CC BY
38
Реализация некоторых подходов к тестированию
учащихся
Айзикович Александр Аркадьевич Доцент, к. ф.-м. н., заведующий кафедрой «Прикладная математика и информатика», Ижевский государственный технический университет им. М.Т. Калашникова, ул. Студенческая, 7, г. Ижевск, 420069, (3412)776055, доб. 1276
Рычина Наталья Александровна Старший преподаватель кафедры «Прикладная математика и информатика», Ижевский государственный технический университет им. М.Т. Калашникова, ул. Студенческая, 7, г. Ижевск, 420069 [email protected]
Аннотация
Рассмотрены некоторые подходы к методам тестирования. Приведены примеры программных средств адаптивного тестирования. Описано создание программных комплексов «Адаптивное тестирование» и «Система контроля знаний студентов». Анализ результатов тестирования основан на нечеткой логике.
Considers some approaches to testing. Examples of software adaptive testing. Describes the creation of software systems "Adaptive testing" and "System of control of knowledge of students." The analysis of test results based on fuzzy logic.
Ключевые слова
адаптивное тестирование, программные комплексы, нечеткая логика, оценка результата
adaptive testing, software systems, fuzzy logic, result estimation
Введение
Контроль знаний является неотъемлемой частью процесса обучения. Именно контроль позволяет судить о качестве обучения, вовремя вносить соответствующие коррективы в процесс обучения. Особенно актуальным использование тестового контроля становится в связи с внедрением в процесс образования новых информационных технологий.
Несмотря на то, что к настоящему времени разработано достаточно большое количество методов и алгоритмов компьютерного тестирования, многие из них строятся на субъективных оценках тестовых заданий.
Необходимо для успешной работы преподавателя и студента использовать программные продукты, базы данных по соответствующим предметам, инновационные материалы, которые поддерживают учебный процесс. Одна из сторон такой поддержки - это программные комплексы тестирования. Важной задачей является определение модели тестирования. В [1] проведен обзор некоторых
существующих программных комплексов, способов их разработки и подготовки к реальной диагностике знаний и умений.
Рассмотрим некоторые подходы к методам тестирования и их реализации.
Наиболее адекватными являются методы адаптивного тестирования, при использовании которых оценка сложности каждого задания получается путем обработки статистической информации, что исключает субъективность конечной оценки знаний испытуемых.
Адаптивное тестирование - это широкий класс методик тестирования, предусматривающих изменение последовательности, содержания и сложности предлагаемых заданий в самом процессе тестирования с учетом ответов испытуемого. К адаптивному тестированию обычно относят алгоритмы постановки заданий, построенные для пунктов теста, предварительно выбранных с помощью различных моделей и методов анализа пунктов. При таком обучении в процессе прохождения теста строится модель обучающегося, которая используется для генерации последующих заданий тестирования в зависимости от уровня ученика. Оценка уровня способности ученика отличается тем, что каждое задание дается в соответствии с уровнем способности студента, эта способность регулярно обновляется в процессе тестирования.
В связи с информатизацией образования идеи адаптивного обучения стали использоваться и в компьютерном обучении. Основным требованием, которому должна удовлетворять информационная обучающая система, разработанная с учетом принципов адаптивного обучения, является обеспечение процесса обучения в соответствии с индивидуальными особенностями ученика. Решить данную задачу позволяет реализация в обучающей системе различных технических приемов и методов, связанных с различными вариантами функциональности обучающей системы и различными способами ее реализации.
Сам процесс такого тестирования позволяет повысить эффективность и сокращение времени тестирования. Это, как правило, приводит к уменьшению числа заданий, времени, стоимости тестирования и к повышению точности оценок, полученных учеником по результатам выполнения теста [2].
Рассмотренные алгоритмы при реализации адаптивного тестирования строятся на последовательности курса обучения. При этом для студентов обеспечивается индивидуальная траектория обучения. Предлагаются следующие виды алгоритмов [3]:
1) циклические алгоритмы предполагают повторный возврат к блокам учебного материала, которые студент недостаточно усвоил;
2) направленные алгоритмы, при реализации которых, в зависимости от принятого решения, студентом выбирается та или иная последовательность блоков учебного материала и возврата обратно не предполагается;
3) комбинированные алгоритмы используют оба предыдущих алгоритма.
На кафедре «Прикладная математика и информатика» ИжГТУ им. М.Т. Калашникова были созданы программные средства для проведения адаптивного контроля и поддержки знаний студентов с использованием тестирования, а также разработана система контроля знаний, учитывающая задания разных форм.
Разработанный комплекс соответствует следующим требованиям:
- реализация возможности добавления заданий в программе;
- дружественный интерфейс;
- разнообразие форм тестовых заданий;
- реализация возможности системы подсказок к заданиям;
- реализация различных алгоритмов адаптивного тестирования.
