Смекни!
smekni.com

Компьютерные и информационные системы в образовании (стр. 5 из 6)

Как отмечалось выше, широкое распространение в настоящее время получают инструментальные авторские системы по созданию педагогических средств; обучающих программ, электронных учебников, компьютерных тестов. Особую актуальность для преподавателей школ и вузов приобретают программы для создания компьютерных тестов – тестовые оболочки. Подобных программных средств существует множество, и программисты-разработчики готовы строить новые варианты, так называемых, авторских систем.

Однако широкое распро­странение этих программных средств сдерживается отсутствием простых и нетрудоемких методик составления тестовых заданий, с помощью которых можно «начинять» оболочки. В настоящем разделе представлены некоторые подходы к разработке компьютерных тестов.

Технология проектирования компьютерных тестов предметной области. Экспер­тами чаще используется метод нисходящего проектирования модели знаний (технология «сверху - вниз»). Вначале строится генеральное содержание предмет­ной области с разбивкой на укрупненные модули (разделы). Затем проводится детализация модулей на элементарные подмодули, которые, в свою очередь, напол­няются педагогическим содержанием.

Другой метод проектирования «снизу - вверх» (от частного к общему) в большинстве случаев реализуется группой экспертов для разработки модели знаний сложной и объемной предметной области или для нескольких, близких по структуре и содержанию, предметных областей.

Каждый модуль предполагает входящую информацию, состоящую из набора не­обходимых понятий из других модулей и предметных областей, а на выходе создает совокупность новых понятий, знаний, описанных в данном модуле.


Модуль может содержать подмодули. Элементарный подмодуль - неделимый элемент знания - может быть представлен в виде базы данных, базы знаний, ин­формационной модели. Понятия и отношения между ними представляют семанти­ческий граф.


Приведем пример элемента модуля знаний по теме «Исследование графиков функций» (рис 3).

Модульное представление знаний помогает:

· организовать четкую систему контроля с помощью компьютерного тестирова­ния, поскольку допускает промежуточный контроль (тестирование) каждого модуля, итоговый контроль по всем модулям и их взаимосвязям, а также эффектив­но использовать методику «черного ящика»;

· осуществлять наполнение каждого модуля педагогическим содержанием;

· выявить и учитывать семантические связи модулей и их отношения с другими предметными областями.

Проектирование модели знаний играет важную роль для образовательного процесса. От этого, в конечном счете, зависит обучающая среда: учитель с его квалификацией и опытом, средства и технологии обучения, а главное - контроль обучения.

Модульный принцип построения модели знаний позволяет использовать прин­цип исчерпывающего контроля - полный перебор всех тестовых заданий для заданной предметной области, что характерно для итоговых измерений уровня обученности.

Можно выделить два принципиальных способа контроля (тестирования) некоторой системы:

1.Метод «белого ящика» - принцип тестирования экспертной модели знаний;

2.Метод «черного ящика» - тестирование некоторой сложной системы по прин­ципу контроля входных и выходных данных (наиболее подходит к компьютерному тестированию).

Для упрощения дальнейшего изложения введем ряд определений и понятий.

Тестирование - процесс оценки соответствия личностной модели знаний ученика экспертной модели знаний. Главная цель тестирования - обнаружение несоответст­вия этих моделей (а не измерение уровня знаний), оценка уровня их несоответствия. Тестирование проводится с помощью специальных тестов, состоящих из заданного набора тестовых заданий.

Тестовое задание - это четкое и ясное задание по предметной области, требую­щее однозначного ответа или выполнения определенного алгоритма действий.

Тест - набор взаимосвязанных тестовых заданий, позволяющих оценить соответствие знаний ученика экспертной модели знаний предметной области.

Тестовое пространство - множество тестовых заданий по всем модулям экс­пертной модели знаний.

Класс эквивалентности - множество тестовых заданий, таких, что выполнение учеником одного из них гарантирует выполнение других.

Полный тест - подмножество тестового пространства, обеспечивающее объектив­ную оценку соответствия между личностной моделью и экспертной моделью знаний.

