Информационные технологии контроля и оценки знаний в системе дистанционного обучения Moodle Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

Информационные технологии контроля и оценки знаний в системе дистанционного обучения МооШе

Медведева Светлана Николаевна, доцент, к.пед.н., кафедра Прикладной математики и информатики Казанский национальный исследовательский технический университет им.А.Н.Туполева - КАИ, ул.К.Маркса, 10, г. Казань, 420111 pmisvet@vandex. m

Тутубалин Павел Иннокентьевич, доцент, к.т.н., кафедра Прикладной математики и информатики Казанский национальный исследовательский технический университет им.А.Н.Туполева - КАИ, ул.К.Маркса, 10, г. Казань, 420111, ptvt@mail.ru

Аннотация

Предлагаются подходы к решению проблем разработки информационных технологий создания тестовых заданий и тестов для математических учебных дисциплина в системе дистанционного обучения Moodle на примере дисциплины «Теория вероятностей и математическая статистика».

Suggests approaches to solving the problems to develop information technologies create test tasks and tests for mathematical education discipline on an example of discipline "Probability theory and mathematical statistics» an electronic distance-learning system Moodle.

Ключевые слова

Система дистанционного обучения Moodle, проектирование и реализация тестовых заданий, автоматизированный контроль знаний, информационные технологии создания тестов, математические формулы;

The electronic distance-learning system Moodle, project design and program realization of test tasks, automated control of knowledge, information technology test generation, mathematical formulas.

Введение

В настоящий период в развитии российской высшей школы характеризуется переходом к кредитной системе обучения, в которой одним из главных факторов повышения качества образования является реализация принципа индивидуализации учебной деятельности студента. Новые образовательные программы бакалавров по

направлениям подготовки института технической кибернетики и информатики (ИТКиИ) КНИТУ-КАИ им. А.Н.Туполева предусматривают качественную математическую подготовку для дальнейшей научной или производственной деятельности. Высокий уровень математической подготовки требуется для решения профессиональных задач и определяет уровень развития проектно-конструктивных способностей как основную составляющую профессиональной компетентности бакалавра технологических и технических направлений [1].

Решение этой задачи немыслимо без использования компьютерных средств обучения на основе современных информационных технологий. Особую роль в данных условиях начинают играть информационные технологии автоматизированного контроля и оценки полученных знаний. Преподавателями Института ТКиИ КНИТУ-КАИ тестирование используется в учебном процессе для текущего контроля в рамках бально-рейтинговой системы в течение семестра, для выявления уровня остаточных знаний через определенный период времени после окончания обучения по данной дисциплине и других целей. В связи с этим преподаватель должен обладать профессиональными компетенциями, включающими в себя способность планировать учебный процесс, реализуемый с использованием современных технологий электронного тестирования; разрабатывать тесты для учебной дисциплины; применять современные технологии электронного тестирования на основе электронных образовательных ресурсов в основном образовательном процессе.

Поэтому исследования в области разработки информационных технологий электронного тестирования с использованием инструментальных сред продолжают носить актуальный характер, так как разрабатываемые электронные тесты являются одной из составляющих частей современного учебно-методического обеспечения. На кафедре Прикладной математики и информатики проводятся исследования по разработке информационных технологий обучения математическим дисциплинам в различных инструментальных средах на основе разработанных методов компьютерной дидактики и программного проектирования [2]. Одним из аспектов исследований являются вопросы автоматизированного контроля и оценки знаний и умений. Начиная с 1990 г. накоплен опыт разработки электронных учебников и компьютерных обучающих систем (КОС) с помощью различных языковых и инструментальных средств (MS C, Visual C++, Delphi 7.0, Java, Lotus Learning Space 5.0., IBM Workplace Collaborative Learning, SunRav BookEditor, BlackBoard, Moodle), который позволяет достаточно быстро создавать новые версии программного обеспечения для автоматизированного контроля по учебным дисциплинам.