Программный комплекс «Адаптивное тестирование». Состоит из базы
данных, файлов с заданиями и ответами, необходимой документации и приложения для тестирования.
Приложение выполняет следующие функции:
- возможность тестирования разными методами адаптивного тестирования;
- возможность входа под паролем администратора с расширенными правами;
- возможность добавления новых заданий (администратором);
- возможность добавления разных видов тестовых заданий;
- возможность добавления и использования подсказок к вопросам;
- реализация эффективной оценки тестируемого с учетом всех нюансов, влияющих на конечный результат.
В данном комплексе реализованы следующие виды алгоритмов.
Алгоритм тестирования «классический». Данный алгоритм применяется в качестве проверочного теста, результатом которого является уровень подготовленности. Поэтому целью этого теста является отработка всех тем на приемлемом уровне перед сдачей основного тестирования.
Алгоритм тестирования «жесткий». Данный алгоритм применяется в качестве проверочного теста, результатом которого являются список тем, которые отрабатывались в тесте, и уровень их освоенности. Поэтому целью этого теста является освоение всех тем на приемлемом уровне перед сдачей основного тестирования.
Тестирование [—> т-63т.
Справка Войти под администратором Выход
Классический Инструкция
Простой
Какие темы
Дата: 26 ноября 2016 г.
Рис.1. «Адаптивное тестирование»
Алгоритм тестирования «мягкий»
Данный алгоритм применяется в качестве проверочного теста, результатом которого является факт сдачи или не сдачи теста, а также уровень подготовленности.
Поэтому целью этого теста является отработка всех тем на приемлемом уровне перед сдачей основного тестирования. В тесте участвуют вопросы одной сложности. Для адекватных результатов тестирования уровень сложности выбирается средний. На рис.1 представлена начальная форма программного комплекса.
Программный комплекс «Система тестирования знаний студентов»
Представляет собой систему компьютерного тестирования с возможностью определения уровня достигнутой компетентности.
Новые технологии определения уровней компетентности могут являться быстрым способом контроля учебной деятельности. Этот контроль может проводиться как во время учебной работы, так и в свободное время, не отвлекая от учебного процесса. Форма оценки позволяет количественно и объективно оценить эффективность достигнутых успехов в обучении и дает возможность вовремя скорректировать пробелы в образовании.
На эффективность обучения влияет много факторов. Один из них -соответствие содержания дисциплины уровню подготовки студента. Обучение может быть успешным, но за разный промежуток времени. Компьютерная система тестирования может помочь скорректировать процесс обучения. Для закрепления знаний по каждому разделу предмета можно использовать тесты, как для самоконтроля, так и для оценочного контроля результатов.
Программный комплекс создан для повышения уровня знаний студентов. Реализация осуществлена для дисциплины «Линейная алгебра и аналитическая геометрия». Предлагаемый программный продукт несет в себе две функции. Во-первых, он позволяет провести оценку достигаемого уровня компетентности. А во-вторых, использование развивающей технологии обучения, владение информационными технологиями, умение не только использовать программные средства, но и способность к самостоятельной работе с программным продуктом, может повысить самооценку студента, привлечь его к процессу обучения, нацелить на получение более глубоких знаний [4].
При достижении минимального уровня компетентности студенты имеют возможность самостоятельно при соответствующей подготовке и, руководствуясь требованиями, предъявляемыми к каждому уровню, перейти на следующий этап. Такое планомерное развитие знаний и умений должно в итоге привести к повышению уровня образованности студентов. При этом приобретается опыт, который можно использовать при дальнейшем обучении, и формируются способности к самостоятельной работе студентов.
«Система тестирования знаний студентов» содержит универсальный модуль тестирования, позволяющий создавать и проводить различные виды тестирования по разным темам.
В этом программном комплексе основной упор делался на простоту создания, настройки и проведения тестирования. Программы имеют небольшой и гибкий редактор, позволяющий просто, но эффективно создавать новые тесты, настраивать их для различных задач, отличающихся как по сложности, так и по направленности.
Модуль тестирования, как программа, должен обладать следующими характеристиками:
1) обладать простым интерфейсом для минимизации времени обучения пользования;
2) получать список вопросов из существующей базы и составлять из них последовательность вопросов, которые будут задаваться в течение работы модуля;
3) запоминать введенные ответы с возможностью их редактирования в процессе тестирования;
4) быть надежной и устойчивой к вскрытию.
При этом требуется добиться максимальной наглядности и простоты работы с программой. Программа имеет два режима работы: режим тестирования и режим
Рис. 2. Интерфейс интенсивной подготовки
В режиме интенсивной подготовки пользователь выбирает тему и уровень компетентности, и программа выдает ему список всех разделов, соответствующих указанному уровню и теме. После выбора темы формируется соответствующий список вопросов, который передается на страницу модуля.
