Мультимедийная тестирующая система контроля знаний

 

Лихачев Владимир Викторович

к.т.н., заведующий кафедрой информатики

Карагандинский государственный технический университет (КарГТУ)

ул. Б. Мира, 56, г. Караганда, 270010, тел. 8(721)438893

likch@mail.ru

 

Кан Олег Александрович

к.т.н., доцент кафедры информатики

Карагандинский государственный технический университет (КарГТУ)

ул. Б. Мира, 56, г. Караганда, 270010, тел. 8(721)513118

o.kan@kstu.kz

 

Аннотация

В статье описана мультимедийная тестирующая система для контроля знаний студентов. Элементы мультимедиа дают возможность составления комплексных исследовательских вопросов, которые требуют демонстрации всех знаний и умений из проверяемой области. Вопросы можно составлять на русском, английском, казахском и других языках. При формировании вопросов  можно использовать программные модули, графические, аудио и видео файлы. База тестовых вопросов разбита на 4 раздела. Вопросы для тестирования можно выбирать из разделов в любой последовательности, что позволяет использовать единую базу для тестирования на любой стадии изучения дисциплины.

In article describes a multimedia test system for the control of students' knowledge. Media elements give the possibility of a complex research questions that require demonstration of knowledge and ability of the control area. Questions can be in English, Russian, Kazakh and other languages. In forming the questions, you can use program modules, graphics, audio and video files. Database of test questions divided into 4 sections. Questions can be selected for testing of the sections in any order, allowing you to use a uniform database for testing at any stage of the discipline.

 

Ключевые слова

Мультимедийная тестирующая система, программный модуль, аудио вопросы, видео вопросы, база тестовых вопросов.

Multimedia test system, program module, audio questions, video questions, database of test questions.

 

Введение

 

Одна из основных задач применения современных информационных и компьютерных технологий - повышение качества образования. Мультимедиа и компьютерная техника являются сегодня немаловажным компонентом информационных технологий (ИТ), представляя интерес не только для студента, но и для преподавателя. Теперь уже не стоит вопрос о том, а нужны ли ИТ в образовании, ибо сегодня без них невозможно представить деятельность современного университета. Использование мультимедиа и компьютерной техники позволяют в одной работе объединить весь комплекс доступных современному преподавателю источников (текстовых, графических, аудио- и видео документов).

Однако, следует обратить внимание на недостаточный уровень общей компьютерной и информационной подготовки преподавателей. Отсутствие их личной заинтересованности, игнорирующих технологические новинки, отсутствие навыков самостоятельного выбора и использования новых электронных ресурсов, сервисов и технологий [1]. Эти факторы препятствует инновациям и оказывает негативное воздействие на образовательные процессы с использованием ИТ.

 

Компьютерная система контроля знаний

 

Внедрение инновационных и компьютерных технологий в образовании предусматривает постепенный переход от традиционных форм контроля знаний к автоматизированным. В этой связи вопросы применения компьютерных систем контроля знаний являются предметом исследований многих педагогов, ученых и специалистов в области информационных технологий. Одной из самых распространенных на данный момент компьютерных систем организации контроля знаний является тестовая система. Основные требования к тестовой системе приведены в статье [2,3] и заключаются в следующем:

- Компьютерный тест должен быть простым в использовании;

- Тестовых вопросов должно быть достаточно много, чтобы совокупность этих вопросов охватывала весь материал, который обучающийся должен усвоить;

- Вопросы и варианты возможных ответов должны выдаваться в случайном порядке, чтобы исключить возможность механического запоминания их последовательности;

- Необходимо проводить учет времени, затраченного на ответы, и ограничивать это время с целью исключения использовании каких-либо подсказок.

Важное значение приобретает при компьютерном тестировании вопрос борьбы со шпаргалкой. Один из способов борьбы со шпаргалкой – это ограничение времени тестирования. Чтобы иметь положительный результат проверки, нужно давать ответы не только правильно, но и достаточно быстро. В разработанной компьютерной системе контроля знаний учтены основные требования приведенные в статьях [2,3]. Кроме того, имеется возможность формирования тестовых заданий в виде программных модулей. Такая форма позволяет значительно усложнить вопросы и эффективно бороться со шпаргалками. Кроме того, от студента требуется проведение некоторых дополнительных действий, связанных, например, с какими-то вычислениями, выполнением логических операций, разработкой алгоритма и др. На рис. 1 показан пример тестового задания в виде программного модуля.