Осенью 2011 года в течение двух месяцев были разработаны информационные технологии разработки электронных тестов в системе дистанционного обучения (СДО) Moodle. В данной работе приводится описание основных этапов проектирования, реализации и использования электронных тестов в СДО Moodle на примере учебной дисциплины «Теория вероятностей и математическая статистика», предназначенных для подготовки бакалавров по направлению 230100 -

«Информатика и вычислительная техника» с освещением специфики инструментальных средств среды разработки Moodle.

Технология разработки тестовых заданий и тестов в СДО Moodle

Процесс разработки электронного теста по дисциплине разделяется на два этапа: этап подготовки тестовых заданий (вопросов и ответов) выполняется преподавателями в редакторе MS Word в соответствии с требованиями к тестовым заданиям и этап ввода подготовленных тестовых заданий в банк тестовых заданий с последующим созданием тестов на основе банка тестовых заданий.

Кратко перечислим известные основные стандартные формы тестовых заданий, достаточные для эффективного тестирования в соответствии с нормативными документами Госстандарта России и международными стандартами: открытое задание, задания закрытой формы (задание с одним или несколькими правильными ответами), задание на соответствие, задание на последовательность, задание на конструирование. Эти формы тестовых заданий поддерживаются средой разработки - СДО Moodle, которая была выбрана для реализации тестов в силу ряда преимуществ, таких как простота освоения и свободное бесплатное распространение.

Как отмечается в работе [3], уровень профессионализма профессорско-преподавательского состава является основным конкурентным преимуществом в условиях возрастания конкуренции на рынке образовательных услуг. Одной из составляющих профессионализма мы видим освоение и использование в учебном процессе современных средств e-learning.

Система дистанционного обучения Moodle - это открытый пакет программ, созданный в помощь педагогам для эффективной организации online-обучения с использованием широкого спектра педагогических принципов. Она обладает международной лицензией GPL (General Public Licence), которая позволяет свободно тиражировать, копировать и распространять созданные электронные ресурсы.

Учебная среда Moodle может быть загружена и используема на любом компьютере (включая современные мобильные устройства), на котором имеется интернет-браузер.

Еще одно преимущество Moodle - это веб-технология, которую можно использовать как в online, так и в offline рехиме. В настоящее время данное программное обеспечение широко применяется и очень полезно в школах, ВУЗах и других учебных заведениях. Помимо этого, оно используется различными организациями и частными преподавателями. Системе доступны различные пакеты загрузки с дифференцированными уровнями стабильности. Имеется возможность загрузки множества дополнительных компонентов, таких, как модули и языковые пакеты.

Одно из немаловажных преимуществ СДО Moodle заключается в том, что все данные, используемые в электронном обучающем комплексе, хранятся не на отдельном персональном компьютере, тем самым занимая место на жестком диске, а на едином общем компьютере - сервере, который позволяет загружать, перемещать, повторно использовать, изменять или удалять файлы, документы, ресурсы и т.д.

Требования к тестам, которым следовали преподаватели - разработчики тестов, были такими:

- Тест должен равномерно покрывать все темы изучаемой дисциплины, то есть обладать содержательной валидностью.

- Тест должен содержать тестовые задания различных форм.

- Тестовых заданий зарытой формы, с одним правильным ответом, в тесте должно быть не более 50%.

- Тест должен быть ориентирован на высокие технологии тестирования:

введение режима адаптивного тестирования, применение интернет

технологий, использование качественного механизма оценки знаний.

- При создании тестов необходимо оценивать сложность тестовых заданий, включенных в тест, как минимум, ранжировать по трем категориям сложности.

- Для каждого теста необходимо разработать содержательную структуру,

алгоритм тестирования, шкалу и метод оценивания результатов тестирования.

- Средняя длина теста 30-50 тестовых заданий для естественно-технических дисциплин, 50-70 для гуманитарных.

- Тестовые задания в банке тестовых заданий должны быть представлены в

различных формах и ранжированы, как минимум, по трем категориям

сложности.

- Количество заданий в банке тестовых заданий должно превышать длину

формируемого на его основе теста не менее чем в 5 раз.

