• Как правильно управлять финансами своего бизнеса, если вы не специалист в области финансового анализа - Финансовый анализ

    Финансовый менеджмент - финансовые отношения между суъектами, управление финасами на разных уровнях, управление портфелем ценных бумаг, приемы управления движением финансовых ресурсов - вот далеко не полный перечень предмета "Финансовый менеджмент"

    Поговорим о том, что же такое коучинг? Одни считают, что это буржуйский брэнд, другие что прорыв с современном бизнессе. Коучинг - это свод правил для удачного ведения бизнесса, а также умение правильно распоряжаться этими правилами

5.3. КОМПЬЮТЕРНОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 
17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 
34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 
51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 
68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 
85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 
102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 
119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 

 

Обучение - многогранный процесс, и контроль знаний - лишь одна из его сторон. Однако именно в ней компьютерные технологии продвинулись максимально далеко, и среди них тестирование занимает ведущую роль. В ряде стран тестирование потеснило традиционные формы контроля - устные и письменные экзамены и собеседования.

По-видимому, многие преподаватели уже прошли через некоторую эйфорию при создании тестов и поняли, что это - весьма непростое дело. Куча бессистемно надерганных вопросов и ответов - далеко еще не тест. Оказывается, что для создания адекватного и эффективного теста надо затратить много труда. Компьютер может оказать в этом деле немалую помощь.

Существует специальная теория тестирования, оперирующая понятиями надежность, валидность, матрица покрытия и т.д., не специфических именно для компьютерных тестов. Здесь мы не будем в нее углубляться, сосредоточившись в основном на технологических аспектах.

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, рис. 6.13.

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 (рис. 6.14).

Рис. 6.13. Структуры линейной модели знаний

Рис. 6.14. Семантический граф модуля знаний

 

Приведем пример элемента модуля знаний по теме «Исследование графиков функций», рис. 6.15.

 

Рис. 6.15. Пример элемента модуля знаний

 

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».

Рис. 6.16. Схема создания тестовых заданий

 

Самый простой способ составления тестовых заданий - формирование вопросов к понятиям, составляющим узлы семантического графа (рис. 6.16), 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 подбором, выявляющим связь понятий между отдельными модулями.

Множество тестовых заданий (тестовое пространство), вообще говоря, согласно принципу исчерпывающего тестирования, может быть бесконечным. Например, для исчерпывающего контроля знании таблицы умножения целых чисел от 1 до 100 необходимо использовать 100х100 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, 1*3 и т.д. Поэтому в тест достаточно включить всего лишь несколько тестовых заданий 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:

1) формализация экспертной целевой модели знаний;

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

3) формирование и наполнение тестовых заданий;

4) формирование полного компьютерного теста;

5) тестовый эксперимент;

6) выбор эффективного теста;

7) 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);

• выполнение действия.

Выбор типов тестов определяется

• особенностями инструментальных тестовых программ (тестовыми оболочками);

• особенностями предметной области;

• опытом и мастерством экспертов.

Инструментальные тестовые оболочки. Для создания тестов по предметной области 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 выглядеть следующим образом.

1. Вопросы с фасетом. Задание вопроса, в котором меняются признаки.

Пример: Назовите столицу страны АНГЛИЯ : ? _____.

2. Вопросы с шаблоном ответа.

Пример: В каком году произошла Октябрьская революция? В ___ году.

3. 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).

4. Закрытая форма вопроса: номер правильного ответа.

Пример: Какой климат в Красноярском крае?

1. Континентальный.

2. Субтропики.

3. Умеренный.

4. Резко-континентальный.

5. 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

6. Конструирование ответа (шаблонный и бесшаблонный варианты): ответ формируется путем последовательного выбора элементов из инструментария по типу меню.

Пример: Чему равна производная функции у = Sin(x) + Cos(x) ?

у' = (Sin(x), Cos(x), tg(x), +, -, /, *, log(x), 1, 2, 3, 4, 5 и т.д.)

7. Задание на конструирование изображений: с помощью графредактора, меню изображений (аналогично предыдущему примеру).

8. 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 исчерпывают их многообразия. Многое зависит от мастерства и изобретательности эксперта по тестированию. При создании тестов важно учитывать многие обстоятельства: 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.

Пример теста по школьному курсу информатики. В 1996 г. Республиканский центр тестирования использовал тесты по некоторым школьным предметам, в частности по информатике. Ниже приводится один из его вариантов (разработчики: Н. Г. Граве, И.А.Елисеев, Г.В.Тюрникова). Тесты построены на основе канонического принципа: вопрос и варианты ответа.

