CC BY
31
Наука к Образование
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Сетевое научное издание
ISSN 1994-0408 УДК 378; 004.421.4
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ТЕСТИРОВАНИЯ КАК ИНСТРУМЕНТ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ОЦЕНКИ ЗНАНИЙ
Песошин В. А.1, Звездин В. В.2, Илюхин А. Н.2, *saubanov@mail, in
Саубанов Руз. Р.2*, Саубанов Русл. Р.2
1 Казанский национальный исследовательский технический университет им А.Н. Туполева - КАИ, Казань, Россия 2 Набережночелнинский институт (филиал) Казанского федерального
университета, Набережные Челны, Россия
В рамках международного научного конгресса "Наука и инженерное образование. SEE-2016", II международная научно-методическая конференция «Управление качеством инженерного образования. Возможности вузов и потребности промышленности» (23-25 июня 2016 г., МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия).
В статье предложена методика оценки знаний слушателей машиностроительного производства по программе опережающего обучения на курсах повышения квалификации рабочих специальностей на основе автоматизированной системы создания тестов и тестирования на платформе ASP.NET MVC Framework. Произведен анализ процесса тестирования с использованием автоматизированной системы. Рассмотрены принципы работы функциональных блоков. Спроектирована ERD модель базы данных и реализована на системе управления базами данных PgAdmin. Проведен анализ предметной области, а также рассмотрены основные бизнес— процессы, протекающие в ходе полного цикла проверки знаний.
Ключевые слова: тестирование, автоматизированные системы, веб-приложения, платформа ASP.NET MVC Framework, функциональные модули
Наука и Образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2016. № 07. С. 137-142.
Представлена в редакцию: 07.07.2016 Исправлена: 07.09.2016
© МГТУ им. Н.Э. Баумана
Введение
Суть любого процесса обучения заключается в получении новых знаний. Поэтому одним из важных этапов обучения является контроль освоенного материала. Наиболее удобной формой анализа качества усвоения учебного материала является компьютерное тестирование. Проведение курсов по программе повышающего обучения требует контроля освоения всех изученных тем. Для того чтобы понять, освоил ли слушатель курсов изученный материал, необходимо провести опрос в виде различных вариантов тестов, выбор правильного ответа на вопрос, сравнение терминов, ввод ответа на вопрос и так далее [1,2]. Ручное составление тестов является очень трудоемким процессом, ограничивающим количество возможных вариантов, что позволяет обучающимся запоминать правильную
последовательность и приводит к необъективному результату оценивания освоенного материала. Создание автоматизированной системы тестирования позволяет избежать данных недостатков путем упрощения процесса ввода материала в систему, а также случайной последовательности выбора вопросов, что повышает объективность проверки изученного материала. Еще одним достоинством подобных систем является возможность внедрения защиты от несанкционированного доступа [3,4].
Проведем анализ процесса проведения тестирования с помощью методологии IDEF0. Результатом анализа является функциональная модель процесса создания и прохождения тестов, представленная на рис. 1.
Рис. 1. Контекстная диаграмма АО модели IDEF0 процесса создания тестов и тестирования
Работа с автоматизированной системой тестирования (АСТ) начинается с блока «Зарегистрировать новых пользователей, модули, дисциплины». В данном модуле определяются роли пользователей, работающих в системе. Как правило, применяется следующие типы ролей: администратор, преподаватель и слушатель. Администратор регистрирует пользователей, создает дисциплины, по которым будут создаваться тесты согласно рабочим программам. Каждая дисциплина состоит из модулей, отвечающим за освоение определенных компетенций обучающимися.
При создании тестов по новым программам опережающего обучения можно создавать новые вопросы, занося их в базу данных, используя соответствующий блок. Если программа обучения включает в себя компетенции, которые уже были созданы в виде модулей в составе других программ обучения, то можно просто подключить данные модули. Это существенно облегчает процесс создания новых тестов. При создании вопросов используются различные формы представления тестируемого материала:
- выбор одного варианта ответа;
- выбор двух и более вариантов ответов;
- создания соответствия между терминами или понятиями;
- ввод ответа в соответствующее поле.
Сами вопросы можно загружать в систему как в виде текстового материала, так и в виде графических файлов.
Когда база с вопросами создана, происходит переход к следующему блоку работы с системой - «Взять существующую конфигурацию или создать новую». В данном блоке формируется структура теста путем выбора количества вопросов в каждом модуле, а также назначение времени, необходимого для решения теста, и процент правильных ответов в каждом модуле, необходимом для получения соответствующих оценок. Конфигурацию можно создать полностью новую или выбрать из имеющихся стандартных вариантов.
После создания конфигурации переходим к блоку «Создать и назначить события теста группе». В этом блоке выбирается группа обучающихся, созданная в первом блоке, и ей назначается промежуток времени, в течение которого конфигурация теста будет сформирована и доступна для прохождения.