Рис. 1. Внешний вид программного модуля с тестовым заданием

В процессе тестирования при появлении данного вопроса, студент нажимает на кнопку «Старт». При этом программа случайно формирует исходные данные (в нашем примере число N). Студент решает предложенную задачу и вводит ответ в поле ввода. После нажатия кнопки «Проверка» программа сравнивает ответ студента с вычисленным программно результатом и передает оценку в тестирующую систему. Случайное программное формирование исходных данных и вычисление результата исключает возможность использования шпаргалки.

Компьютерное тестирование помогает разнообразить формы контроля знаний, сделав их более привлекательными для студентов за счет применения элементов мультимедиа, а так же более объективно оценить знания студентов. Применение программных модулей в компьютерных контролирующих системах позволяет строить тестовые задания проблемного характера. В ходе решения проблемы студенты углубляют свои теоретические и практические знания по конкретному вопросу, развивают умения решать проблемы, осваивают логические методы решения задач.

Умение решать проблемы является важнейшей ключевой компетенцией, необходимой человеку в любой сфере его деятельности и повседневной жизни. Если обучающиеся овладеют умениями решать проблемы, их ценность для организаций, где они будут работать, многократно возрастет, кроме того, они приобретут компетенцию, которая пригодится им в течение всей жизни. Эффективность проявляется также в том, что преподаватель может провести опрос гораздо большего числа студентов за меньшее время по сравнению с очным опросом. Кроме того, студенты могут самостоятельно проходить многократное тестирование для закрепления полученных теоретических знаний.

Рассмотрим процесс проведения тестирования традиционным способом:

   Преподаватель подготавливает вопросы и варианты ответов в текстовом редакторе.

   Подготовленные вопросы распечатываются и раздаются студентам.

   Студенты отмечают правильные варианты ответов и сдают работы преподавателю.

   Преподаватель обрабатывает ответы студентов и выставляет оценку.

 

При таком подходе возникает несколько проблем:

   Все студенты получают один и тот же набор вопросов и вариантов ответа. Это может привести к тому, что студенты могут легко узнать, какой вариант ответа является правильным для любого вопроса и заранее подготовить ответы.

  Время, затраченное преподавателем на обработку результатов тестирования, может быть достаточно большим. При этом оно тем больше, чем больше вопросов в тесте.

 

Проблемы и преимущества компьютерного тестирования

 

Анализ научно-педагогической литературы и современной образовательной практики показал, что в настоящее время идет процесс становления системы компьютерного тестирования в области образования, а тестовые технологии рассматриваются как одно из средств контроля качества подготовки и уровня знаний студентов. Однако многие ученные констатируют недостаточную изученность научно-практических основ технологий компьютерного тестирования.

В настоящее время существуют следующие проблемы применения компьютерного тестирования:

- отсутствие научно обоснованных инструментальных средств, выполняющих как контролирующие, так и обучающие функции;

- необходимость в разнообразии форм и функций тестовых заданий в целях усиления их обучающего и контролирующего потенциалов;

- отсутствие у большинства преподавателей навыков программирования и потребность в создании тестовых систем контроля знаний студентов на основе индивидуального педагогического опыта.

- создание и модификация баз тестовых заданий в соответствии со структурой читаемых курсов и автоматизированной их компоновки в тестовые блоки с генерацией вариантов заданий и ответов.

Важную роль играет оценка степени усвояемости материала учащимися. Для этого необходимо тщательное изучение способов формирования вопросов и ввода ответов, которые целесообразно использовать в автоматизированном обучении. В этой связи важным является необходимость представления студенту не только стандартных вопросов с готовыми вариантами ответов, а комплексных исследовательских заданий, которые требуют демонстрации всех знаний и умений из проверяемой области. Безусловно, что такие тестовые задания могут стать проблемой разработчиков, так как и разработка, и проверка подобных тестов гораздо более трудоемкая задача, чем составление тестов на множественный выбор. Результаты теоретических исследований методов и алгоритмов автоматизированного контроля и оценки знаний приведены в работах [4,5].

