Размещено на http://www.allbest.ru/

Системи автоматизованого тестування

РЕФЕРАТ

програмування автоматизований тестування дистанційний

Пояснювальна записка до дипломного проекту містить: стор., мал., табл., додатки, джерело.

Мета роботи - розробка інформаційної і адміністративної підсистем для системи автоматизованого тестування для дистанційного навчання (САТДН) з поглибленим опрацьовуванням наступних задач:

· аналіз існуючих розробок по автоматизації тестування для дистанційного навчання;

· розробка бази даних тестових завдань і результатів тестування;

· розробка засобів ідентифікації користувача в САТДН;

Об'єктом дослідження є учбовий процес в УІПА.

Методи дослідження - аналіз інформаційних систем, обробка інформації з використанням бази даних, Web-програмування.

Розвиток і упровадження болонського процесу в освіту України призводить до того, що ми переходимо до дистанційного навчання (ДН) студентів заочної форми навчання, актуальною задачею є організація ефективного контролю знань студентів. З метою рішення цієї задачі пропонується використовування розробленої САТДН, що задовольняє вимогам простоти при використовуванні, недорогої ціни, легкого розповсюдження і дозволяючої будь-якому студенту швидко відповісти на питання тестів.

В ході дипломної роботи отримані інструментальні результати:

· складена база даних тестових завдань;

· розроблена САТДН.

Пояснювальна записка складається із чотирьох розділів: спеціального, методичного, економічного і розділу охорони праці і навколишнього середовища. В спеціальному розділі проведений аналіз існуючих САТДН автоматизації учбового процесу ВУЗу, розроблена постановка задачі, обґрунтований вибір методів рішення задачі, розроблено інформаційне, програмне, технічне забезпечення САТДН, приведені умови надійності її функціонування, описані засоби захисту інформації від несанкціонованого доступу. В методичній частині описана методика навчання роботі з САТДН, в економічній частині приведений розрахунок собівартості системи, в розділі охорони праці і навколишнього середовища приведені умови безпечного і стабільного функціонування системи в комп'ютерному класі.

Областю використовування розробленої САТДН є учбові заклади I - IV рівнів акредитації.

Ключові слова: СИСТЕМА АВТОМАТИЗОВАНОГО ТЕСТУВАННЯ ДЛЯ ДИСТАНЦІЙНОГО НАВЧАННЯ, БАЗА ДАНИХ, ДИСТАНЦІЙНЕ НАВЧАННЯ, АДМІНІСТРАТИВНА І ІНФОРМАЦІЙНА ПІДСИСТЕМИ, УЧБОВИЙ ПРОЦЕС, ТЕСТУВАННЯ, ЕКОНОМІЧНІ ПОКАЗНИКИ, ДИДАКТИЧНИЙ ПРОЕКТ, ТЕХНІКА БЕЗПЕКИ.

ВВЕДЕННЯ

Вища дистанційна освіта стає сьогодні помітною складовою системи вищої школи. У вузах щорічно створюються десятки нових центрів і інститутів дистанційної вищої освіти.

В Україні в 1998 р. Верховна рада приймає закон «Про національну програму інформатизації», в 9-му розділі якого формулюються завдання по інформатизації освіти і визначаються напрями їх реалізації. Сумісною ухвалою Президії Національної академії наук України і Колегії Міністерства освіти України від 20.06.1997 р. створюється Асоціація користувачів телекомунікаційної мережі учбових закладів і науки України з координуючим «Центром Європейської інтеграції» в м. Києві, яка надалі отримала офіційну назву Українська науково-освітня телекомунікаційна мережа «УРАН» (27.02.1998 р.).

Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» публікує Меморандум створення інформаційної освітньої мережі «Українська дистанційна освіта». Львівський інститут менеджменту бере на себе відповідальність за розвиток дистанційної освіти в Україні. За сприяння Світового банку на базі Української Академії державного управління при Президентові України створюється Центр дистанційної освіти мережі глобального розвитку, який претендує на роль засновника системи дистанційної освіти.

Наказом Міністерства освіти і науки України №293 від 07.07.2000 р. створюється структурний підрозділ Національного технічного університету «Київський політехнічний інститут» - Український центр дистанційної освіти (УЦДО), головною метою діяльності якого є створення системи дистанційної освіти України відповідно до завдань Національної програми інформатизації [1].

Під вищою дистанційною освітою розуміються освітні технології, що реалізовуються в основному із застосуванням інформаційних і телекомунікаційних технологій при опосередкованій (на відстані) або не повністю опосередкованій взаємодії студента і педагогічного працівника.

Розвиток дистанційної освіти пов'язаний з тим, що не всі охочі здобути освіту можуть зробити це очно.

Дистанційна форма навчання відкриває великі можливості для студентів-інвалідів. Сучасні інформаційні освітні технології дозволяють вчитися незрячим, глухим і страждаючим захворюваннями опорно-рухового апарату.

Враховуються індивідуальні здібності, потреби, темперамент і зайнятість студента. Він може вивчати учбові курси в будь-якій послідовності, швидше або повільніше. Все це робить дистанційну форму навчання якісною, доступною і дешевше традиційної.

Вища дистанційна освіта дозволяє: вибирати слушний час, місце і темп навчання кожному студенту; підвищити свою кваліфікацію, придбати спеціальність без відриву від будинку і роботи; здобувати вищу дистанційну освіту особам, позбавленим можливості здобути традиційну освіту (віддаленість від учбового закладу, хвороба, специфіка роботи і т.д.)

Таким чином, проблема розробки систем дистанційного навчання безпосередньо витікає як з сучасних тенденцій в системі освіти, так і з проблеми підвищення якості навчання, яка являється основною проблемою освіти, що не залежить ні від яких сучасних тенденцій.

