Thumbnail image

Obozy naukowe

Jasny punkt w edukacji zdolnej młodzieży.

Miesiąc temu odbył się obóz naukowy w miejscowości Krzyżowa, na który jak co roku zabraliśmy dużą grupę uczniów z XIV LO i III LO we Wrocławiu. Takie obozy odbywają się kilka razy w roku (można je robić częściej i łatwiej, gdy jest jakiś sensowny projekt taki jak MAP), a ja zwykle jadę na jeden z nich. Byłem częścią kadry tego obozu i w tym wpisie opisuję jak wyglądają takie obozy zarówno z perspektywy ucznia jak i kadrowicza.

(Zdjęcie z miniaturki przedstawia pałac w Krzyżowej, który mieści się w kompleksie, w którym odbywał się obóz. Autorem zdjęcia jest Jacek Halicki (licencja CC BY-SA 4.0)).

Obozy naukowe

Koncept obozu naukowego, który mam na myśli (i który funkcjonuje w podobny sposób w wielu dużych ośrodkach w Polsce) jest z grubsza następujący:

  • uczestniczą w nim wyselekcjonowani uczniowie szkoły (lub kilku szkół),
  • wyjeżdżają oni do jakiegoś ośrodka poza miasto,
  • nad bezpieczeństwem uczniów i zachowaniem zasad czuwają nauczyciele ze szkół uczniów,
  • nad częścią merytoryczną (naukową) czuwają studenci i pracownicy uczelni (w naszym przypadku: Instytutu Informatyki Uniwersytetu Wrocławskiego),
  • obóz trwa kilka dni, każdy dzień od rana do wieczora jest poświęcony pracy (w naszym przypadku zajęcia dotyczą algorytmiki i programowania w wydaniu konkursowym).

Część obozu odbywa się w dni wolne od pracy, ale część obozu odbywa się w czasie zajęć szkolnych. Uczestnicy obozu są zwolnieni z typowych zajęć szkolnych i zajmują się w tym czasie zadaniami, które otrzymują na obozie.

Przykład: obóz w Krzyżowej, grudzień 2025

Na obozie mieliśmy cztery grupy zaawansowania:

  • grupę uczniów z klasy pierwszej liceum, która uczyła się podstaw programowania i algorytmiki,
  • grupę uczniów z klas starszych, którzy przygotowywali się do II etapu Olimpiady Informatycznej (były dwie takie grupy),
  • grupę uczniów z klas starszych, którzy przygotowywali się do III etapu Olimpiady Informatycznej.

Na obozie było ponad 100 uczniów, którymi zajmowała się grupa ponad dziesięciu studentów (co najmniej dwóch studentów na grupę, więcej w przypadku pracy warsztatowej w grupach o mniejszym poziomie zaawansowania). Każdy z uczniów miał swój komputer, pracowaliśmy nad zadaniami używając tzw. sprawdzaczki czyli automatycznego systemu do oceny zgłoszeń.

W grupie o najniższym poziomie zaawansowania praca przebiega w sposób warsztatowy. Rozumiem przez to podejście takie, że uczniowie nie są zostawiani z zadaniami “sam na sam” na zbyt długo. Stale mogą prosić o pomoc, a kadrowicze obserwują ranking i zgłoszenia uczniów i proaktywnie wyszukują komu należy pomóc. W pozostałych grupach praca przebiega w sposób konkursowy. Kadrowicze skupiają się na sensownym doborze i opracowaniu zadań przed obozem, które w trakcie obozu będą rozwiązywali uczestnicy w sposób konkursowy – tzn. samodzielnie, bez pomocy. Zazwyczaj po śniadaniu uczniowie dostają zadania, nad którymi samodzielnie pracują do obiadu bez żadnej pomocy z zewnątrz (ani od innych uczestników, ani od kadrowiczów). Na obozie (co najmniej przez pierwsze pół dnia pracy) symuluje się więc warunki jakie obowiązują na olimpiadzie przedmiotowej. Po obiedzie następuje krótka przerwa na spacer, a po niej omówienie zadań, wykład, dodatkowe zadania i możliwość pracy w trybie bardziej warsztatowym (zbliżonym do tego, który opisałem na początku tego akapitu).

Przykładowe zadania

Przedstawię dwa zadania, które rozwiązywała grupa najbardziej podstawowa. Przypomnę, że obóz odbywał się na początku grudnia, a miażdżąca większość uczniów (prawie wszyscy) rozpoczęła przygodę z programowaniem we wrześniu.