Разработчиками выбрана следующая модель знаний школьного курса информатики:

Модуль 1. ВВЕДЕНИЕ

1. Измерение информации

2. Свойство информации

3. Измерение информации

4. Предмет информации. Фундаментальные понятия

5. История развития вычислительной техники

 

Модуль 2. УСТРОЙСТВО И РАБОТА ЭВМ

6. Состав информационно-измерительного комплекса

7. Поколения ЭВМ

8. Арифметические основы ЭВМ

9. Состав информационно-измерительного комплекса

10. Арифметические основы ЭВМ 1

11. Физические основы ЭВМ

12. Состав информационно-измерительного комплекса

 

Модуль 3. АЛГОРИТМИЗАЦИЯ

13. Величины, тип, имя, значения, вид

14. Величины, тип, имя, значения, вид

15. Величины, тип, имя, значения, вид

16. Типы алгоритма

17. Способы описания

18. Способы описания

19. Алгоритм, свойства

20 - 24. Остальные вопросы как единый подраздел

 

Модуль 4. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

25 - 28. Операционные системы

29 - 30. Текстовый, графический, музыкальный редакторы

31 - 32. Базы данных

33. Электронные таблицы

 

Модуль 5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

34 - 36. Перспективы развития

 

Российский тест по информатике N 01

 

01. кбайт-это

1) 1000 символов, 2) 1024 байт, 3) 8 бит, 4) 1000 байт

02. Достоверность - это свойство

1) алгоритма, 2) компьютера, 3) информации, 4) языка программирования

03. Наибольший объем памяти требуется для хранения

1)«10». 2)10, 3) «десять», 4) (10)

04. Носителем информации является

1) провода, 2) принтер, 3) классный журнал, 4) телефон

05. Первая машина, автоматически выполняющая все 10 команд, была

1) машина С.А.Лебедева, 2) машина Ч.Бэббиджа, 3) абак, 4) Pentium

06. Минимально необходимый набор устройств для работы компьютера содержит

1) принтер, системный блок, клавиатуру;

2) процессор, ОЗУ, монитор, клавиатуру;

3) монитор, винчестер, клавиатуру, процессор;

4) системный блок, дисководы, мышь

07. Элементной базой ЭВМ третьего поколения являются

1) ЭЛТ (электронно-лучевая трубка), 2) светодиоды.

3) ИС (интегральные схемы), 4) транзисторы

08. Число 3210-это

1)1000002, 2)358, 3)2116, 4)100001

09. К внешним запоминающим устройствам относится

1) процессор, 2) дискета, 3) монитор, 4) жесткий диск

10. Определить сумму трех чисел: 0012 + 0178 + 1112

1)02310, 2)00910. 3)1112, 4)10002

11. Перевести число 3210 в двоичную систему счисления

1)100000, 2)111111, 3)101010, 4)100001

12. К внутренним запоминающим устройствам относится

1) монитор, 2) жесткий диск, 3) оперативная память (RAM), 4) флоппи-диск

13. Неверно записанное выражение

1)+3, 2)tg(+3), 3)-tg(-3)+l, 4)-sin(-3)+(l)*(tg(+l)

14. По выполнении следующего алгоритма х := 7; у := 12+5; у := у + у - х значение х будет

1)7, 2)89, 3)94, 4)47

15. Если исполнить Х:=2; У:=Х+3; Х:=Х+1; У:=Х+3*У, то значение У равно

1)0, 2)-10, 3)18, 4)6.5

16. При t >> 17 будет ложно

l) t=17,01, 2) t >> 212 и t» 1000, 3)t=17, 4)t >>17 и t << 20

17. Каким должно быть значение k во фрагменте алгоритма

а:=1        нц

для i от 2 до k    a:=a*i; i=i+l

кц

чтобы а стало равно 11?

1) 8, 2) 9, 3) 10, 4) 11

18. Для вывода данных в блок-схемах используют фигуру

19. Геометрическая фигура             используется в блок-схемах для обозначения

1) условия, 2) останова, 3) любого действия, 4) цикла «для»

20. Не является свойством алгоритма

1) универсальность, 2) массовость, 3) результативность, 4) дискретность

21. При составлении алгоритма для вычисления функции y=a*sin(x) аргументами являются

l)sin; 2)a,x; 3)х; 4)х,у

22. Сколько раз выполнится цикл:

i:=l; a:=10; n:=2; 

нц пока а>0 a:=a-n*i

кц

1) 0, 2) 10, 3) 5, 4) 4

23. В качестве имени переменной может быть

1) 1996, 2) а1996, 3) 1996а, 4) -1996

24. Для описания циклического алгоритма используется конструкция

1)ПОКА, 2) ЕСЛИ, 3) ВЫБОР, 4) ПРОЦЕДУРА

25. Какая программа является интерпретатором команд MS-DOS ?

