Распределенная информационная система оперативного текущего контроля знаний обучающихся
В современном мире для эффективного использования накопленной информации необходимы специальные инструменты и технологии ее обработки. Стремительное развитие глобальных информационных и вычислительных сетей ведет к изменению фундаментальных парадигм обработки данных, которые можно охарактеризовать как переход к поддержке и развитию распределенных информационных ресурсов [1, с. 251]. Под интеграцией информационных ресурсов понимают их объединение с целью использования (с помощью удобных и унифицированных пользовательских интерфейсов) разнородной информации с сохранением ее свойств, особенностей представления и возможностей манипулирования с ней. При этом объединение ресурсов не обязательно должно осуществляться физически, оно может быть виртуальным, что обеспечивает пользователю восприятие информации в рамках единого информационного пространства. В частности, такие технологии позволяют работать с системами баз данных, обеспечивая эффективность информационных поисков независимо от особенностей конкретных систем хранения ресурсов, к которым осуществляется доступ [2, с. 25].
Как известно, одной из форм оценки знаний является автоматизированное тестирование обучающихся, предполагающее независимую и объективную оценку знаний и навыков при изучении учебных дисциплин [3, с. 32–33]. У таких систем контроля есть свои достоинства и недостатки.
К достоинствам можно отнести отсутствие субъективных факторов, влияющих на объективность оценивания при проверке (таких, как ошибка или предвзятое отношение проверяющего), возможность хранения значительной базы вопросов и ответов, формирование отдельного варианта теста для каждого слушателя, использование вопросов разной сложности в ходе тестирования, в том числе и интерактивных вопросов, анализ «пробелов» в знаниях при обобщении результатов тестирования по конкретной дисциплине.
Недостатком же является затрачиваемый большой объем времени, необходимый для подготовки тестового материала, а также отсутствие системы составления вопросов, позволяющей исключить вероятность угадывания и получить незаслуженную оценку.
Компьютерное тестирование знаний учащихся — один из вариантов реализации педагогического тестирования, традиционно рассматриваемого как форма измерения знаний учащихся, основанная на применении педагогических тестов [4, с. 211]. Подготовку и проведение компьютерного тестирования уровня знаний можно разбить на три основных этапа: предварительный этап подготовки качественных тестов, этап проведения тестирования, этап обработки полученных результатов, позволяющий дать оценку качества усвоения знаний тестируемым [4, с. 211]. Отметим, что по технологии проведения тестирование может быть не только компьютерным. Актуально, например, применение бумажных и натурных тестов, тестов с использованием специальной аппаратуры и т.д. Результаты автоматизированного тестирования лучше поддаются анализу, чем субъективно выставляемые оценки.
Краткий обзор современных автоматизированных систем контроля и оценивания знаний
В настоящее время в глобальной сети существует большое множество программ тестирования. Для обоснования необходимости разработки распределенной информационной системы оперативного текущего контроля успеваемости обучающихся, а также для анализа основных функциональных возможностей современных систем контроля и оценивания знаний были рассмотрены следующие программные продукты:
- Еasy Quizzy представляет собой простую, интуитивно понятную программу для контроля знаний обучаемых (рис. 1). Возможности приложения:
создание тестовых заданий разного типа;
объединение тестовых задач;
разнообразные системы оценивания знаний;
итоговые отчеты могут представляться в различных формах;
защита тестов (невозможность тестируемых подсмотреть ответы);
работа на платформе Windows 7, 8 и 10. Требования к системе минимальны, приложение не занимает на персональном компьютере много места.
- My TestX —система программ (программа тестирования учащихся, редактор тестов и журнал результатов) для создания и проведения компьютерного тестирования, сбора и анализа результатов, выставления оценки по указанной в тесте шкале (рис. 2). Возможности приложения:
форматирования текста вопросов и вариантов ответа;
возможность задания уровня сложности вопросов теста;
возможность использовать несколько вариантов вопроса задания;
возможность использования любой системы оценивания;
работа на платформе Windows 7, 8 и 10.