Эффективный тест - оптимальный по объему полный тест.

Самой сложной задачей эксперта по контролю является задача разработки тес­тов, которые позволяют максимально объективно оценить уровень соответствия или несоответствия личностной модели знаний ученика и экспертной модели.

Подбор тестовых заданий осуществляется экспертами-педагогами методологией «белого ящика», а их пригодность оценивают с помощью «черного ящика».


Самый простой способ составления тестовых заданий - формирование вопросов к понятиям, составляющим узлы семантического графа (рис. 4), разработка упражнений, требующих для их выполнения знания свойств выбранного понятия. Более сложным этапом является разработка тестовых заданий, определяющих отношения между понятиями. Еще более глубокий уровень заданий связан с их добором, выявляющим связь понятий между отдельными модулями.

Множество тестовых заданий (тестовое пространство), вообще говоря, согласно принципу исчерпывающего тестирования, может быть бесконечным. Например, для исчерпывающего контроля знаний таблицы умножения целых чисел от 1 до 100 обходимо использовать 100x100 всех возможных комбинаций двух чисел. А для всех натуральных чисел тестовое пространство становится бесконечным.

Однако в каждом реальном случае существует конечное подмножество тестовых заданий, использование которых позволяет с большой вероятностной точностью оценить соответствие знаний ученика заданным критериям по экспертной модели знаний (полный тест).

Из полного теста можно выделить эффективный тест (оптимальный по объему набор тестовых заданий, гарантирующий оценку личностной модели ученика заданным критериям). Выбор эффективного теста зависит от удачного разбиения тестового пространства на классы эквивалентности, пограничные условия, создание тестов на покрытие путей и логических связей между понятиями и модулями.

В примере с таблицей умножения одним из классов эквивалентности может выступить множество заданий перемножения всех натуральных чисел на 1: 1*1, 1*2, *3 и т.д. Поэтому в тест достаточно включить всего лишь несколько тестовых зданий из этого класса эквивалентности.

В дальнейшем необходим тестовый эксперимент на группе учащихся, который позволит провести корректировку и доводку теста до вида эксплуатации (методика «черного ящика»).

Таким образом, построение компьютерных тестов можно осуществлять по следующим последовательным шагам:

- формализация экспертной целевой модели знаний;

- нисходящее (или снизу - вверх) проектирование тестового пространства;

- формирование и наполнение тестовых заданий;

- формирование полного компьютерного теста;

- тестовый эксперимент;

- выбор эффективного теста;

- анализ, корректировка и доводка теста до вида эксплуатации.

Типы компьютерных тестов. В соответствии с моделью знаний выделим три класса компьютерных тестов на знания, умения и навыки. Отметим, что типы компьютерных тестовых заданий определяются способами однозначного распозна­вания ответных действий тестируемого.

1. Типы тестовых заданий по блоку «знания»:

- вопросы альтернативные (требуют ответа да - нет);

- вопросы с выбором (ответ из набора вариантов);

- вопросы информативные на знание фактов (где, когда, сколько);

- вопросы на знание фактов, имеющих формализованную структуру (в виде информационной модели или схемы знаний);

- вопросы по темам, где имеются однозначные общепринятые знаковые модели: математические формулы, законы, предикатные представления, таб­лицы;

- вопросы, ответы на которые можно контролировать по набору ключевых слов;

- вопросы, ответы на которые можно распознавать каким-либо методом од­нозначно.

2. Типы тестовых заданий по блоку «навыки» (распознание деятельности: мани­пуляции с клавиатурой; по конечному результату):

- задания на стандартные алгоритмы (альтернативные да - нет, выбор из на­бора вариантов);

- выполнение действия.

3.Типы тестовых заданий по блоку «умения». Те же самые, что навыки, но ис­пользующие нестандартные алгоритмы и задачи предметной области при контроле времени их решения:

- задания на нестандартные алгоритмы (альтернативные да - нет, выбор из набора вариантов);