 |
Системы компьютерной диагностики знаний
|
|
|
|
Введение
Как уже неоднократно отмечалось, создание, и совершенствование компьютеров привело и продолжает приводить к созданию новых технологий в различных сферах научной и практической деятельности. Одной из таких сфер стало образование - процесс передачи систематизированных знаний, навыков и умений от одного поколения к другому. На наших глазах возникают нетрадиционные информационные системы, связанные с обучением; такие системы естественно называть информационно-обучающими.
С началом промышленного изготовления компьютеров первых поколений и их появлением в образовательных учреждениях возникло новое направление в педагогике - компьютерные технологии обучения. Первая обучающая система была разработана в США в конце 1950-х гг. и развивалась в течение 20 лет. Массовыми создание и использование обучающих программ стали с начала 1980-х гг., когда появились и получили широкое распространение ПК.
Благодаря своим конструктивным и функциональным особенностям современный ПК является уникальной по своим возможностям обучающей машиной. Он находит применение в обучении самым разнообразным дисциплинам и служит базой для создания большого числа новых информационных технологий обучения.
Технические возможности ПК, если компьютер используется как обучающее средство, позволяют:
· активизировать учебный процесс;
· индивидуализировать обучение;
· повысить наглядность в предъявлении материала;
· повысить интерес учеников к обучению.
Активизация обучения связана с диалоговым характером работы компьютера и ученика, т.к. ученики работают каждый за своим компьютером. При традиционном классном обучении основное - это восприятие учащимися информации в устной форме, при этом ученику не часто приходится проявлять активность на уроке и учитель не в состоянии организовать и контролировать активную работу каждого ученика на его рабочем месте.
|
|
|
Индивидуализация обучения при использовании компьютера также связана с интерактивным характером работы с компьютером и наличием компьютеров на рабочих местах: каждый ученик теперь может сам выбирать темп обучения, делать в работе паузы. С помощью начального теста программа может определить уровень обучения ученика, и в соответствии с этим уровнем предъявлять теоретический материал, вопросы и задачи, а также подсказки и помощь.
Компьютерная технология повышает интерес к обучению предметам, не связанным с информатикой. Новое в организации учебного процесса с участием компьютера, само изменение характера работы ученика на уроке способствуют повышению интереса к учебе. Важное значение имеют элементы игры, состязательности в компьютерном обучении (например, подсчет очков и сравнение достижений различных учеников) или звуковые и зрительные эффекты (звучание музыкальных мелодий, мигание и цвета на экране дисплея).
Глава I. Компьютерные обучающие системы
Типы обучающих программ
Основанием для классификации служат обычно особенности учебной деятельности обучаемых при работе с программами. Многие авторы выделяют четыре типа обучающих программ:
· тренировочные и контролирующие;
· наставнические;
· имитационные и моделирующие;
· развивающие игры.
Программы 1-го типа (тренировочные) предназначены для закрепления умений и навыков. Предполагается, что теоретический материал уже изучен. Эти программы в случайной последовательности предлагают учащемуся вопросы и задачи и подсчитывают количество правильно и неправильно решенных задач (в случае правильного ответа может выдаваться поощряющая ученика реплика). При неправильном ответе ученик может получить помощь в виде подсказки.
|
|
|
Программы 2-го типа (наставнические) предлагают ученикам теоретический материал для изучения. Задачи и вопросы служат в этих программах для организации человеко-машинного диалога, для управления ходом обучения. Так, если ответы, даваемые учеником, неверны, программа может «откатиться назад» для повторного изучения теоретического материала.
Программы 3-го типа (моделирующие) основаны на графически-иллюстративных возможностях компьютера, с одной стороны, и вычислительных, с другой, и позволяют осуществлять компьютерный эксперимент. Такие программы предоставляют ученику возможность наблюдать на экране дисплея некоторый процесс, влияя на его ход подачей команды с клавиатуры, меняющей значения параметров.
Программы 4-го типа (игры) предоставляют в распоряжение ученика некоторую воображаемую среду, существующий только в компьютере мир, набор каких-то возможностей и средств их реализации. Использование предоставляемых программой средств для реализации возможностей, связанных с изучением мира игры и деятельностью в этом мире, приводит к развитию обучаемого, формированию у него познавательных навыков, самостоятельному открытию им закономерностей, отношений объектов действительности, имеющих всеобщее значение.
Наибольшее распространение получили обучающие программы первых двух типов в связи с их относительно невысокой сложностью, возможностью унификации при разработке многих блоков программ. Если программы 3 и 4-го типов требуют большой работы программистов, психологов, специалистов в области изучаемого предмета, педагогов-методистов, то технология создания программ 1 и 2-го типов ныне сильно упростилась с появлением инструментальных средств или наполняемых автоматизированных обучающих систем (АОС).
Основные действия, выполняемые программами первых двух типов:
· предъявление кадра с текстом и графическим изображением;
· предъявление вопроса и меню вариантов ответа (или ожидание ввода открытого ответа);
· анализ и оценка ответа;
· предоставление кадра помощи при нажатии специальной клавиши.
|
|
|
Они могут быть легко и унифицировано запрограммированы, так что разработчику обучающей программы остается ввести в компьютер только соответствующий текст, варианты ответов, нарисовать на экране с помощью манипулятора «мышь» картинки.
Весьма перспективной технологией обучения является метод групповых исследовательских проектов, моделирующий деятельность реального научного сообщества. Такая технология включает следующие моменты:
· первоначальную мотивацию исследования; обнаружение какого-либо парадокса, постановку проблемной задачи;
· поиск объяснения парадокса, построение гипотез;
· проведение исследований, экспериментов, наблюдений и измерений, литературных изысканий с целью доказать или отвергнуть гипотезы, объяснения;
· групповое обсуждение результатов, составление отчета, проведение научной конференции;
· решение вопроса о практическом применении результатов исследований;
· разработку и защиту итогового проекта по теме.
Работа над проектом продолжается от двух недель до двух месяцев. На заключительных стадиях работы над проектом обычно возникают новые проблемные задачи, обнаруживаются новые парадоксы, т.е. создается мотивация для осуществления новых проектов.
Содержание обучения по методу проектов является межпредметным, интегрированным, привлекающим знания из различных областей и проблемы, возникающие на практике.
Обучение по методу проектов, кроме изучения конкретных разделов наук, позволяет достигать и другие педагогические цели:
· развитие письменной речи;
· овладение компьютерной грамотностью, освоение текстового редактора, компьютерных телекоммуникационных программ;
· развитие общих навыков решения проблем;
· развитие навыков работы в группе;
· развитие навыков творческой работы.
Системы компьютерной диагностики знаний
Диагностика качества знаний и контроль обучения являются одними из основных проблем современного образования.
В настоящее время тестовый контроль определяют как педагогическую деятельность по измерению уровня усвоения и качественной оценки структуры предметных и учебных дисциплин.
|
|
|
В чем причины популярности компьютерных тестов? Во-первых, компьютер позволяет сократить время тестирования, а также сократить до минимума разрыв времени между диагностикой и интерпретацией результатов, что очень важно в процессе обучения и воспитания личности. Во-вторых, компьютер - «педагог без эмоций» - обеспечивает одинаковые условия для всех испытуемых. В-третьих, компьютер предоставляет возможность контролирования степени «откатки», проведения адаптивного тестирования (когда компьютер приспосабливает уровень сложности теста к ученику), «снятия» информации о процессе деятельности испытуемого при выполнении заданий и т.п. С развитием компьютерной техники и телекоммуникационных технологий выявились дополнительные преимущества компьютерного тестирования, основными из которых являются: возможность реализации контроля и диагностики в условиях дистанционного образования; возможность предъявления заданий с использованием мультимедийных технологий.
В технологиях компьютерной диагностики знаний, как правило, используют принципы «белого и черного ящиков». В качестве «белого ящика» используется экспертная модель знаний предметной области, а «черный ящик» - это исследуемая система, то есть учащийся.
Педагогическая диагностика осуществляется путем сравнительного анализа результатов тестирования (выходных данных) с эталонными, полученными от подобного воздействия на «белый ящик».
Множество тестовых заданий (тестовое пространство), согласно принципу исчерпывающего тестирования, может быть бесконечным. Однако очевидно, что существует конечное подмножество тестовых заданий, использование которых позволяет с большой вероятностной точностью оценить соответствие знаний учащегося экспертной модели предметной области (полный тест). Из полного теста можно выделить эффективный тест (оптимальный по объему набор тестовых заданий, гарантирующий объективную оценку по заданным критериям).
Современные компьютерные средства, телекоммуникационные системы имеют возможности создания открытого объединенного ресурса для целей диагностики качества образования. В настоящее время многими исследователями проектируются и создаются информационные системы компьютерной диагностики знаний.
Система имеет точки открытого доступа (входа), обозначенные кружочками со стрелками. Среди участников системы выделим три группы: экспертов, пользователей, технический персонал (программисты, администраторы).
|
|
|
В настоящее время разработаны и разрабатываются компьютерные системы тестирования. В них, как правило, содержатся четыре блока: администрирования, разработки тестов, тестирования и интерпретации результатов тестирования (аналитико-статистический блок).
Необходимым ресурсом для целей тестирования является пространство тестовых заданий. Его формирование может производиться всеми участниками образовательного процесса: учеными, преподавателями вузов, учителями и т.п.
Одной из самых сложных является задача разработки тестовых заданий. Тестовое задание (ТЗ) - это четкое и ясное предписание, требующее однозначно определяемого ответа или определенного алгоритма действий, которое в совокупности с ответом выражает соответствие знаний, умений, навыков испытуемого выбранным критериям.
В настоящее время используется множество различных форм ТЗ. Выделим среди них наиболее приемлемые для реализации в компьютерных системах:
· открытые ТЗ дополнения требуют самостоятельного ответа испытуемого, но формулировка вопроса должна предполагать однозначный ответ;
· открытые ТЗ конструирования также требуют самостоятельного ответа, но имеется набор ключевых слов, с помощью которых можно его формулировать;
· закрытые ТЗ альтернативных ответов требуют однозначного ответа (да/нет, верно/неверно);
· закрытые ТЗ множественного выбора предполагают наличие вариативности в выборе. Состоят из вопроса и вариантов ответа (дистракторов), среди которых один или несколько верных. Канонической считается форма, содержащая вопрос и четыре варианта ответа, среди которых один верный;
· закрытые ТЗ восстановления соответствия. В таких заданиях необходимо восстановить соответствие между элементами двух списков.
Перечисленные формы тестовых заданий не исчерпывают их многообразия. Выбор форм ТЗ зависит от особенностей предметной области, возможностей тестовой оболочки, опыта и мастерства экспертов. Наиболее удобной для использования в компьютерных тестах является каноническая форма ТЗ.
|
|
|
