УДК 621.372

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ПОДСИСТЕМА КОМПЬЮТЕРНОГО ТЕСТИРОВАНИЯ

В.Г. Сафарян

Работа посвящена рассмотрению вопросов разработки автоматизированной подсистемы компьютерного тестирования, предназначенной для создания банков программно-дидактических тестовых заданий и реализации контрольно-измерительного этапа учебного процесса с использованием компьютерных технологий.

Введение

Начиная с истоков применения компьютеров в учебном процессе, особое внимание уделялось контролю знаний (КЗ). Технические средства обучения, а затем и компьютеры в первую очередь использовались именно для проверки знаний учащихся. Одним из наиболее актуальных направлений развития информационных технологий в образовании является разработка компьютерных систем тестирования с автоматизацией промежуточного и итогового контроля результатов учебной деятельности обучающихся [Поляков А.А. и др., 2002].

Проблемы компьютерного контроля знаний обычно рассматриваются в двух аспектах: методическом и техническом.

К методическим аспектам относятся: планирование и организация проведения контроля; определение типов вопросов и отбор заданий для проверки знаний студентов; формирование набора вопросов и заданий для опроса; определение критериев оценки выполнения каждого задания и контрольной работы в целом и др.

К техническим аспектам относятся: автоматическое формирование набора контрольных заданий на основе выбранного подхода; выбор и использование в системе контроля параметров КЗ; выбор алгоритмов для оценки знаний учащихся.

Применение компьютерных технологий для КЗ обучаемых по учебной дисциплине с использованием тестовых заданий (ТЗ) должно обеспечивать:

• объективность оценки знаний;

• повышение мотивации обучения;

• исключение «карательных» функций преподавателя, связанных с контролем знаний и выставлением оценок и, как следствие, улучшение психологического климата в учебной группе;

• повышение производительности труда преподавателя за счет автоматизации функций контроля и оценивания знаний;

• увеличение количества контрольных мероприятий и повышение качества учебного процесса.

1. Автоматизация процессов компьютерного тестирования

Автоматизированная подсистема компьютерного тестирования (АПКТ) представляет собой инструмент для создания тестов, проведения тестирования и анализа результатов учебных достижений (Рис. 1).

Рис. 1 Обобщенная структура подсистемы компьютерного тестирования.

Идеальная тестирующая система должна быть в высокой степени интеллектуальной, чтобы в режиме диалога распознавать ответы студента и в зависимости от содержания ответа определять степень их правильности, выбирать дальнейшие задаваемые вопросы, касающиеся любых аспектов изучаемого курса, формулировать рекомендации по исправлению выявленных пробелов в знаниях тестируемого [Норенков И.П., Зимин А.М., 2004]. Построение таких интеллектуальных систем в настоящее время затруднено, так как для этого нужно, чтобы система обладала возможностями обработки информации и объемом памяти соизмеримыми с характеристиками человеческого мозга. Поэтому находят применение тестирующие системы с формальными способами общения с тестируемым.

Современные тестовые программы должны удовлетворять требованиям объективности, безопасности, удобства и доступности [Вилгерс К.М., 2004].

Объективность характеризует возможность формирования полиформных заданий в программно-дидактическом тесте с установлением различных уровней сложности и имеющих инвариантную тематическую направленность. Поэтому, данная подсистема имеет механизм наделения теста различными признаками и возможность создания сценариев, учитывающих выделенные критерии при генерации теста и оценки знаний.

При составлении тестовых заданий преподаватель выбирает форму, наиболее соответствующую его методическим представлениям для реализации проверки дидактической единицы тематического материала. Тестовые задания могут быть сформулированы в одной из четырех возможных форм:

• закрытой, предусматривающей выбор обучаемым одного или нескольких правильных ответов из предложенного набора;

• открытой, предусматривающей самостоятельную формулировку и ввод обучаемым в виде символьного выражения;

• на соответствие, предусматривающей установление обучаемым правильного соответствия между элементами двух множеств;

• на установление правильной последовательности, предусматривающей указание обучаемым правильного порядка в перечисленном наборе элементов.

Требование безопасности предполагает, что соответствующая информация должна быть надежно защищена от постороннего вмешательства. В подсистеме это достигнуто путем централизованного хранения данных и четкого разграничения прав субъектов системы.

Удобство - характеристика интуитивно-понятного пользовательского интерфейса (ПИ). Общими требованиями к разработке ПИ АПКТ являлись:

• унифицированность;

• дружественность;

• лаконичность, обеспечиваемая приемом определения параметров по умолчанию, реализацией пиктограмм вместо текстовых выражений, поддержкой способов оперативного ввода команд;

• гибкость, достигаемая с помощью средств настройки;

• структурированность диалога, т.е. разделение компонентов ПИ по уровням сложности;

• способность обнаруживать и обрабатывать ошибки пользователей, предусматривающая, в частности, возможность отмены неверных действий.

Под дружественностью понимается совокупность характеристик интерфейса, обеспечивающих его простое освоение и эффективное применение вне зависимости от степени подготовленности пользователей. [Башмаков А.И., Башмаков И.А., 2003]. Назовем некоторые из этих характеристик:

• применение интуитивно понятных пользователям терминов, изображений и обозначений;

• наличие развитой ситуативной справочной подсистемы;

• снисходительность к ошибкам пользователей;

• адаптируемость интерфейса к пользователям (их уровням знаний, предпочтениям и физиологическим особенностям);

• возможность совмещения изучения ПИ и его применения от простого к сложному.

Доступность распределенных данных в разработанной подсистеме реализована на базе клиент-серверной архитектуры. Преподаватель избавлен от необходимости переносить созданные тесты на локальные компьютеры и собирать статистические данные о прохождении тестирования. Созданный один раз тест становится доступным для обучающихся с любого компьютера в локальной сети.