Пользователь может переключаться между заданиями, причем отображаются текст и иллюстрация к заданию. Также запоминаются ранее введенные ответы. Для удобства прохождения теста номера вопросов отображаются разным цветом в зависимости от того, был ли введен ответ на вопрос или задание является активным.
| О лр огуашк |
¡Разделы линейной алгебры и аналитической геометр и и
Векторная алгебра
Поверхности второго порядка
Рис. 3. Выбор разделов тестирования
После того как пользователь нажал на кнопку «Узнать результаты», введенные ответы отправляются на сервер и сверяются там с правильными ответами. Сразу после этого пользователь попадает на страницу результатов, где показаны
только те задания, на которые пользователь ответил неверно или не ответил. Эта страница также является интерактивной. Пользователь может переключаться между заданиями. При выборе вопроса на странице отображается его текст, иллюстрация к нему, правильные ответы и ответы, введенные пользователем.
В режиме тестирования пользователь выбирает только темы заданий (рис. 3). Программа формирует список из 10 вопросов различного уровня компетентности. По окончании тестирования пользователь может видеть только свою оценку.
Постоянное использование программного продукта в качестве промежуточного контроля успеваемости вместе с модульным подходом построения учебного процесса дает возможность повысить качество знаний, преподаватель получает информацию об изменении уровня успеваемости, а студенты имеют возможность отслеживать уровень своей подготовки. Разнообразные варианты учебных заданий, сформированные по разным уровням подготовки студентов, позволяют повысить мотивацию студентов к учебной деятельности. Преподаватель при проведении тестирования имеет возможность оценить уровень знаний студентов. С другой стороны, студент также может получить информацию о своих ошибках и провести коррекцию своих знаний [5].
Комплекс оценки результатов тестирования
Для обработки результатов тестирования можно применять различные методы. Одним из таких методов является оценка результатов тестирования с применением нечеткой логики.
Создано приложение по оценке уровня компетентности студента, предназначенное для анализа результатов тестирования с использованием нечеткой логики. Интерфейс программы приведен на рис. 4.
Рис.4. Интерфейс программы оценки результатов тестирования
Выбирается вид функции принадлежности, есть возможность установить параметры для каждой функции принадлежности (по умолчанию установлены средние ожидаемые значения). Это позволяет использовать компьютерный тренажер для разного уровня подготовки студентов, для разных специальностей и форм обучения (высшего и среднего специального образования) и учитывать разные требования, предъявляемые к результатам обучения.
После выбора функции принадлежности и установке ее параметров по набранному количеству баллов результатов тестирования определяется уровень компетентности студента (рис. 5).
Разработанные комплексы позволяют студентам за счет дополнительной самостоятельной работы повысить уровень знаний, а преподаватели имеют возможность организовать и контролировать освоение учебного материала студентами в течение всего их периода обучения.
Выбрать виц функции принадлежности | Треугольная фунция Выаоя результатов
Введите Э = ¡2.3
Определен уровень компетентности:
средний
Рис. 5. Определение результатов тестирования
Внедрение новой системы тестирования в учебный процесс создает условия для расширения возможностей преподавателей и студентов и повышает качество подготовки студентов в соответствии с современными требованиями. Предполагается, что используемые программные продукты достигнут основной цели - повышения уровня знаний студентов, изучающих математические дисциплины. Создание программных комплексов является фактором улучшения качества знаний студентов. Системы тестирования могут использоваться для контроля знаний и для обучения конкретной дисциплине. Оценка достигаемых успехов проводится быстро и эффективно.
Литература
1. Рычина Н.А. Модели тестирования // Технические университеты: интеграция с европейской и мировой системами образования: материалы IV Междунар. конф. (Россия, Ижевск, 21-23 апреля 2010 г.). - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2010. - Т.1. С. 417-421.
2. Данг Х. Ф., Камаев В. А., Шабалина О. А. Среда разработки алгоритмов адаптивного тестирования // Информатизация и связь. 2013. - № 4 (91). - С. 107113.
3. Мельников А. В., Цытович П. Л. Принципы построения обучающих систем и их классификация // Педагогические и информационные технологии в образовании. 2002. - № 4. - С. 128-130.
4. Першин М.Н., Рычина Н.А. Система тестирования знаний // Технические университеты: интеграция с европейской и мировой системами образования: материалы IV Междунар. конф. (Россия, Ижевск, 21-23 апреля 2010 г.). - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2010. - Т.1. - С. 404-410.
5. Рычина Н.А. Использование электронного тестирования для формирования уровней компетентностей // Современные технологии в российской системе образования: тезисы VII Всероссийской научно-практической конференции МНИЦ ПГСХА. - Пенза: РИО ПГСХА, 2009. С.97-99.
