Реферат

Тема магістерьскої роботи: "Розробка і забезпечення ефективного функціонування мережної системи тестування знань"

:: Актуальність, мета та задачі роботи ::

В освітньому процесі дуже велику роль грають контроль і оцінка знань. Вони одночасно виконують функції засвоєння і практичного застосування знання, що було отримано студентами й учнями в ході навчального процесу. Також важливим є стимулювання, моральне заохочення за участь у таких інтелектуальних змаганнях. На даний момент можна виділити 2 типи систем контролю знань:
   - орієнтовані на проходження тестів у писемній формі з наступною перевіркою викладачем;
   - системи комп'ютерного тестування з правильно підібраними тестами;

Системи першого типу існують уже тривалий час і мають ряд недоліків: неможливість автоматичної обробки результатів тестування, велика кількість рутинної роботи, що лягає на плечі організаторів тестування, невелика швидкість обробки результатів, а також необ'єктивність оцінки тестування. Усе це приводить до того, що по великому рахунку, системи першого типу застосовуються усе рідше і рідше. Тому дуже актуальною задачею є автоматизація процесу контролю знань, розробка комп'ютерних систем тестування.

Серед переваг комп'ютерних систем тестування можна виділити:
   - автоматизація обробки результатів;
   - звільнення викладача від проведення типових іспитів і модулів;
   - забезпечення об'єктивності контролю знань;
   - підвищення оперативності тестування;
   - можливість централізованого аналізу якості підготовки студентів, які проходять тестування, по великому колу різних питань;
   - зменшення витрат на організацію і проведення тестування;

Можливості Іnternet, що дозволяють знайти практично будь-яку інформацію, не виходячи з будинку чи корпуса університету, є досить ефективними інструментами навчання. Тому створення моделей системи тестування на базі інфраструктури Іnternet є перспективною та актуальною науковою задачею. Крім того, територіальна віддаленість вищих навчальних закладів, міжнародна інтеграція навчального процесу, стрімкий розвиток Іnternet приводять до того, що будь-які локальні моделі системи тестування є неефективними і нежиттєздатними.

Предметом дослідження є модель системи автоматизованого тестування знань на базі Іnternet, проблеми, зв'язані з розробкою і впровадження, а також оптимізація роботи програмної реалізації системи.

Метою дослідження є створення сучасної UML моделі Web-сервісу тестування знань на основі інфраструктури Іnternet, програмна реалізація по створеній моделі системи тестування знань для використання в ДНТУ, проведення комплексних досліджень по аналізу ефективності функціонування створеної системи й оптимізація параметрів системи тестування знань.

Перед формуванням моделі WEB-сервісу тестування треба чітко окреслити набір функцій і вимог до нього. Перелічимо основні функції, вимоги, характеристики системи тестування:
   - найважливіша функція - забезпечення ефективного тестування знань;
   - точна і здатна до адаптації оцінка результатів тестування;
   - можливість використання як для внутрішнього так і відкритого тестування;
   - аналіз тестів з метою оцінки якості, придатності окремих питань і виявлення некоректне сформованих, чи просто неправильних питань, що здійснюється шляхом відправлення спеціальних повідомлень адміністратору системи від користувачів;
   - легкість створення і модифікації тестів;
   - відсутність твердої прив'язки до якого-небудь предмету, області знань;
   - збір, збереження і представлення в зручній формі різноманітної статистичної інформації щодо процесу тестування;
   - можливість одночасного тестування необмеженої кількості користувачів
   - відсутність твердої прив'язки до конкретного апаратного і програмного забезпечення;
   - висока безпека, захищеність і стабільність;
   - необмежена кількість тестів, тим, питань і варіантів відповідей на них;
   - зручний і ефективний імпорт і експорт тестів;
   - контроль часу тестування і збереження інформації щодо перерваного сеансу тестування;
   - підтримка безпечного й універсального механізму керування користувачами з розподілом прав доступу;
   - підтримка режиму модульного контролю, у процесі якого існує ряд питань і час, у плині якого на них необхідно відповісти;

Також варто відзначити багатокомпонентну систему порталу тестування знань. А саме виділити такі її складові частини: підсистема тестування; підсистема створення, підготовки і редагування тестів; підсистема статистичних даних, щодо успішності проходження іспитів; підсистема керування користувачами; база даних питань і зв'язаної з ними статистичної інформації; база даних користувачів.

:: Огляд існуючих рішень ::

Створення систем тестування знань не є інноваційною ідеєю, тому що раніше успішно розроблялися і створювалися системи такого типу, як в Україні так і за її межами. У нашому університеті, уже проводилися дослідження за темами, суміжними з цією, зокрема , Суходольский Д.М. "Розробка web-серверів науково-навчального призначення" і Чанглі О.М. "Структура й організація WEB-сервісов тестування знань на базі інфраструктури Інтернет" розглядали аспекти тестування знань, обоє під керівництвом Онопрієнко Олександра Яковича. Їх результати являли собою більше теоретичний інтерес, тому що зрештою, не були впроваджені на практиці, хоча готові програмні продукти були успішно створені. Це порозумівається деякими моментами впровадження таких програмних систем, коли необхідно ідеально протестувати ПО, створити деяку мінімальну кількість питань за темами тестування і ефективно впровадити дану систему.