1) AUTOEXEC. BAT,   2) MSDOS.SYS,

3) CONFIG.SYS,                       4) CQMMAND.COM

26. Минимально необходимый набор файлов для работы компьютера в MS-DOS

1) IO.SYS, MSDOS.SYS

2) IO.SYS, MSDOS.SYS, COMMAND.COM

3) IO.SYS, MSDOS.SYS, COMMAND.COM, CONFIG.SYS

4) IO.SYS, MSDOS.SYS, COMMAND.COM .AUTOEXEC.BAT

27. Сколько символов в своем полном имени может содержать директория

1)11, 2)8, 3)7, 4)12

28. Неверным будет утверждение

1) файл с расширением .ТХТ может быть не текстовым

2) системный диск может не содержать файл CONFIG.SYS

3) файл AUTOEXEC.BAT может не содержать ни одной строки                                           (ни одного байта)

4) файл должен содержать в расширении не менее трех букв

29. Текстовый редактор «Лексикон» - это

1) прикладная программа                     2) базовое программное обеспечение

3) сервисная программа                       4) редактор шрифтов

30. Под термином «интерфейс» понимается

1) внешний вид программной среды, служащий для обеспечения диалога с

пользователем

2) связь текстового редактора с устройством печати

3) совокупность файлов, содержащихся в одном каталоге

4) устройство хранения графической информации

31. База данных - это

1) текстовый редактор 2) совокупность связанных между собой сведений

3) операционная оболочка 4) утилиты NC

32. Графический редактор нужен для

1) нормальной работы баз данных 2) быстрого поиска информации

3) проигрывания звуковых файлов 4) создания рисунков

33. В отличие от бумажных табличных документов, электронные таблицы обычно

1) имеют большую размерность

2) позволяют быстрее производить расчеты

3) обладают всеми свойствами, перечисленными в пунктах 1 - 2

4) стоят дороже

34. Что делает невозможным подключение компьютера к глобальной сети ?

1) тип компьютера

2) состав периферийных устройств

3) отсутствие винчестера

4) отсутствие телефона

35. Дан E-mail: artem@svremech.msk.ru. Слово msk означает

1) город назначения 2) тип компьютера 3) каталог 4) имя пользователя

36. Первый PHOTO CD был произведен фирмой

1)1ВМ, 2) APPLE, 3) KODAK, 4) POLAROID

 

Ответы на тестовые задания

 

1.-2);      2.-3);    3.-3);    4.-3);    5.-2);    6.-2);    7.-3);    8.-4);    9.-2);

10.-4);    11.-4); 12.-2); 13.-4); 14.-1); 15.-3); 16.-3); 17.-4); 18.-3);

19.-2);    20.-1); 21.-3); 22.-3); 23.-2); 24.-1); 25.-4); 26.-2); 27.-2);

28.-4);    29.-1); 30.-1); 31.-2); 32.-4); 33.-3); 34.-4); 35.-1); 36.-1).

 

5.4. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ОБЛАСТИ КОМПЬЮТЕРНОГО ОБУЧЕНИЯ

 

Современные 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). ИОС реализует адаптивное и двухстороннее взаимодействие, направленное на эффективную передачу знаний Под адаптивностью понимается то, что система дает пояснения, подходящие каждому обучаемому, с помощью динамического управления, зависящего от процесса обучения Двустороннее взаимодействие - это взаимодействие со смешанной инициативой, при которой обучаемый может задать вопросы или просить систему решить задачу. ИОС отличаются друг от друга прежде всего методологиями представлений знаний о предметной области, об обучаемом и о процессе обучения.

Наиболее перспективным путем развития ИОС является, по-видимому, путь создания самообучающихся систем, приобретающих знания в диалоге с человеком. Общая архитектура системы совместного обучения человека и компьютера может определяться следующими компонентами;

• микромир;

• учащийся-человек;

• учащийся-компьютер;

• интерфейс между двумя учащимися и микромиром;

• интерфейс между двумя учащимися.

