Разработка программного продукта для прохождения тестов
Разработка программного обеспечения, предназначенного для предоставления трех способов прохождения тестов для студентов. Построение модели потоков данных, физической базы данных. Выбор языка программирования. Условия эксплуатации, требования к надежности.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 18.04.2014 |
| Размер файла | 2,7 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
АННОТАЦИЯ
В рамках дипломного проекта разработано программное обеспечение, предназначенное для предоставления трех основных способов прохождения тестов для студентов. Программное обеспечение создано с использованием современных веб - технологий.
Данная разработка призвана заменить традиционный бумажный способ проверки знаний. Такая возможность может быть успешно реализована с использованием собственных переносных персональных компьютеров или средствами штатного оборудования кафедр.
В аналитической части дипломного проекта выполнен анализ состояния вопроса. Определены наиболее близкие к поставленной задачи методы решения, сформулированы основные цели создания системы.
На основании сделанного анализа сформулировано техническое задание к проектируемой системе.
В конструкторской части дипломного проекта показана модель архитектуры программного средства, построена модель потоков данных, определяющая взаимодействие данных между собой. Разработана логическая модель данных на основании, которой построена физическая база данных. Произведен выбор языка программирования и средств разработки, позволяющей наиболее эффективно решить поставленную задачу. Разработан прототип интерфейса программного модуля и реализованы необходимые функции.
СОДЕРЖАНИЕ
- ВВЕДЕНИЕ
- 1. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
- 1.1 Общие сведения о процессе тестирования
- 1.2 Обзор существующих систем тестирования
- 1.2.1 Обучающая система «Фобус»
- 1.2.2 Персональная обучающая система IBM PLS
- 1.2.3 Microsoft Windows XP
- 1.2.4 Самоучитель Excel 2000. TeachPro
- 1.3 Выводы
- 1.4 Постановка задачи проекта
- 2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
- 2.1 Основания для разработки
- 2.2 Назначение разработки
- 2.3 Особые требования
- 2.4 Функциональные требования
- 2.5 Требования к надежности
- 2.6 Условия эксплуатации
- 2.7 Требования к составу и параметрам технических средств
- 2.7.1 Требования к серверной части
- 2.7.2 Требования к клиентской части
- 2.8 Требования к информационной и программной совместимости
- 2.9 Требования к программному обеспечению
- 2.10 Требования к программной документации
- 2.11 Этапы разработки
- 2.12 Порядок контроля и приемки
- 3. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ
- 3.1 Обзор видов тестирования
- 3.1.1 Традиционные тесты
- 3.1.2 Нетрадиционные тесты
- 3.1.3 Виды тестовых заданий
- 3.2 Особенности линейного теста
- 3.3 Особенности управляемого теста
- 3.4 Особенности адаптивного теста
- 3.4.1 Трехуровневый алгоритм
- 3.4.2 Алгоритм сходящихся порогов
- 3.5 Разработка и реализация собственного алгоритма
- 4. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
- 4.1 Архитектура разрабатываемой системы
- 4.2 Выбор средств разработки
- 4.2.1 Выбор языка программирования
- 4.2.2 Выбор СУБД
- 4.2.3 Прочие средства разработки
- 4.3 Моделирование работы системы
- 4.4 Описание схемы хранения данных
- 4.5 Алгоритм работы модуля
- 4.6 Проектирование модуля
- 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
- 5.1 Общие сведения о тестировании
- 5.2 Тестирование в нормальных условиях
- 5.3 Тестирование в экстремальных условиях
- 5.4 Тестирование исключительных ситуациях
- 5.5 Оценка полноты проверки программной системы
- ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Компьютерные обучающие программы заявили о себе как о средстве обучения в начале 70-х годов, в период появления персональных компьютеров, но до сих пор не имеют общепризнанного, «узаконенного» названия. Наиболее часто встречаются такие формулировки, как программно - методический комплекс, программные средства учебного назначения, контролирующие обучающие программы и др.
Такие программные средства обычно предназначаются для использования в традиционном учебном процессе, при подготовке, переподготовке и повышении квалификации кадров, для развития личности обучаемого, интенсификации процесса обучения и в других целях.
Исследование содержания, способов и средств разработки программно - методического комплекса позволяют выделить основные функции, которые они выполняют в учебном процессе:
· индивидуализировать и дифференцировать процесс обучения;
· осуществлять контроль с диагностикой ошибок и с обратной связью;
· осуществлять самоконтроль учебной деятельности;
· высвобождать учебное время за счет выполнения компьютером трудоемких рутинных вычислительных работ;
· визуализировать учебную информацию;
· моделировать и имитировать изучаемые процессы или явления;
· формировать умение принимать оптимальное решение в различных ситуациях;
· развивать определенный вид мышления (например, наглядно-образного, теоретического);
· формировать культуру познавательной деятельности.
Программно - методические комплексы на современном этапе включают: электронные (компьютеризированные) учебники, электронные лекции, контролирующие компьютерные программы, справочники и базы данных учебного назначения, сборники задач и генераторы примеров (ситуаций), предметно-ориентированные среды, компьютерные иллюстрации для поддержки различных видов занятий.
Таким образом, можно сделать вывод, что компьютер в обучении не заменяет преподавателя, а является его помощником.
Разрабатываемый модуль является доказательством того, что преподаватель освобожден от проверки выполнения работ каждого студента при контроле знаний.
Модуль предоставляет студенту определенные типы работ для проверки знаний, а преподавателю результат их выполнения.
Задача создания учебно-методического комплекса является актуальной, так как комплекс позволяет преподавателю автоматизировать процесс контроля знаний и высвободить время для более важных задач.
Цель дипломного проекта: с помощью web-технологий создать модуль, который содержит в себе различный модели тестирования для проверки знаний студентов.
Задачи:
· сформулировать требования к системе с учетом специфики работы Брянского государственного технического университета;
· разработать модель представления данных;
· разработать алгоритмы работы системы;
· разработать удобный интерфейс пользователя;
· разработать автоматизированный модуль, который обеспечивает доступ студенту к трем основным способам предоставления теста.
Предмет исследования: методы и алгоритмы представления учебных материалов студенту.