На жаль, є і недоліки дистанційного навчання:

1. Можливості для консультацій між студентами і педагогами обмежені;

2. Висока собівартість учбових аудіо- і відео матеріалів. Унаслідок високої вартості якісних навчальних посібників, дистанційні університети працюють по одним і тим же посібникам багато років і прагнуть привернути якомога більше студентів. Врешті решт, масштаб діяльності дистанційного учбового закладу визначає вартість його структури;

3. Залежність від комунікаційної інфраструктури (пошти, телефонного зв'язку, транспорту, і т. д.), а також від деяких виробничих галузей (друкарень, телерадіомовних компаній і т. д.), які побічно впливають на діяльність дистанційних учбових закладів (наприклад, якщо хоча б одна з галузей не функціонувала, то ефективність і якість роботи дистанційного вузу падала б);

4. Відносна гнучкість методів дистанційного навчання. Якщо дистанційний студент вибирає певний курс навчання, то у нього практично немає можливості щось змінити в нім або вибрати інші предмети (в умовах денного навчання така ситуація є результатом політики учбового закладу, тоді як негнучкість учбового плану в дистанційних університетах можна пояснити тільки недосконалістю методики викладання).

5. Ускладнена ідентифікація студента - перевірити хто складає іспит поки неможливо. Втім, як показує практика приймальних іспитів, і в очній формі це вдається далеко не завжди. Тому, прагнучи компенсувати цей недолік, учбові заклади, що практикують ДН, включають в програму і обов'язкову очну сесію, яку студенти ДН здають, наприклад, в комп'ютерному класі. Зарубіжні учбові заклади, що використовують ДН, досить давно створили по країні мережу уповноважених осіб, які мають право свідчити, що іспит складала саме та людина, яка була заявлена, і таким чином вирішують цю проблему. У нашій країні така мережа тільки починає розвиватися.

На сьогоднішній день існує значна кількість систем ДН. Так, наприклад, для дистанційної освіти в Українській інженерно-педагогічній академії застосовується навчання із застосуванням мережевих комп'ютерних технологій (e-learning). Організації процесу навчання здійснюється з використанням спеціальної програмної оболонки - системи учбового менеджменту moodle. У ній можливо як створення змістовної частини дистанційних курсів, так і управління учбовим процесом з різноманітним спілкуванням викладачів і студентів. Moodle - відкрита і безкоштовна система, має реалізацію під Linux і Windows.

Для використання в учбовому процесі також пропонується система COMPETENTUM.MAGISTER, яка включає зручні засоби підготовки мультимедійних учбових матеріалів, планування і контролю процесу навчання, розвинений механізм аналізу показників, а також систему тестування. Серед інших можливостей системи можна виділити: управління учбовими матеріалами, управління процесом навчання, перевірка якості знань і створення звітності.

Альтернативною системою дистанційного навчання також є REDCLASS - це комплекс програмно-апаратних засобів, учбових матеріалів і методик навчання, які дозволяють дистанційно навчатися, підвищувати кваліфікацію, контролювати знання в будь-яких галузях діяльності людини, а також виробляти практичні навики по експлуатації і управлінню програмними продуктами, устаткуванням і технологіями.

Також в учбовому процесі використовується система STELLUS - повно функціональний, побудований на web-технології, модульний комплекс програмного забезпечення для підтримки відкритої освіти. Комплекс надає весь необхідний інструментарій для створення дистанційних учбових курсів, програмованих навчальних посібників і тестових завдань. Слухачі мають доступ до курсів, що вивчаються, і тестів, розміщених в корпоративній мережі або Інтернет, використовуючи стандартний web-браузер (IE 5.5 і вище). Всі події в рамках процесу навчання фіксуються в базах даних.

Унікальним програмним продуктом, розробленим для організації всесвітньої мережі проведення іспитів, не обмеженого одним університетом або організацією, є система дистанційного навчання “Meta-Exam”, в якій спрощені замовлення і складання електронних іспитів; спрощені взаємодії між учасниками системи (екзаменаційні органи, екзаменаційні центри, кандидати); гарантована достовірність взаємодії учасників системи, підтверджена використанням EJB технології, механізмів сегрегації і авторизації; існує механізм ідентифікації і контроль поведінки кандидата під час іспиту (одна з найважливіших особливостей даного продукту).

Представлені системи є типовими, в них присутнє як навчання, так і контроль. У контролюючому блоці вибір питань організований не завжди випадковим чином, унаслідок чого контроль не об'єктивний. Системи засновані на мові html з використанням скриптів.

Таким чином, сформувалася суперечність між необхідністю розробки систем ДН, що об'єктивно реалізовують функції контролю, не вимагають додаткових дій користувача по відключенню скриптів, і незначною кількістю таких систем.

Отже, вибір теми дипломної роботи обумовлений необхідністю розробки системи автоматизованого тестування для дистанційного навчання, що задовольняє вимогам простоти при використанні, недорогої ціни, легкого розповсюдження і що дозволяє об'єктивно оцінити відповіді студента на тестові питання.

Дана тема входить в один з напрямів науково-дослідної роботи кафедри Інформатики і комп'ютерних технологій, пов'язане з впровадженням дистанційного навчання (держбюджетна науково-дослідна робота за 2005-2007 г.г. по темі «Розробка навчально-методичних засобів і технологій дистанційного навчання по дисциплінах кафедри ІКТ»).

Метою дипломної роботи є розробка інформаційної і адміністративної підсистем для системи автоматизованого тестування для дистанційного навчання.

Об'єктом дослідження є учбовий процес в Українській інженерно-педагогічній академії.

Предметом дослідження є система автоматизованого тестування для дистанційного навчання.

В ході дипломної роботи отримані інструментальні результати:

· складена база даних тестових завдань;

· розроблена система автоматизованого тестування для дистанційного навчання.

Новизна отриманих результатів полягає в наступному [2]:

· конкретизований перелік вимог, що пред'являються до систем ДН; конкретизація полягає у формулюванні вимог; форма новизни - нова структура ознаки (переліку вимог): було а + b + c, де а, b, c - деякі розрізнені вимоги (поняття про структуру ДН), стало A + B, де А і В - сформульовані вимоги;

· вдосконалений процес складання систем ДН; удосконалення полягає в заміні програмного продукту для складання САТДН; форма новизни - заміна частин ознак новими: було А + B, де А - зміст системи САТДН, В - використання скриптів, стало A + C, де C - використання програми ASP.NET;

· вдосконалений процес роботи з інформаційними складовими системи ДН (отримання статистичних результатів); удосконалення полягає в створенні бази даних, що містять зведення про прізвище студента, групу, дату проходження тестування, предмет тестування, семестр, модуль, кількість поставлених питань, кількість правильних відповідей, кількість неправильних відповідей, оцінку, протокол відповідей на всі питання; форма новизни - введення нової ознаки: було а, де а - база даних з розрізненими відомостями, стало а + b, де b - результуюча таблиця, об'єднуюча всі відомості.