- INDIGO — профессиональный инструмент автоматизации процесса тестирования и обработки результатов, который предназначен для решения широкого спектра задач (рис. 3), перечислим основные:
определение профессионального уровня обучаемых;
тестирование и контроль знаний;
проведение опросов;
возможность организации олимпиад;
возможность множественного выбора вариантов ответа;
возможность добавления наборов тестов;
неограниченное количество пользователей и администраторов;
импорт вопросов из файла .txt.
Анализ функциональных возможностей представленных автоматизированных систем позволяет сделать вывод, что в целом они могли бы найти свое применение при обучении слушателей высших военных учебных заведениях. Однако у этих систем имеются общие недостатки:
часть систем является коммерческими;
отсутствует способность работы на разных аппаратных платформах или операционных системах (кроссплатформенность);
не используется технология «клиент-сервер», что ограничивает сетевые возможности применения этих программ;
сложности в расширении базы тестов.
Таким образом, на фоне информатизации системы образования, распространения дистанционного обучения и технологий управления персоналом весьма актуальной является задача разработки распределенной информационной системы оперативного текущего контроля успеваемости обучающихся высших военных учебных заведений, нацеленной на повышение эффективности процесса обучения, реализацию современных автоматизированных методик контроля знаний и навыков обучающихся. Основное предназначение такой информационной системы — создание, применение учебных тестов, представляющих собой набор тестовых заданий открытого типа специфической формы.
Распределенная информационная система оперативного текущего контроля знаний обучающихся
В целях создания единой базы тестирования была разработана распределенная информационная система оперативного текущего контроля успеваемости обучающихся (РИСК), позволяющая собирать, обрабатывать и хранить информацию о проведенном тестировании, накапливать и обобщать данные об уровне знаний и навыков, обучающихся на кафедре «Информационно-вычислительных систем и сетей» Военно-космической академии имени А.Ф.Можайского.
оперативного текущего контроля успеваемости обучающихся
Система состоит из клиентской и серверной части приложения, которое включают в себя подсистемы, представленные на рисунке 4.
Основными функциональными возможностям РИСК являются:
Быстрое создание компьютерных тестов и оперативное проведение компьютерного тестирования знаний обучаемых.
Клиент-серверная реализация — возможность проведения сетевого тестирования.
Возможность сборки под различные операционные системы.
Разграничение прав доступа. Преподавателю предоставлен полный доступ на создание, редактирование и просмотр информации о результатах тестирования с конкретными данными об ошибках обучаемых. Обучающийся же имеет возможность ограниченного просмотра информации по результатам решения заданий.
Возможность отображения информации о времени, дате и оценкам тестирования.
Хранение архивов с результатами тестирования с возможностью составления и вывода рейтинга обучающихся.
Для функционирования РИСК необходим компьютер, работающий в качестве сервера и имеющий минимальные технические характеристики. Сервер приложения содержит подсистемы, обеспечивающие общее функционирование системы. Ядром системы является подсистема тестирования, которая обеспечивает запуск процесса тестирования, его приостановку, завершение тестирования и ожидание подключения к серверу новых пользователей. Подсистема отображает список подключенных к серверу пользователей и их состояние (подключен, отключен, задание получено, задание завершено). Кроме того, подсистема отвечает за формирование и отправку заданий активным клиентским приложениям, за получение и оценку результатов тестирования, а также рассылку этих результатов обучающимся (рис. 5).
Также одним из основных составляющих серверной части приложения является подсистема хранения информации (рис. 6), которая обеспечивает возможность автоматизированного внесения результатов тестирования в базу данных и, соответственно, быстрый и удобный доступ к сохраненным тестам.
Основной подсистемой, обеспечивающей работу преподавателя, является модуль редактора вопросов, который предоставляет преподавателю возможность создавать и редактировать вопросы в режиме визуального конструирования, размещая на экране форматированный текст и рисунки в формате .SVG. Каждый вопрос характеризуется дисциплиной и темой занятий, а также коэффициентом сложности. Назначение вопроса используется системой при автоматическом формировании пакета вопросов и заданий обучающемуся в соответствии с выбранной учебной дисциплиной. Так, например, вопросы, имеющие назначение «Программирование», не могут использоваться при проведении видов контроля знаний по другим дисциплинам. При создании вопроса преподаватель обязан указать правильный ответ или задать варианты выбора (множественный или единичный), сопроводив их выбором коэффициента сложности. Работа с редактором вопросов —подсистемы работы с тестами (рис. 7) проста, интуитивно понятна и не требует специальной подготовки.