На следующем этапе обучающиеся, получив логин и пароль и проведя идентификацию, в необходимый промежуток времени могут пройти тестирование. Данные прохождения тестов сохраняются в базе данных результатов в виде ведомостей проведения тестов, доступных преподавателю. Обучающиеся видят только свой результат.
Анализ платформ для разработки системы тестирования
Процесс создания тестов и сам процесс не требует высокой производительности вычислительных машин, которую обеспечивают настольные приложения. При реализации системы тестирования в виде веб-приложения быстродействие будет зависеть от характеристик сервера и пропускной способности сети. Современные локальные сети имеют хорошую пропускную способность. Можно сказать, что в данном случае веб-приложение имеет высокую производительность [5].
Настольные приложения зависят от системы и не являются кроссплатформенными, а также от внешних библиотек, что делает их относительно громоздкими. Веб-приложения не требуют инсталляции в отличие от настольных, а также не зависят ни от системы, ни от библиотек, не требующих проведения подготовительных работ.
Функция обновления настольных приложений в случае появления ошибок или по иным причинам - отдельная задача для проектирования. Из-за сложности и некритичности её просто не реализуют, а предлагают полностью переустанавливать программное обеспечение. Описание преимуществ и недостатков сравнения настольных и веб-приложений приведены в таблице 1.
Таблица 1. Сравнение настольных и веб-приложений
Критерий Настольное приложение Веб-приложение
Безопасность низкая высокая
Кроссплатформенность нет да
Не требует установки нет да
Не зависит от внешних библиотек нет да
Производительность высокая высокая
Неудобна, кроссплатформенна, имеет мощный набор функций. Сравнение систем показано в таблице 2.
Таблица 2. Сравнительная таблица
Кроссплат-форменна Не требует клиента Не требовательна к ресурсам Удобна Не перегружена
Айрен - - + - -
Синтез + + + - -
OpenTEST 2.0 - - + - -
Разрабатываемая + + + + +
система
На основании анализа процесса управления задачами и существующих систем были разработаны требования к проектируемой системе.
Все функции системы, описанные в диаграмме IDEF0, представленной на рисунке 1, требуют также сохранения в базу данных. В ходе разработки ERD модели была получена следующая информация о предметной области: список сущностей и список атрибутов сущностей. В качестве системы управления базами данных используется PgAdmin, а диаграмма структуры данных БД на рис. 2.
1 Студент Т
' ЙСтудечт INT
^фагтилияТЕХТ
■ОИмя TEXT
<> Отчество TEXT
i' Пол ьзоаатель_| ¿Пользователь ИТ
' rpyiid L"pallid ИГ
3 Ключ
¡¿Ключ INT О Значение TEXT ■О Активирован BOOLEAN О ДатаАкти ваци и D ATETI ME Событие_1 ¿Событие INT С туде нт _id Студе нт INT
Роль ▼
¡¿Роль INT > Название TEXT
~Z\ Результат
¡¿Результат INT ФПроцентВерных INT О Оценка TEXT О Начат BOOLEAN О Закончен BOOLEAN ОПровалПоМодулям BOOLEAN :> ПодробнагОценка TEXT Студент_ЙСтудент INT Co6bmieJ ¿Событие INT
1..*
I Польз ователь_и_Роль
Пользователь_^Пользователь INT Роль .¡¿Роль INT
□ Групп
id Группа INT О Нон ер TEXT
,-J
3 Пользователь ▼
¡¿Пользователь INT О Логин TEXT ••> Пароль TEXT О Соль TEXT
Событие
i¿Событие INT О ВремяНачала DATETIME О Времяокончсния DATETIME
Групп a_id Группа INT ' TecrJdTecT INT
•' Тест_Преподаватепь_Й Преподаватель INT ' Пра~10Дсеатель_^Пре~10Дсеатель 1Г4Т
Дисциплина_и_Препод!ватель
Дисциплина^Дисциплина INT ' Преподгватель^Преподгватель INT ' Преподаватель_Пользователь_УПользователь INT
Дф-^
О-1
Лг
■D
3 Преподаватель
i¿Преподаватель INT О фамилия TEXT О Имя TEXT О Отчество TEXT Пол ьзователь_1 ¿Пользователь INT
_J Тест Т
idTeCT ШГ
КсличестБоВспросов Г'ТТ
ОнаОтличноИТ
ОНаХорошо 1Г'Г
■OHaV/iC'BneTBC'piiitntHC' I'JI
^НичииумПоМод^пяп IГ-ГТ
О Заметка TEXT
^БрегсяТестпроватия ИТ
О ДэтаСозаания D АТЕП ME
Пр адоаньжИртщжыть 1Г-П"
_I Ответ
1 L
~Z\ Дисциплина
¡¿Дисциплина INT О Название TEXT
~Z\ Модуль
¡¿Модуль INT О Название TEXT TecrJcfTecT INT f Тесг_ПреподавательjdПреподаватель INT
~Z\ Модуль_и^Дисциплина
Моауль_^Модуль INT Дисциплина^Дисциплина INT
~Z\ Вопрос