Объект исследования: учебно-методический комплекс и способы представления материалов в нем.
1. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 Общие сведения о процессе тестирования
В настоящий момент в образовании применяют самые различные педагогические инновации. Применение инновационной технологии позволяет объективно, беспристрастно проследить развитие навыков обучаемых.
Слово "тест" вызывает у людей самые различные представления. Одни полагают, что это вопросы или задачи с одним готовым ответом, который надо угадать. Другие считают тест формой игры или забавы. Третьи пытаются истолковать это как перевод с английского слова "test", (проба, испытание, проверка). В наши дни существует много видов тестов, поэтому дать универсальное определение для всех этих видов вряд ли можно.
Тесты - эффективная форма для текущего и итогового контроля знаний студентов. Эту форму можно использовать для всех тем курса обучения. Тесты могут быть использованы и как тренировочные при углубленном изучении темы, и как основная форма контроля знаний.
Задача преподавателя - научить студента оценивать свои действия, результаты, свое продвижение вперед. Эту задачу можно решить с помощью тестов.
Тестирование организует непрерывный и быстрый контакт знаний, который является обратной связью в системе «преподаватель - студент», обеспечивает объективность оценки, широкий охват материала.
Вопросы и задания тестов развивают мыслительные операции студентов, учат их обобщать явления, устанавливать причинно - следственные связи, побуждают к применению определенных способов действий. Разнообразие формулировок в тестовых заданиях разовьет остроту ума и гибкость мышления, потребует от студента предельной внимательности и собранности.
Тестовая технология наряду с другими педагогическими технологиями становится все более доступной. [22]
В сочетании с персональным компьютером, тесты помогают перейти к созданию систем адаптивного обучения и контроля - наиболее современных в организации учебного процесса.
Без тестов невозможен переход к прогрессивному обучению на основе принятой у нас системы полного усвоения знаний. Обучение начинается с входного тестирования, сопровождается текущим контролем с помощью заданий в тестовой форме и заканчивается объективным тестированием учебных достижений. Кроме того, тесты позволяют наладить самоконтроль - самую полезную для обучения и гуманную форму контроля знаний, а также организовать рейтинг - эффективное средство повышения учебной мотивации.
Виды тестирования
Традиционный тест представляет собой стандартизованный метод диагностики уровня и структуры подготовленности. В таком тесте все испытуемые отвечают на одни и те же задания, в одинаковое время, в одинаковых условиях и с одинаковыми правилами оценивания ответов.
К традиционным тестам относятся тесты гомогенные и гетерогенные.
Гомогенный тест представляет собой систему заданий возрастающей трудности, специфической формы и определенного содержания - система, создаваемая с целью объективного, качественного, и эффективного метода оценки структуры и измерения уровня подготовленности учащихся по одной учебной дисциплине.
Легко видеть, что в своей основе определение гомогенного теста совпадает с определением традиционного теста.
Гомогенные тесты распространены больше других. В педагогике они создаются для контроля знаний по одной учебной дисциплине или по одному разделу такой, например, объемной учебной дисциплины, как физика. В гомогенном педагогическом тесте не допускается использование заданий, выявляющих другие свойства. Наличие последних нарушает требование дисциплинарной чистоты педагогического теста. Ведь каждый тест измеряет что-то заранее определенное.
Гетерогенный тест представляет собой систему заданий возрастающей трудности, специфической формы и определенного содержания - система, создаваемая с целью объективного, качественного, и эффективного метода оценки структуры и измерения уровня подготовленности учащихся по нескольким учебным дисциплинам.
Нередко в такие тесты включаются и психологические задания для оценки уровня интеллектуального развития.
Обычно гетерогенные тесты используются для комплексной оценки выпускника школ, оценки личности при приеме на работу и для отбора наиболее подготовленных абитуриентов при приеме в вузы. Поскольку каждый гетерогенный тест состоит из гомогенных тестов, интерпретация результатов тестирования ведется по ответам на задания каждого теста (здесь они называются шкалами) и, кроме того, посредством различных методов агрегирования баллов делаются попытки дать общую оценку подготовленности испытуемого.
Главная цель применения традиционных тестов - установить отношение порядка устанавливаемых между испытуемыми по уровню проявляемых при тестировании знаний. И на этой основе определить место (или рейтинг) каждого на заданном множестве тестируемых испытуемых. В тест стараются отобрать минимально достаточное количество заданий, которое позволяет сравнительно точно определить уровень и структуру подготовленности. Интерпретация результатов тестирования ведется преимущественно с опорой на среднюю арифметическую и, на так называемые, процентные нормы, показывающие, - сколько процентов испытуемых имеют тестовый результат худший, чем у любого другого испытуемого. Такая интерпретация тестовых результатов называется нормативно-ориентированной.
Педагогический тест
Педагогический тест определяется как система заданий определенного содержания, возрастающей трудности, специфической формы, позволяющая качественно и эффективно измерить уровень и оценить структуру подготовленности учащихся. В педагогическом тесте задания располагаются по мере возрастания трудности - от самого легкого до самого трудного.
Интегративный тест
Интегративным можно назвать тест, состоящий из системы заданий, отвечающих требованиям интегративного содержания, тестовой формы, возрастающей трудности заданий, нацеленных на обобщенную итоговую диагностику подготовленности выпускника образовательного учреждения.
Диагностика проводится посредством предъявления таких заданий, правильные ответы на которые требуют интегрированных (обобщенных, явно взаимосвязанных) знаний в области двух и большего числа учебных дисциплин. Создание таких тестов дается только тем преподавателям, которые владеют знаниями ряда учебных дисциплин, понимают важную роль межпредметных связей в обучении, способны создавать задания, правильные ответы на которые требуют от учащихся знаний различных дисциплин и умений применять такие знания. Интегративному тестированию предшествует организация интегративного обучения. К сожалению, существующая сейчас классно-урочная форма проведения занятия, в сочетании с чрезмерным дроблением учебных дисциплин, вместе с традицией преподавания отдельных дисциплин (а не обобщенных курсов), еще долго будут тормозить внедрение интегративного подхода в процессы обучения и контроля подготовленности.
