Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,564

Инструментальные средства мониторинга учебного процесса по физике

Клещева Н.А. Штагер Е.В. Шилова Е.С.

Компьютерные технологии, имеющие потен­циально широкий спектр дидактического назначе­ния, рассматриваются в последние годы как доста­точно объективное инструментальное средство поддержки, мониторинга и диагностики образова­тельного процесса. Наибольшую актуальность приобретает разработка и внедрение в учебный процесс многофункциональных систем тестирова­ния, внутри которых возможно реализовать еди­ную методологию использования тестовых техно­логий на всех структурных элементах предметной подготовки по дисциплине.

В Дальневосточном государственном техни­ческом университете на протяжении ряда лет ве­дутся исследования, связанные с проектированием и реализацией автоматизированной системы тестирования (АСТ) знаний студентов по физике. Курс физики является основополагающим в структуре профессиональной подготовки инжене­ра. Сложность программного материала, устойчи­вая тенденция к уменьшению числа часов, отводи­мых на его изучение, диктуют необходимость сис­тематического контроля знаний студентов для последующей педагогической коррекции образо­вательного процесса.

При выборе исходных установок, определяю­щих ориентированность проектирования данной системы, основной задачей была определена ком­плексная реализация методической и программно-технической ее подсистем. Поскольку каждая из подсистем АСТ должна быть должна быть пред­ставлена в сложной архитектуре, и самое главное, поддерживать взаимное функционирование, в качестве универсального средства их разработки были выбраны СЛЖ-технологии, предназначен­ные для проектирования многофункциональных информационных систем.

Концептуальной основой данных технологий являются методологии системного анализа и мо­делирования, позволяющие на этапе создания ин­формационной системы обеспечить следующие позиции: требуемую функциональность системы и адаптивность к изменяющимся условиям ее функ­ционирования; проектирование реализуемых в системе объектов данных; проектирование про­грамм и средств интерфейса (экранных форм, от­четов), которые будут обеспечивать выполнение запросов к данным; учет конкретной среды или технологии реализации проекта, а именно: топо­логии сети, конфигурации аппаратных средств, используемой архитектуры, и т. п.

Использование СЛЖ-технологии позволяет разработать детальный план функционирования АСТ, содержащий не только ее концептуальные элементы, такие как организация сеансов тестиро­вания, но и конкретные особенности, начиная от спецификации общего назначения и описания кру­га пользователей системы, и заканчивая схемами физического размещения аппаратных и программ­ных элементов системы тестирования. Кроме того, разработанный на языке UML (язык СЛЖ-тех-нологий) план может включать в себя программ­ные классы, написанные на различных языках про­граммирования, схемы баз данных, программные компоненты многократного использования.

Разработка методической подсистемы пред­полагала следующие виды деятельности:

  1. выбор структурных элементов системы предметной подготовки по физике, на которых наиболее эффективно использование тестовых технологий;
  2. определение системы знаний, подлежащих тестированию;
  3. отображение и структурирование учебного материала, используемого для контроля знаний;
  4. составление тестовых заданий;
  5. разработка методики и организации прове­дения сеансов тестирования.

Программно-техническая часть разработки АСТ заключалась в создании интегрированной базы данных всей учебной и организационно-методической информации и разработке автома­тизированных рабочих мест всех предполагаемых участников педагогического взаимодействия.

Использование CASE-технологий в процессе разработки АСТ позволило последовательно реа­лизовать все необходимые этапы проектирования информационных систем: анализ деловой сферы, проектирование архитектуры системы, реализация системы, оценка ее качества и эффективности. На основе анализа деловой сферы проектируемой системы были определены следующие ее ролевые функции: руководитель проекта, программный администратор, программисты, операторы, препо­даватели-пользователи, преподаватели - авторы тестовых вопросов, методисты - разработчики схем тестирования (шаблонов тестирования) для разных тем и организационных форм проведения занятий, тестируемые студенты.

При проектировании данной системы были созданы следующие t/MZ-диаграммы: диаграмма деловых прецедентов, описывающая основные функциональные сервисы разрабатываемой систе­мы; контекстная диаграмма, представляющая со­бой общее описание системы; диаграммы деком­позиции, описывающие каждый модуль системы; диаграммы видов деятельности.