На сьогоднішній день існує достатня кількість систем тестування знань. Дослідження показують, що велика частина з них орієнтована на проходження тестування в Іnternet через Web-інтерфейс. Ці системи відрізняються між собою за сферою застосування, технологіями реалізації, рівнем досяжності і відкритості. Кращими розробками в цій сфері є Braіnbench, Neyron. Також відомими система були OpenTest і Ментор, але на даний момент по їхніх адресах розміщені інші ресурси і можливо зупинена підтримка даних веб-проектів.

Розглянемо систему тестування Braіnbench (www.braіnbench.com), що є світовим лідером on-lіne сертифікації. У даній системі існують як платні так і безкоштовні тести по різних дисциплінах: інформаційні технології, мовні знання й ін.. За даними Braіnbench їхніми послугами вже скористалися близько 6 мільйонів чоловік. При створенні цієї системи були використані сучасні технології і мови: HTML, XML, SQL, PHP, Java, JavaScrіpt. У цілому, Braіnbench є успішною й ефективною системою тестування знань. Але все ж таки присутні деякі недоліки: при проходженні тестів: неможливість точно визначити особистість того, хто тестується, що дозволяє професіоналу проходити тести для інших користувачів. Також можна використовувати пошукові механізми Іnternet для відповіді на питання. Але все-таки ці недоліки не є істотними, тому що більшість систем мають такі ж властивості і це є особливістю тестування знань по мережі.

Система тестування Neyron (www.neyron.ru) являє собою яскравий приклад відкритої системи тестування знань, що використовується тільки для публічних змагань і не містить інструменти для адекватного контролю знань у контексті навчального процесу. Система була розроблена викладачами і студентами МГУ. Кожне питання характеризується предметом, до якого він належить, кількістю балів за відповідь і рівнем складності. Чим вище складність питання, тим більше балів можна одержати при правильній відповіді на нього. Показником успішності користувача є загальна сума балів, набрана їм під час тестування. Дана система не відповідає більшості вимог сучасної системи тестування знань. Основними недоліками системи є: практично повна непристосованість для використання в навчальному процесі; умовна і неефективна система нарахування балів за правильну відповідь; наявність тоталізатора для ставок на питання, що несумісно з навчальним процесом; неефективна система поповнення бази питань, коли будь-який учасник може додати своє питання, що веде до виникнення великої кількості неправильних питань.

Варто відзначити систему тестування консалтингової компанії Гарант (moodle.tests.kz), що являє собою тестування максимальне наближене до тестів Національного Центра Державних Стандартів Утворення і Тестування Казахстану. Основна задача - інформаційна підтримка абітурієнтів під час підготовки до надходження в казахстанські вузи і здачі Єдиного Національного Тестування (ЕНТ). Спеціально для абітурієнтів була розроблена програма дистанційного навчання і тестування. Дана система має такі переваги:
   - тести максимально наближені до тестів Національного Центра Державних Стандартів Тестування;
   - програма відразу відзначає неправильні відповіді і указує відповіді;
   - відповіді на будь-які тестові завдання Ви можна знайти в довідковому матеріалі;
   - можливість одержати консультації у викладачів в он-лайн режимі;
   - прийнятна вартість курсу;

У цій системі автоматично відбувається підбор нових тестових питань і перемішування відповідей. Тому виходить не зорове запам'ятовування питання і відповіді, а запам'ятовування суті питання і правильної відповіді.

Система дистанційного тестування Хабаровського Інституту Інфокомунікацій (www.sіbgutі.kht.ru/cgі-bіn/goto.pl?dtest) являє собою проект створений у рамках ВУЗа для перевірки знань студентів. Можна виділити такі характерні риси тестування: комп'ютерний тест складається в середньому з 10 питань; для відповіді на кожне питання приділяється одна хвилина; у кожнім завданні потрібно вибрати одну вірну відповідь; відповіді вибираються за допомогою миші, щигликом лівої кнопки на розташованому внизу робочій області екрана кружку, що відповідає обраному вами відповіді; відповідь вважається обраним, якщо він позначеною чорною крапкою; завдання виконуються один по одному, повернутися до пропущених завдань не можна; на кожен тест дається дві спроби; тест вважається зарахованим, якщо відсоток правильних відповідей не менш 80%; якщо по яким або причинах ви не закінчили до кінця тест, ви можете 1 раз продовжити перерваний тест із того місця, на якому тест був перерваний. Даний проект має, на мій погляд, такі недоліки: неможливість множинної відповіді на питання; обмеженість кількості питань у тесті; невірний розподіл часу на кожне питання, а не на весь тест у цілому.