Результаты теоретических исследований методов и алгоритмов автоматизированного контроля и оценки знаний приведены в работе [4]. Перед авторами данной статьи стояла задача разработки информационных технологий программной реализации электронных тестов в СДО МооШе.

В СДО Moodle возможно создавать тестовые задания различных типов, в среде МооШе они называются вопросами. Здесь мы приводим перечень видов тестовых заданий (см. рис.1). Для этого в блоке «Управление» созданного курса нужно выбрать пункт «! ■! Вопросы».

Перечисленные в выпадающем меню на рис.1 типы вопросов соответствуют тестовым заданиям различных форм, таких как открытое задание (ввод правильного ответа), задание закрытой формы (выбор одного или нескольких правильных ответов), задание на соответствие, задание на последовательность, задание на конструирование. В соответствии с нормативными документами Госстандарта России и международными стандартами эти формы тестовых заданий достаточны для эффективного тестирования [5].

Рис.1. Перечень видов вопросов, предлагаемый разработчику в СДО МооШе

Для каждого курса могут быть созданы свои собственные категории. С помощью интерфейса, представленного на рисунке 1, можно добавлять различные типы вопросов в выбранную категорию. На вкладке «Категории» располагается интерфейс создания новых, редактирования и удаления старых категорий (рис. 2).

Доступные категории © ОеГаиІІ Гог ВМ (13) V

Банк вопросов

Название категории | По умолчанию для ВМ (13)

0 Отображать вопросы находящиеся в подкатегориях О Также показывать старые вопросы □ отображать содержание вопроса в списке

Создать новый вопрос Выбрать...

V

(Э

Ш

| Сорти|

Вычисляемый

Описание

Эссе

На соответствие Зложенные ответы

3 закрытой форме (множественный выбор)

<ороткий ответ

Числовой

Тип

2+2

IX О Вопрос - опр Случайный вопрос на соответствие

<^4ГХ □ Цппрпг тип^ерно/Неверно

□

Название*

Название [примеры вопросов

Информация о категории к этой категории будут относиться вопросы, создаваемые для руководства разработчика курсов в Ноой1е.

Рис.2. Создание категории в СДО МооШе

Созданные вопросы могут перемещаться в уже существующие категории (см.

рис. 3).

X 0 Короткий вопрос на соответствие <^541* X 0 Верю не верю!

Выбрать все / Убрать выделение С выбранными:

[ Уда;

Переместить в >>

Примеры вопросов

Курс: ВМ

По умолчанию для ВМ (13)

П римеры вопросов

Рис.3. Перемещение категории в СДО Moodle

Рассмотрим технологию создания тестовых заданий (вопросов) в Moodle более подробно, причем вопросы и ответы тестовых заданий могут содержать математические формулы. Для этой цели программное обеспечение СДО Moodle должно быть дополнено текстовым редактором LATEX, обладающим огромными возможностями при создании текстовых документов.

В документе, подготовленном с помощью редактора LATEX, различают математические формулы внутри текста и «выключенные» (выделенные в отдельную строку). Формулы внутри текста окружаются знаками $ (с обеих сторон). Выключенные формулы окружаются парами знаков доллара $$ с обеих сторон.

Формулами считаются как целые формулы, так и отдельные цифры или буквы, в том числе греческие, а также верхние и нижние индексы и спецзнаки. Пробелы внутри исходного текста, задающего формулу, игнорируются (но по-прежнему надо ставить пробелы, обозначающие конец команды).

В редакторе LATEX пробелы в математических формулах расставляются автоматически (например, знак равенства окружается небольшими пробелами). Пустые строки внутри текста, задающего формулу, не разрешаются. Если нужен пробел до или после внутритекстовой формулы, надо оставить его вне знаков долларов. То же самое относится и к знакам препинания, следующим за внутритекстовой формулой: их также надо ставить после закрывающего формулу знака доллара.

Каждая буква в формуле рассматривается как имя переменной и набирается шрифтом «Математический курсив» (в отличие от обычного курсива, в нем увеличены расстояния между соседними буквами). Часть файла, содержащего текст вопроса (или ответа) представляющая собой математическую формулу, образует группу. Изменения параметров, произведенные внутри формулы, забываются по окончании ее создания.

