Реферат по теме выпускной работы

При написании данного автореферата магистерская работа ещё не завершена. Окончательное завершение: июнь 2018 г. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора после указанной даты.

Содержание

• Введение
• 1. Актуальность и научная новизна темы
• 2. Цель и задачи исследования
• 3. Обзор исследований и разработок
• 3.1. Обзор международных источников
• 3.2. Обзор локальных источников
• 4. Технологии тестирования в обучающих системах
• 4.1. Тестирование графических дисциплин
• 4.2. Моделирование собственной модели тестирования
• Выводы
• Список источников

Введение

Постоянно развивающиеся информационные, коммуникационные и компьютерные технологии оказывают большое влияние на сферу геометро-графического образования. Это связано с новым содержанием профессиональной деятельности, на всех стадиях которой используются информационно-коммуникационные технологии, компьютерные средства и вычислительная техника.

К геометро-графическим дисциплинам базовой геометро-графической подготовки в техническом университете, относятся: начертательная геометрия, инженерная графика и компьютерная графика.

Под компьютерной графикой будем понимать технологии создания, хранения, редактирования и передачи электронной графической информации.

К геометро-графическим дисциплинам базовой геометро-графической подготовки в техническом университете, относятся: начертательная геометрия, инженерная графика и компьютерная графика.

Под компьютерной графикой будем понимать технологии создания, хранения, редактирования и передачи электронной графической информации.

1. Актуальность и научная новизна темы

В современных условиях роль геометро-графической подготовки существенно возрастает, поскольку постоянно расширяется область приложения геометрических знаний в различных сферах практической деятельности. Это связано, прежде всего, с тем, что в компьютерных технологиях проектирования важное место занимает электронная геометрическая модель, которая является начальным этапом при проектировании, изготовлении и эксплуатации изделий, инженерных сооружений и других конструктивных систем. Современный процесс проектирования начинается именно с создания трехмерной электронной модели на основе геометрических данных. Такая модель дает возможность специалисту визуализировать образ будущей конструкции, выполнить расчеты, провести проверку работоспособности, спроектировать технологию производства, проверить «сборку-разборку», изготовить конструкторскую документацию и др. При этом, компьютерное моделирование позволяет исследовать объект, а также контролировать результаты на любой стадии проектирования.

2. Цель и задачи исследования

Целью данной работы является исследование средств тестирования знаний студентов по графическим дисциплинам, сравнение их функциональных характеристик, изучение особенностей тестирования различных геометро-графических наук, разработка и реализация собственной системы тестирования, которая позволит при выборе той или иной дисциплины подбирать наиболее правильный вариант контроля знаний, обеспечит возможность проверки на удаленном доступе, будет иметь понятный и дружественный интерфейс и систему поддержки.

Достижение указанной цели осуществляется решением следующих задач исследований:

1. Исследование областей применения разрабатываемого продукта;
2. Исследование существующих средств тестирования и контроля знаний студентов и разработка собственной, определение ее функций и структуры, формирование требований к системе со стороны преподавательской и студенческой предметных областей;
3. Разработка алгоритмов функционирования системы тестирования;
4. Системная организация работы приложения и взаимодействие внутренних модулей;
5. Разработка приложения, апробация, экспериментальные исследования и сравнение характеристик разработанной системы с существующими аналогами.

3. Обзор исследований и разработок

Исследуемая тема является популярной как в международном научном сообществе, так и в локальном. Об этом свидетельствует большое количество исследований и разработок.

3.1. Обзор международных источников и разработок

Среди факторов, характеризующих нынешнюю ситуацию в сфере педагогического контроля, можно выделить главный - необходимость разработки адекватных средств измерения и оценки достижений учащихся в соответствии с образовательными стандартами. Поэтому вопрос создания тестирующего программного обеспечения, внедренного в систему дистанционного обучения, остро стоит в современных реалиях.

Разработкой такого рода систем занимаются профессора и их студенты на множестве кафедр международных ВУЗов. К одним из таких разработок можно отнести научные труды профессора кафедры «Инженерной и компьютерной графики» Александра Львовича Хейфец, а именно его система контроля знаний под названием «Коллоквиум» [10].