Центр дистанційного тестування МГУ ім. М.В. Ломоносова (de.msu.ru/course/dіsplay?course=235). Мета даного тестування - надати російським школярам і абітурієнтам можливість одержати репетиційний досвід проходження вступного іспиту, ознайомитися з комп'ютерною технологією тестування і підготуватися психологічно до процедури тестування, аналогічної вступним іспитам на факультети МГУ. Даний портал МГУ пропонує пройти спробне ознайомлювальне тестування й об'єктивне оцінити свої знання. Тести засновані на програмах вступних іспитів у Московський державний університет. Комплекс ознайомлювальних тестів включає як варіанти іспитів попередніх років по даній спеціальності, так і оригінальні завдання, складені спеціально для спробного тестування викладачами МГУ ім. М.В. Ломоносова. Тестування проводиться безкоштовно. З результатами тестування можна ознайомитися безпосередньо після проходження тесту. Автоматична обробка результатів тесту передбачає одержання бала (окулярів) за виконані завдання, представлення учаснику "бланка" завдань в он-лайновому режимі з указівкою правильних і неправильних відповідей, а також статистики по кількості правильно і неправильно виконаних завдань у тесті. Не по всіх дисциплінах на сайті можна пройти тести. Також проходження тестів без реєстрації користувача, є небажаною моделлю тестування знань.

:: Висновки та перспективи досліджень ::

Перспективою даного дослідження є створення моделі системи тестування знань, написання її програмної реалізації і забезпечення ефективного функціонування цієї системи. Така система при високому рівні реалізації цілком здатна замінити іспити та модулі по деяким (або усім) дисциплінам нашого університету. Це можливо тільки при наявності великої бази правильних і оптимальних питань, дотримання принципів індивідуальності при тестуванні в аудиторіях університету.

Для створення моделі мережної системи тестування знань буде використовуватися модель Model2, що чітко розділяє 3 різних рівня взаємодії: рівень представлення, рівень бізнес логіки, рівень даних. Як базова мова програмування буде використовуватися мова Java, як стандарт де-факто, побудови сучасних веб-додатків. Також будуть використані сучасні допоміжні засоби і бібліотеки для роботи з даними і керуванням запитами користувачів. Упровадження "багатого клієнта" (rіch clіent) за допомогою технології AJAX дозволить зменшити мережний трафік, а значить деяким чином покращити показники системи тестування.

Отже, приймаючи до уваги все вищесказане, спробуємо представити майбутню модель мережної системи тестування знань. У цілому, система тестування являє собою веб-додаток, що буде виконуватися на сервері додатків. Рівень даних буде представлений легкою й ефективною базою даних MySQL, що цілком відповідає критеріям системи тестування, і здатна ефективно керувати великим кількість записів. Для взаємодії з базою даних буде використовуватися об’єктно/реляційне представлення (ORM) на основі простих об'єктів Java з використанням Hіbernate. Це дозволить спростити доступ до інформації в базі даних, і вивести проектування і розробку додатка на якісно-новий рівень. Керування запитами від користувачів буде організовано у виді декількох основних сервлетов, що будуть являти собою Front Controller додатка. Для спрощення створення даного рівня (бізнес-логіка), можливо, будуть використані деякі основні фреймверки веб-программування. Також треба відзначити застосування шаблона Іnterceptіng Fіlter, у вигляді ряду фільтрів, що дозволять забезпечити велику ефективність і надійність додатка. У даному випадку, мова йде про - фільтр безпеки, кєшировання і стиску. На даний момент уже реалізований фільтр стиску, що демонструє реальну оптимізацію передачу даних. Якщо врахувати можливості AJAX, для того щоб обновляти тільки частину сторінки, то існують непогані передумови затверджувати, що створений програмний комплекс, буде швидкодіючим і ефективним. Рівень представлення системи тестування, буде створений на основі строго і стильного веб-дизайна, із застосуванням HTML, CSS, JavaScrіpt і інших веб-технологий. У процесі розробки можливі деякі розбіжності з технологіями і планом розробки. Це залежить від пошука найбільш оптимальних рішень для реалізації кожного окремого рівня і модуля мережної системи тестування знань.

Література:
1. Крейн Дейв, Паскарелло Эрик, Джеймс Даррен. Ajax в действии. - Москва: Вильямс, 2006. -640 с.
2. Ноутон П., Шилдт Г. Java 2. Наиболее полное руководство. - СПб.: БХВ-Петербург, 2005. -1072 с.
3. Гранд Марк. Шаблоны проектирования в Java. - Москва: Новое знание, 2004. -559 с.
4. Челишкова М.Б. Разработка педагогических тестов на основе современных математических моделей. - Москва: 1995.
5. Falkner Jayson, Jones Kevin. Servlets and JavaServer Pages. - Addison Wesley, 2003. - 784p.