В основе разработки компьютерного «соученика» в центре внимания должно быть соотношение между управлением и коммуникацией Прототипом такого рода системы можно считать MEMOLAB - обучающую среду с искусственным интеллектом по методологии экспериментальной психологии и человеческой памяти.

Другое направление развития систем искусственного интеллекта - распределенные системы, связывающие два и более компьютеров так, что ученики могут обучаться, сотрудничая или соревнуясь, каждый на своем компьютере В этом случае возникает некое подобие «классного» обучения, но на совершенно ином уровне. Эксперименты и оценки показывают, что такое обучение оказывается более эффективным и интересным, чем обучение в одиночку.

Недостатком многих существующих ИОС является ориентация на специальные знания в рамках определенного предмета, так что в них не предусмотрена возможность простой адаптации к другой предметной области. Более общий подход состоит в развитии интеллектуального окружения (оболочки), из которого затем можно получить много ИОС путем наполнения различным содержанием, как баз знаний. Пример такой системы - EEPS, обучающая среда для решения задач, обеспечивающая обучение решению задач в качественных областях науки.

Система реализует модель преподавания, основанную на трех режимах:

• режим вопросов (обучаемый расспрашивает компьютер, с целью получения ответов на задачи и их объяснений);

• режим исследования (решения задачи совместными усилиями обучаемого с компьютером, обучаемый поставляет требуемую информацию для решения задачи);

• режим решения (обучаемый решает задачу самостоятельно, получая минимальную помощь и советы компьютера).

Система диагностики представляет стратегию решения задач студентом в виде одного из следующих стилей:

• дефектный стиль (студент, зная материал, допускает одну или более концептуальных 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 постепенно, 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 использованием различных видов дифференциального анализа, когнитивной диагностики.

В современных интеллектуальных обучающих системах, в основном, используются знания о качественных (количественных) аспектах процесса обучения. Однако, необходимо учитывать и мотивашюнную сторону обучения. Мотивационные аспекты обучения можно классифицировать в соответствии с такими явлениями, как соревновательность, заинтересованность, самоконтроль, уверенность и удовлетворение.

Обучающая система должна

• определять мотивацнонное состояние обучаемого;

• реагировать с целью мотивации рассеянных, менее уверенных или недовольных учеников или поддержки уже мотивированных учеников. Примеры мотивационной тактики:

•если менее вверенный 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 и его методическое обоснование, а на внешнюю иллюстративно-наглядную сторону. Современные графические и звуковые возможности компьютера, а также возможность комплексирования его в качестве управляющего устройства с системами учебного телевидения, обусловили появление средств гипер- и мультимедиа. Научные 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 мультипликации. 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 и 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 обучения и основные подходы в компьютерном обучении. Ситуация, сложившаяся в области компьютерного обучения, является парадоксальной: несмотря на активно и в различных направлениях ведущиеся поиски, обилие результатов, зреет ощущение необходимости кардинальных изменений концепции обучения, глубинного изменения 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.

 

Контрольные вопросы и задания

 

1. Разработайте модель знания по школьному разделу «действия с дробями», используя модульный принцип.

2. Разработайте тест на знание таблицы умножения чисел от 0 до 100.

3. Используя какую-либо инструментальную тестовую оболочку, разработайте компьютерный тест по тестовым заданиям курса информатики, описанным в настоящей главе.

 

Дополнительная литература к главе 6

 

1. Балыко Г. Г., Пугач В. И., Фиишан 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.

3. Глушков В М. Основы безбумажной информатики / Изд. 2-е. - М.: Наука, 1987.

4. А.Каратыгин С., Тихонов А , Долголаптев В. Базы данных: простейшие средства обработки информации, электронные таблицы, системы управления базами данных. В 2-х томах. - М.: ABF.1995.

5. Коновалова Н. В., Капралов Е.Г. Введение в ГИС. - Петрозаводск: Петрозаводский госуниверситет, 1995.

6. Крамм Р. Системы управления базами данных dBASE II и dBASE III для персональных компьютеров. - М.: Финансы и статистика, 1988.

7. САПР. Системы автоматизированного проектирования / Под ред. И.П.Норенкова. - Минск: Высшая школа, 1987.

8. Свириденко С. С. Современные информационные технологии. - М.: Радио и связь, 1989.

9. Советов Б Я. АСУ. Введение в специальность. - М.: Высшая школа, 1989.

10. Советов Б.Я. Информационная технология. - М.: Высшая школа, 1992.