Это автоматизированное тестирование по комплексным задачам и другим темам. Коллоквиум как программа, написанная на AutoLisp, защищен авторским свидетельством. Программа проверяет результат решения студентом графической задачи, а не выбор им правильного ответа из ряда предложенных. Это принципиально отличает такую систему контроля от популярного сегодня тестирования, в котором задача преподавателя – при пяти ответах четыре раза обмануть студента. В его коллоквиуме все основано на 3d моделировании в сочетании с программированием.

Так же разработкой подобного рода систем проверки знаний при изучении графических дисциплин занимались: профессор кафедры Дизайна, графики и начертательной геометрии Александрова Е.П., старший преподаватель Носов К.Г. и заведующий этой кафедрой, доктор технических наук Столбова И.Д.. В их наработках и научных статьях подчеркивается необходимость поиска новых технологий обучения, соответствующих уровню развития информационно-коммуникационных технологий и отвечающих требованиям современных проектных и производственных технологий. Проводится анализ функциональных возможностей информационных технологий при формировании геометро-графических компетенций, возможностей контроля и проверки знаний полученных студентами. Описывается системное использование комплекса информационных технологий при различных формах учебных занятий[11].

3.2. Обзор локальных источников

В нашем университете в течение многих лет изучением геометро – графических дисциплин занимается мой научный руководитель – Карабчевский Виталий Владиславович.

Основным трудом по теме контроля знаний при обучении геометро- графических дисциплин можно назвать его статью: Автоматическая генерация решения задач начертательной геометрии в качестве средства формирования эталонов в подсистеме тестирования [8].

В его статье идет речь о некой подсистеме, выполняющей автоматическую генерацию ответа и предусматривающая его использование в качестве эталона при проверке результатов работы обучаемого. Его подсистема может быть использована при изучении отдельных разделов начертательной геометрии как для самопроверки в ходе самостоятельной работы, так и для тестирования знаний. При этом повышается достоверность результатов, так как обучаемые не будут иметь возможности заранее узнать условие задачи, найти способ угадывания ответа или иным образом эту систему обмануть.

4. Технологии тестирования обучающих систем

В рамках любого тестирования обычно используют следующие типы вопросов [2], [4], [6]:

Вопросы с множественным выбором. Их используют чаще других. Обычно предлагается от трех до пяти вариантов ответа.

Вопросы с альтернативным ответом (да/нет). Они относительно просты, что позволяет включать в тест большое количество вопросов. Рекомендуют их для проверки усвоения несложной информации.

Вопросы для установления соответствия. Используя их, проверяющий получает наибольшие возможности для проверки умения обучаемого устанавливать логические соответствия.

Вопросы для ранжирования. Их используют при оценке способностей обучаемого распознавать связи между понятиями и категориями, мыслить ассоциативно. Могут быть применены для проверки усвоения сложного теоретического материала. Их главный недостаток – трудоемкость подготовки тестов.

Вопросы с творческим ответом. Они снижают до минимума эффект угадывания и дают возможность проверять творческие способности личности. Недостаток — трудоемкость оценивания правильности ответов. В форме компьютерных программ тесты впервые стали применяться в рамках первых систем автоматизированного обучения, разрабатываемых в соответствии с концепцией программируемого обучения. Тестовая форма оценки знаний учащихся позволяла сформировать обратную связь и значительно сократить затраты времени педагога на проведение теста и на первичный анализ его результатов.

В самых первых тестирующих программах предполагался вывод вариантов ответов, ввод номеров ответов по выбору пользователя и накопление баллов.

Более универсальные системы позволяли хранение тестов, вопросов и вариантов ответов в отдельных файлах данных, позволяющих корректировать и дополнять тесты и данные.

Появилось первое разделение: на программы для создания тестов и программы для прохождения тестов. Важная особенность таких систем, по сравнению с примитивными тестирующими программами, – наличие более сложных и профессиональных интерфейсов, средств анализа ответов, что расширяет спектр используемых тестовых заданий, дает возможность проводить отложенное тестирование, автоматически создавать эквивалентные варианты тестов и пр

Инструментальные средства баз данных позволяют использовать в заданиях различные виды невербального материала и имеют в своем составе два основных модуля: модуль ученика и модуль учителя. Системы такого рода достаточно сложны и предусматривает сбор данных с большого количества рабочих мест, а к созданию сетевой версии систем тестирования перешли лишь немногие разработчики.

4.1. Тестирование графических дисциплин

Любое обучение состоит из двух основных компонентов: теоретического и практического. Теоретическая составляющая, направлена на предоставление студентам фундаментальных концепций в компьютерной графике, она охватывает методы генерации графических объектов с различными геометрическими характеристиками и реалистичными внешними явлениями. В целях практического компонента - помогать и укреплять понимание учащимися алгоритмов и методов, а так же научить их использовать и писать самостоятельно эффективные программы по компьютерной графике.

В данной контролирующей системе формирование тестовых последовательностей реализовано согласно сформулированным в работе В.П. Беспалько [3] уровням усвоения информации.

Для проверки качества усвоения информации на I уровне должны использоваться тесты, требующие выполнения действий по узнаванию. Это самые примитивные тестовые задания, в которых ответ заключен в самом тексте вопроса.

Тестовые задания II уровня должны быть направлены на контроль усвоения на уровне «репродукции», т.е. усвоение, позволяющее воспроизводить и обсуждать информацию об объектах изучения без опоры на объекты, по памяти. Ярким примером тестов II уровня являются тесты подстановки, в которых пропущено слово, фраза, формула и т.д.

Для диагностики овладения учащимися знаниями на III уровне необходимо разрабатывать тесты, содержащие задания на продуктивную деятельность, соответствующую уровню знаний и умений.

4.2. Моделирование собственной среды тестирования

Для получения более достоверного результата о качестве полученных знаний предлагается использовать тестовые последовательности, включающие в себя задания различных уровней сложности. Причем использование моделируемой системы значительно упрощает формирование заданий для входного и выходного контроля знаний. В качестве входного контроля предлагается использовать тестовые последовательности, включающие в себя задания первого и второго уровней усвоения, а уже для выходного контроля — смешенные последовательности из заданий второго и третьего уровней. Тестовые последовательности, содержащие задания различных уровней сложности, называют тестами- лестницами.

В основу системы положен тест с множественным выбором [5], [7]. В качестве вариантов вопросов и ответов используются графические файлы, которые помимо рисунков и схем могут содержать текстовую информацию. Структура разрабатываемой системы представлена на рис. 1.

Рисунок 1 – Структура разрабатываемой системы (анимация: 12 кадров, 10 циклов повторения, 81.3 КБ)

Подсистема формирования тестов обеспечивает следующие возможности:

1. Проектирование тестовых последовательностей по схеме: предметная область — вопрос — список ответов;
2. Представление каждого вопроса проектируемого теста в виде отдельного экранного диалога, на котором размещается полная информация о задаваемом вопросе и предлагаемых ответах;
3. Задание количества вопросов в тесте, вопросы в базе данных разграничены по уровню усвоения информации, используют различные весовые коэффициенты, поэтому преподаватель может проектировать задания различной сложности для различных групп студентов;
4. Задание времени, отводимого на тестирование;
5. Формирование последовательности номеров вопросов выводимых на экран по случайному закону, при количестве вопросов в данном тестовом задании (N) меньше, чем количество вопросов в базе данных, выбираются первые N вопросов из сформированной последовательности;
6. Формирование последовательности вывода ответов для каждого вопроса по такому же закону;
7. Задание преподавателем (проектировщиком) различных систем оценок, по которым будут обрабатываться результаты тестирования.

Подсистема санкционированного доступа разграничивает права пользователей, которым разрешен доступ к различным файлам баз данных.

Подсистема проведения тестирования выполняет задачу проведения тестирования в однопользовательском режиме и хранение результатов тестирования для дальнейшей обработки. Она обеспечивает следующие возможности:

1. Идентификацию пользователя, а также выбор теста для тестирования;
2. Непосредственное проведение процесса тестирования, то есть выдачу вопросов и предлагаемых ответов на экран, считывание реакции тестируемого на предложенный вопрос (см. рис. 2, где приведено окно экранного диалога тестирования);
3. Обеспечение возврата к предыдущему и переход к следующему вопросу, а также отсчет времени тестирования, по истечении которого процесс тестирования автоматически прерывается;
4. Работу с файлами базы данных (БД) тестов и БД отчета;
5. Вывод на экран результатов тестирования и сохранение их в БД отчета.

Рисунок 2 – Окно тестирования

Подсистема обработки результатов тестирования позволяет фиксировать подробную информацию о каждом тестируемом, она осуществляет различные выборки по полям БД, выводит отчет на экран. На этапе обработки результатов тестирования производится подсчет правильных ответов.

Абсолютная оценка, полученная в результате тестирования, вычисляется следующим образом:

Рисунок 3 – Формула расчета абсолютной оценки

где: h = 1 для правильных ответов, h = 0 для неправильных ответов, i — весовые коэффициенты по каждому вопросу, n — количество вопросов в тесте.

Окончательная оценка формируется в зависимости от заданной преподавателем (проектировщиком) шкалы оценок, на этапе формирования тестового задания. По результатам тестирования формируется отчетная ведомость.

В результате опыта использования данной контролирующей системы сформулированы следующие правила подготовки тестовых заданий:

1. В список предлагаемых ответов нельзя включать такие варианты, которые предполагают неоднозначность;
2. Неправильные ответы должны быть построены на основе типичных ошибок;
3. Правильные ответы среди всех предложенных должны размещаться в случайном порядке.

Выводы

Визуально-ориентированный подход необходим для обучения компьютерной графике, потому что он задан в контексте «обучения на практике», а результаты могут быть оценены эффективно путем интерактивного тестирования. Хорошо продуманные интерактивные учебные программы и тесты будут стимулировать самостоятельное обучение студентов, предоставляя им среду, которая облегчает экспериментальный. Подобный метод приводит к использованию когнитивных навыков для самостоятельного сравнения, анализа и оценки различных учебных материалов. Кроме того, учащиеся будут развивать долгосрочную ориентацию на этот способ обучения.

Список источников

1. Обучающие машины, системы и комплексы: Справочник // под ред. А.Я. Савельева. — Высшая школа, 1986. — 304 с.
2. Информационные технологии обучения в профессиональном образовании.// Информатика и образование, № 1, 1996. — С. 13–19.
3. Беспалько В.П. Элементы теории управления учебным процессом. Ч.2. Измерение качества процесса обучения. — М.: Высшая школа, 1971. — 60с.
4. Brand L. Van-Den Flexible and Distance Learning. ORT Administration Technology Department, London, 1992, 345 p..
5. Collis B. Networking and Distance Training for Teachers: Classification of Possibilities. Journal of Information Technology for Teacher Education. V 4. № 2, 1995, p. 34–40.
6. Андреев А.А., Рубин Ю.Б., Самойлов В.А., Титарев Л.Г. К вопросу о рациональном составе учебно-методического обеспечения учебного процесса. Современные информационные технологии в профессиональном образовании, Вып.4. — М. МГТА, 2000. — С.30-32.
7. Хубулашвили В.В. Оценка обучающих программ. — М., 1970. — 135 с.
8. Карабчевский В.В. Автоматическая генерация решения задач начертательной геометрии как средство формирования эталонов в подсистеме тестирования. Научные работы Донецкого национального технического университета. Серия «Проблемы моделирования и автоматизации проектирования» (МАП-2002). Выпуск: 52 - Донецк: ДонНТУ. - 2002. – 248 с.
9. Александрова Е.П., Носов К.Г., Столбова И.Д. — Организация графической подготовки студентов на основе информационно-коммуникационных технологий.
10. Хейфец А.Л. — Автоматизированный коллоквиум как новая форма контроля знаний по графическим дисциплинам.
11. Александрова Е.П., Носов К.Г., Столбова И.Д. — организация графической подготовки студентов на основе информационно-коммуникационных технологий.