В процессе работы преподавателю необходимо проводить текущий и рубежный контроль знаний студентов по очень широкому спектру изучаемого материала. Для текущего и рубежного тестирования преподавателю необходимо создавать специальные тестовые материалы. Эти материалы должны отвечать нескольким требованиям, главные из которых: реализация  мультимедийных возможностей компьютера и компьютерная форма обработки результатов тестирования. Чем интереснее и разнообразнее  вопросы, тем прочнее изученный материал закрепляется и дольше сохраняется.

Как отмечается в работах [6,9], уровень профессионализма преподавателей является основным преимуществом в условиях возрастания конкуренции на рынке образовательных услуг. Компьютерное тестирование имеет следующие достоинства:

-       Случайный выбор вопросов для прохождения тестирования из компьютерной базы.

-       Автоматическое получение результатов тестирования и освобождение преподавателя от трудоемкой работы.

-       Объективность в оценке знаний осуществляемой компьютерной программой.

-       Возможность использования элементов мультимедиа в тестирующих программах.

-       Возможность использования программных модулей для формирования проблемных вопросов.

-       Возможность использования компьютерного тестирования для обучающих функций без участия преподавателя.

-       Тестовый контроль обеспечивает одновременную проверку знаний студентов всей группы и формирует у них мотивацию для подготовки к каждому занятию.

 

Система компьютерного тестирования

 

На кафедре информатики Карагандинского государственного технического университета была разработана компьютерная система контроля знаний, содержащая комплекс программ, которая включает следующие дополнительные возможности:

-       Использование программного модуля в вопросе.

-       Использование различных форм тестовых вопросов (закрытые, с вводом ответа, на соответствие и др.).

-       Вставка в вопрос рисунка.

-       Вставка в вопрос анимации.

-       Вставка в вопрос звукового файла.

-       Вставка в вопрос видеоклипа.

Рассмотрим различные формы и виды вопросов, использованных в системе компьютерного тестирования. Внешний вид вопроса с рисунком представлен на рис. 2. В заголовке окна указывается фамилия зарегистрированного студента и учебная группа. В левом верхнем окне выдается текст вопроса. В верхнем правом окне показывается рисунок, анимация или видеоролик. В центре окна размещены варианты ответов (от 2 до 5).

 

Рис. 2. Внешний вид вопроса с рисунком

В нижней части окна расположены кнопки для прохождения тестирования. С помощью кнопок «Предыдущий» и «Следующий» можно передвигаться вперед или назад по вопросам, выбранным для тестирования. Кнопка «Повторить» предназначена для повторного прокручивания аудио или видео ролика, добавленного в текущий вопрос. Аудио ролик можно использовать при изучении иностранного языка. Например, включить фрагмент беседы или рассказа на английском языке. Здесь от студента требуется умение понимать разговорный язык. В окне вопроса можно задать вопрос по теме аудио ролика. Прослушав аудио ролик, студент должен выбрать правильный вариант ответа на вопрос.

Внешний вид вопроса на соответствие представлен на рис. 3. Линии соответствия (красного цвета) устанавливаются щелчками мыши.

 

Рис. 3. Внешний вид вопроса на соответствие

Внешний вид вопроса с вводом ответа представлен на рисунке 4. При вводе ответа пробелы и регистр букв не учитываются. В конце вопроса указывается, на каком языке нужно вводить ответ.

 

Рис. 4. Внешний вид вопроса с вводом ответа

Внешний вид вопроса с программным модулем представлен на рисунке 5. Данный модуль был реализован при изучении логических элементов по дисциплине «Информатика».

 

Рис. 5. Внешний вид вопроса с программным модулем

Суть проблемы заключается в том, что учащемуся нужно определить, какой логический элемент представлен в виде черного прямоугольника. При нажатии на кнопку «Старт» программа случайным образом выбирает один из логических элементов: И, ИЛИ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ, ИСКЛ. ИЛИ. Учащийся путем перебора входных сигналов Х1, Х2, Х3 и анализа выходного сигнала Y, должен определить, какой логический элемент ему представила программа. При нажатии на одну из кнопок И, ИЛИ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ, ИСКЛ. ИЛИ программа передает через буфер обмена оценку в тестирующую систему и тестирование продолжается.