11. Фурунжиев P.M., Гугля В. А. САПР, или как ЭВМ помогает конструктору. -Минск: Высшая школа, 1987.

12. Электронная почта в системе MS-DOS. Официальное руководство компании Редком.-М., 1995.

13. Журнал «Информатика и образование», с 1992 г.

14. Журнал «Педагогическая информатика», с 1994 г.

 

 

Обучение - многогранный процесс, и контроль знаний - лишь одна из его сторон. Однако именно в ней компьютерные технологии продвинулись максимально далеко, и среди них тестирование занимает ведущую роль. В ряде стран тестирование потеснило традиционные формы контроля - устные и письменные экзамены и собеседования.

По-видимому, многие преподаватели уже прошли через некоторую эйфорию при создании тестов и поняли, что это - весьма непростое дело. Куча бессистемно надерганных вопросов и ответов - далеко еще не тест. Оказывается, что для создания адекватного и эффективного теста надо затратить много труда. Компьютер может оказать в этом деле немалую помощь.

Существует специальная теория тестирования, оперирующая понятиями надежность, валидность, матрица покрытия и т.д., не специфических именно для компьютерных тестов. Здесь мы не будем в нее углубляться, сосредоточившись в основном на технологических аспектах.

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, рис. 6.13.

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 (рис. 6.14).

Рис. 6.13. Структуры линейной модели знаний

Рис. 6.14. Семантический граф модуля знаний

 

Приведем пример элемента модуля знаний по теме «Исследование графиков функций», рис. 6.15.

 

Рис. 6.15. Пример элемента модуля знаний

 

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».

Рис. 6.16. Схема создания тестовых заданий

 

Самый простой способ составления тестовых заданий - формирование вопросов к понятиям, составляющим узлы семантического графа (рис. 6.16), 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 подбором, выявляющим связь понятий между отдельными модулями.

Множество тестовых заданий (тестовое пространство), вообще говоря, согласно принципу исчерпывающего тестирования, может быть бесконечным. Например, для исчерпывающего контроля знании таблицы умножения целых чисел от 1 до 100 необходимо использовать 100х100 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, 1*3 и т.д. Поэтому в тест достаточно включить всего лишь несколько тестовых заданий 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:

1) формализация экспертной целевой модели знаний;

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

3) формирование и наполнение тестовых заданий;

4) формирование полного компьютерного теста;

5) тестовый эксперимент;

6) выбор эффективного теста;

7) 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);

• выполнение действия.

Выбор типов тестов определяется

• особенностями инструментальных тестовых программ (тестовыми оболочками);

• особенностями предметной области;

• опытом и мастерством экспертов.

Инструментальные тестовые оболочки. Для создания тестов по предметной области 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 выглядеть следующим образом.

1. Вопросы с фасетом. Задание вопроса, в котором меняются признаки.

Пример: Назовите столицу страны АНГЛИЯ : ? _____.

2. Вопросы с шаблоном ответа.

Пример: В каком году произошла Октябрьская революция? В ___ году.

3. 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).

4. Закрытая форма вопроса: номер правильного ответа.

Пример: Какой климат в Красноярском крае?

1. Континентальный.

2. Субтропики.

3. Умеренный.

4. Резко-континентальный.

5. 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

6. Конструирование ответа (шаблонный и бесшаблонный варианты): ответ формируется путем последовательного выбора элементов из инструментария по типу меню.

Пример: Чему равна производная функции у = Sin(x) + Cos(x) ?

у' = (Sin(x), Cos(x), tg(x), +, -, /, *, log(x), 1, 2, 3, 4, 5 и т.д.)

7. Задание на конструирование изображений: с помощью графредактора, меню изображений (аналогично предыдущему примеру).

8. 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 исчерпывают их многообразия. Многое зависит от мастерства и изобретательности эксперта по тестированию. При создании тестов важно учитывать многие обстоятельства: 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.

Пример теста по школьному курсу информатики. В 1996 г. Республиканский центр тестирования использовал тесты по некоторым школьным предметам, в частности по информатике. Ниже приводится один из его вариантов (разработчики: Н. Г. Граве, И.А.Елисеев, Г.В.Тюрникова). Тесты построены на основе канонического принципа: вопрос и варианты ответа.