Достовірність отриманих результатів дипломної роботи забезпечується позитивними результатами впровадження розроблених інформаційної і адміністративної підсистем САТДН в процес оцінки знань студентів по дисциплінам кафедри Інформаційних і комп'ютерних технологій в УІПА.

1. АДМІНІСТРАТИВНА І ІНФОРМАЦІЙНА ПІДСИСТЕМИ СИСТЕМИ АВТОМАТИЗОВАНОГО ТЕСТУВАННЯ ДЛЯ ДИСТАНЦІЙНОГО НАВЧАННЯ: АНАЛІЗ ДОСЛІДЖЕНОСТІ ПРОБЛЕМИ, ОСОБЛИВОСТІ ПРОГРАМНОЇ РЕАЛІЗАЦІЇ

1.1 Аналіз стану проблеми

1.1.1 Місце і роль дистанційного навчання в учбовому процесі

Дистанційне навчання - складно організована нова форма навчання, що здатна задовольнити освітні потреби населення незалежно від його просторового і тимчасового розташування по відношенню до освітніх установ, включає засоби, процес і відповідний освітнім стандартам результат викладача, що реалізовується за допомогою телекомунікаційних технологій взаємодії, і студента, яке здійснюється в специфічному освітньому середовищі [3].

Дистанційне навчання ідеально підходить людям, що живуть в місцях, де відсутня можливість здобування вищої освіти, людям, яким з тих або інших причин не вистачає часу, людям-інвалідам або страждаючим різними захворюваннями, які перешкоджають здобуванню стандартної освіти. При ДН студент сам може вибирати час навчання, а також інтенсивність і тривалість занять; будь-які утруднення і проблеми можуть бути дозволені у будь-який момент за допомогою електронної пошти, можна також зв'язатися з своїм викладачем в режимі on-line і поставити всі питання, що цікавлять.

Ефективність дистанційного навчання досягається шляхом якнайповнішого і точнішого узгодження вимог і можливостей студента. Враховуються всі обмеження, з якими стикаються викладач і студент. Зазвичай, навчання проводиться з використанням декількох засобів спілкування одночасно, що дозволяє студентові одночасно з навчанням бути в курсі всіх технологічних новинок.

Ефективність дистанційного навчання заснована на тому, що студенти самі відчувають необхідність подальшого навчання, а не піддаються тиску батьків, обставин, начальства і ін.

Ефективність дистанційного навчання немало залежить від того, наскільки регулярно займається студент. Це пояснюється тим, що неможливо сформувати систему знань при нерівномірному учбовому навантаженні. Проте при цьому жорстка звітність - це важливий аспект системи дистанційного навчання. За кожен пройдений розділ курсу студент повинен звітувати перед викладачем і, поки цього не відбудеться, рухатися в навчанні далі студент не зможе. Ефективність дистанційного навчання досягається за рахунок того, що студент може сам вибирати час навчання, а також самостійно визначати інтенсивність і тривалість занять. Студент дистанційного навчання не прив'язаний до жорсткого розкладу. Сьогодні в світі розроблена велика безліч систем дистанційного навчання. Системи дистанційної освіти - сукупність організаційних, телекомунікаційних, педагогічних і наукових ресурсів, залучених в створення і практичне здійснення освітніх програм з використанням дистанційної технології навчання [4]. Системи ДН організаційно складаються з координуючих органів, дослідницьких організацій, базових учбових закладів, мережі університетів і учбових центрів дистанційного навчання. При всьому різноманітті, всі системи ДН на основі різноманітних інформаційних технологій, як правило, реалізують практично такий блок базових функцій (мал. 1.1):

· Реєстрація і аутентифікація студента;

· Доступ до знань (лекції, статті, першоджерела);

· Виконання контрольних завдань і тестів з отриманням оцінки;

· Отримання консультацій і вказівок;

· Участь в колективному обговоренні питання, теми;

· Умовно-вільний вибір часу роботи в on-line режимі.



Мал. 1.1 Призначення систем дистанційної освіти

Істотним компонентом будь-якої системи дистанційного навчання є учбові матеріали і ресурси. Змістовні учбові матеріали, що добре опрацьовані і оформлені, здатні стимулювати процес самоосвіти учнів і, таким чином, підвищити ефективність всієї системи дистанційного навчання. Розробка, оформлення і виробництво учбових матеріалів, як правило, здійснюється організаціями дистанційного навчання самостійно і виступає як окрема функція їх спеціалізованих підсистем.

Центральною ланкою системи дистанційної освіти є засоби телекомунікації і інформаційні технології. При цьому найважливішою умовою ефективного використання будь-якого інформаційного середовища є її змістовне наповнення. Ці ланки і інші елементи дистанційної освіти не можуть існувати і розглядатися роздільно.

Багато систем дистанційної освіти досягли зараз такого рівня студентів до здачі іспитів на отримання атестатів, дипломів і ступенів, який не поступається рівню, що забезпечується традиційними учбовими закладами, а також відповідає всім встановленим державою вимогам.

Таким чином, проведений аналіз дозволяє зробити наступні висновки, визначаючі місце і роль дистанційного навчання в учбовому процесі вузу [5]:

· дистанційне навчання розвиває у учнів здібності до самонавчання, активність в придбанні знань;

· дистанційне навчання надає доступ до величезного об'єму інформації;

· при дистанційному виді навчання забезпечується рівність учнів;

· дистанційне навчання забезпечує доступність і відвертість навчання, свободу і гнучкість, доступ до якісної освіти.

1.1.2 Аналіз дослідженості проблеми розробки систем автоматизованого тестування для дистанційного навчання

Система дистанційного навчання - це складна, багатокомпонентна система, що має тенденцію до безперервної зміни і динамічного розвитку. Ефективна робота такої системи не може спиратися тільки на емпіричний досвід і інтуїцію розробників. Необхідно виробити системний підхід до дистанційного навчання, побудувати залежності складових системи, підсистем і компонентів.

