Система контроля знаний

2. Переход на качественно более высокий уровень общения СКЗ и обучаемого, реализация полноценной обратной связи "обучающая система – обучаемый".

СКЗ  позволяет обеспечить все необходимые функциональные возможности для разработки тестовых заданий и тестов, организации проведения индивидуального и массового тестирования, в том числе в системе дистанционного образования, адекватно оценить уровень подготовки учащихся, прошедших тест, оценить качество самого теста, а также отдельных тестовых заданий.

На рисунке 2.1.1 приведены основные задачи, решаемые пользователями системы.

Рисунок 2.1.1 – Физическая структура системы

2. Описание  системы контроля знаний

 

Любая система  контроля знаний включает в себя множество  предлагаемых вопросов, правильные ответы на них и правила определения  корректности ответов, полученных в  ходе опроса. Поэтому описание СКЗ  состоит из следующих частей:

1. описание вопросов;
2. описание ответов, включающее эталоны ответов, методы определения правильности и оценки за правильные ответы;
3. описание алгоритма контроля знаний (правил формирования списка контрольных заданий на основании характеристик самих заданий).

Язык имеет декларативный характер, что позволяет отделить описание теста от его алгоритмической реализации, сделать его переносимым и предоставить некоторую свободу разработчику.

На основании анализа существующих тестовых систем можно выделить:

1. типы вопросов (по форме представления):

• текст;

• изображение;
• процесс;
• речевое сообщение (сводимо к типам "текст" и/или "процесс").

2. типы ответов (по форме ввода и представления):

• множество элементов (неупорядоченное);
• список элементов (упорядоченный);
• выражение (арифметическое);
• фраза (текст);
• рисунок;
• речевое сообщение (сводимо к фразе).

Схематическое представление системы контроля знаний показано на рисунке 2.2.1.

Рисунок 2.2.1 – Схема системы представления  знаний

 

Одно  из ключевых значений в системе контроля знаний принадлежит тесту.

Тест  – проверка на пригодность к выполнению каких-либо функций. Тестирование сейчас применяется в разных областях деятельности: медицине, психологии, программировании. Но чаще всего слово «тест» ассоциируется с методом проверки знаний учащихся.

 Традиционные  педагогические тесты представляют  собой перечень вопросов и  заданий разного уровня сложности.  Существуют следующие типы заданий:

- с выбором  одного правильного ответа (закрытые);

- с выбором  нескольких правильных ответов(закрытые);

- с выбором  неправильного ответа;

- на  установление соответствия;

- на  установление последовательности;

- задания,  где требуется самостоятельно  вписать ответ (открытые).

 В  зависимости от сложности вопроса,  ответы оцениваются в разное  количество баллов.

 Тестирование  ставит всех участников в равные  условия. Поэтому такой метод проверки знаний более справедливый, чем традиционная проверка знаний [3]. Далее рассмотрим описание теста.

3. Описание  теста

Описание  теста хранится в текстовом файле и представляет собой последовательность блоков описаний вопросов, ответов и типов контроля. Каждая фраза (блок) начинается с одного из ключевых слов ВОПРОС, ОТВЕТ, КОНТРОЛЬ_ПО_ТЕМЕ или СПИСОК_ТЕМ и заканчивается ключевым словом КОНЕЦ. Внутри каждой фразы (в произвольном порядке) располагаются ключевые слова, определяемые типом фразы, и данные, относящиеся к этим ключевым словам. Необязательные ключевые слова могут быть опущены.

Комментарии. Тип комментария – строчный. В  качестве символа начала комментария  используется символ ‘*’(звездочка), стоящий  в начале строки.

Разделители. Разделителями лексем являются символы пробела, табуляции и перевода строки. Кроме того, символы ‘=’ и ‘:’ (знак равенства и двоеточие) являются специальными разделителями; они рассматриваются как разделители наряду с пробелами и табуляциями, но должны стоять в местах, определенных синтаксисом описания.

Идентификатор является произвольной последовательностью  символов длиной не более 255. Если идентификатор  содержит пробелы, он должен быть заключен в двойные кавычки.

Система нечувствительна к регистру: идентификаторы и ключевые слова могут быть написаны как прописными, так и строчными  буквами. Текст, заключенный в двойные  кавычки, воспринимается так, как он записан, т.е. с учетом регистра.

4. Типы  данных

В качестве данных система воспринимает идентификаторы – последовательности символов, не содержащие пробелов;

• строки – произвольные последовательности символов, заключенные в двойные кавычки;
• выражения – вычислимые последовательности символов (констант и идентификаторов, имеющих значение), разделенные знаками арифметических операций.

5. Оценка  ответов

Алгоритм  формирования оценки ответа определяется типом ответа. С практической точки  зрения можно выделить следующие  типы ответов:

• множество элементов (неупорядоченное). Правильность ответа оценивается путем сравнения множеств.
• список элементов (упорядоченный). Правильность ответа проверяется путем определения сходства списков.
• выражение (арифметическое). Для выражения должны быть определены эталон (правильное значение) и допустимая погрешность ɛ.
• фраза (текст). Указывается эталон и способ анализа:
• полное/частичное совпадение на лексическом уровне;
• полное/частичное совпадение на синтаксическом уровне;
• полное/частичное совпадение на семантическом уровне;
• рисунок (изображение).

