CC BY
319
УДК 531
Т. О. Невенчанная, В. Е. Павловский*, Е. В. Пономарева
Астраханский государственный технический университет Институт прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН, Москва
ТЕСТЫ И ЗАДАЧИ В ЭЛЕКТРОННОМ УЧЕБНИКЕ ПО ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ МЕХАНИКЕ
В настоящее время в России и за рубежом увеличился спрос на образовательные услуги, зачастую предоставляемые параллельно с профессиональной деятельностью. При этом особую значимость приобретает дистанционное обучение, базирующееся на использовании сети Интернет.
Характерными чертами дистанционного обучения через Интернет являются: возможность одновременного доступа к учебной информации большого количества студентов в удобное для них время; общение студентов через компьютерные сети друг с другом и с преподавателями; индивидуальный подход к конкретному студенту; равные возможности получения образования независимо от места проживания, состояния здоровья, социального статуса [1].
Наряду с традиционными информационными ресурсами для обеспечения процесса дистанционного обучения используются следующие средства: специализированные учебники с мультимедийным сопровождением, электронные учебно-методические комплексы, электронные учебники, компьютерные лабораторные практикумы, контрольно-тестирующие системы, что позволяет сделать процесс обучения и контроля знаний более удобным для преподавателя и для студентов, а также включить новые элементы обучения.
Ведущие вузы страны серьезно занимаются созданием дистанционных обучающих средств, в том числе по теоретической механике.
Кафедра теоретической механики Московского энергетического института (технического университета) уделяет особое внимание средствам, способным упростить и сделать более наглядным процесс обучения студентов теоретической механике [2]. А. В. Корецким, Н. В. Осадченко и другими созданы обучающие программы по статике систем твердых тел, по кинематике плоскопараллельного движения системы твердых тел, обладающие достаточно широкими возможностями, ряд программ по динамике и т. д. Кроме того, А. И. Кобриным и В. Г. Кузьменко создан обучающий курс по теоретической механике [3], предназначенный для проведения контрольно-обучающих мероприятий и ориентированный на использование глобальной сети Интернет.
Отметим «Курс теоретической механики» [ 4], разработанный на кафедре теоретической физики и механики Санкт-Петербургского института точной механики и оптики Г. И. Мельниковым и А. Г. Кривошеевым. Курс представлен разделом «Кинематика», в который входит глава «Кинематика точки», состоящая из параграфов «Векторный способ задания движения
точки», «Координатный способ задания движения точки», «Естественный способ задания движения точки», «Скорость и ускорение точки в полярных координатах». Структура электронного учебника реализована в форме матрицы, по вертикали содержащей разделы учебника, а по горизонтали -уровни изложения.
В Тульском государственном университете создана система, предназначенная для использования в учебном процессе посредством сети Интернет. Одной из составных частей системы является учебнометодический комплекс по теоретической механике [5]. Компьютерное обучение с использованием системы дистанционного обучения состоит в изучении разделенного на модули теоретического материала по электронному учебнику, в тестировании по материалу каждого модуля в режимах самопроверки и контроля (тесты с выбором ответа), а также в наработке практических навыков решения задач по электронному задачнику в сочетании с выполнением контрольных работ.
Среди компьютерных обучающих средств, ориентированных на работу с ними посредством сети Интернет, можно назвать дистанционную обучающую систему по теоретической механике, разработанную на кафедре теоретической и прикладной механики Астраханскго государственного технического университета в рамках договора о сотрудничестве с механико-математическим факультетом Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова. Система выполнена в виде электронного Интернет-учебника комплексного методического назначения (свидетельство № 2004612620 об официальной регистрации).
Разработаны две версии электронного Интернет-учебника по теоретической механике: дистанционная и локальная.
Дистанционная версия предполагает работу посредством глобальной информационной сети Интернет и обеспечивает дистанционное дифференцированное обучение, дистанционную разработку учебника в сети Интернет, формирование общего массива элементов знаний по механике, создание на основе сформированного массива знаний по механике базы данных для новых курсов по разделу «Механика».
Локальная версия предназначена для работы на автономной машине.
Одной из важнейших компонент электронного учебника по теоретической механике является программное приложение «Тесты и задачи», содержащее набор заданий для самостоятельного решения и проведения промежуточных и итогового контролей знаний.
Разработка содержательной части данного приложения определила классификацию видов заданий.
Выделены тесты и задачи двух типов:
1. Открытый тип - тесты, в которых ответ на каждый поставленный вопрос обучаемый должен получить и записать сам.
Задания открытого типа классифицируются следующим образом:
1.1. Задачи с подсчетом значения. Практические задания в области технических дисциплин всегда сопровождаются значительным объемом вычислений, поэтому задачи с подсчетом значения наиболее органично
соответствуют компьютерным программам по техническим предметам (при этом практически исключается возможность угадывания ответа).
Выделяют два варианта проверки вычисляемых ответов:
а) проверка численного значения конечного результата;
б) проверка численных значений промежуточных и конечных результатов.
В случае а обучаемый может решать задачу любым известным ему способом, от него требуется лишь правильное введение конечного результата. Недостатком является то, что при подобном контроле невозможно обнаружить ошибки промежуточных этапов вычислений и указать их обучаемому.
Введение контроля промежуточных результатов (вариант б) без усложнения работы компьютерной программы возможно, если разбить задачу на ряд шагов, на каждом из которых проверять правильность ответов.
1.2. Задачи с вводом ответа в виде алфавитно-цифровой информации (в качестве подобных заданий могут быть предложены также вопросы качественного типа).
1.3. Задачи с вводом ответа в виде формулы.
2. Закрытый тип - тесты, в которых на каждое задание или вопрос предложены варианты ответов, и задача тестируемого - выбрать один или несколько ответов из предлагаемых вариантов. В качестве заданий закрытого типа могут быть предложены задачи следующих видов:
2.1. Задачи с выбором ответа. Контроль знаний студентов путем предоставления им выбора ответа из нескольких заранее подготовленных вариантов является на сегодняшний день наиболее распространенным. Это объясняется простотой подготовки наборов вопросов и легкостью проверки ответов. Основной недостаток выборочных ответов - вероятность угадывания правильных ответов - можно смягчить, предлагая на выбор не два-три ответа, а большее число вариантов.
В свою очередь, задачи с выбором правильного ответа включают в себя:
2.1.1. Задачи с возможностью выбора только одного правильного ответа (например, ответа типа «Да/Нет» или «Один правильный ответ из нескольких возможных»).
Среди задач этого типа в отдельную категорию выделяют так называемые задачи на сравнение. Задачи на сравнение могут быть решены без формул и расчетов, путем строгого логического рассуждения. При этом необходимо глубокое понимание сути происходящих явлений, знание основных положений (аксиом, терминологии, законов, теорем, принципов) теоретической механики. В затруднительных случаях можно решить любую из сравнительных задач традиционно, аналитически, как задачу на вычисление, и, получив бесспорный ответ, задуматься и найти логическое решение [6].
Пример. Сравните скорости УА, Ув точек А и В катящегося без скольжения ступенчатого диска (рис. 1) и выберите правильный вариант ответа:
I
Рис. 1
1) УА > ув ; 2) УА = Ув ; 3) УА < Ув .
Ответ: 2.
Недостатком такого рода задач является ограниченное число предлагаемых для выбора вариантов ответов (в случае сравнения двух величин число вариантов ответов равно трем). Этот недостаток может быть устранен введением большего числа сравниваемых величин.
2.1.2. Задачи с возможностью выбора нескольких правильных ответов.
Пример. Выбрать формулу, характеризующую модуль скорости материальной точки:
1) д/х2 + у 2 + І 2 ; 2) V*2 + У2 + 22 ; 3) ^¡Ух2 + УУ2 + у22 .
Ответ: 1, 3.
2.2. Задачи с выбором области на рисунке. Условие задачи может содержать рисунок, разделенный на несколько областей, текстовую часть. Обучаемому предлагается выбрать на рисунке отображение описанного в условии вопроса, выбрать область, соответствующую правильному решению.
2.3. Задачи на соответствие. В задачах этого типа обучаемому предлагается найти соответствие в двух списках.
Задачи с выбором области на рисунке и задачи на соответствие потенциально могут быть включены в состав приложения для контроля знаний. Использование задач названных типов будет осуществлено при расширении учебника.
2.4. Задачи с выбором последовательности действий. Задачи этого типа целесообразны в тех случаях, когда студент должен установить правильный порядок действий из списка предложенных. Задача может вклю-
чать в себя рисунок, текст задачи, список действий. Решением является выбор определенной последовательности.
В состав программного приложения «Тесты и задачи» предлагаемого электронного учебника по теоретической механике входят тестовые задания следующих типов:
- «Да/Нет», п. 2, пп. 2.1.1;
- «Упорядочение списка», п. 2, пп. 2.4;
- «Многовариантный выбор», п. 2, пп. 2.1.2;
- «Ввод собственного ответа», п. 1, пп. 1.1.
Тестовые задания типов «Да/Нет», «Многовариантный выбор», «Упорядочение элементов списка» система проверяет сама и выставляет студенту оценку. Для тестов типа «Ввод собственного ответа» автоматическая проверка не реализована [7].
Каждое тестовое задание, независимо от его типа, содержит:
- условие;
- иллюстрацию (рисунок, звуковое сопровождение и т. п.);
- варианты ответов.
Для вопросов типа «Да/Нет» при разработке теста указывается, какой ответ - «Да» или «Нет» - является правильным. Для вопросов типа «Многовариантный выбор» предлагается список возможных вариантов ответов, один из которых обязательно помечается как правильный. Для вопросов типа «Упорядочение элементов списка» приводится список элементов (с указанием правильной последовательности элементов).
Пути гипертекстовых переходов от стартовой страницы электронного Интернет-учебника к модулям контроля знаний для каждого учебного блока показаны на рис. 2.
Приложение «Тесты и задачи» содержит 300 тестовых заданий. Количество тестовых заданий может быть увеличено.
Разработан банк заданий разных групп сложности, а также заданий, обеспечивающих межтематическое тестирование по основным разделам курса теоретической механики и итоговый контроль знаний студентов, завершивших изучение курса. Последнее позволит регулярно контролировать и, при необходимости, поддерживать требуемый уровень знаний выпускников.
Такое разнообразие представленных видов задач оправдано целью охватить как теоретические, так и практические положения курса теоретической механики для технических вузов. Широкий набор видов заданий дает возможность формировать предметные навыки и закрепить полученные знания.
1.) Главная стартовая страница электронного Интернет-учебника
Локальная версия Дистанционная веосир
2.}Дистанционная версия электронного Интернет-уч ебник а
3.) Окно тестирования 4.) Работа с вопросами типа "Да/нет*
_________І____________
Общий результат работы с тестом
Рис. 2. Схема навигации (приложение «Тесты и задачи»)
Для контроля знаний, безусловно, предпочтительнее использовать задания открытого типа, однако компьютерная проверка этого типа задач затруднительна, поэтому в приложении «Тесты и задачи» были использованы задания закрытого типа.
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Курганская Г. С. Система дифференцированного обучения через - Интернет. Иркутск: Изд-во ИГУ, 2000.
2. http://termech. mpei. ac.ru/pro gram/pro gram r. html
3. http://termech.mpei.ac.ru/teaching/mechan/default.html
4. http: // asun .ifmo.ru/cgi-bin/ebook?bn=29
5. http://proxy.uic.tula.ru/8005
6. Локтев В. И. Сравнительные задачи и вопросы по теоретической механике. - Астрахань: Изд-во АГТУ, 1999.
7. www.hecadem. irk. ru
Получено 21.02.05
TESTS AND PROBLEMS IN E-TEXTBOOKS ON APPLIED MECHANICS
T. O. Nevenchannaya, V. E. Pavlovsky, E. V. Ponomareva
In the article there have been considered aspects concerning structure and contents of application software “Tests and problems” of electron Internet-textbook on applied mechanics. The book helps check up standards of knowledge in the form of self-control, intermediate control and total control. There is given classification of problems used in appendix.