При проектуванні системи ДН необхідно розглядати ряд моделей з метою якнайповнішого уявлення про систему не тільки з погляду поточних вимог і можливостей, але і перспектив розвитку.

У системі дистанційного навчання крім викладача і студентів повинні бути підручник, навчальні посібники, тобто засоби навчання як компонент даної системи. Звідси необхідність серйозного наукового підходу до розробки спеціальних курсів (підручників) для системи дистанційного навчання.

При розробці курсів необхідно враховувати чітку орієнтацію на вік потенційних студентів. Стиль викладу, ілюстрація курсу, відбір змісту, завдання, вся організація процесу навчання визначаються віковими особливостями студентів.

Як компоненти, при розробці курсів дистанційного навчання, можна назвати наступні:

1. Загальні відомості про курс, його призначення, цілі, завдання, зміст (структура), умови прийому в групи навчання, підсумкові документи. Ці відомості повністю відкриті на сервері для ознайомлення. Часто бувають відкриті і самі курси, але лише реєстрація дає право отримати власний пароль, свою Web-страницу на сервері і стати повноправним учасником процесу навчання під керівництвом викладача з перспективою, за умови успішного закінчення курсу, отримати відповідний сертифікат повчальної організації.

2. Довідкові матеріали (у вигляді баз даних) по наочній області курсу.

3. Блоки анкет (окремим файлом), що дозволяють встановити контакт з користувачами, отримати необхідні відомості і обробити їх.

4. Власне навчальний курс (електронний підручник), структурований по більш менш автономних модулях.

5. Блок завдань, направлених на засвоєння матеріалу і перевірку, контроль його розуміння, осмислення.

6. Блок творчих завдань, направлених на самостійне застосування засвоєних знань, умінь, навиків у вирішенні конкретних проблем; виконання проектів індивідуальне, в групах співпраці; практичні роботи (індивідуальні, сумісні).

7. Блок моніторингу успішності самостійної діяльності студентів, контролю результатів їх роботи (індивідуально або спільно, в групах співпраці).

Щоб учбовий процес був достатньо ефективний, необхідно не тільки забезпечити науково обґрунтоване, дидактично організоване проектування електронного підручника планованої системи засобів навчання, використовуючи можливості інформаційних ресурсів і послуг мережі Інтернет, але і розробити специфічну, інтерактивну організацію учбового процесу, методи і технології навчання.

Так в [6] запропонована система Competentum.Magister, яка володіє багатофункціональними можливостями, що дозволяють планувати і контролювати процес навчання, аналізувати показники успішності, створювати нові і інтегрувати вже існуючі курси. Серед інших можливостей системи можна виділити:

1. Управління навчальними матеріалами:

· можливість створювати підручники з елементами мультимедіа за допомогою невимагаючого спеціальних навиків візуального редактора;

· можливість використовувати готові учбові курси сторонніх виробників, відповідні міжнародному стандарту SCORM;

· можливість використовувати як учбові матеріали зовнішні файли довільного формату, об'єкти типу Графер і об'єкти типу.

Каталог учбових матеріалів в СДН Competentum.Magister має деревовидну структуру, що полегшує навігацію по розділам і темам. Здійснюється повнотекстовий пошук з урахуванням відмінків (лексичний аналіз). Можливе розмежування доступу до матеріалів залежно від ролі користувача в учбовому процесі і календарного плану навчання. Окрім цього, доступ автоматично блокується під час проведення тестування учнів.

2. Управління процесом навчання. Можливі дії користувачів в системі визначаються їх роллю в учбовому процесі, календарним планом навчання, а для учнів - ще і спеціальністю. Під час навчання ведеться детальна реєстрація дій користувачів і статистика їх роботи з учбовими матеріалами з розбиттям по темам занять, типам діяльності і так далі. Відстежується атестаційний статус учня, якість засвоєння кожної з тем, атестаційний рейтинг. У будь-який момент викладачі можуть скоректувати процес навчання попереджувальним повідомленням, зміною «прохідних балів» і доступних розділів, призначенням додаткових тестів із специфічними критеріями або видачею індивідуальних завдань.

У системі передбачена можливість індивідуальних консультацій з викладачами. Реалізована підтримка реєстрації очних занять з можливістю виставляння оцінок студентів за довільною шкалою.

3. Перевірка якості знань. Однією з незаперечних переваг СДН Competentum.Magister є система тестування на основі «шаблонів тестів». У базовому постачанні програми підтримуються 9 типів завдань: автоматично оцінювані системою вибір одного або декількох правильних варіантів відповіді, введення числа або рядка, сортування, угрупування, встановлення відповідності, заповнення пропусків, а також оцінювана викладачем відповідь у вільній формі. Оскільки СДН Competentum.Magister є модульною системою, додаткові типи завдань можуть бути додані в неї модулями, що підключаються, без зміни ядра системи. На час тестування автоматично блокується доступ до учбових матеріалів. Для різних тестів можливе використання різних шкал оцінок. Тести, що згенерувалися системою, можна роздруковувати для використання на очних заняттях.

4. Створення звітності і аналітичні можливості. На підставі даних, що зберігаються в системі, можуть формуватися різні звіти, структура яких створюється на призначеному для користувача рівні за допомогою конструктора звітів. При цьому великий набір стандартних звітів, що покривають основні потреби в аналітиці учбового процесу, вже включені в базове постачання системи. Дані будь-якого звіту можна експортувати у формат Excel.

Для розширення можливостей зберігання і аналізу інформації про учнів і персоналу учбового закладу, в СДН Competentum.Magister передбачена можливість додавання адміністратором системи без додаткового програмування довільної кількості додаткових полів інформації про користувачів. Можливе додавання полів 6 різних типів (рядок, число, дата і так далі), інформація з яких може використовуватися згодом при формуванні звітів.

Гідністю системи Competentum.Magister також є те, що під час тестування вибір питань проводиться випадковим чином, що дозволяє учневі краще засвоїти пройдений матеріал.

Competentum.Magister також має ряд технічних особливостей, які дозволяють їй володіти широкою багатофункціональністю. Серед технічних характеристик системи варто виділити:

· надійність: система дистанційного навчання реалізована на базі платформи Competentum і технології J2EE (Java 2 Enterprise Edition) - найпопулярнішої сучасної технології побудови корпоративних систем, узагальнюючої досвід провідних розробників, що дозволяє їй виділятися надійністю. Завдяки своїй модульній структурі система легко розширювана.