Рассмотрим технологию создания вопроса на примере вопроса закрытой формы (множественный выбор). Для этого перейдем в раздел «Вопросы» и в пункте «Создать новый вопрос» выберем тип вопроса «В закрытой форме (множественный выбор) (см. рис. 4). Для примера выбран курс «Теория вероятностей и математическая статистика». Создаваемый вопрос будет помещен в банк вопросов для данного курса и будет доступен для просмотра, редактирования и добавления в тесты.

Название категории | По умолчанию для Теория вероятностей и математическая статистика (27)

0 Отображать вопросы находящиеся в подкатегориях

□ также показывать старые вопросы

□ отображать содержание вопроса в списке

Категория по умолчанию для вопросов, опубликованных в контексте 'Теория вероятностей и матем;

Создать новый вопрос Действие Выбрать... ий) 1 2

Выбрать... Вычисляемый Описание Эссе На соответствие Embedded answers fClozel

анию (v]|

В закрытой форме (множественный выбор)

Короткий ответ

-ir х □ ■a^-ii-x □ Числовой Случайный вопрос на соответствие Верно/Неверно

Рис.4. Выбор типа создаваемого вопроса в СДО Moodle

В пункт «Название вопроса» вводим номер нашего вопроса. В поле «Содержание» вопроса вводим текст вопроса. Если вопрос (или ответ) содержит математические формулы, то по правилам текстового редактора LATEX’, с каждой стороны формулы должны быть знаки $$. Каждому вопросу необходимо задать максимально возможное количество баллов.

Текущая категория По умолчанию для Теория вероятностей и математическая статистика (27) 0 Использовать эту категорию

Сохранить в категорию | По умолчанию для Теория вероятностей и математическая статистика (27)

Название вопроса* [вопрос 2.27 ~

Содержание вопроса (5)

| Trebuchet 3] 13 (12 pt) lj] | Обычный J] | Язык 1^] В Z U -§■ *г к1 | | о о

BE * ЕВ И ни ■= := да да 'а /ц — * » «■ * а □ © -a i# <> Ш

Какое из данных предложений не является определением случайной величины?

Рис. 5. Создание нового вопроса в СДО МооШе

Теперь необходимо ввести варианты ответов. В поле ответ вводим текст ответа. В системе допускается частичный зачет за ответ на вопрос. В

рассматриваемой модели каждому вопросу, соответствуют следующие

альтернативные ответы: один правильный ответ на высший балл оценивания, несколько полностью неправильных ответов и несколько альтернативных ответов, за выбор которых можно назначать штраф, то есть оценивать ответ определенным количеством баллов, меньшим, чем высший балл, например, в пятибалльной шкале это может быть 4 балла на оценку «хорошо» и 3 балла на оценку «удовлетворительно». Особенность оценок в СДО Moodle заключается в задании оценок в процентной шкале от -100% до 100%. Количество вариантов ответов должно быть не менее четырех. Вид введенного неверного варианта ответа,

содержащего математическую формулу, показан на рис. 6, верного варианта ответа -на рис. 7.

Вариант ответа 1

Ответ [случайной величиной называется функция, о|

Оценка | -1Р0 % у Комментарий

| ТгеЬисЬеЕ V] | 1 (В рЬ) |^| | 3] | Язык |^| В / Ц хг*г £ | кг) га

■ ■ т я >1 1м ;е «* т:= - □ П © <а # о 0

С? ааП

Рис. 6. Ввод в поле ответа варианта ответа, содержащего математическую формулу (неверный ответ)

Вариант ответа 4

Ответ [функция $£Х(Ц)$$ есть случайная величина, если для |

Оценка 11 □□ % у|

Комментарий

ТгвЬисИек 1 СВрО Язык V В / Ц ^ | Х1 *г | Г о Г-*

ш ш т ш| * и | >ееетт| тнъ| - * <*> ап@Ф|^ <> ш

(? №»£ |

Рис. 7. Ввод в поле ответа варианта ответа, содержащего математическую формулу (верный ответ)

После ввода всех вариантов ответов нажимаем на кнопку «Сохранить». Вопрос создан. Для просмотра созданного вопроса напротив выбранного вопроса в списке вопросов нужно нажать на иконку лупы (см. рис.8).

ай дг х □ Вопрос 1.6

а^дг-х □ Вопрос 150

ай дг х □ Вопрос 154

аддгх □ Вопрос 155

аддсх □ Вопрос 163

ад дг х □ Вопрос 165

аддгх □ Вопрос 2.24

§Й4ГХ □ Вопрос 2.27

Рис. 8. Фрагмент списка вопросов в банке вопросов

1 Какое из данных предложений не является определением случайной

, величины?

Баллов:

~П

Выберите О а> X является случайной величиной, если для него □дин определена вероятность Р{Х<.х]

ответ. 0 ^ фуНщИЯ ^ есть случайная величина, если для

любого X, принадлежащего вещественной прямой, событие X (17 ) достоверно, то есть

Р{Х(Г7)<з;} = 1

О с. Случайной величиной Х(и) называется функция, определенная на элементах пространства элементарных исходов 11 таким образом, что для любого числа X, принадлежащего вещественной прямой, множество и*, на котором функция Х(17) удовлетворяет неравенству Х(Т1) <СX является элементом ПОЛЯ событий ]?, то есть и* — Е Р

О с1, функция Х(1Г) называется случайной величиной, если для любого события ^Х(Х1) определена

вероятность

Отправить

Рис.9. Вид созданного вопроса и альтернативных ответов в режиме просмотра

Теперь рассмотрим технологию создания тестов на основе банка тестовых заданий (вопросов) в МооШе. Чтобы добавить новый тест необходимо выполнить определенную последовательность действий.

1) В выпадающем списке ресурсов электронного курса выбрать «Тест» (см. рис.10).

2) В открывшемся окне ввести название теста и написать текст вступительной части перед началом теста - «Вступление» (см. рис. 11).

3) В списке выбрать вопросы, которые надо добавить в тест и нажать на кнопку «Добавить в тест».

Рис. 10. Добавление нового теста

На рис. 11 представлено окно, в полях которого необходимо ввести название теста и написать вступительную часть перед началом теста - «Вступление».

Рис. 11. Добавление нового теста

После этих действий создание теста завершено. Выполнить тест можно во вкладке «Просмотр» (см. рис.12).

Рис. 12. Выполнение теста в режиме разработчика

Кратко опишем технологию выгрузки (экспорта) вопросов в файл и загрузки (импорта) из файла. Для экспорта вопросов из файла необходимо перейти в раздел «Экспорт» в верхней части окна «Вопросы» (рис. 13).

Рис. l3. Выгрузка вопросов в файл

В разделе «Экспорт» необходимо выбрать формат файла, в котором будут сохранены вопросы (в нашем случае формат GIFT), и ввести название файла, в который будут экспортироваться вопросы (см.рис. 14).

Формат файла

* ® ©Формат GIFT

ОФормат IMS QTI 2.0 ОФормат Moodle XML ОФормат XHTML

Основные

Название категории (?) | По умолчанию для Теория вероятностей и математиче!

0 Write category to file 0 Write context to file

Имя файла |quiz-tvims-po_umolchaniju_dlja_teorija_verojatr

Экспортировать вопросы

Рис. 14. Задание параметров экспорта вопросов

Затем системой будет показан список вопросов, которые будут экспортированы, предложено сохранить файл и указать путь на устройство (диск) для его сохранения. После этого вопросы будут успешно экспортированы в файл.

Для импорта вопросов из файла необходимо перейти в раздел «Импорт» в верхней части окна «Вопросы» (рис. 15).