Преимущество интегративных тестов перед гетерогенными заключается в большей содержательной информативности каждого задания и в меньшем числе самих заданий.
Методика создания интегративных тестов сходна с методикой создания традиционных тестов, за исключением работы по определению содержания заданий. Для отбора содержания интегративных тестов использование экспертных методов является обязательным.
Адаптивный тест
Адаптивный тест работает, как хороший экзаменатор. Сначала он "задает" вопрос средней сложности, и полученный ответ немедленно оценивается. Если ответ правильный, то оценка возможностей тестируемого повышается. В этом случае задается более сложный вопрос. При успешном ответе студента на вопрос, следующий подбирается более трудным, при неуспешном - легким.
Главное преимущество адаптивного теста перед традиционным - эффективность. Адаптивный тест может определить уровень знаний тестируемого с помощью меньшего количества вопросов (иногда длина теста уменьшается до 60%).
В адаптивном тесте на каждый вопрос в среднем выделяется больше времени для обдумывания, чем в обычном тесте. Например, вместо 2 минут на каждый вопрос, у сдающего адаптивный тест может получиться 3 или 4 минуты (в зависимости от того, на сколько вопросов ему понадобится ответить).
Достоверность результатов адаптивного теста совпадает с достоверностью тестов фиксированной длины. Оба вида тестов одинаково точно оценивают уровень знаний.
Тем не менее, очень широко распространено мнение, что адаптивный тест более точно оценивает уровень знаний. Это неверно.
1.2 Обзор существующих систем тестирования
Для сравнения современных обучающих систем возьмем несколько систем, выделим их основные особенности и сравним основные характеристики.
1.2.1 Обучающая система «Фобус»
Обучающая система «Фобус» позволяет освоить все необходимые современному пользователю навыки работы с основными офисными программами для PC системы Microsoft Windows, Word, Excel, а также Internet Explorer.
Электронные практикумы строятся на основе диалога пользователя с обучающей системой. В ходе выполнения упражнений программа анализирует действия пользователя, комментирует ошибки и дает подсказки. Интерфейс максимально приближен к среде изучаемых программ. В зависимости от числа попыток меняются рекомендации и комментарии [6].
Обучающая система «Фобус» - незаменимый помощник школьников, студентов, молодых специалистов и всех начинающих пользователей.
Диалоговая обучающая система «Фобус», основанная на применении функционального диалога, предназначена для обучения умениям, для контроля умений обучаемого. Она ориентирована на повышение эффективности выполнения функций преподавателя, таких как индивидуальный обучающий/контролирующий диалог, что позволяет использовать ее как в аудиторных занятиях, так и частично выносить обучение на контролируемые самостоятельные занятия.
Программное обеспечение обучающей системы обеспечивает проведение занятий в локальной сети под контролем преподавателя, при этом автоматизируются учетные (ведение журнала) и контролирующие функции преподавателя (контроль работы на каждом рабочем месте, управление сеансом, выдача сообщений обучаемым).
В настоящее время в рамках диалоговой обучающей системы «Фобус» разработан ряд электронных практикумов, предназначенных для дисциплин компьютерного цикла (Информатика, Информационные технологии). Каждый практикум содержит систему аттестации, а также разделы для обучения умениям +в режиме обучающего диалога, достаточные для успешного прохождения аттестации и позволяющие проводить обучение с учетом реальной исходной подготовки обучаемого. Отличительные особенности «Фобус»:
· создаётся полное ощущение работы с изучаемыми программными средствами: Windows, Excel, Explorer;
· знания приобретаются путём практического выполнения заданий;
· система настраивается на Ваш уровень знаний.
1.2.2 Персональная обучающая система IBM PLS
Персональная обучающая система IBM PLS - имеет следующие достоинства:
· простое и эффективное использование мультимедиа в локальной сети для преподавателя и студентов;
· возможность создавать собственные учебные курсы без привлечения программистов или технических специалистов;
· мощное средство управления процессом обучения и контроля за усвоением знаний;
· возможность обеспечить интерфейс с любым учебным материалом внешнего производства и использовать как старые, так и новые учебные разработки.
PLS соединяет традиционный учебный материал: текст и графику со звуком и видео, превращая обучение за компьютером в увлекательное действие. Проходить обучение в группе не всегда удобно. У каждого слушателя свои требования к курсу. Скорость усвоения нового материала также индивидуальна. Обучаясь с помощью PLS, всегда можно выбрать необходимый курс и учиться в удобном для обучаемого темпе [7].
Видеоматериалы, слайды, графика, презентации принесут мало пользы, если они просто будут храниться в шкафах; более того, проекторы, видеоплейеры и видеокамеры - это дорогое оборудование. PLS компенсирует Вам средства, вложенные в эти дорогостоящие учебные материалы и оборудование, так как любой пользователь получает возможность доступа ко всем ресурсам. Легкость обновления учебного материала - также одна из отличительных особенностей PLS. PLS окупает все затраты, так как с помощью этой системы можно максимально задействовать ресурсы аппаратных средств, имеющихся в распоряжении. PLS устанавливается на сервер в действующей локальной сети и доступна для запуска с любого рабочего места. В состав PLS входит модуль «Авторского проектирования курсов», которым легко может воспользоваться преподаватель.
1.2.3 Microsoft Windows XP
Обучающая система «Microsoft Windows XP» - новая пошаговая обучающая система от компании "КомпактБук" отличается большой информационной насыщенностью и высокой степенью интерактивности. Программа позволяет в процессе обучения получить навыки работы в среде Microsoft® Windows® XP [8].
В "Самоучитель Windows® XP" включено 17 уроков, по 20-25 экранов каждый. Подача учебного материала в текстовой, звуковой и визуальной формах, обеспечивает наилучшее усвоение информации пользователями с преобладанием различных типов восприятия. Экраны, где предлагается посмотреть анимацию, чередуются с экранами, на которых необходимо выполнить задание самостоятельно. Таким образом, внимание не рассеивается, и даже самый неподготовленный ученик не заснет в процессе обучения. По завершении каждого урока происходит тестирование, выставляется оценка и даются рекомендации (продолжать обучение или пройти урок еще раз). Эмуляция среды соответствующего продукта позволяет пройти обучение, даже если на компьютере пользователя сам продукт не установлен.