Так как программа генерирует при каждом запуске случайные логические элементы, использовать шпаргалку невозможно. То есть студенту нужно выучить принципы работы логических элементов для успешного прохождения тестирования.

 

Правила заполнения тестовых вопросов

 

Тестовые вопросы с вариантами ответов можно набирать на русском, английском, казахском и других языках, поддерживающих Юникод (unicode).

Заполнение вопросов с вариантами ответов удобно производить в редакторе Notepad (БЛОКНОТ) или M. Word.Заполненный файл сохраняется как файл Юникод с расширением txt. Заполнение вопросов производится по следующим правилам:

1. В начале файла между символами "< >" идет название дисциплины, по которому проводится тестирование. После этого идут шесть символов пароля. Пароль предназначен для входа в системные настройки. В пароле можно использовать латинские, русские буквы и цифры.

2. Начало вопроса начинается с двух символов "/" и "\", затем непосредственно сразу после этих символов идет текст вопроса.

3. Вопрос  можно вводить в несколько строк. Варианты ответов вводятся в одну строку.

4. Каждый вариант ответа начинается с новой строки, причем неправильный ответ начинается со знака "минус", а правильный ответ - со знака "плюс".

5. Общее число вариантов ответов равно от двух до пяти. Количество правильных вариантов ответов равно от одного до пяти.

6. Вопрос заканчивается символами "\" и "/"

7. В вопрос можно добавить программный модуль с расширением exe, графический, анимационный, аудио  или видео файл, с расширениями gif, jpg,  bmp,  wmf, wav,  avi и др.    Для этого используются символы "< >"   в конце вопроса,  между этими символами вставляется имя мультимедийного файла.

Пример вопроса с видео файлом:

/\ Какой вид спорта показан на видео?

-футбол

+баскетбол

-волейбол

-гандбол

-хоккей

\/<v2.avi>

 

Пример вопроса со звуковым файлом:

/\ Послушай фрагмент беседы на английский языке и укажи, что делает Давид.

- Просматривает электронную почту.

- Ремонтирует принтер.

+ Разговаривает по телефону.

- Печатает отчет на принтере.

\/<golos.wav>

 

В данной контролирующей системе используются тестовые задания различных форм, таких как открытое задание (ввод правильного ответа), задание закрытой формы (выбор одного или нескольких правильных ответов), задание на соответствие, задание на последовательность, задание на конструирование. Эти формы тестовых заданий достаточны для эффективного тестирования [7]. Кроме этого, имеется возможность использовать программный модуль для формирования тестовых заданий проблемного характера.

После создания файла вопросов с ответами, его необходимо зашифровать с помощью специальной программы кодирования, входящей в состав системы компьютерного тестирования. Программа кодирования шифрует исходный файл с вопросами  и создает шифрованный файл с расширением  .ask, который затем используется в программе тестирования. Для тестирования необходим только зашифрованный файл вопросов. Результаты тестирования сохраняются в файле Result.html. Если файла Result.html нет, он создается автоматически, иначе файл пополняется новыми результатами тестирования.

 

Режим настройки параметров тестирующей системы

 

Кнопка «Настройка» предназначена для входа в режим настройки (рис. 6). Для входа в режим настройки после запуска программы тестирования необходимо ввести пароль, который был записан в исходном файле вопросов после названия дисциплины. В окне настроек можно задавать время тестирования в минутах и количество вопросов на тестирование. Можно разрешить или запретить просмотр правильных вариантов ответов в конце тестирования.

База вопросов условно разбита на четыре раздела.  По каждому разделу можно задавать количество вопросов из базы и количество вопросов для тестирования. Причем сумма вопросов по разделам должна равняться количеству вопросов в базе, а сумма вопросов по разделам для тестирования будет равна количеству вопросов предлагаемых для тестирования. Все настройки сохраняются в файле testkan.ini.