· інтерфейс, що синтезується: дозволяє системі бути досить ергономічною. Інтерфейс для кожного користувача синтезується системою оптимальним чином відповідно до його набору повноважень.

· безпека: повноваження визначаються ролями. Competentum.Magister має гнучку систему настройки прав і доступу до інформації, багаторівневий контроль повноважень. Серверна частина системи реалізована по трирівневій схемі, в якій шар даних відокремлений від шару логіки і рівня представлення даних. Завдяки тому, що шар логіки і визначення суті системи відокремлені від рівня бази даних, система може працювати з базами даних від всіх відомих виробників, що підтримують транзакції.

· інтеграція: система легко інтегрована з іншими інформаційними системами.

· працездатність на основних операційних системах: проведені тести на різних платформах показали, що система є працездатною на наступних операційних системах: Windows, UNIX, Linux-платформах і Sun Solaris.

· модульність структури: спрощує доопрацювання СДН під конкретні потреби окремо узятого учбового закладу.

Не дивлячись на значні можливості системи Competentum.Magister, її зручний інтерфейс, багатофункціональну систему тестування, вона не має достатніх передумов для використання в учбовому процесі вузу. З цих позицій можна виділити такий недолік цієї системи як прив'язку до бази даних - MaxDB/ SAPDB.

У роботі [7] описується система дистанційного тренінгу (СДТ) REDCLASS версії 2.1 - комплекс програмно-апаратних засобів, учбових матеріалів і методик навчання, які дозволяють дистанційно навчатися, підвищувати кваліфікацію, контролювати знання в будь-яких галузях діяльності людини, а також виробляти практичні навики по експлуатації і управлінню програмними продуктами, устаткуванням і технологіями.

Області застосування СДТ REDCLASS:

1. Організація корпоративної системи дистанційного навчання і підвищення кваліфікації співробітників компаній.

2. Організація системи підвищення кваліфікації фахівців різних напрямів діяльності на базі спеціалізованих учбових центрів.

3. Організація дистанційного тестування для контролю знань, придбаних за допомогою як традиційного очного навчання, так і дистанційного навчання.

4. Використання у вищих і середніх учбових закладах в процесі навчання і тестування студентів.

СДТ REDCLASS має триланкову архітектуру. Клієнтська частина складається з браузера (Internet Explorer, Mozilla), який надає доступ до інтерфейсів різних користувачів (студента, менеджера, адміністратора і тому подібне). Браузер через інтернет або інтранет посилає запити на сервер додатків (Tomcat Apache, входить в дистрибутив СДТ REDCLASS) для обробки. Сервер додатків працює з даними, які зберігаються на сервері баз даних (СУБД Oracle 8i, 9i, 10g). Сервер додатків і сервер баз даних можуть знаходитися на різних машинах для збільшення продуктивності системи.

Типова архітектура системи дистанційного навчання на базі інструментарію СДТ REDCLASS (залежно від версії СДТ REDCLASS і варіанту постачання системи, компоненти архітектури можуть змінюватися) приведена на мал. 1.2.



Мал. 1.2. Типова архітектура СДТ REDCLASS

Особливості СДТ REDCLASS версії 2.1:

1. СДТ REDCLASS 2.1 є повнофункціональною системою, що підтримує створення учбових матеріалів у внутрішньому форматі, управління учбовим процесом, навчання з можливістю контролю знань і збору статистичних даних по пройдених матеріалах.

2. СДТ REDCLASS 2.1 підтримує імпорт курсів в стандарті AICC, що дозволяє використовувати учбові матеріали, створені сторонніми виробниками, що підтримують даний стандарт, зокрема - дистанційні курси компанії Thomson NETg.

3. СДТ REDCLASS 2.1 підтримує стандарт SCORM версії 1.2.

4. Можливість отримання практичних навиків в СДТ REDCLASS 2.1:

· виконання лабораторних робіт з використанням механізму видаленого доступу до програмно-апаратних комплексів, реалізованого за допомогою модуля Віртуальних лабораторій;

· виконання практичних вправ в Середовищі емуляції вправ, яка дозволяє емулювати роботу з об'єктом навчання.

5. Система ролей користувачів дозволяє враховувати особливості процесу навчання конкретного замовника.

6. Система прав доступу дозволяє індивідуально настроювати права доступу до об'єктів і ресурсів Системи.

7. Гнучка система планування навчання, що реалізовує два механізми планування:

· механізм подачі заявки на навчання з боку користувача

· механізм призначення учбової програми/плану менеджером системи

8. Система режимів навчання дозволяє створювати різні варіанти надання матеріалів курсу користувачеві.

9. Вбудована система взаємодії учасників освітнього процесу в режимі реального часу (текстова конференція) і в асинхронному режимі (по електронній пошті).

10. Можливість проведення анкетування користувачів.

До недоліків використання СДТ REDCLASS можна віднести наступне:

· «жорсткі, важкі» вимоги до серверної частини;

· вимагає «важку» СУБД Oracle;

· російська локалізація частини комплекту програмного забезпечення не повна;

· є проблеми з російським кодуванням при занесенні розроблених курсів в базу даних СДН;

· вибір питань в тестуванні проводиться не випадковим чином.

Російською Компанією "Стел - Комп'ютерні Системи" розроблена система дистанційного навчання STELLUS [8] - повнофункціональний, побудований на web-технології, модульний комплекс програмного забезпечення для підтримки відкритої освіти.

STELLUS легко вбудовується в учбовий процес будь-якого учбового закладу - від школи до університету, від Центру підвищення кваліфікації до корпоративних учбових центрів.

Комплекс надає весь необхідний інструментарій для створення дистанційних учбових курсів, програмованих навчальних посібників і тестових завдань. Слухачі дістають доступ до курсів, що вивчаються, і тестів, розміщених в корпоративній мережі або Інтернет, використовуючи стандартний web-браузер (IE 5.5 і вище). На мал. 3 показані окремі частини комплексу: операційна система, система управління базами даних, бази даних, програмні модулі, web-сервер і браузери на стороні клієнта. РМ - автономне робоче місце розробника учбових курсів.