Отличительные особенности:
· метод пошагового обучения;
· великолепная эмуляция среды Microsoft® Windows® XP;
· отличная система тестирования и проверки ошибок;
· дружественное отношение к пользователю.
Обучающая система «MS Excel XP. Обучение». Данная обучающая система предлагает познакомиться с одним из наиболее распространенных редакторов электронных таблиц Microsoft Excel XP.
Курс поможет легко и быстро освоить основные приемы работы с программой, изучить графический интерфейс пакета и выяснить назначение её основных управляющих элементов. Кроме того, знакомит с основными приемами подготовки и редактирования документов, научит быстро и эффективно создавать, обрабатывать, анализировать информацию в виде электронных таблиц и графиков. Отдельные разделы посвящены работе с формулами и функциями, макрокомандами и настройке пользовательского интерфейса программы.
Вся информация разделена на семь разделов, и каждый из них содержит несколько видео уроков на заданную тему. Просматривая урок вы можете перемотать его на любую позицию, остановить и возобновить воспроизведение снова. Для тех, кто желает проверить свои знания и закрепить пройденный материал предусмотрена система контроля знаний.
Изображение видео урока в точности повторяет рабочий стол вашего компьютера и наглядно демонстрирует, каким образом использовать те или иные возможности Microsoft Excel XP. Таким образом, вам не потребуются десятки книг, и вы сможете уже через несколько уроков создавать свои документы.
1.2.4 Самоучитель Excel 2000. TeachPro
Начинается курс с подробного знакомства с интерфейсом, основными понятиями и функциями Excel 2000, знакомит с различными способами заполнения таблиц, их форматированием, адресацией. Подробно представлены понятия формулы, функции (финансовые, статистические, инженерные, функции вероятности и комбинаторики, массивов и ссылок), диаграммы и т.д. В уроках о форматировании рассмотрены такие понятия, как условное форматирование и стиль, а в уроках о вводе данных рассказано о сценариях. Система обучает использованию в своей работе Макросов и Отладчика Basic, а также сохранять и защищать результаты своей работы.
В курсе предусмотрены следующие режимы обучения:
· Непрерывный. Весь материал лекции зачитывается без перерывов, в достаточно высоком темпе. Но, разумеется, пользователь имеет возможность останавливать занятие и возвращаться назад, если это необходимо.
· Пошаговый. В данном режиме материал преподносится небольшими фрагментами. Если обучаемому все понятно, он может продолжить занятие, если нет, то у него есть возможность вернуться к любому из предыдущих шагов.
· Контрольный. Этот режим очень похож на предыдущий, только после каждого шага обучаемому задается вопрос и предлагается произвести некоторую операцию. Часто учащегося просят самостоятельно повторить действия лектора. Если обучаемый сам не справится с заданием, то он может воспользоваться подсказкой.
· Тестовый. Этот режим предназначен для самоконтроля. Перед обучаемым ставятся задачи по теме пройденного занятия, и он должен их решить. И в этом режиме пользователь также может пользоваться подсказкой.
Отличительные особенности:
· возможность выбора подходящего режима;
· система контроля и самоконтроля знаний.
Рассмотренные системы и их основные характеристики приведены в табл.1.1.
Таким образом, к общим недостаткам коммерческих обучающих программных продуктов можно отнести:
· Что выбираются те тематики, где достаточно нетрудно реализовать все возможности мультимедийных технологий представления информации, которые, несомненно, повышают информационную насыщенность обучающих систем. Ї Это видно из таблицы - в основном сейчас преобладают мультимедийные системы. Меньшей популярностью у разработчиков систем пользуются предметные области, в которых требуется программное моделирование сложных процессов и явлений, поэтому учебные заведения не располагают системами обучения, например, по физике, математике в виду отсутствия их на рынке.
· Многие из предлагаемых систем «низкого качества», т.е. не обладают важными возможностями и способностями адаптации к знаниям обучающихся, а также характеризуются отсутствием возможности использования в локальных сетях, которая очень важна для учебных заведений.
Таблица 1.1 Сравнение возможностей существующих обучающих систем
|
Название |
Фобус |
PSL |
Самоучитель MS Windows XP |
Обучение MS Excel XP |
Самоучитель Excel 2000 |
|
|
Тип обучающей системы |
адаптивная |
мультимед. |
мультимед. |
мультимед. |
мультимед. |
|
|
Анализ действий пользователя |
высокий |
средний |
низкий |
отсутствует |
низкий |
|
|
Характер приобретения знаний |
практическая |
Практ-ская |
Практ-ская |
Теорет-ская |
Теоретич. |
|
|
Учет исходной подготовки обучаемого |
+ |
+ |
- |
- |
- |
|
|
Возможность использования в локальных сетях |
+ |
+ |
- |
- |
- |
|
|
Наличие поиска |
- |
+ |
- |
- |
- |
|
|
Требуемый объем пространства на жестком диске (MB) |
60 |
100 |
16 |
28 |
10 |
|
|
Тип операционной системы |
MS Windows 98/2000/XP |
MS Windows 98/2000/XP |
MS Windows 98/2000/XP |
MS Windows 98/2000/XP |
MS Windows 98/2000/XP |
|
|
Цена (долл.) |
4,50 |
65 |
13 |
3 |
5 |
В качестве заключения следует сказать, что в настоящее время существует проблема разрыва между потенциальными и реальными возможностями создания высококачественных обучающих систем, соответствующих как передовым технологиям обработки и представления информации, так и накопленному педагогическому опыту. Отечественные и зарубежные разработки компьютерных обучающих систем обладают плохими дидактическими возможностями, несмотря на то, что прогресс программных и аппаратных средств представляет хорошие возможности для реализации различных дидактических идей.
Также во многих обучающих системах недостаточно раскрыта область изучения из-за недостаточных знаний авторов систем, не уделено внимание специфике обучения.
1.3 Выводы
Внедрение новых информационных технологий в образование привело к появлению новых образовательных технологий и форм обучения, базирующихся на электронных средствах обработки и передачи информации.