¡¿Вопрос INT ОТекгтВопроса TEXT О Изображение BINARY ОТипИзображения TEXT О ДатаСоздания DATETIME
Прелодаватель_^Преподаватель INT ' ТипВопроса_1сП"ипВопроса INT
i ¿Ответ INT Текст TEXT - Вфньй BOOLEAN О Порядок INT •> Соответстше_1 ¿Ответ INT Bonpoc_dBonpoc INT
"4
ТипВопроса
¡¿ТипВопроса INT О Название TEXT
Рис. 2. Диаграмма структуры данных БД
Программная архитектура системы позволяет судить о взаимодействии компонентов системы. Архитектура программы «слоистая», и каждый последующий уровень, начиная с «Прямой работы с БД», представляет собой всё более и более высокий уровень абстракции. Подобная архитектура отлично подходит для применения архитектурного шаблона MVC, считается соответствующей стандартам и рекомендованной при разработке [6]. Entity Framework (далее EF) позволяет использовать вместо чистых запросов SQL и получаемых строк данных непосредственно классы. Для этого он использует сущности (основные бизнес-модели проекта) и маппинг. Благодаря EF можно получать объекты классов, используя Linq-запросы, что делает работу с базой данных крайне комфортной.
На следующем уровне, поверх EF, идут репозитории. Они содержат методы, логически сгруппированные для работы с определенными наборами сущностей. Например, репо-зиторий для работы с пользователями содержит все операции, которые нужно проводить с пользователями при работе с БД, такие как «Получить всех пользователей с ролью "преподаватель"» или «Создать пользователя с ролью "преподаватель", именем "teacher" и паролем "secret"» и т.п. Поверх репозиториев находятся контроллеры, они осуществляют связь пользователя и системы и содержат соответствующую логику для выполнения этой роли. Например, контроллер тестирования содержит методы «Вывести вопрос», «Получить изображение для вопроса», «Получить ответ от студента».
Самый высокий уровень - «Представления», что видит пользователь и с чем взаимодействует, фактически «страница». Заполнением представлений, их выводом и получением занимается «Контроллер».
Заключение
Рассматриваемые процессы создания системы автоматизированного тестирования были разработаны алгоритмически и реализованы в виде программного продукта, на платформе ASP. NET MVC Framework, «Модульный веб-тестер», свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ №2013660002 РФ, зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 22.10.2013 г. Федеральной службы по интеллектуальной собственности.
Анализ предметной области показал все преимущества и недостатки основных бизнес-процессов, протекающих в ходе полного цикла проверки знаний по программе опережающего обучения слушателями машиностроительного производства.
На основе предъявленных требований к системе были разработаны модули, которые были реализованы как алгоритмически, так и программно.
Разработанная система клиент-серверной архитектуры позволяет улучшить производительность системы и реализовать все заявленные функциональные возможности.
Список литературы
[1]. Karpicke J.D., Blun J.R. Retrieval Practice Produces More Learning than Elaborative Studying with Concept Mapping. // Science. 2011. Vol. 331. Is. 6018. P. 772-775. DOI: 10.1126/science.1199327
[2]. Dunlosky J., Rawson K.A., Marsh E.J., Nathan M.J., Willingham D.T. Improving Students' Learning With Effective Learning Techniques: Promising Directions From Cognitive and Educational Psychology. // Psychological Science in the Public Interest. 2013. Vol.14. Is. 1. P. 4-58.
[3]. Калугян К.Х. Системы тестирования в вузе как инструмент управления учебным процессом: дис. ... канд. экон. наук. Ростов-на-Дону: 1999. 199 с.
[4]. Brice Andy. Is desktop software dead? // Successful Software. 28 Октябрь 2013 г. [электронный ресурс] Режим доступа: http://successfulsoftware .net/2013/10/28/is-desktop-software-dead/ (дата обращения: 2.07.2016)
[5]. Bursztein Elie. Analyzing web application performance. // Blog Elie. 1 Март 2011 г. [электронный ресурс] Режим доступа: http://www.elie.net/blog/web/analyzing-web-application-performance (дата обращения: 2.07.2016)
[6]. Коржов Валерий. Многоуровневые системы клиент-сервер. // Сети/Network world. 1997. № 6. Режим доступа: http://www.osp.ru/nets/1997/06/142618/ (дата обращения: 2.07.2016)