Jedno z zadań polegało na napisaniu programu, który wczytuje (multi)zbiór liczb naturalnych $S$ i znajduje najmniejszą liczbę naturalną, której nie można przedstawić jako suma niektórych elementów z $S$. Przykładowo, jeżeli $S = {3, 200, 1, 7, 2, 40, 10}$, to odpowiedzią jest $24$: wszystkie liczby $0, 1, 2, \ldots, 23$ można zapisać jako suma niektórych elementów z $S$, zaś $24$ nie. Rozwiązanie tego zadania polega na posortowaniu ciągu elementów z $S$, a następnie sprawdzeniu gdzie jest pierwsza “dziura”: gdy sprawdziliśmy, że z początkowego fragmentu posortowanego ciągu można uzyskać sumy $0, 1, 2, \ldots, X$, a następny element to $x$, to jeżeli $x \le X + 1$, to możemy powiększyć $X$ o $x$ (możliwe jest uzyskanie każdej sumy od $0$ do $X + x$ włącznie), zaś w przeciwnym przypadku wynikiem zadania jest $X + 1$.

Inne zadanie polegało na wczytaniu grafu skierowanego i usunięciu co najwyżej połowy wszystkich krawędzi, żeby graf stał się acykliczny. Rozwiązanie jest zaskakująco proste i nie używa żadnego algorytmu grafowego. Założymy, że na wierzchołkach grafu jest jakiś porządek (a tak jest w tym zadaniu: wierzchołki są numerowane kolejnymi liczbami naturalnymi). Przy tym założeniu możemy podzielić krawędzie na dwa zbiory. Zbiór $A$ zawiera krawędzie prowadzące od wierzchołków o mniejszym numerze do wierzchołków o większym numerze, zaś zbiór $B$ zawiera krawędzie prowadzące od wierzchołków o większym numerze do wierzchołków o mniejszym numerze. Jeżeli pozostawimy w grafie tylko krawędzie ze zbioru $A$ lub tylko krawędzie ze zbioru $B$, to będzie to graf acykliczny. Łatwo to zobaczyć na poniższym rysunku.

Górna część rysunku pochodzi z treści zadania. Wystarczy wyrzucić czerwone krawędzie, aby uzyskać graf acykliczny. Dolna część rysunku przedstawia zarys rozwiązania: niebieskie krawędzie należą do zbioru $A$, a fioletowe krawędzie do zbioru $B$.

Jeden ze zbiorów $A$ lub $B$ musi zawierać co najwyżej połowę wszystkich krawędzi. I to ten zbiór można wypisać na wyjście.

Myślę, że dla wielu uczestników obozu jest to pierwsze w życiu starcie z takimi problemami i ze swego rodzaju “grą” z autorem zadania. Dlaczego ktoś nie chce, żeby wyrzucić z grafu jak najmniej krawędzi tylko pozwala wyrzucić aż połowę? Skąd wiadomo, że dla każdego przypadku da się wybrać tak co najwyżej połowę zbioru krawędzi, żeby powstał graf acykliczny? Oczywiście, są powody: gdyby chcieć minimalizować liczbę wyrzuconych krawędzi to kończymy z problemem feedback arc set, który jest dość trudny do rozwiązania (szczególnie, gdy chcemy go rozwiązać szybko). Ale nawet na takim mniej naukowym poziomie: nawet nowicjuszom da się pokazać w odpowiedni sposób dużo ciekawych idei, jeżeli ma się do tego dobre warunki. A takie dobre warunki są właśnie na obozie.

Zalety obozu

Sporą przewagą obozów naukowych nad typowymi zajęciami jest możliwość pozwolenia uczniom na przeprowadzanie długich rozumowań. Zajęcia w szkole trwają 45 minut, zaraz po nich są następne zajęcia, z zupełnie innego przedmiotu i nie ma opcji na to, żeby zanurzyć się w jednym problemie na długo. Na obozie bardziej zaawansowane osoby, przygotowujące się do olimpiad, mogą spędzić nad jednym zadaniem kilka godzin. Nawet mniej zaawansowani uczniowie, którzy pracują w trybie warsztatowym, nie dostają rozwiązania od razu na tacy. Najpierw dajemy im szansę wpaść w pułapki, narzucające się złe pomysły, a dopiero potem “prostujemy” je przy tablicy.