Разработчиками выбрана следующая модель знаний школьного курса информатики:

Модуль 1. ВВЕДЕНИЕ

1. Измерение информации

2. Свойство информации

3. Измерение информации

4. Предмет информации. Фундаментальные понятия

5. История развития вычислительной техники

 

Модуль 2. УСТРОЙСТВО И РАБОТА ЭВМ

6. Состав информационно-измерительного комплекса

7. Поколения ЭВМ

8. Арифметические основы ЭВМ

9. Состав информационно-измерительного комплекса

10. Арифметические основы ЭВМ 1

11. Физические основы ЭВМ

12. Состав информационно-измерительного комплекса

 

Модуль 3. АЛГОРИТМИЗАЦИЯ

13. Величины, тип, имя, значения, вид

14. Величины, тип, имя, значения, вид

15. Величины, тип, имя, значения, вид

16. Типы алгоритма

17. Способы описания

18. Способы описания

19. Алгоритм, свойства

20 - 24. Остальные вопросы как единый подраздел

 

Модуль 4. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

25 - 28. Операционные системы

29 - 30. Текстовый, графический, музыкальный редакторы

31 - 32. Базы данных

33. Электронные таблицы

 

Модуль 5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

34 - 36. Перспективы развития

 

Российский тест по информатике N 01

 

01. кбайт-это

1) 1000 символов, 2) 1024 байт, 3) 8 бит, 4) 1000 байт

02. Достоверность - это свойство

1) алгоритма, 2) компьютера, 3) информации, 4) языка программирования

03. Наибольший объем памяти требуется для хранения

1)«10». 2)10, 3) «десять», 4) (10)

04. Носителем информации является

1) провода, 2) принтер, 3) классный журнал, 4) телефон

05. Первая машина, автоматически выполняющая все 10 команд, была

1) машина С.А.Лебедева, 2) машина Ч.Бэббиджа, 3) абак, 4) Pentium

06. Минимально необходимый набор устройств для работы компьютера содержит

1) принтер, системный блок, клавиатуру;

2) процессор, ОЗУ, монитор, клавиатуру;

3) монитор, винчестер, клавиатуру, процессор;

4) системный блок, дисководы, мышь

07. Элементной базой ЭВМ третьего поколения являются

1) ЭЛТ (электронно-лучевая трубка), 2) светодиоды.

3) ИС (интегральные схемы), 4) транзисторы

08. Число 3210-это

1)1000002, 2)358, 3)2116, 4)100001

09. К внешним запоминающим устройствам относится

1) процессор, 2) дискета, 3) монитор, 4) жесткий диск

10. Определить сумму трех чисел: 0012 + 0178 + 1112

1)02310, 2)00910. 3)1112, 4)10002

11. Перевести число 3210 в двоичную систему счисления

1)100000, 2)111111, 3)101010, 4)100001

12. К внутренним запоминающим устройствам относится

1) монитор, 2) жесткий диск, 3) оперативная память (RAM), 4) флоппи-диск

13. Неверно записанное выражение

1)+3, 2)tg(+3), 3)-tg(-3)+l, 4)-sin(-3)+(l)*(tg(+l)

14. По выполнении следующего алгоритма х := 7; у := 12+5; у := у + у - х значение х будет

1)7, 2)89, 3)94, 4)47

15. Если исполнить Х:=2; У:=Х+3; Х:=Х+1; У:=Х+3*У, то значение У равно

1)0, 2)-10, 3)18, 4)6.5

16. При t >> 17 будет ложно

l) t=17,01, 2) t >> 212 и t» 1000, 3)t=17, 4)t >>17 и t << 20

17. Каким должно быть значение k во фрагменте алгоритма

а:=1        нц

для i от 2 до k    a:=a*i; i=i+l

кц

чтобы а стало равно 11?

1) 8, 2) 9, 3) 10, 4) 11

18. Для вывода данных в блок-схемах используют фигуру

19. Геометрическая фигура             используется в блок-схемах для обозначения

1) условия, 2) останова, 3) любого действия, 4) цикла «для»

20. Не является свойством алгоритма

1) универсальность, 2) массовость, 3) результативность, 4) дискретность

21. При составлении алгоритма для вычисления функции y=a*sin(x) аргументами являются

l)sin; 2)a,x; 3)х; 4)х,у

22. Сколько раз выполнится цикл:

i:=l; a:=10; n:=2; 

нц пока а>0 a:=a-n*i

кц

1) 0, 2) 10, 3) 5, 4) 4

23. В качестве имени переменной может быть

1) 1996, 2) а1996, 3) 1996а, 4) -1996

24. Для описания циклического алгоритма используется конструкция

1)ПОКА, 2) ЕСЛИ, 3) ВЫБОР, 4) ПРОЦЕДУРА

25. Какая программа является интерпретатором команд MS-DOS ?