Банк вопросов

Название категории | По умолчанию для Теория вероятностей и математическая статистика (27) v |

0 Отображать вопросы находящиеся в подкатегориях Птакже показывать старые вопросы П Отображать содержание вопроса в списке

Категория по умолчанию для вопросов, опубликованных в контексте 'Теория вероятностей и математическая статистика'.

Рис. 15. Загрузка вопросов из файла

В разделе «Импорт» необходимо выбрать формат файла, в котором сохранены вопросы (в нашем случае формат GIFT), и выбрать файл, из которого будет производиться импорт.

Формат файла

О Вложенные ответы

О Формат управления тестированием курса О Формат - пропущенное слово О Формат Aiken О Формат Blackboard О Формат Blackboard V6+

(*) Формат GIFT О Формат Hot Potatoes О Формат Learnwise О Формат Moodle XML О Examview

О WebCT-формат

Основные

Название категории ® I По умолчанию для Teof

фоятностеи и математиче

0 Get category from file 0 Get context from file Если оценка не соответствует списку допустимых Отобразить ошибку v ®

Закончить обработку при ошибке ® Да v |

Импортировать из файла на вашем компьютере

Загрузка (Максимальный размер: 64Мбайт) C:\Documents and Setting Г Обзор..! ]

I Отправить |

Рис. 16. Выбор параметров загрузки

Затем система покажет список вопросов, которые были импортированы. После этого по нажатию кнопки «Продолжить» вопросы добавятся в курс.

Анализ и оценка разработки

Предложены технологии разработки информационных ресурсов автоматизированного тестирования в СДО МооШе:

• технология создания тестовых заданий (вопросов);

• технология создания тестов на основе банка тестовых заданий (вопросов) в МооШе;

• технологии выгрузки (экспорта) вопросов в файл и загрузки (импорта) из файла;

Рассмотренные информационные технологии были апробированы на примере 180 тестовых заданий для дисциплины «Теория вероятностей и математическая статистика» и будут использованы в учебном процессе кафедры ПМИ в весеннем семестре 2011/2012 учебного года. При выполнении тестов в СДО МооШе автоматически ведутся журналы с результатами контроля, что позволяет их использовать для текущей аттестации в течение семестра, а также для итогового контроля использовать накопленный общий рейтинг обучаемого.

Заключение

Описаны основные этапы процесса разработки тестовых заданий и тестов для электронного курса на примере курса «Теория вероятностей и математическая статистика» в среде Moodle с использованием текстового редактора Latex. Приведенные решения и информационные технологии позволяют создавать электронные тесты в соответствии с требованиями и могут быть использованы при

разработке электронных тестов по дисциплинам, включающим учебный материал, содержащий математические формулы.

Разработанные электронные тесты по курсу «Теория вероятностей и математическая статистика» в СДО Moodle предполагается внедрить в учебный процесс на кафедре прикладной математики и информатики (ПМИ) КНИТУ им. А.Н. Туполева-КАИ для тестирования по данному курсу студентов очной и заочной формы обучения.

Литература

1. Журбенко Л.Н., Крайнова Е.Д., Газизова Н.Н. Организация самостоятельной деятельности бакалавров по направлению «Химическая технология» в процессе математической подготовки. //Образовательные технологии и общество(Educational Tehnology & Society) -Казань: КГТУ - 2011. Т.14. №4. -с.404-417.

2. Кожевников Ю.В., Медведева С.Н. Дидактическое проектирование компьютерных технологий обучения для профессиональной математической подготовки по специальности «Прикладная математики и информатика». //Educational Technology&Society -Казань: КГТУ - 2000. - Т.3. № 4, с. 203-213.

3. Ноздрина Н.Н. Исследование результатов e-learning проектов в высшей школе Украины. //Образовательные технологии и общество(Educational Tehnology & Society) -Казань: КГТУ - 2010. Т.13. №2. - с.409-416.

4. Медведева С.Н. Разработка компьютерных обучающих систем. Учебное пособие. Казань: Изд-во «Школа», 2011. - 64 с.

5. Башмаков А.И., Башмаков И.А. Разработка компьютерных учебников и обучающих систем. - М: Филинъ, 2003.- 616 с.