Obóz uczy też pracowitości i wytrwałości. Możliwe jest zobaczenie jak na dłoni komu się chce, a komu się nie chce pracować. To ważne, bo nawet w elitarnych szkołach nie ma szans na to, żeby cała klasa miała olimpijskie aspiracje. Warto pomóc tym, którzy takie aspiracje mają i ciągnąć ich do przodu, ale warto też wiedzieć, kogo należy puścić do bardziej typowego toku uczenia się przedmiotu (w wariancie ambitnym, ale nieolimpijskim). Kilkadziesiąt godzin pracy nad jednym tematem po prostu musi przynieść efekt. I zwykle są to efekty na tyle spektakularne, że uczniowie dopiero zaczynają widzieć ile tak naprawdę można się nauczyć. Różnica między uczniem, który pojechał na obóz, a uczniem, który na obóz nie pojechał jest tak ogromna, że w zasadzie system, który wypracowaliśmy we Wrocławiu jest nieprzygotowany na to, żeby “uratować” w grupie olimpijskiej osoby, które z jakichś przyczyn na obóz nie pojadą. Można na to oczywiście patrzeć jak na wadę, ale ta “wada” pokazała mi jak dużo możemy w te kilkadziesiąt godzin nauczyć.

Obozy naukowe traktowałbym jako ogromną szansę dla ambitnych uczniów ze słabych szkół. Ilość doświadczeń, wiedzy i umiejętności nabywanych podczas takich pojedynczych wydarzeń jest naprawdę duża. Jest to okazja do wejścia w środowisko, sprawdzenia się w porównaniu z innymi uczniami, podjęcia z nimi rywalizacji, a w dobrych warunkach również współpracy. Ze względu na silne skupienie się na aspekcie merytorycznym, czasu na integrację z innymi nie ma aż tak dużo, ale nawet w grupach olimpijskich ten czas (podczas posiłków, spaceru, po omówieniu zadań) ograniczony, ale jednak jest.

Wady obozu

Naturalnie narzucającym się pytaniem jest: Co ze szkołą w trakcie obozu? Rzeczywiście, wyjęcie całej klasy lub sporej jej części z typowych trybów szkolnych nawet na kilka dni w pewnym sensie destabilizuje system. Nauczyciele innych przedmiotów nie zawsze są przygotowani i chętni do przekładania zajęć. Uczniowie muszą po obozie odrobić kiedyś zajęcia, podobnie jak gdyby byli chorzy. Koszt ten wydaje mi się jednak absolutnie marginalny w porównaniu do korzyści jakie płyną z obozu.

Sporą wadą obozu wydaje mi się być trudność organizacyjna. Zorganizowanie takiego wydarzenia jest podobnie trudne, jeśli nie trudniejsze niż zorganizowanie wycieczki. Konieczne jest znalezienie ośrodka, w którym taki obóz się odbędzie, wynegocjowanie warunków, upewnienie się, że będzie gdzie przeprowadzić zajęcia, uzyskać zgody na nietypowy przecież system pracy części szkoły, załatwić transport, wyżywienie. Trzeba znaleźć odpowiednio dużą grupę nauczycieli, która na ów obóz pojedzie i przypilnuje dużą grupę uczniów. Przy odpowiednio dużej grupie jest pewne, że komuś kiedyś zdarzy się jakaś krzywda, choroba, że ktoś nie będzie zainteresowany zajęciami, nie będzie się umiał zachować i będzie trzeba interweniować. Trzeba znaleźć odpowiednio dużą grupę studentów, którzy porzucą swoje typowe zajęcia na uczelni (i będą musieli je odrabiać, podobnie jak uczniowie) i poprowadzą zajęcia. Rodzice muszą za obóz zapłacić. Uczniowie wrócą do domów absolutnie zmęczeni, mało chętni do tego, żeby następnego dnia przypomnieć sobie o starych obowiązkach szkolnych. Zyski więc są ogromne, ale obarczone jest to wielkim wysiłkiem organizacyjnym przed, na i po obozie.

Podsumowanie

Moje doświadczenia z obozami jako uczestnik były bardzo pozytywne. W zasadzie powiedziałbym, że po tym jak wziąłem udział w pierwszym obozie, nie wyobrażałem sobie już nie jeździć na kolejne obozy i wiedziałem, że mogę się spodziewać dużego przyrostu formy i umiejętności po każdym z nich. Moje doświadczenia jako kadrowicz również są pozytywne: dalej daję z siebie wszystko i wydaje mi się, że uczniowie wynoszą z naszych zajęć bardzo dużo. Szkoda, że zawsze wracam z obozów taki zmęczony. Zdaję sobie sprawę, że “posmak” każdego obozu (szczególnie w innych ośrodkach) może być nieco inny, ale myślę, że w moich doświadczeniach nie jestem sam.

Komentarze