1) AUTOEXEC. BAT,   2) MSDOS.SYS,

3) CONFIG.SYS,                       4) CQMMAND.COM

26. Минимально необходимый набор файлов для работы компьютера в MS-DOS

1) IO.SYS, MSDOS.SYS

2) IO.SYS, MSDOS.SYS, COMMAND.COM

3) IO.SYS, MSDOS.SYS, COMMAND.COM, CONFIG.SYS

4) IO.SYS, MSDOS.SYS, COMMAND.COM .AUTOEXEC.BAT

27. Сколько символов в своем полном имени может содержать директория

1)11, 2)8, 3)7, 4)12

28. Неверным будет утверждение

1) файл с расширением .ТХТ может быть не текстовым

2) системный диск может не содержать файл CONFIG.SYS

3) файл AUTOEXEC.BAT может не содержать ни одной строки                                           (ни одного байта)

4) файл должен содержать в расширении не менее трех букв

29. Текстовый редактор «Лексикон» - это

1) прикладная программа                     2) базовое программное обеспечение

3) сервисная программа                       4) редактор шрифтов

30. Под термином «интерфейс» понимается

1) внешний вид программной среды, служащий для обеспечения диалога с

пользователем

2) связь текстового редактора с устройством печати

3) совокупность файлов, содержащихся в одном каталоге

4) устройство хранения графической информации

31. База данных - это

1) текстовый редактор 2) совокупность связанных между собой сведений

3) операционная оболочка 4) утилиты NC

32. Графический редактор нужен для

1) нормальной работы баз данных 2) быстрого поиска информации

3) проигрывания звуковых файлов 4) создания рисунков

33. В отличие от бумажных табличных документов, электронные таблицы обычно

1) имеют большую размерность

2) позволяют быстрее производить расчеты

3) обладают всеми свойствами, перечисленными в пунктах 1 - 2

4) стоят дороже

34. Что делает невозможным подключение компьютера к глобальной сети ?

1) тип компьютера

2) состав периферийных устройств

3) отсутствие винчестера

4) отсутствие телефона

35. Дан E-mail: artem@svremech.msk.ru. Слово msk означает

1) город назначения 2) тип компьютера 3) каталог 4) имя пользователя

36. Первый PHOTO CD был произведен фирмой

1)1ВМ, 2) APPLE, 3) KODAK, 4) POLAROID

 

Ответы на тестовые задания

 

1.-2);      2.-3);    3.-3);    4.-3);    5.-2);    6.-2);    7.-3);    8.-4);    9.-2);

10.-4);    11.-4); 12.-2); 13.-4); 14.-1); 15.-3); 16.-3); 17.-4); 18.-3);

19.-2);    20.-1); 21.-3); 22.-3); 23.-2); 24.-1); 25.-4); 26.-2); 27.-2);

28.-4);    29.-1); 30.-1); 31.-2); 32.-4); 33.-3); 34.-4); 35.-1); 36.-1).

 

5.4. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ОБЛАСТИ КОМПЬЮТЕРНОГО ОБУЧЕНИЯ

 

Современные 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). ИОС реализует адаптивное и двухстороннее взаимодействие, направленное на эффективную передачу знаний Под адаптивностью понимается то, что система дает пояснения, подходящие каждому обучаемому, с помощью динамического управления, зависящего от процесса обучения Двустороннее взаимодействие - это взаимодействие со смешанной инициативой, при которой обучаемый может задать вопросы или просить систему решить задачу. ИОС отличаются друг от друга прежде всего методологиями представлений знаний о предметной области, об обучаемом и о процессе обучения.

Наиболее перспективным путем развития ИОС является, по-видимому, путь создания самообучающихся систем, приобретающих знания в диалоге с человеком. Общая архитектура системы совместного обучения человека и компьютера может определяться следующими компонентами;

• микромир;

• учащийся-человек;

• учащийся-компьютер;

• интерфейс между двумя учащимися и микромиром;

• интерфейс между двумя учащимися.

В основе разработки компьютерного «соученика» в центре внимания должно быть соотношение между управлением и коммуникацией Прототипом такого рода системы можно считать MEMOLAB - обучающую среду с искусственным интеллектом по методологии экспериментальной психологии и человеческой памяти.