При запуске серверного приложения преподаватель определяет количество вопросов, которые получат обучающиеся за один сеанс тестирования, темы, по которым будет проведено тестирование, устанавливает ограничение по времени, возможность повторения одного и того же вопроса на разных компьютерах. Для хранения и обработки данных используется СУБД MySQL, где кроме таблиц с данными содержатся справочники. Функции для работы с базами данных обеспечивают возможность добавления как новых типов вопросов, так и их новых назначений. Таким образом, система представляется достаточно гибкой. Интерфейс серверной части приложения представлен на рисунке 8.
Работа в клиентской части (рис. 9) начинается с подключения к серверу. После получения информации о тесте обучающийся вводит свою фамилию, имя и отчество. Данные сверяются со списком обучающихся, допущенных до тестирования и хранящимися в базе данных, что предотвращает несанкционированный доступ к ресурсам системы.
Система тестирования отображает список вопросов и варианты ответов (рис. 10), а также время прохождения тестирования с помощью понятного интерфейса приложения.
После окончания тестирования приложение отправляет на сервер результаты работы и отображает результирующую оценку. Результаты тестирования сохраняются в базе данных. Причем сохраняется не только итоговая оценка, а вся информация полностью: дата и время тестирования, какие вопросы были получены обучающимся, как он на них отвечал, какую получил оценку. При необходимости можно восстановить весь ход тестирования.
По окончании процесса тестирования преподавателю предоставляется возможность составить отчет о результатах тестирования по каждому обучающемуся или ведомость результатов по всей учебной группе.
Заключение
Разработанная информационная система оперативного текущего контроля знаний обучающихся обладает следующими преимуществами перед существующими:
кроссплатформенность системы;
простой механизм добавления тестов;
удобный пользовательский интерфейс;
возможность оперативной организации контроля знаний по любой учебной дисциплине при достаточном наполнении базы данных тематическими вопросами;
предоставление рейтинга обучающихся по усвоению тем дисциплины на протяжении всего периода обучения;
оценка качества подготовки специалистов по специальности выпускающей кафедры.
Таким образом, тест как инструмент проверки знаний обучающихся, основными задачами которого является контроль и обобщение изученного материала весьма полезен при организации учебного процесса. Представленная информационная система обладает всеми необходимыми свойствами, присущими современным автоматизированным системам тестирования.
Разработанная система в течение нескольких лет была успешно апробирована на кафедре информационно-вычислительных систем и сетей Военно-космической академии имени А.Ф. Можайского.
Учитывая, что в настоящее время практически не существует открытых (бесплатных) функциональных систем тестирования, находящихся в свободном доступе, а также в условиях требований перехода на отечественное программное обеспечение, можно сделать вывод, что информационная система оперативного текущего контроля успеваемости обучающихся может найти свое применение в высших военных учебных заведениях.
А. ДУДКИН, кандидат технических наук, майор,
В. ШИРОБОКОВ, кандидат технических наук, капитан,
В. МАКСИМОВ, капитан
ЛИТЕРАТУРА:
Шокин Ю.И., Федотов А.М., Жижимов О.Л. Технологии создания распределенных информационных систем для поддержки научных исследований // Вычислительные технологии. — 2015. — Том 20 — № 5. — С.251-274.
Жижимов О.Л., Шокин Ю.И., Федотов А.М. Технологическая платформа массовой интеграции гетерогенных данных // Вестник НГУ. Информационные технологии — 2013. Том 11, № 1. — С.24-41.
Кривоногов С.В. Разработка информационной системы для контроля и оценки знаний студентов // Вестник НГИЭИ — 2016. — С.30-40.
Ананченко И.В. Классификация компьютерных систем тестирования знаний учащихся // Международный журнал экспериментального образования. — 2016. № 4-2. — С.210-213; URL: http://www.expeducation.ru/ru/article/view?id=9769