Таким образом, взаимное проектирование обеих подсистем на основе C/ML-моделирования позволило разработать автоматизированную сис­тему тестирования, обладающую широким спек­тром дидактического и программного назначения. Разработанная система выполняет следующие функции: обеспечивает составление тестовых за­даний, их статистический и семантический ана­лиз, составление шаблонов для различных типов тестирования, организацию сеансов тестирования по разработанным шаблонам, ведение текущей и пролонгированной статистики по каждому сту­денту по разработанным системам оценивания.

С учетом структуры предметной подготовки по физике были предусмотрены четыре основные схемы (шаблоны) тестирования. Для системы ау­диторной работы студентов реализованы шабло­ны «Практическое занятие» и «Лабораторная ра­бота»; в системе самостоятельной работы - шаб­лоны «Самоконтроль» и «Пересдача». Последний шаблон может применяться как для текущего, так и для рубежного тестирования. В каждом шаблоне обозначены следующие позиции: число учебных тем, включенных в данную процедуру тестирова­ния, общее число вопросов, число вопросов по каждой теме (подтеме), уровень сложности вопро­са, время тестирования и схема назначения оцен­ки. Система оценивания в каждом шаблоне ис­пользует однопорядковую шкалу для возможно­сти ведения «сквозного» рейтинга внутри системы предметной подготовки по физике. В разных шаб­лонах могут использоваться одинаковые тестовые задания, однако схема назначения оценки и вес каждого отдельного задания будут различны для разных шаблонов. Сеанс тестирования проходит на нескольких уровнях сложности. На каждом уровне предъявляется определенное число вопро­сов, соответствующих количеству дидактических единиц, определяющих содержательный объем структурного элемента предметной подготовки по физике, по которому проводится тестирование. Выбор вопроса осуществляется случайным обра­зом из интегрированного банка заданий.

Для реализации обозначенных функций ис­пользовалась среда Borland Developer Studio 2006, являющаяся средой объектно-ориентированного программирования, что в свою очередь дает в ру­ки разработчика гибкий инструмент разработки интерфейсов для приложений. Для работы с базой данных использовалась СУБД InterBase, отличаю­щаяся простотой в установке и легкостью в адми­нистрировании. Для разработанной системы тес­тирования с помощью этой СУБД была создана база данных, содержащая необходимое количест­во таблиц (полей) и строк (записей).

Разработанное программно-техническое обес­печение системы ориентировано на территориаль­ную разнесенность учебных корпусов Дальнево­сточного государственного технического универ­ситета. Преподаватели кафедры физики распреде-ленно из различных мест в локальной компьютер­ной сети вуза могут выполнять следующие виды деятельности: пополнять базу тестовых вопросов, базу схем тестирования, проводить сеансы тести­рования студенческих групп и отдельных студен­тов на всех видах занятий. По всем видам тестирования ведется подробная статистика, результаты которой учитываются при выставлении итоговой оценки по семестровому циклу обучения.

Пилотные испытания работоспособности дан­ной системы показали, что она обеспечивает воз­можность педагогической диагностики учебного процесса, поскольку позволяет обобщать и анали­зировать результаты тестирования студентов по заданным блокам учебного материала (программы в целом, разделу программы, отдельным темам), а также осуществлять коррекцию учебного процес­са с целью повышения его качества. Кроме того, принцип «дружественности интерфейса», поло­женный в основу разработки интерфейсов пользо­вателей (особенно тестируемых студентов) позво­лил свести к минимуму «психологический дис­комфорт», обычно сопровождающий традицион­ные схемы проведения контроля знаний студентов по физике.

Работа представлена на Международную на­учную конференцию «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», 11-25 июля 2009 г., "Золото Азии". Поступила в редакцию 14.07.2009 г.


Библиографическая ссылка

Клещева Н.А., Штагер Е.В., Шилова Е.С. Инструментальные средства мониторинга учебного процесса по физике // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2009. – № 6. – С. 75-0;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=266 (дата обращения: 25.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074