במיוחד על פתרון יעיל ומדויק על מנת לזכות בניקוד מרבי. חיבור הבעיות לפתרון וקבצי הנתונים לבחינת הפתרונות נעשים על-ידי ועדה מדעית מן המדינה המארחת, אך טעונים אישור של אסיפת ראשי המשלחות (The General Assembly). בשנים האחרונות נהוג לכלול שלוש בעיות בכל יום תחרות. הדגש בבעיות הוא על ניתוח בעיה ופיתוח פתרון מתוחכם, לא ארוך בדרך כלל. הפתרון כולל גרעין מתמטי מתוחכם, המבוסס על שכל ישר ושימוש בתכונות של מספרים, אך איננו מצריך ידע מתמטי מעמיק. במימושו משולבים מרכיבים תכנותיים כגון: רקורסיה, תכנות דינמי, שיטות חיפוש כ- depth-first search ו- breadth-first search, שימוש במבני נתונים כעצים, גרפים וטבלאות מורכבות. הבעיות הן ברובן בעיות שפתרונן דטרמיניסטי אך ישנן גם בעיות שפתרונן היוריסטי. לא-פעם יש לשלב טכניקות מוכרות מאינטליגנציה מלאכותית כגון minimax ,alpha-beta , ושימוש בפונקציות פוטנציאל חכמות. הצלחה באולימפיאדה מחייבת פיתוח מיומנות בחשיבה מתמטית ובמרכיבי התכנות שצויינו. חשיבה מתמטית נתפשת לא-פעם כטכניקה המשלבת נוסחאות ופרוצדורות, אך בעצם, היא איננה כזו כלל ועיקר. חשיבה מתמטית היא ביסודה התמודדות המשלבת ידע, ניסיון, אינטואיציה ויצירתיות, ומובילה לחיפוש קשרים חבויים במהלך פתרון בעיה. עידוד תלמידים לדגש על תהליך החיפוש של קשרים חבויים צריך להיות קו מנחה בהוראת חשיבה מתמטית הרלוונטית לפיתוח אלגוריתמים. זאת בשילוב עם רכישת מיומנות גבוהה בתכנות, שתבטא יכולת שימוש מורכב, מדויק ומגוון בתבניות לפתרון בעיות אלגוריתמיות. יש הגורסים שרכישת מיומנות גבוהה בחשיבה מתמטית ובמרכיבי התכנות הנחוצים אפשרית כמעט ללא הכוונה, לימוד ואימון. זאת בהתבסס על הנחה שתלמידים מבריקים "יודעים ויכולים מעצמם". אבל, האם באמת כך הדבר? תלמידים מבריקים ניחנים, אכן, בפוטנציאל למיומנות מיוחדת בזיהוי קשרים חבויים ובשימוש מורכב בתבניות. אך מימוש פוטנציאל זה מחייב התנסות מכוונת ומסודרת. הכנת התלמידים לקראת האולימפיאדה שונה מאד בין מדינות. ברוב המדינות נערכת סדרה של תחרויות אזוריות וארציות אשר בשלבי הגמר שלהן נבחרים ארבעת התלמידים לתחרות הבינלאומית. במדינות לא-מעטות מתווספים לתהליך זה גם מחנות אימונים לא-קצרים. במדינות המזרח הרחוק, מזרח אירופה, איראן, ובכמה מדינות המערב (בפרט - ארצות הברית, הולנד וגרמניה) מקיימים מחנות אימונים באמצעות צוות מקצועי רחב המלמד, מתרגל ועורך תחרויות בין התלמידים המשתתפים. בחלק מן המדינות המחנות נמשכים שבועיים, שלושה, ולפעמים אף מספר חודשים. הטובים יותר באולימפיאדה זוכים במדליות על-פי הצלחתם היחסית. מספר תלמידים מצומצם ביותר זוכים במדליית זהב, מספר גדול קצת יותר - במדליית כסף, ומספר גדול יותר במדליית ארד. המדינות המובילות בזכיות במדליות זהב הן סין העממית ורוסיה. גם לפולין, רומניה, ארצות הברית ואיראן נוכחות חזקה. בשנת 1997 זכתה תלמידה איראנית במדליית כסף, ובשנים 2000 ו- 2003 - תלמידה סינית. הישגיהן של התלמידות הינו יוצא דופן מאחר שבכל אולימפיאדה משתתפות רק תלמידות בודדות. למרבה הצער, למעלה מ- 95% מן המתחרים הינם תלמידים. אנו מקווים שמצב זה ישתנה. ישראל הצטרפה למפעל זה ב- 1996 , באולימפיאדה שנערכה בהונגריה. ההכנה בישראל לקראת האולימפיאדה וההשתתפות בה מאורגנות על-ידי אוניברסיטת תל-אביב, האוניברסיטה הפתוחה ומשרד החינוך. בעבר השתתף בארגון האולימפיאדה האיגוד הישראלי לטכנולוגיות המידע - איל"א. ד"ר דוד גינת מאוניברסיטת תל-אביב מוביל את הצוות המקצועי משנת 1997. בשנת 1996 הוביל מר מאיר קומר. יחד עם ד"ר דוד גינת פועלים בצוות ד"ר אלה צור וחיים אברבוך מן האוניברסיטה הפתוחה, והילה קדמן ויעל סופרין מאוניברסיטת תל-אביב. הכנתנו בישראל לקראת האולימפיאדה התפתחה בהדרגה, אך עדיין מצומצמת יחסית למרבית המדינות. בכל אחת מהשנים האחרונות נערכת תחרות ארצית ואחריה סדרה של ימי אימון-תחרות למצטיינים. התחרות הארצית נערכת בחורף של כל שנה לכמה מאות תלמידים. זמן-מה אחריה נערכות סדרות של אימון-תחרות, שלב חצי-הגמר לכ- 30 המובילים ושלב הגמר לכ- 10 המצטיינים. בסוף סדרות אלו נבחרים ומאומנים בצורה שוטפת ארבעת נציגינו לתחרות הבינלאומית. הישגינו החל משנת 1997 הם מכובדים מאוד, הן כיחידים והן כנבחרת, כפי שניתן לראות בפירוט של נבחרת ישראל. בשנים 2000, 2001, 2002 ו- 2005 זכה אחד מתלמידנו במדליית זהב (בכל שנה תלמיד אחר).
אוניברסיטת תל-אביב
האוניברסיטה הפתוחה
משרד החינוך
חברת אלדין
איל"א - האיגוד הישראלי לטכנולוגיות המידע |
||
|
|