Несмотря на разнообразие технических средств, и технологий, использующихся в учебном процессе, следует отметить, что качество обучения зависит, прежде всего, от совершенства учебного материала, формы его представления и организации учебного процесса. Поэтому, даже в традиционной схеме обучения, возникает много проблем, связанных с постоянно нарастающим потоком новой информации, усложнением знаний, отсутствием иллюстративного материала. В этих условиях акцент на интенсивную самостоятельную работу не дает положительных результатов по тем же причинам.
Внедрение компьютера в учебный процесс не только освобождает преподавателя от рутинной работы в организации учебного процесса, оно дает возможность создать богатый справочный и иллюстративный материал, представленный в самом разнообразном виде: текст, графика, анимация, звуковые и видеоэлементы. Интерактивные компьютерные программы активизируют все виды деятельности человека: мыслительную, речевую, физическую, персептивную, что ускоряет процесс усвоения материала. Компьютерные тренажеры способствуют приобретению практических навыков. Интерактивные тестирующие системы анализируют качество знаний. Одним словом, применение программных средств и технологий позволяет построить такую схему обучения, в которой разумное сочетание обычных и компьютерных форм организации учебного процесса дает новое качество в передаче и усвоении системы знаний. Однако создание эффективных компьютерных средств обучения - достаточно сложная и трудоемкая работа.
Таким образом, обычным преподавателям образовательных учреждений практически не доступно создание уникальных образовательно-тестирующих курсов. С разработкой тестирующей программной системы возможно решение данной проблемы, поскольку она позволяет создавать учебные курсы по дисциплине информатика и не требует от автора специальных знаний в области компьютерных технологий. Автору достаточно уметь пользоваться персональным компьютером. А также данная система, в отличие от других разработок, имеет приемлемую цену не только для крупных компаний, но и для бюджетных образовательных учреждений, которые не будут в дальнейшем получать прибыль от разработки материалов.
1.4 Постановка задачи проекта
Цель дипломного проекта: с помощью web-технологий создать модуль, который содержит в себе различный модели тестирования для проверки знаний студентов.
Задачи:
· сформулировать требования к системе с учетом специфики работы Брянского государственного технического университета;
· разработать модель представления данных;
· разработать алгоритмы работы системы;
· разработать удобный интерфейс пользователя;
· разработать автоматизированный модуль, который обеспечивает доступ студенту к трем основным способам предоставления теста.
Предмет исследования: методы и алгоритмы представления учебных материалов студенту.
Объект исследования: учебно-методический комплекс и способы представления материалов в нем.
программный прохождение тест надежность
2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
2.1 Основания для разработки
Основанием для разработки модуля является задание на дипломный проект, выданное Азарченковым А.А.
2.2 Назначение разработки
Данный модуль предназначен для автоматизации контроля знаний с помощью предоставления студенту различных моделей тестов.
Автоматизация контроля знаний позволит более эффективно осуществлять преподавательскую деятельность.
Программа ориентирована на пользователей с любым уровнем компьютерной подготовки.
2.3 Особые требования
Интеграция с программным учебно-методическим комплексом «УМКА». Добавить необходимые таблицы в существующие, при этом максимально использовать существующие поля таблиц БД.
2.4 Функциональные требования
Программа должна обеспечивать следующие функциональные возможности.
1. Хранение данных о пользователе:
· Для конкретного студента в БД хранятся записи (фамилия, имя, отчество, номер зачетной книжки, факультет, группа).
2. Предоставление доступа по сети Интернет.
3. Доступ в личный кабинет, при корректном вводе логина и пароля;
· использование нескольких ролей пользователей;
· для студента, логином является его фамилия, паролем - номер зачетной книжки.
4. Использование единой базы данных списков групп и студентов:
· наличие возможности доступа к базе данных по сети;
· доступ к базе данных осуществляется в зависимости от ролей пользователей, представленных в системе.
5. Доступ к линейному виду тестирования:
· доступ студента к тестовому заданию из личного кабинета;
· предоставление студенту линейной модели тестирования для контроля знаний;
· случайный вывод вопросов из определенного количества, которые содержатся в базе данных;
· вывод следующего вопроса только после ответа на предыдущий;
· невозможность возврата к предыдущему вопросу или переход к следующему и, следовательно, невозможность смены варианта ответа в предыдущих вопросах;
· вывод результата тестирования после ответа на последний вопрос.
6. Доступ к управляемому виду тестирования:
· доступ студента к тестовому заданию из личного кабинета;
· предоставление студенту управляемой модели тестирования для контроля знаний;
· случайный вывод вопросов из определенного количества, которые содержатся в базе данных;
· ручное перемещение с помощью кнопок навигации по вопросам теста;
· вывод следующего вопроса возможен и после ответа на предыдущий, и после перемещения по вопросам теста;
· возможность возврата к предыдущему вопросу и смены варианта ответа;
· вывод результата тестирования после ответа на последний вопрос.
7. Доступ к адаптивному виду тестирования:
· доступ студента к тестовому заданию из личного кабинета;
· предоставление студенту адаптивной модели тестирования для контроля знаний;
· вывод вопросов в соответствии с алгоритмом адаптивного тестирования, разработанным в данном дипломном проекте из определенного количества, которые содержатся в базе данных;
· вывод следующего вопроса только после ответа на предыдущий;
· невозможность возврата к предыдущему вопросу или переход к следующему и, следовательно, невозможность смены варианта ответа в предыдущих вопросах;
· вывод результата тестирования после ответа на последний вопрос.
8. Программная система должна быть реализована в виде сайта.
· сайт разделен на две основные части: меню (слева) представлено в виде дерева, имеет иерархическую структуру, блок с тестом размещается правее меню в оставшейся части экрана, также присутствуют подвал и шапка сайта;
· интерфейс является динамической структурой (меню изменяется в зависимости от выбранных пунктов, контент - в зависимости от пользователя, и от того, что выбрано в меню);
· структура учебных планов одинакова, не зависит от дисциплины, отличается данными, которые есть в БД по конкретной дисциплине;
· использование мягких цветов в интерфейсе модуля;
· отсутствие лишней информации.