Мал. 1.3. Архітектура комплексу

STELLUS дозволяє:

· вести підготовку учбових матеріалів і тестів;

· управляти учбовим процесом (складати індивідуальні і групові розклади);

· планувати учбове навантаження;

· забезпечує процедури здачі тестів і іспитів в автоматичному і напівавтоматичному режимі;

· отримувати статистичні звіти для аналізу;

· всі події в рамках процесу навчання фіксуються в базах даних. Ці дані можуть бути використані для статистичного аналізу.

До переваг STELLUS можна віднести:

· STELLUS орієнтований на високу і вимірювану якість навчання і завдяки своїй гнучкості дозволяє ефективно навчати кожного. Його могутня і багатофункціональна система підготовки учбових матеріалів і контролю знань може поставлятися як у складі комплексу, так і автономно на CD.

· STELLUS побудований за модульним принципом, як конструктор. Він вирішує освітні завдання мінімальними для цього завдання засобами і не вимагає покупки тих його частин, які Вам поки не потрібні.

· STELLUS орієнтований на викладання не тільки технічних, але також і гуманітарних, і навіть творчих дисциплін.

· STELLUS покриває всі можливі завдання підготовки освітнього процесу, власне освітнього процесу і зберігання даних про нього і не вимагає для їх реалізації придбання ніяких додаткових програм і пристроїв.

· у STELLUS дуже зручний інтерфейс з можливістю викладати як на російському, так і на будь-якій іншій мові.

· STELLUS може бути використаний як системоутворюючій комплекс з іншими системами дистанційного навчання у великих освітніх системах. Зрозуміло, він підтримує міжнародний стандарт обміну даними.

· STELLUS стійко підтримує дуже велику кількість користувачів (5000 на одну серверну ліцензію). При цьому витрати з розрахунку на навчання одного студента в семестр нижче, ніж в будь-якій іншій системі дистанційного навчання.

· STELLUS дозволяє деякі етапи процесу навчання проводити в автономному режимі, без доступу в мережу Інтернет.

STELLUS включає все необхідне для роботи учбового центру корпорації. Він може бути використаний як основа для організації бізнесу в області підготовки учбових матеріалів. Застосування STELLUS в учбових закладах доречно при будь-якій формі навчання - очній, заочній, екстернату або будь-якої їх комбінації.

Недоліки:

· обмежена російська локалізація;

· вибір питань в тестуванні проводиться не випадковим чином.

Українською компанією «Метасофт» була розроблена система дистанційного навчання “Meta-Exam” [9], яка є унікальним програмним продуктом, розробленим для організації усесвітньої мережі проведення іспитів, не обмеженого одним університетом або організацією.

Основні характеристики продукту:

· уніфікація і спрощення замовлення і складання електронних іспитів;

· спрощення взаємодії між учасниками системи (екзаменаційні органи, екзаменаційні центри, кандидати);

· гарантована достовірність взаємодії учасників системи, підтверджена використанням EJB технології, механізмів сегрегації і авторизації;

· однією з найважливіших особливостей, унікальною для даного продукту, є механізм ідентифікації і контроль поведінки кандидата під час іспиту.

Система дистанційного навчання “Meta-Exam” може підтримувати усесвітню мережу екзаменаційних центрів з одним контрольним центром так добре, як і невелику локальну екзаменаційну мережу, використовуючи єдину архітектуру. “Meta-Exam” може забезпечувати і проводити різні види іспитів в різних сферах застосування, одночасно підтримуючи бізнес модель декількох учбових закладів. Система використовує механізми розподілу даних, такі як сегрегація, яка дозволяє різним організаціям працювати в одній і тій же системі “Meta-Exam”, при цьому, не підозрюючи про це і не підпадаючи під вплив один одного, при одночасному використанні системи.

Система “Meta-Exam” може виконувати різні види іспитів, наприклад, такі, які представлені за допомогою веб-браузера, автономного програмного забезпечення або при використанні власного презентаційного програмного забезпечення з мінімальною складністю інтеграції кожного виду. Система може підтримувати будь-який вид іспиту, якщо є його опис і інтерфейси для взаємодії з екзаменаційним устаткуванням третьої сторони. Це забезпечує високий рівень гнучкості і можливість завершення будь-якого екзаменаційного завдання, використовуючи одну систему, з централізованим сховищем даних на сервері, який дає, при необхідності, доступ до всіх, пов'язаних з іспитами, даних. Система може працювати з сотнями одночасно працюючими користувачами. У разі значного збільшення кількості користувачів, єдине, що буде необхідно зробити, це збільшити серверні потужності. Система може здійснювати до сотень тисяч іспитів в рік.

Система “Meta-Exam” забезпечує потенційно необмежену надійність, обумовлену тільки конфігурацією технічних засобів. При використанні сучасної СУБД з реплікацією, двох або більш серверів для бази даних і двох або більш серверів додатків, система володіє високим (майже досконалим) рівнем надійності. Система може забезпечити високий рівень надійності, достатній для більшості завдань в менш дорогих конфігураціях. Навіть при мінімальних конфігураціях, система здатна забезпечити велику надійність, обумовлену застосованими технологіями, такими як EJB.

При виконанні будь-якого завдання, Система використовує різні механізми безпеки, такі як аутентифікація і гнучка авторизація користувача. Жорсткі обмеження до даних не дадуть користувачеві доступу до даних, які для нього не призначені. При виконанні дозволених завдань, такі механізми як сегрегація, не дозволять адміністраторові екзаменаційного центру подивитися дані іншого екзаменаційного центру. Системна функціональність будується на механізмі ролей. Кожна роль має відповідне окреме автономне клієнтське програмне забезпечення, що підтримує всю функціональність, доступну для цієї ролі. Також може використовуватися шифрування трафіку за допомогою SSL.

До недоліків системи “Meta-Exam” можна віднести наступне:

· у користувачів є нарікання на інтерфейс СДН;

· обмежена масштабність;

· недостатня функціональність СДН;

· вибір питань в тестуванні проводиться не випадковим чином.

Також запропонована система дистанційного навчання, використовувана в Українській інженерно-педагогічній академії, Moodle [10], яка призначена для організації навчання Online в мережевому середовищі з використанням технологій Інтернет. Система забезпечує різноманіття процедур навчання on-line, комбінуванням яких може бути організоване ефективне навчання в установі освіти. Ця система є повноцінною системою управління дистанційним навчанням і розповсюджується безкоштовно як Open Source software.

Система Moodle має широкі можливості по створенню дистанційного курсу. Учбовий матеріал може включати текст, графіку, мультимедіа, які можна створювати в стандартних редакторах і тільки тоді переносити їх в систему. Як завершені інформаційні матеріали в системі рекомендується використовувати стандартні формати файлів, створених в Microsoft Word, Excel, PowerPoint і так далі, що дозволяє ефективно використовувати розробки, що вже існують у викладачів: електронні тексти лекцій, презентації, практичні завдання.

Електронний курс в системі MOODLE може включати лекційний матеріал, термінологічний словник, практичні завдання, тести, контрольні питання. У системі викладач як контроль знань оцінює опубліковані студентом:

· повідомлення на форумі;

· записи в термінологічному словнику;

· записи в журналі (робочій книзі);

· результати виконання завдань, які присилаються у вигляді одного файлу на сервер;

· відповіді, отримані в результаті виконання практичного завдання;

· результати тестування.

Вибір питань в тестуванні системи Moodle проводитися випадковим чином для кращого закріплення знань студентів.

Викладач самостійно вибирає шкалу оцінювання відповіді (від 0 до 100 балів) і визначає те, які саме елементи дистанційного курсу є складовими підсумкової оцінки.

Безумовною гідністю системи Moodle є також те, що створення дистанційного курсу не вимагає від викладачів особливих знань в області інформаційних технологій. Вона дозволяє за допомогою стандартних засобів (редакторів, веб-форм і тому подібне) швидко і просто створити повноцінний комплект електронних учбових матеріалів з можливістю редагування і управління ним в реальному масштабі часу.

Як і при аналізі попередніх комп'ютерних систем, слід зазначити наступні недоліки системи MOODLE:

· неадекватність перекладу;

· наявність проблем з кодуванням сторінок електронних учбових видань;

· якщо електронне учбове видання містить в собі безліч дрібних ресурсів, наприклад картинок, то спостерігається помітне зниження продуктивності програми.

Проведений аналіз близьких до тематики дипломної роботи розробок дозволив сформувати наступну порівняльну таблицю характеристик систем дистанційного навчання (табл. 1.1).

Таблиця 1.1 Порівняльна таблиця систем дистанційного навчання

Назва	1	2	3	4	5	6
“Meta-Exam”	Internet Explorer, Mozilla	Oracle, DB/2, Informix, MS SQL	+	-	+	+
Competentum.Magister	Internet Explorer, Mozilla	MaxDB/ SapDB	+	+	+	+
Redclass	Internet Explorer, Mozilla	Oracle 8i, 9i, 10g	-	-	+	+
STELLUS	Internet Explorer, Mozilla	Interbase	-	-	+	+
Moodle	Internet Explorer, Mozilla	MySQL	-	+	+	+

де:

1 - Програма - переглядач;

2 - СУБД, на основі якої організована БД результатів навчання;

3 - Русифікація (повний переклад системи російською мовою, немає проблем з кодуванням);

4 - Випадковий вибір питань при тестовому контролі;

5 - Наявність повчального блоку;

6 - Використання скриптів для створення активних Web-сторінок.

Як видно з приведеної таблиці, розглянуті системи дистанційного навчання мають ряд недоліків, що ускладнюють їх використання в цілях тестування учбових досягнень студентів. Дані системи розраховані не тільки на контроль, але і на навчання, що ускладнює їх використання для дистанційного тестування і зменшує швидкодію системи. Основні недоліки таких систем також стосуються можливості їх використання викладачами, складнощі освоєння систем ДН. Слід зазначити і незначну кількість систем ДН, що дозволяють об'єктивно оцінити відповіді студента на тестові питання, і відсутність повнофункціональних русифікованих версій систем автоматизованого дистанційного тестування.

1.2 Постановка задачі

1.2.1 Змістовна постановка задачі

На сьогоднішній день існує значна кількість систем дистанційного навчання, під якими розуміють сукупність організаційних, телекомунікаційних, педагогічних і наукових ресурсів, залучених в створення і практичне здійснення освітніх програм з використанням дистанційної технології навчання. Організаційно системи ДН складаються з координуючих органів, дослідницьких організацій, базових учбових закладів, мережі університетів і учбових центрів дистанційного навчання. Багато систем дистанційної освіти досягли зараз такого рівня підготовки студентів до здачі іспитів на отримання атестатів, дипломів і ступенів, який не поступається рівню, що забезпечується традиційними учбовими закладами, а також відповідає всім встановленим державою вимогам за змістом, умовам і вартості навчання. Проте ці системи є типовими, в них присутнє як навчання, так і контроль, що ускладнює їх використання для дистанційного тестування і зменшує їх швидкодію. У контролюючому блоці вибір питань організований не завжди випадковим чином, унаслідок чого контроль не об'єктивний. Системи засновані на мові html з використанням скриптів, що ускладнює використання програмних модулів.

На основі проведеного аналізу місця і ролі систем дистанційного навчання в учбовому процесі вузу, розроблених і представлених в мережі Internet відкритих систем ДН, загальна задача, що вирішується при виконанні дипломної роботи, формулюється таким чином: на основі аналізу існуючих розробок систем ДН, з урахуванням вимог до автоматизованого тестування, що висуваються педагогічною наукою, необхідно розробити систему автоматизованого тестування для дистанційного навчання, що задовольняє вимогам простоти використання, недорогої ціни, легкого розповсюдження і дозволяючої будь-якому студентові швидко відповісти на тестові питання.

Для вирішення поставленої загальної задачі необхідно вирішити наступні приватні задачі:

1. Проаналізувати існуючі системи.

2. Визначити комп'ютерні засоби, що забезпечують розробку системи автоматизованого тестування для дистанційного навчання (САТДН).

3. Виділити і систематизувати вимоги, що висуваються до автоматизованого тестування і систем ДН.