В результате анализа существующих систем автоматизированного тестирования были выделены и реализованы следующие задачи проектирования:

1. создание накопителя ТЗ (БТЗ), в который входит:

• иерархическая структура (по разделам, темам);

• модуль создания ТЗ двух типов (открытая и закрытая формы) с возможностью реализации наделения различных уровней сложности и комментирующей помощи в виде подсказок;

• возможность предварительного просмотра ТЗ на экране;

2. разработка модуля интерактивного формирования ТЗ:

• пошаговое формирование - возможность организации композиционного построения задания;

• возможность импорта текста, графики и медиаобъектов;

• возможность внесения характеристик ТЗ - сложность, форма, уникальный идентификатор задания в БТЗ;

• интуитивно понятный ПИ (унифицированные схемы диалога пользователя, схемы навигации при формировании ТЗ, стандартные средства управления);

3. разработка модуля генерации тестов:

• модуль динамического формирования тестов для разных видов контроля (с классификационными дидактическими параметрами, например: тематический, рубежный, итоговый);

• модуль формирования теста из БТЗ (количество заданий, уровень сложности, форма предъявления задания);

• модуль формирования параметров тестирования: (последовательность предъявления ТЗ, время тестирования, алгоритм оценивания, шкалирование результатов тестирования);

• модуль назначения сгенерированных тестов для различных групп тестируемых (работа с БД профилей обучаемых);

4. формирование среды поддержки сценариев тестирования:

• среда исполнения сеанса тестирования;

• интерактивные возможности средства взаимодействия пользователя в момент тестирования: время прохождения, список всех вопросов, переход к следующему, предыдущему и др.;

• возможность мониторинга и статистического отчета сеанса тестирования.

2. Структура подсистемы тестирования

Организационная структура системы, определяет ее модульное разбиение на части, установление связей и механизмы взаимодействия между ними, и основные руководящие принципы разработки информационной системы [Софиев А.Э., Черткова Е.А., 2006]:

• выбор структурных элементов и интерфейсов, с помощью которых они связаны между собой;

• крупномасштабная организация структурных элементов и определение топологии их связей;

• поведение, описываемое кооперацией этих элементов;

• важные механизмы, доступные во всей системе;

• архитектурный стиль, который управляет организацией элементов системы.

Основу подсистемы составляет база данных, предназначенная для хранения информационно - обучающих элементов системы (Рис. 2). Доступ к базе данных осуществляется посредством программного инструментария системы, работа с которым не требует специальных знаний в области информатики и осуществляется в диалоговом режиме.

Рис. 2 Структура системы управления.

Преподаватель наполняет тестовую базу ТЗ, которые могут относиться к одному из четырех типов. Конструктор тестов позволяет, помимо стандартных возможностей форматирования, вставлять в поле вопроса и ответа не только обычный текст, но и графические и медийные объекты.

После наполнения тестовой базы, преподаватель должен составить сценарий тестирования с учетом ранее заданных атрибутов ТЗ, а так же описать алгоритм прохождения и оценивания теста. Для автоматического выставления интегральной оценки по результатам тестирования преподаватель должен установить вес задания той или иной сложности в условных единицах и соотнести их количество с оценкой по пятибалльной шкале.

Результаты прохождения теста выводятся преподавателю в виде отчета. Отчет включает в себя список всех заданных вопросов с указанием ответа студента и правильных вариантов, число правильных и неправильных ответов и средний балл за весь тест с разбивкой по темам, и рекомендуемую системой оценку.

Работа студента в системе начинается с регистрации. Студент вводит свою фамилию, имя, отчество, курс, группу и пароль. Пароль необходим для обеспечения доступа студента к своему набору данных в базе и для защиты интересов студента при попытке входа в систему постороннего пользователя под его именем. Студент может работать в двух режимах: тестирования и самотестирования. В режиме самотестирования студенту предоставляется возможность самостоятельно выбрать дисциплину и тему для тестирования из имеющегося набора (Рис. 3).

</ Рис. 3 Процедуры и роли участников процессов компьютерного тестирования.

По окончании процесса тестирования модуль генерации отчетов позволяет составить протокол для каждого студента. Если тестирование одновременно проходит группа студентов, формируется сводная ведомость результатов.

Заключение

Подсистема обеспечивает автоматизированное формирование и введение банка тестовых заданий; генерацию тестов; ввод, коррекцию и удаление всех известных форм тестовых заданий; гибкую шкалу оценивания для каждого теста; управление параметрами процесса тестирования; сбор и обработку статистической информации по результатам тестирования.

Использование системы способствует внедрению в учебный процесс современных информационных технологий, которые открывают обучающему доступ к нетрадиционным источникам информации, позволяют повысить эффективность самостоятельной работы, дают новые возможности для творчества, обретения и закрепления различных профессиональных навыков.

Список литературы

[Поляков А.А. и др., 2002] Поляков А.А., Кузнецов Ю.М., Маслов С.И., Арбузов Ю.В. Концептуальные основы индустрии информационных ресурсов распределенного электронного обучения. - М.: МГИУ, 2002.

[Норенков И.П., Зимин А.М., 2004] Норенков И.П., Зимин А.М. Информационные технологии в образовании. - М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004.

[Вилгерс К.М., 2004] Вилгерс К.М. Разработка требований к программному обеспечению. - М.: Русская редакция, 2004.

[Башмаков А.И., Башмаков И.А, 2003] Башмаков А.И., Башмаков И.А. Разработка компьютерных учебников и обучающих систем.- М.: Информационно-издательский дом «Филинъ», 2003.

[Софиев А.Э., Черткова Е.А., 2006] Компьютерные обучающие системы. - М: Дели принт, 2006.