Со временем образовательные стандарты изменяются, изменяется содержание и количество контрольных точек, а также требования к отчетной документации, могут измениться, поэтому модуль должен быть построен на принципах расширяемости и открытости, что позволит вносить в него необходимые изменения, не теряя при этом результатов проделанной работы.
2.5 Требования к надежности
В программной системе необходимо предусмотреть защиту данных от случайного удаления и изменения. Только преподаватели, наделены соответствующими правами, которые зарегистрированы на сервере базы данных. В целях надежности программного обеспечения она должна удовлетворять следующим требованиям:
· разработанная программа должна обладать средствами защиты от ошибочных действий пользователей;
· все ошибки должны отображаться с комментариями или подсказками по их устранению;
· исключить возможность доступа к файлам конфигурации пользователям.
Для повышения надежности необходимо принять следующие меры:
· сконфигурировать аппаратные и программные средства в соответствии с техническими требованиями;
· периодически осуществлять резервное копирование информации;
· регулярно проверять целостность базы данных;
· поддерживать исправность сетевого оборудования.
2.6 Условия эксплуатации
Объектом разработки является программный продукт, поэтому все требования к эксплуатации обуславливаются требованиями к функционированию и использованию аппаратных средств, на которых предполагается работа web-сайта. Для нормальной работы компьютерного оборудования необходимо соблюдение следующих условий эксплуатации:
1) должна быть обеспечена защита от электромагнитных и ионизирующих излучений;
2) эксплуатационные режимы работы не должны превышать значений, указанных в технической характеристике оборудования;
3) для нормального функционирования компьютерного комплекса прочие условия должны соответствовать санитарным нормам и правилам эксплуатации компьютеров.
2.7 Требования к составу и параметрам технических средств
2.7.1 Требования к серверной части
Для обеспечения работы программного обеспечения web-сайта требуется следующая минимальная конфигурация:
· система на основе процессора Intel или AMD с частотой 2 GHz и выше;
· не менее 2 Гb оперативной памяти;
· жесткий диск, содержащих не менее 1 Гб свободного пространства;
· сетевой адаптер;
· клавиатура и мышь;
2.7.2 Требования к клиентской части
Минимальная конфигурация персонального компьютера пользователя для просмотра web-сайта в Интернете такова:
· система на основе процессора Intel или AMD с тактовой частотой 1 GHz или выше;
· 1 ГБ оперативной памяти;
· свободное пространство на жестком диске не менее 100 МБ;
· сетевой адаптер;
· монитор;
· клавиатура и мышь.
Также в обоих случаях необходимо наличие исправно функционирующей сети Интернет.
2.8 Требования к информационной и программной совместимости
Программное обеспечение web-сайта предназначено для работы на платформе LAMP (Linux-Apache-PHP-MySQL). Минимальные версии данных программных продуктов: Linux, версия ядра не ниже 2.0 или FreeBSD версии не ниже 6.0; Apache версия 2.0 или выше; PHP версии 5.2 или выше; MySQLServer версии 4.0 или выше. Загружаемые страницы web-сайта должны правильно отображаться в web-браузерах: InternetExplorer, MozillaFirefox, Opera.
2.9 Требования к программному обеспечению
Загружаемые страницы web-сайта должны правильно отображаться в web-браузерах: Internet Explorer 9.0, Google Chrome 26.
2.10 Требования к программной документации
В комплект программной документации должны входить следующие документы:
· руководство администратора;
· руководство пользователя.
2.11 Этапы разработки
В соответствии с международным стандартом ISO/IEC 12207, регламентирующим жизненный цикл программного обеспечения, при разработке Web-сайта были выделены следующие этапы.
· Проектирование. При проектировании web-сайта был использован структурный подход, предполагающий разбиение кода программы на модули, таким образом, наиболее походящий для проектирования сайтов.
· Выбор языка, средств разработки и СУБД. Основными критериями данного выбора являлись следующие качества языка и среды: выразительность, эффективность кода, эффективность разработки, удобство организации взаимодействия компонент. При выборе базы данных решающую роль играли простота настройки.
· Организация данных программы. Рассматриваются уровни представления данных, проектируется база данных на сервере MySQL.
· Разработка и тестирование программной системы. На данном этапе осуществляется кодирование модулей программы, затем проверяется работоспособность и исправляются ошибки.
2.12 Порядок контроля и приемки
Приемка работ производится заказчиком, с подписанием акта сдачи-приемки результатов работ, после предоставления разработчиком всех результатов работ - инструкции пользователя и исходной программы, в условиях, указанных в настоящем техническом задании. После чего, разработчик должен осуществить настройку программы, а Заказчик должен провести испытания. Испытания представляют собой процесс проверки выполнения функций web-сайта, выявления и устранения недостатков в программном обеспечении и документации.
Контроль и приемка проходит в два этапа:
· заказчик просматривает готовый Web-сайт с помощью разных браузеров;
· просмотр на различных мониторах с различной разрешающей способностью.
3. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ
3.1 Обзор видов тестирования
3.1.1 Традиционные тесты
Традиционный тест обладает составом, целостностью и структурой. Он состоит из заданий, правил их применения, оценок за выполнение каждого задания и рекомендаций по интерпретации тестовых результатов.
Результат традиционного теста зависит от количества вопросов, на которые был дан правильный ответ.
3.1.2 Нетрадиционные тесты
Самые популярные из нетрадиционных тестов - интегративные, адаптивные, и критериально - ориентированные тесты.
· Интегративный тест - это тест, который состоит из системы заданий, нацеленных на обобщенную итоговую диагностику подготовленности выпускника образовательного учреждения. Диагностика проводится посредством предъявления таких заданий, правильные ответы на которые требуют интегрированных знаний двух учебных дисциплин.
· Адаптивный тест - это тест, который представляет собой вариант автоматизированной системы тестирования, в которой заранее известны параметры трудности и дифференцирующей способности каждого задания. Эта система создана в виде компьютерного банка заданий, упорядоченных в соответствии с интересующими характеристиками заданий. Самая главная характеристика заданий адаптивного теста - это уровень их трудности, полученный опытным путем, что означает: прежде чем попасть в банк, каждое задание проходит проверку на достаточно большом числе типичных учащихся интересующего контингента.