Сравнение рисунков подразумевает задание эталона и анализ сходства изображений, выявление характерных участков и т.п.

Сравнение рисунков как отдельную сложную  задачу предлагается вынести за рамки  ядра тестовой системы и реализовать  в виде внешней утилиты.

После оценки ответов система контроля знаний результаты теста и в соответствии с ними для обучающихся приводятся рекомендации.

1. Если тест сдан на отлично, то обучающийся переводится на следующую ступень обучения;
2. Если тест сдан на удовлетворительно, то обучающемуся рекомендуется повторить определенные главы предмета и затем он переводится на следующий курс.
3. Если тест не сдан, то обучающийся сразу отправляется на повторный срок обучения по этой дисциплине [4].

 

6. Автоматизированная  информационная система контроля знаний

Автоматизированные информационные системы контроля знаний (АИСКЗ) используются во многих областях, например:

• при проведении пробных ЕГЭ;
• при принятии теоретического экзамена в ГАИ;
• в различных тестах в интернете (учебные, социологические опросы и т.д.).

АИСКЗ имеют ряд преимуществ  по сравнению с традиционными  методами контроля:

1. Процесс проверки заданий автоматизирован.
2. Выставление оценок происходит на основании количества правильно выполненных заданий теста.
3. Контроль знаний можно проводить на каждом занятии, так как такой контроль при малом количестве вопросов, выполняется очень быстро.
4. Оценка за знания ставится объективно и не зависит от преподавателя.
5. Все результаты проведенных тестов сохраняются, и всегда можно повторно вернуться к результатам.
6. У преподавателя всегда есть статистика по успеваемости учащихся.
7. Высокий уровень масштабируемости тестовых систем.
8. Хорошая защита от фальсификации результатов тестирования.
9. Возможность дистанционной проверки знаний учащегося находящегося, вне учебного заведения (например, по причине болезни)

Чтобы обеспечить совместимость с  различными типами компьютеров и  различными ОС, в качестве рабочей  среды АИСКЗ нами был выбран Интернет (тип приложения – Web-приложение). Для работы Web-приложения нужен Web-браузер, который по умолчанию всегда устанавливается в современных операционных системах, поэтому преимущество такой схемы очевидно. Отсутствие Интернета не мешает использовать АИСКЗ, так как в любом учебном заведении есть локальная вычислительная сеть, и АИСКЗ можем быть установлена на Web-сервер этой сети.

На рисунке 2.6.1 представлен процесс взаимодействия пользователя с АИСКЗ.

Рисунок 2.6.1 – Взаимодействие пользователя с АИСКЗ

Пользователь составляет запрос посредством  своего браузера, (браузер может  быть любой – Internet Explorer, Opera, Mozilla Firefox, Google Chrome). Браузер пользователя формирует запрос и передает его сетевой подсистеме операционной системы, которая посылает запрос на сервер, на котором находится АИСКЗ посредством канала связи (каналом может выступать Интернет или локальная сеть). Сервер принимает запрос, и передает запрос АИСКЗ. Скрипты АИСКЗ обрабатывают полученный запрос, и результат выполнения запроса пересылают обратно пользователю.

На рисунке 2.6.2 представлена логическая структура АИСКЗ.

Рисунок 2.6.2 – Логическая структура АИСКЗ

 

Пользователь формирует запрос на получение HTML-документа с PHP-кодом (например, запрос на вывод оценок какого-либо ученика) с помощью браузера и передает его Web-серверу через канал связи. Web-сервер, получив запрос, передает управление запрошенному PHP- скрипту. PHP- скрипт делает запрос на выбор данных из базы данных АИСКЗ и формирует HTML-документ на основе полученных данных. Далее HTML-документ отправляется через канал связи обратно в браузер пользователя.

На рисунке 2.6.3 представлена физическая структура АИСКЗ.

 

 

Рисунок 2.6.3 – Физическая структура АИСКЗ

 

На схеме показано взаимодействие учеников и преподавателей с АИСКЗ. Ученики проходят тесты, отправляют результаты на Web-сервер через Интернет или Интранет. АИСКЗ записывает все результаты в базу данных АИСКЗ. Ученики могут запросить у АИСКЗ просмотр своих результатов. Преподаватели разрабатывают тестовые задания, и помещают их в базу данных АИСКЗ. Также они могут получить отчеты о выполненном тестировании.

Для создания системы используют следующие  технологии:

• XHTML – для разметки текста на странице.
• CSS – для описания внешнего вида системы.
• JavaScript – для обеспечения в системе интерактивности и обеспечения безопасности вводимых данных в систему.
• PHP  – для написания всей вычислительной части системы и работы с базой данных.
• MySQL – для хранения тестов, оценок, журналов АИСКЗ.

 

3. Описание  инструментальных средств

Для разработки теста была выбрана система тестирования INDIGO – это универсальный инструмент автоматизации процесса тестирования и обработки результатов, который можно использовать для решения широкого спектра задач: