|
b>Технология проектирования компьютерных тестов предметной области. Экспер-тами чаще используется метод нисходящего проектирования модели знаний (технология «сверху - вниз»). Вначале строится генеральное содержание предмет-ной области с разбивкой на укрупненные модули (разделы). Затем проводится детализация модулей на элементарные подмодули, которые, в свою очередь, напол-няются 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 не-обходимых 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, ин-формационной модели. Понятия и отношения между ними представляют семанти-ческий граф.Приведем пример элемента модуля знаний по теме «Исследование графиков функций» (рис 3).Модульное представление знаний помогает:· организовать четкую систему контроля с помощью компьютерного тестирова-ния, поскольку допускает промежуточный контроль (тестирование) каждого модуля, итоговый контроль по всем модулям и их взаимосвязям, а также эффектив-но 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 прин-цип 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 прин-ципу 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 несоответст-вия 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, требую-щее 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 экс-пертной модели знаний. Класс эквивалентности - множество тестовых заданий, таких, что выполнение учеником одного из них гарантирует выполнение других. Полный тест - подмножество тестового пространства, обеспечивающее объектив-ную 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 тес-тов, 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: q формализация экспертной целевой модели знаний; q нисходящее (или снизу - вверх) проектирование тестового пространства; q формирование и наполнение тестовых заданий; q формирование полного компьютерного теста; q тестовый эксперимент; q выбор эффективного теста; q 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 распозна-вания ответных действий тестируемого. 1. Типы тестовых заданий по блоку «знания»: q вопросы альтернативные (требуют ответа да - нет); q вопросы с выбором (ответ из набора вариантов); q вопросы информативные на знание фактов (где, когда, сколько); q вопросы на знание фактов, имеющих формализованную структуру (в виде информационной модели или схемы знаний); q вопросы по темам, где имеются однозначные общепринятые знаковые модели: математические формулы, законы, предикатные представления, таб-лицы; q вопросы, ответы на которые можно контролировать по набору ключевых слов; q вопросы, ответы на которые можно распознавать каким-либо методом од-нозначно. 2. Типы тестовых заданий по блоку «навыки» (распознание деятельности: мани-пуляции с клавиатурой; по конечному результату): q задания на стандартные алгоритмы (альтернативные да - нет, выбор из на-бора вариантов); q выполнение действия. 3. Типы тестовых заданий по блоку «умения». Те же самые, что навыки, но ис-пользующие нестандартные алгоритмы и задачи предметной области при контроле времени их решения: q задания на нестандартные алгоритмы (альтернативные да - нет, выбор из набора вариантов); q выполнение действия. Выбор типов тестов определяется: q особенностями инструментальных тестовых программ (тестовыми оболочками); q особенностями предметной области; q опытом и мастерством экспертов. Инструментальные тестовые оболочки. Для создания тестов по предметной об-ласти разработаны и разрабатываются специальные инструментальные программы-оболочки, позволяющие создавать компьютерные тесты путем формирования базы данных из набора тестовых заданий. Инструментальные программы, позволяющие разрабатывать компьютерные тесты, можно разделить на два класса: универсальные и специализированные. Универсальные программы содержат тестовую оболочку как составную часть, Среди них «Адонис» (Москва), «Linkway» (Microsoft), «Фея» (Томск), «Радуга» (Москва) и т.п. Специализированные тестовые оболочки предназначены лишь для формирования тестов. Это - «Аист» (Москва), «I_now» (Иркутск), «Тест» (Красноярск) и др. Для того, чтобы разработать компьютерный вариант теста с помощью одной из названных выше программ, необходимо уяснить, какие формы тестовых заданий они допускают. Как правило, компьютерные формы представления тестовых заданий могут вы-глядеть следующим образом. Вопросы с фасетом. Задание вопроса, в котором меняются признаки. Пример: Назовите столицу страны АНГЛИЯ : ? ___________________. Вопросы с шаблоном ответа. Пример: В каком году произошла Октябрьская революция? В ______ году. Вопросы с набором ключевых слов (изображений, обозначений), из которых можно конструировать ответ. Пример: Какие силы действуют на тело, движущееся по наклонной плоскости? (сила трения, сила упругости, сила тяжести, сила реакции опоры). Закрытая форма вопроса: номер правильного ответа.