· Критериально - ориентированный тест позволяет оценивать, в какой степени испытуемые овладели необходимым учебным материалом. Тесты измеряют степень усвоения учебного материала, овладения необходимыми знаниями, умениями и навыками. В результате измерения результат выражается в тестовом балле, представляющем собой определенное число. Тестовые баллы располагаются на специальных шкалах, выбранных разработчиками. Тесты применяются для того, чтобы интерпретировать результат тестирования в соответствии с уровнем обученности испытуемых на хорошо определенной области содержания.
3.1.3 Виды тестовых заданий
В наиболее популярной классификации тестовых заданий их делят на две группы:
· тестовые задания закрытого типа (каждый вопрос сопровождается готовыми вариантами ответов, из которых необходимо выбрать один или несколько правильных);
· тестовые задания открытого типа (на каждый вопрос испытуемый должен предложить свой ответ: дописать слово, словосочетание, предложение, знак, формулу и т.д.).
Выбор типа и вида тестового задания определяется, прежде всего, целями, в соответствии с которыми проводится тестирование, характером материала, усвоение которого необходимо выявить, возрастными особенностями испытуемых.
Типы тестов отображены на рис. 3.1, их краткое описание:
· Множественный выбор - испытуемому необходимо выбрать один или несколько правильных ответов из приведенного списка.
· Альтернативный выбор - испытуемый должен ответить «да» или «нет».
· Установление соответствия - испытуемому предлагается установить соответствие элементов двух списков.
· Установление последовательности - испытуемый должен расположить элементы списка в определенной последовательности.
· Свободное изложение - испытуемый должен самостоятельно сформулировать ответ; никакие ограничения на них в задании не накладываются.
· Дополнение - испытуемый должен сформулировать ответы с учетом предусмотренных в задании ограничений (например, дополнить предложение).
Рис. 3.1. Типы заданий для тестирования
3.2 Особенности линейного теста
Линейное тестирование представляет собой модель теста, при которой экзаменуемому предлагается определенное количество вопросов из базы вопросов по конкретной тематике.
Вопросы появляются в произвольном порядке, экзаменуемый переходит к следующему вопросу только в том случае, когда ответит на предыдущий. В такой модели теста отсутствует возможность пропускать вопросы и возвращаться к предыдущим, менять варианты ответов.
На тестирование отводится определённое количество времени, по окончанию которого на экране появляется результат, который рассчитывается из процентного соотношения правильных ответов к общему числу вопросов.
3.3 Особенности управляемого теста
Управляемое тестирование представляет собой модель теста, при которой экзаменуемому предлагается определенное количество вопросов из базы вопросов по конкретной тематике.
Вопросы появляются в произвольном порядке.
В такой модели теста присутствует возможность пропускать вопросы и возвращаться к предыдущим, менять варианты ответов.
На тестирование отводится определённое количество времени, по окончанию которого на экране появляется результат, который рассчитывается из процентного соотношения правильных ответов к общему числу вопросов.
3.4 Особенности адаптивного теста
Адаптивным тестированием называется такая диалоговая тестовая программа, которая изменяет порядок предъявления тестовых заданий в зависимости от результатов выполнения студентом уже предъявленных заданий.
Когда опытный экзаменатор проводит устный экзамен, он фактически всегда применяет некий упрощенный интуитивный вариант адаптивного тестирования. После первых удачных ответов экзаменатор старается задать вопрос сложнее, и если студент справляется и с этим сложным вопросом, то экзаменатор, вполне справедливо экономя свое собственное время, ставит ему оценку 5.
После первых же ошибочных ответов экзаменатор, наоборот, снижает планку -- задает самый простой вопрос, и если студент не справляется и с этим простейшим вопросом, то экзаменатор ставит ему оценку 2.
Таким образом, для выявления крайних случаев требуется гораздо меньше тестовых заданий при обеспечении практически того же уровня надежности. Дольше времени надо потратить и большее количество вопросов задать в случае со студентом среднего уровня знаний, которые с одними заданиями справляются, а с другими нет, так как освоили учебную программу не полностью.
Смысл адаптивности в алгоритме тестирования в том, что тест настраивается на доступный студенту уровень сложности и тем самым быстрее локализует его истинный тестовый балл на шкале измеряемого свойства.
3.4.1 Трехуровневый алгоритм
Если эти задания различаются по сложности хотя бы на 3 уровня, то возникает возможность для применения следующего упрощенного (и потому понятного начинающим) адаптивного алгоритма.
После 1/3 самых простых заданий программа сразу же подсчитывает процент правильных ответов. Если решены все из них, то программа сразу переводит студента на самый высокий уровень трудности. Если решены от 20% до 40% заданий, то программа переводит на средний уровень трудности. В противном случае студент остается на первом уровне трудности.
На втором этапе программа применяет аналогичную логику. С теми, кто справился с 1/3 заданиями высшего уровня трудности, тестирование можно прекращать и ставить балл, учитывающий общий процент решенных задач с учетом их цены (более трудные имеют, конечно, более высокую цену).
Если же на высшем уровне трудности студент допустил более одной ошибки, то тестирование продолжается уже на среднем уровне трудности.
Те студенты, которые долго остаются на среднем уровне, выполняют тест значительно дольше -- пока колебания их текущего балла (процента правильных ответов) не стабилизируются в рамках пренебрежимо малого интервала, равного ошибке измерения. Алгоритм позволяет при предъявлении в среднем 15 заданий добиваться такой же точности и надежности, как и тест со сплошным предъявлением 45 заданий, не учитывающий уровень трудности заданий.
Введение трех уровней трудности и оптимального алгоритма перехода с уровня на уровень позволяет втрое сократить расходы на продолжительность тестирования.
Впрочем, выигрыш от адаптивности состоит не только в экономии времени, но и в информационной безопасности. Чем меньше заданий предъявляется одному студенту из банка заданий, тем менее становится прозрачным, обозримым для испытуемых весь банк заданий.
