CC BY
60
Адаптация
в автоматизированных
системах
контроля знаний
Д.А. Арсентьев,
ассистент кафедры информатики и вычислительной техники
Термин «Адаптация» - (лат. adapto - приспособляю) (спец.) - процесс привыкания, приспособления органов чувств и организма в целом к новым, изменившимся условиям существования (Большой толковый словарь).
Первоначально термин «адаптация» применялся в биологии, когда речь шла о приспособляемости живых организмов под изменяющиеся условия окружающей среды.
Чуть позже этот термин перешел в социальные науки. Здесь речь уже шла об адаптации людей в социальных группах при изменении внешних факторов.
Но уже с середины XX века термин «адаптация» стал фигурировать и в технической литературе, особенно широко речь шла об адаптации в кибернетике.
С точки зрения кибернетики термину «адаптация» можно дать следующее определение [5]:
Адаптация - процесс изменения параметров и структуры системы, а возможно, и управляющего воздействия на основе текущей информации с целью достижения определенного, обычно оптимального состояния системы при начальной неопределенности и изменяющихся условиях работы.
Целью адаптации в информационных системах является адаптивное управление.
Адаптивное управление - совокупность методов теории управления, позволяющих синтезировать системы управления, которые имеют возможность изменять параметры регулятора или структуру регулятора в зависимости от изменения параметров объекта управления или внешних возмущений, действующих на объект управления. Подоб-
122
ные системы управления называются адаптивными. Адаптивное управление широко используется во многих приложениях теории управления [2].
Адаптивная система - система, автоматически изменяющая алгоритмы своего функционирования и (иногда) свою структуру с целью сохранения или достижения оптимального состояния при изменении внешних условий (Материалы свободной энциклопедии).
Вопрос адаптации - один из наиболее острых при разработке современных систем управления обучением. Основная цель адаптации - оптимизация некоторого параметра в зависимости от поведения системы, от ее предыдущих состояний [4].
При разработке автоматизированных систем контроля знаний основным параметром, требующим оптимизации, является время затраченное испытуемым на прохождение сеанса тестирования [1]. При этом оптимизация этого параметра интересна сразу с нескольких позиций:
1. С позиции студента. При использовании адаптивного алгоритма тестирования студент получает меньшее количество тестовых заданий для определения оценки. Таким образом, сэкономленное время он может потратить на подготовку к другому предмету (или повторению материала, в случае получения оценки, которая его не устраивает).
2. С позиции преподавателя. Если тестирование проходит на базе учебного заведения и одним из контролирующих органов выступает преподаватель, то сокращение времени тестирования за счет адаптации позволит сократить временные затраты самого преподавателя, а также нагрузку на компьютерные классы.
3. С позиции администратора. Сокращение времени тестирования позволяет сократить нагрузку на серверное оборудование.
Адаптация процесса тестирования в автоматизированных системах контроля знаний выглядит следующим образом:
1. Студент получает первое тестовое задание с начальной трудностью.
2. В случае правильного ответа на поставленное тестовое задание - трудность возрастает, а в случае неправильного ответа - уменьшается.
3. Если пользователь отвечает на самое трудное тестовое задание - он получает максимальную оценку.
4. Если пользователь не отвечает на самое простое тестовое задание - он получает минимальную оценку.
5. Если за оставшиеся тестовые задания оценка пользователя не изменится - он получает текущую оценку.
Описанный случай - типичный пример параметрической адаптации, где в качестве параметра выступает трудность тестового
123
задания. Так же предложенную адаптацию можно отнести к пассивной адаптации [3].
Пассивная адаптация - изменение функционирования системы для достижения оптимизации коэффициента эффективности. Если проводить аналогию с природой (откуда в целом и пришел термин «адаптация»), то пассивной адаптацией пользуются в основном растения, которые изменяют себя при изменении окружающей среды.
Но в процессе подготовки кадров для полиграфического производства появилась проблема активной адаптации автоматизированной системы контроля знаний.
Активная адаптация - изменение среды таким образом, чтобы достичь оптимальности коэффициента эффективности (возможно не изменение среды, а поиск новой) [3]. Если проводить аналогию с природой (откуда в целом и пришел термин «адаптация»), то активной адаптацией пользуются в основном животные, которые при неблагоприятных условиях окружающей среды изменяют или саму среду обитания (закапываются в норы или впадают в спячку), или ищут новую среду (птицы, улетающие на юг).
При прохождении тестов студентами из ряда регионов России и стран СНГ на базе Института открытого образования МГУП имени Ивана Федорова было получено много жалоб на обрывы сеансов тестирования из-за низкой скорости сети Интернет.
На рис. 1 представлены затраты времени на сеанс тестирования в зависимости от скорости сети Интернет.
124
В качестве решения было предложено адаптировать автоматизированную систему контроля знаний таким образом, чтобы тесты можно было проходить и при отсутствии стабильного высокоскоростного Интернета, то есть фактически была изменена среда прохождения тестов.
Результатом такой адаптации стала оффлайновая автоматизированная система контроля знаний.
Оффлайновая автоматизированная система контроля знаний функционирует по принципам, показанным на рис. 2.
Рис. 2. Принцип проверки знаний с использованием оффлайновой системы тестирования
На рис. 2:
- Тест - файл с тестом, который содержит уникальный сеанс тестирования, включающий в себя набор тестовых заданий и метаданные.
- ОСТ - оффлайновая система тестирования, через которую собственно и осуществляется доступ к файлу с тестом.
- Ответы - файл, сформированный в результате прохождения теста. В качестве организации хранения файла с тестом используется xml-документ, как наиболее простой и удобный вариант хранения данных.
Получить файл с набором тестовых заданий возможно одним из следующих способов:
1. По электронной почте. Файл может быть скачен на любом компьютере в любом месте, где есть доступ к Интернет (дома, на работе, в интернет-кафе).
2. Через специальный сервис программы оффлайн-тестирования.
3. Забрать в учебном заведении, записав на любой носитель информации.
125
Использование такого способа тестирования позволяет проходить тесты в различных условиях и существенно расширяет потенциальный круг студентов, обучающихся в МГУП имени Ивана Федорова с использованием дистанционных образовательных технологий.
Использование оффлайновой системы контроля знаний целесообразно в следующих случаях:
1. В регионах, где отсутствует доступ к высокоскоростному
Интернету.
2. В случае отсутствия свободного доступа к порталу Института открытого образования на рабочем компьютере.
3. В случае использования для прохождения теста планшетного компьютера.
4. В случае нахождения пользователя вне зоны доступа к привычной сети Интернет (командировка, отпуск).
В предложенной статье были рассмотрены два подхода к адаптации автоматизированных систем контроля знаний.
Библиографический список.
1. Арсентьев Д.А. Разработка адаптивного алгоритма тестирования / Д.А. Арсентьев // Вестник МГУП. - М. : МГУП, 2011.
2. ДемидовД.Г. Разработка моделей и алгоритмов автоматизации процессов адаптивного обучения специалистов для предприятий: дис. ... канд. техн. наук: 05.13.06 / Д.Г. Демидов. - М., 2010. - 153 с.
3. РастригинЛ.А. Адаптация сложных систем / Л.А. Растри-гин. - Рига : Зинатне, 1981. - 375 с.
4. Челышкова М.Б. Адаптивное тестирование в образовании (теория, методология, технология) / М.Б. Челышкова. - М. : ИЦПКПС, 2001. - 165 с.
5. Цыпкин Я.З. Адаптация и обучение в автоматических системах / Я.З. Цыпкин. - М. : Наука, 1968. - 400 с.
126