 

Рис. 6. Окно настройки параметров тестирования

Таким образом, при тестировании из каждого раздела базы вопросов случайным образом выдается заданное число вопросов. При текущем контроле можно выбирать вопросы из любого раздела базы. Например, можно для тестирования выбирать вопросы только из первого раздела базы.

После окончания тестирования выдается оценка в буквенной системе и в процентах. Набранные баллы подсчитываются аналогично рекомендаций, приведенных в [8,10]. Число вопросов для  тестирования должно быть меньше чем число вопросов в базе. Установленные параметры сохраняются в файле и не требуют дальнейшей настройки.

 

Заключение

 

Значительную роль в достижении требований к результатам обучения студентов, в совершенствовании учебно-воспитательного процесса играет проверка знаний и умений. Компьютерная система контроля знаний значительно повышает эффективность обучения и проверки знаний. Разработанная мультимедийная тестовая система позволяет создавать вопросы с использованием аудио и видео файлов, а также подключать программные модули с тестовыми заданиями повышенной сложности. Вопросы можно составлять на русском, английском, казахском и других языках. Разработанные компьютерные тестовые программы внедрены на кафедрах информатики и вычислительной техники КарГТУ для тестирования студентов очной и заочной формы обучения.

 

Литература

 

  1. Манако А.Ф., Синица К.М. КТ в обучении: взгляд сквозь призму трансформаций // Международный электронный журнал “Образовательные технологии и общество (Educational Technology & Society)" – 2012 – V. 15 -N3. - С.392-413. - ISSN 1436-4522. URL: http://ifets.ieee.org/russian/periodical/V_153_2012EE.html.
  2. Галеев И.Х., Иванов В.Г., Аристова Н.В., Урядов В.Г. Сравнительный анализ программных комплексов TestMaker и ACT-Тest // Международный электронный журнал "Образовательные технологии и общество (Educational Technology & Society)" - 2007 - V. 10 -N 3. - С.336-360. - ISSN 1436-4522. URL: http://ifets.ieee.org/russian/periodical/journal.html
  3. Медведева С.Н., Тутубалин П.И.. Информационные технологии контроля и оценки знаний в системе дистанционного обучения Moodle. Международный электронный журнал “Образовательные технологии и общество (Educational Technology & Society)" – 2012 – V. 15 -N1.  – С.555-566. - ISSN 1436-4522. URL: http://ifets.ieee.org/russian/periodical/V_151_2012EE.html
  4. Аванесов В.С.. Научные проблемы тестового контроля знаний. – М.: Учебный центр при исследовательском центре проблем качества подготовки специалистов, 1994. – 136 с.
  5. Медведева С.Н.. Разработка компьютерных обучающих систем. Учебное пособие. Казань: Изд-во «Школа», 2011. – 64 с.
  6. Ноздрина Н.Н.. Исследование результатов e-learning проектов в высшей школе Украины. //Образовательные технологии и общество(Educational Tehnology & Society) –Казань: КГТУ – 2010. Т.13. №2. – с.409-416.
  7. Башмаков А.И., Башмаков И.А.. Разработка компьютерных учебников и обучающих систем. – М: Филинъ, 2003.– 616 с.
  8. Методические рекомендации по разработке педагогических тестов контроля качества обучения студентов. Приложение к СТП 12 100-02. http://www.bti.secna.ru/education/org/stp/pril_stp_12100_02.html
  9. Кривицкий Б.Х.. Обучающие компьютерные программы: психология разработки преподавателями обучающих курсов в АСО // Международный электронный журнал "Образовательные технологии и общество (Educational Technology & Society)" - 2007 - V. 10 -N 3. - С.395-406. - ISSN 1436-4522. URL: http://ifets.ieee.org/russian/periodical/journal.html
  10. Хохлов Д.Г., Захарова З.Х., Захаров А.Н. Оценка уровня подготовки в системе электронного обучения программированию АСО // Международный электронный журнал "Образовательные технологии и общество (Educational Technology & Society)" - 2012 - V. 15 -N 1. - С.537-554. - ISSN 1436-4522. URL: http://ifets.ieee.org/russian/periodical/journal.html