Постепенное расширение банка заданий и создание тестов для студентов будет создавать у них привычку к выполнению таких процедур контроля знаний.
3.4.2 Алгоритм сходящихся порогов
Если тестовые задания не классифицированы по уровню сложности, то при применении компьютеров возможность для использования адаптивного тестирования в принципе сохраняется.
В частности, может быть использован простейший алгоритм сходящихся порогов.
После предъявления какого-то начального набора заданий (минимально тематически представительного для данной учебной дисциплины) компьютерная программа начинает постоянно сравнивать (после каждого нового задания) текущий процент правильных ответов, показанный студентом, с двумя порогами - высоким порогом зачета и низким порога незачета.
Студенты, которые хорошо овладели учебным материалом и достигли за минимальное число тестовых заданий верхнего порога (например, в 90 процентах правильных ответов), быстро получают зачет и освобождаются от дальнейшего тестирования. Так же быстро освобождаются те студенты, которые заведомо не выучили материал, и их ответы мало чем отличаются от случайного гадания (поначалу порог незачета может быть низким -- в 40--50 процентов). Остальные студенты, попавшие в область неопределенности между двумя порогами, продолжают выполнение теста.
С каждым новым заданием два порога сближаются. Так что при исчерпании всех заданий, предназначенных для одного студента (это не менее 40 за сеанс), студент попадает в группу успешных, либо в группы неуспешных. Такая простейшая схема адаптивного тестирования обеспечивает серьезную экономию времени при проведении простейшей недифференцированной оценки уровня знаний (зачет/незачет).
3.5 Разработка и реализация собственного алгоритма
В данном дипломном проекте необходима реализация линейного, управляемого, адаптивно тестирования. Линейная и управляемая модель тестирования - наиболее простые, и для их реализации не требуется сложного алгоритма. Реализация адаптивного тестирования требует более сложного подхода в разработке. Для этого была выбрана трехуровневая модель адаптивного тестирования, так как она позволяет:
* подстроиться под индивидуальные возможности студента путем исключения из теста слишком легких и слишком сложных для него заданий и вопросов;
* повысить точность оценки уровня знаний сильных и слабых студентов благодаря использованию заданий различного уровня сложности;
* сократить длительность процесса диагностирования и количество предъявленных вопросов, необходимых для достижения достаточной точности оценки уровня знаний студента;
* обеспечить информационную безопасность набора тестовых заданий путем предъявления каждому студенту индивидуального набора заданий, соответствующих его уровню знаний.
4. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
4.1 Архитектура разрабатываемой системы
Программная система построена на основе архитектуры клиент-сервер (рис. 3.1). Как правило, компьютеры и программы, входящие в состав информационной системы, не являются равноправными. Некоторые из них владеют ресурсами (файловая система, процессор, принтер, база данных и т.д.), другие имеют возможность обращаться к этим ресурсам. Компьютер (или программу), управляющий ресурсом, называют сервером этого ресурса (файл-сервер, сервер базы данных, вычислительный сервер). Клиент и сервер какого-либо ресурса могут находиться как в рамках одной вычислительной системы, так и на различных компьютерах, связанных сетью [11].
Доступ к модулю студента осуществляется с помощью браузера.
Клиентская часть системы обращается по сети к серверной части. Клиентские задачи выполняет браузер, а серверные - web-сервер.
Запросы пользователя интерпретируются PHP сценариями и направляются базе данных. По полученным результатам web-сервер формирует ответ и направляет его в браузер клиента. На рис. 3.2 показана укрупненная модель взаимодействия модулей программной системы.
Рис. 3.4. Архитектура клиент-сервер
Подобные документы
Автоматизация учёта поступления и обучения детей в "Доме детского творчества". Проектирование программного продукта ИС; выбор системы управления базы данных, языка программирования. Разработка концептуальной, логической и физической моделей данных.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 10.10.2015Разработка программного обеспечения, предназначенного для автоматизации деятельности туристической фирмы. Анализ и проектирование базы данных предметной области. Создание концептуальной, логической и физической моделей данных и программы их обработки.
курсовая работа [816,5 K], добавлен 05.02.2018Выбор технологии, языка и среды программирования. Анализ процесса обработки информации и выбор структур данных для ее хранения, разработка основных алгоритмов. Проектирование интерфейса пользователя. Выбор стратегии тестирования и разработка тестов.
курсовая работа [332,3 K], добавлен 09.12.2014Разбиение данных по таблицам и создание связей между таблицами. Нормализация и проектирование сценария работы базы данных. Выбор программного обеспечения. Требования к аппаратным и программным средствам для работы созданного программного продукта.
курсовая работа [30,2 K], добавлен 23.01.2011Разработка базы данных организации, которая занимается ремонтом автомобилей и реализована в виде программного продукта. Моделирование структуры баз данных с использованием CASE-средств средствами языка SQL. Разработка логической и физической модели базы.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 21.03.2010Обоснование выбора языка программирования. Анализ входных и выходных документов. Логическая структура базы данных. Разработка алгоритма работы программы. Написание программного кода. Тестирование программного продукта. Стоимость программного продукта.
дипломная работа [1008,9 K], добавлен 13.10.2013Возможности создания баз данных средствами программного продукта SQL. Изучение предметной области и разработка проекта базы данных по учету студентов "Журнал классного руководителя". Задачи реализации программного средства, его тестирование и отладка.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 07.12.2012Анализ информационных потоков. Разработка структуры таблиц базы данных. Выбор CASE-средства для проектирования информационной системы и среды программирования. Разработка программных модулей (программного обеспечения). Подготовка справочных баз данных.
дипломная работа [6,8 M], добавлен 19.11.2013Порядок проектирования и разработки базы данных и программного обеспечения. Информация о структуре базы данных, созданных таблицах, формах, отчетах, запросах, хранимой информации. Логическая и концептуальная модели данных; выбор программного обеспечения.
курсовая работа [906,6 K], добавлен 20.01.2010Разработка автоматизированной базы данных (БД) для больницы, которая поможет пользователю легко найти нужную информацию о любом сотруднике или пациенте. Выбор системы управления БД и программного обеспечения. Описание работы программного продукта.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 26.03.2013