Пример: Какой климат в Красноярском крае? Континентальный. Субтропики. Умеренный. Резко-континентальный. Задание на соответствие: несколько вопросов и несколько ответов.
Пример: а) Кто автор планетарной модели? б) Кто автор закона тяготения? в) Кто автор поэмы «Мцыри»? а) М.Ю. Лермонтов б) Э. Резерфорд в) И. Ньютон Конструирование ответа (шаблонный и бесшаблонный варианты): ответ формируется путем последовательного выбора элементов из инструментария по типу меню. Пример: Чему равна производная функции Y=Sin(x)+Cos(x)? у' = (Sin(х), Cos(х), Tg(х), +, -,/,*, Log(х), 1, 2, 3, 4, 5 и т.д.) Задание на конструирование изображений: с помощью графического редактора, меню изображений (аналогично предыдущему примеру). Задание на демонстрацию с движущимися объектами. Ответ - в виде действия тестируемого (определенный набор клавиш). Пример: Клавиатурный тренажер на время. Перечисленные формы компьютерного представления тестовых заданий не ис-черпывают их многообразия. Многое зависит от мастерства и изобретательности эксперта по тестированию. При создании тестов важно учитывать многие обстоя-тельства: личность тестируемого, вид контроля, методику использования тестов в учебном процессе и т. п. Хорошим считается тест, если:• он восприимчив к угадыванию тестируемым;• он восприимчив к невнимательности и ошибочным действиям тестируемого;• он положительно влияет на тестируемого и педагога, который использует тест.При этом тест используется обучаемым как:• обучение (тренажер, самоконтроль);• контроль.Для учителя тест служит:• корректировке учебного процесса;• использованию как вспомогательного средства для контроля (текущего);• использованию как дидактического средства для обучения;• для дистанционного обучения.3. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ОБЛАСТИ КОМПЬЮТЕРНОГО ОБУЧЕНИЯСовременные исследования в области применения компьютеров в обучении развиваются, в основном, в рамках нескольких основных направлений, которые можно обозначить следующим образом:1) интеллектуальные обучающие системы;2) учебные мультимедиа и гипермедиа;3) учебные среды, микромиры и моделирование;4) использование компьютерных сетей в образовании:5) новые технологии для обучения конкретным дисциплинам.Остановимся на некоторых из этих направлений подробнее.Интеллектуальные обучающие системы. Наиболее перспективным направлением развития систем компьютерного обучения является технология искусственного интеллекта (ИИ). Системы, использующие методику ИИ, называют интеллектуальными обучающими системами (ИОС). Система диагностики представляет стратегию решения задач студентом в виде одного из следующих стилей:дефектный стиль (студент, зная материал, допускает одну или более концепту-альных ошибок);стиль «вокруг да около» (студент пытается найти решение многими неверными путями, задает много не относящихся к делу вопросов);рефлексивный стиль (когда студент знает материал, но решает задачу посте-пенно, иногда проходя через множество промежуточных этапов);импульсивный стиль (когда студент спешит прийти к заключению без достаточных оснований);* смешанный стиль - комбинация двух или более перечисленных выше стилей.Основанные на знаниях модели обучаемых могут быть построены с использова-нием различных видов дифференциального анализа, когнитивной диагностики.В современных интеллектуальных обучающих системах, в основном, использу-ются знания о качественных (количественных) аспектах процесса обучения. Однако, необходимо учитывать и мотивационную сторону обучения. Мотивационные аспекты обучения можно классифицировать в соответствии с такими явлениями, как соревновательность, заинтересованность, самоконтроль, уверенность и удовле-творение.Обучающая система должна:определять мотивационное состояние обучаемого;реагировать с целью мотивации рассеянных, менее уверенных или недовольных учеников или поддержки уже мотивированных учеников.Примеры мотивационной тактики:если менее уверенный ученик правильно решает задачу, система может предложить ему подобную задачу для закрепления;внимание рассеянных или неактивных обучаемых может быть привлечено неожиданными эффектами или вводными комментариями;интерес может быть повышен головоломками, вопросами или знакомством с новыми темами.Учебная мультимедиа и гипермедиа представляет собой развитие технологии программированного обучения, хотя упор делается не на адаптивность обучения его методическое обоснование, а на внешнюю иллюстративно-наглядную сторону, Современные графические и звуковые возможности компьютера, а также возмож-ность комплектования его в качестве управляющего устройства с системами учебного телевидения, обусловили появление средств гипер- и мультимедиа. Науч-ные исследования в данной области связаны с разработкой технологий создания учебных курсов большего размера на основе возможностей мульти- и гипермедиа. Под управлением компьютера система мультисред может производить в едином представлении объединение текста, графики, звуков, видео-образов и мультиплика-ции. Технология мультимедиа в последнее время широко применяется для создания электронных книг (и учебников).Развитием идей мультимедиа являются технологии компьютерной виртуальной реальности. В этом случае с помощью специальных экранов, датчиков, шлемов, перчаток н т.п. полностью моделируется управление, например, самолетом, так что; у обучаемого возникает полная иллюзия того, что он находится в кабине самолета и им управляет.Таковы основные направления исследований в области компьютерного обуче-ния и основные подходы в компьютерном обучении. Ситуация, сложившаяся в области компьютерного обучения, является парадоксальной: несмотря на активной в различных направлениях ведущиеся поиски, обилие результатов, зреет ощущение необходимости кардинальных изменений концепции обучения, глубинного измене подхода к компьютерному обучению. В первую очередь, требуется разработка адекватной теории компьютерного обучения, новых методов представлений знаний и моделирования процесса обучения и поведения обучаемого.Компьютерное обучение остается очень интересной и перспективной областью исследований, привлекающей передовых ученых, педагогов и методистов всего мира. С внедрением компьютерного обучения стали меняться стили и устоявшиеся подходы к обучению, стала быстро меняться сама эта традиционная сфера человеческой деятельности. Трудно переоценить значение и влияние этих изменений на судьбы человеческой цивилизации в целом. ЗаключениеОбъектом приложений информационных технологий являются самым различные науки и области практической деятельности человека. Многообразные информационные технологии, функционирующие разных видах человеческой деятельности (управлении производственным процессом, проектировании, финансовых операциях и т.п.) имея общие черты, в тоже время отличаются между собой.Применение информационных компьютерных технологий в системе образования в настоящее время приобретает массовый характер. Направлений использования компьютерной техники в образовании - масса: это и функция управления, и статистическая функция, а так же информационная, обучающая и контролирующая.Но что нового дает компьютер в образовании? В своей контрольной работе я рассказала о собственном опыте используемых мною компьютерных информационных технологий, о видах и типах контролирующих и обучающих программ. литература1. Балыко Г. Г., Пугач В. И., Фишман Л. И. Управление школой и базы данных. Самара: СГПИ, 1992.2. Берещанский Д.Г. Практическое программирование на dBase. М.: Финансы и статистика, 1989.3. Герман О.В. Введение в теорию экспертных систем и обработку знаний. Минск: «Дизайн-ПРО», 1995.4. Глушков В.М. Основы безбумажной информатики / Изд. 2-е. М.: Наука, 1987.5. Каратыгин С., Тихонов А., Долголаптев В., Базы данных: простейшие средства обработки информации, электронные таблицы, системы управления базами данных. В 2-х томах. М.: АВР,1995.6. Коновалова Н. В., Капралов Е. Г. Введение в ГИС. Петрозаводск: Петрозавод-ский госуниверситет, 1995.7. Могилев А.В. и др. Информатика. Учебное пособие для студ. педвузов / Под ред. Е. К. Хеннера. М.: Академия, 19998. САПР. Системы автоматизированного проектирования / Под ред. И.П. Норенкова. Минск: Высшая школа, 1987.9. Свириденко С.С. Современные информационные технологии. - М.: Радио и связь, 1989.10. Советов Б. Я. АСУ. Введение в специальность. - М.: Высшая школа, 1989.11. Советов Б. Я. Информационная технология. - М.: Высшая школа, 1992.12. Фурунжиев Р. И., Гугля В. А. САПР, или как ЭВМ помогает конструктору. Минск: Высшая школа, 1987.13. Журнал «Информатика и образование», с 1998 г.14. Журнал «Педагогическая информатика», с 1998 г.
Страницы: 1, 2, 3, 4
|