Другое направление развития систем искусственного интеллекта - распределенные системы, связывающие два и более компьютеров так, что ученики могут обучаться, сотрудничая или соревнуясь, каждый на своем компьютере В этом случае возникает некое подобие «классного» обучения, но на совершенно ином уровне. Эксперименты и оценки показывают, что такое обучение оказывается более эффективным и интересным, чем обучение в одиночку.

Недостатком многих существующих ИОС является ориентация на специальные знания в рамках определенного предмета, так что в них не предусмотрена возможность простой адаптации к другой предметной области. Более общий подход состоит в развитии интеллектуального окружения (оболочки), из которого затем можно получить много ИОС путем наполнения различным содержанием, как баз знаний. Пример такой системы - EEPS, обучающая среда для решения задач, обеспечивающая обучение решению задач в качественных областях науки.

Система реализует модель преподавания, основанную на трех режимах:

• режим вопросов (обучаемый расспрашивает компьютер, с целью получения ответов на задачи и их объяснений);

• режим исследования (решения задачи совместными усилиями обучаемого с компьютером, обучаемый поставляет требуемую информацию для решения задачи);

• режим решения (обучаемый решает задачу самостоятельно, получая минимальную помощь и советы компьютера).

Система диагностики представляет стратегию решения задач студентом в виде одного из следующих стилей:

• дефектный стиль (студент, зная материал, допускает одну или более концептуальных 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 постепенно, 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 использованием различных видов дифференциального анализа, когнитивной диагностики.

В современных интеллектуальных обучающих системах, в основном, используются знания о качественных (количественных) аспектах процесса обучения. Однако, необходимо учитывать и мотивашюнную сторону обучения. Мотивационные аспекты обучения можно классифицировать в соответствии с такими явлениями, как соревновательность, заинтересованность, самоконтроль, уверенность и удовлетворение.

Обучающая система должна

• определять мотивацнонное состояние обучаемого;

• реагировать с целью мотивации рассеянных, менее уверенных или недовольных учеников или поддержки уже мотивированных учеников. Примеры мотивационной тактики:

•если менее вверенный 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 и его методическое обоснование, а на внешнюю иллюстративно-наглядную сторону. Современные графические и звуковые возможности компьютера, а также возможность комплексирования его в качестве управляющего устройства с системами учебного телевидения, обусловили появление средств гипер- и мультимедиа. Научные 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 мультипликации. 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 и 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 обучения и основные подходы в компьютерном обучении. Ситуация, сложившаяся в области компьютерного обучения, является парадоксальной: несмотря на активно и в различных направлениях ведущиеся поиски, обилие результатов, зреет ощущение необходимости кардинальных изменений концепции обучения, глубинного изменения 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.

 

Контрольные вопросы и задания

 

1. Разработайте модель знания по школьному разделу «действия с дробями», используя модульный принцип.

2. Разработайте тест на знание таблицы умножения чисел от 0 до 100.

3. Используя какую-либо инструментальную тестовую оболочку, разработайте компьютерный тест по тестовым заданиям курса информатики, описанным в настоящей главе.

 

Дополнительная литература к главе 6

 

1. Балыко Г. Г., Пугач В. И., Фиишан 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.

3. Глушков В М. Основы безбумажной информатики / Изд. 2-е. - М.: Наука, 1987.

4. А.Каратыгин С., Тихонов А , Долголаптев В. Базы данных: простейшие средства обработки информации, электронные таблицы, системы управления базами данных. В 2-х томах. - М.: ABF.1995.

5. Коновалова Н. В., Капралов Е.Г. Введение в ГИС. - Петрозаводск: Петрозаводский госуниверситет, 1995.

6. Крамм Р. Системы управления базами данных dBASE II и dBASE III для персональных компьютеров. - М.: Финансы и статистика, 1988.

7. САПР. Системы автоматизированного проектирования / Под ред. И.П.Норенкова. - Минск: Высшая школа, 1987.

8. Свириденко С. С. Современные информационные технологии. - М.: Радио и связь, 1989.

9. Советов Б Я. АСУ. Введение в специальность. - М.: Высшая школа, 1989.

10. Советов Б.Я. Информационная технология. - М.: Высшая школа, 1992.

11. Фурунжиев P.M., Гугля В. А. САПР, или как ЭВМ помогает конструктору. -Минск: Высшая школа, 1987.

12. Электронная почта в системе MS-DOS. Официальное руководство компании Редком.-М., 1995.

13. Журнал «Информатика и образование», с 1992 г.

14. Журнал «Педагогическая информатика», с 1994 г.