4. Розробити базу даних вхідної інформації для системи ДН, що включає банк тестових питань і відповідей до них, списки груп, що проходять навчання в поточному навчальному році, списки студентів, назви дисциплін, семестрів, модулів, а також форми для введення/виводу вказаної інформації.

5. Розробити інформаційну підсистему САТДН, що здійснює введення, зберігання, обробку і представлення інформації бази даних.

8. Розробити адміністративну підсистему САТДН, що здійснює ідентифікацію користувача в САТДН, розмежування доступу до інформації бази даних для студента і викладача, визначаючу дані (тестові питання) для контролю даного студента на даному етапі навчання.

6. Розробити контролюючу підсистему САТДН.

7. Апробовувати розроблену САТДН в процесі навчання експериментальної групи.

Логічна схема рішення загальної задачі дипломної роботи зображена на мал. 1.4.

Мал. 1.4. Логічна схема рішення задачі дипломної роботи

1.2.2 Вибір методів рішення задачі

У разі рішення поставленої вище задачі дипломної роботи, направленої на розробку системи автоматизованого тестування для дистанційного навчання, методами рішення є програмні засоби, що забезпечують розробку якісного програмного продукту і формування вихідних друкарських форм.

У таблиці 1.1 приведений перелік програмних засобів, використовуваних авторами існуючих розробок для реалізації систем ДН і для формування вихідних форм. Як видно з таблиці, основними програмними платформами, використовувані існуючими системами ДН, є Internet Explorer і Mozilla. Проте істотним недоліком цих платформ є необхідність створення скриптів (складність їх написання, відключення при безпечному режимі роботи оглядачів). Виходячи з цього, як програмна платформа слід вибрати середовище проектування, що відрізняється простотою використання, розповсюдження, простотою написання програмного коду. Такою програмною платформою може бути, наприклад, середовище проектування Web-сайтів ASP .Net на основі мови Visual Basic, яка призначена для розробки сценаріїв на стороні серверів, для створення інтерактивних Web-сторінок. У ASP процес створення Web - додатків значно спрощений. Так, підключення до бази даних і задіювання додаткових можливостей настройки Web - сторінок може бути реалізовано всього декількома рядками сценарію. При роботі з ASP достатньо лише знання Microsoft Jscript, Microsoft Visual Basic Scripting Edition. Використання компонентів COM в ASP дозволяє значно розширити можливості ASP-сторінок. Мова програмування Visual Basic достатньо проста при написанні програмного коду, а також, на сьогоднішній день, використовується при розробці і доопрацюванні сучасних програмних продуктів (наприклад, VBA для офісних програмних продуктів).

Як видно з таблиці 1.1, основними базами даних, використовуваними в існуючих системах ДН, є Oracle і SQL. Не дивлячись на потужність цих БД і їх значні можливості, до їх недоліків слід віднести високу трудомісткість розробки БД в цих СУБД, а також їх малу поширеність і складність використання. Отже, для створення БД вхідної інформації слід використовувати СУБД MS Access, позбавлену вищезгаданих недоліків і забезпечуючу якісну, але нетрудомістку розробку САТДН. До достоїнств MS Access при використанні її для розробки САТДН можна віднести наступне:

· стандарт Microsoft;

· сумісність з іншими додатками Office;

· простота у використанні;

· звичний для користувачів інтерфейс програмних застосувань MS Office;

· можливість працювати з однією формою без використання стандартного вікна бази даних (для початкуючих користувачів);

· стиснення бази даних при необхідності економити місце на диску;

· низькі вимоги до апаратного забезпечення: Pentium 75, 32 Mb RAM (8 Mb для Access), Windows 95/98;

· прискорене освоєння додатку завдяки використанню вбудованих рішень;

· широке розповсюдження.

Таким чином, підводячи підсумок вище сказаному, в цілях дослідження, що проводиться, як методи вирішення поставлених завдань дипломної роботи слід використовувати такі:

· для розробки програмної платформи САТДН - середовище проектування Web-сайтів ASP .Net на основі мови Visual Basic з її можливостями створення інтерактивних Web-сторінок;

· для розробки бази даних вхідної інформації САТДН - багатофункціональну, просту у використанні СУБД MS Access з її можливостями швидкого створення таблиць, форм, запитів без застосування складних операцій.

1.3 Змістовний опис структурних і функціональних особливостей інформаційної і адміністративної підсистем САТДН

1.3.1 Структура інформаційної і адміністративної підсистем САТДН

Інформаційна підсистема САТДН являє собою базу даних, що включає наступні таблиці:

· «Групи» (мал. 1.5)



Мал. 1.5. Таблиця «Групи»

· «ПІБ» (мал. 1.6)

Мал. 1.6. Таблиця «ПІБ»

· «Дисципліни» (мал. 1.7)

Мал. 1.7. Таблиця «Дисципліни»

· «Семестри» (мал. 1.8)

Мал. 1.8. Таблиця «Семестри»

· «Модулі» (мал. 1.9)

Мал. 1.9. Таблиця «Модулі»

· допоміжну таблицю (мал. 1.10)

Мал. 1.10. Допоміжна таблиця

· основні таблиці (мал. 1.11)

Мал. 1.11. Приклад основної таблиці

· «Протокол тестування» (мал. 1.12)

Мал. 1.12. Таблиця «Протокол тестування»

Схема даних розробленої інформаційної підсистеми відображена на малюнку 1.13.



Мал. 1.13. Схема даних інформаційної підсистеми

В адміністративну підсистему САТДН включені наступні Web-сторінки:

· титульна сторінка (мал. 1.14)

Мал. 1.14. Титульна сторінка САТДН

· Web-сторінка, що здійснює вибір користувача і що дозволяє розмежувати доступ до можливостей системи (мал. 1.15)

Мал. 1.15. Web-сторінка, що розмежовує доступ між викладачем і студентом

· Web-сторінка реєстрації студента (вибір особистих даних і академічної групи з можливих - визначених в базі даних) (мал. 1.16)

Мал. 1.16. Web-сторінка реєстрації студента

· Web-сторінка вибору необхідних для тестування дисципліни, семестру, модулю (мал. 1.17)

Мал. 1.16. Web-сторінка вибору необхідних для тестування дисципліни, семестру, модулю

1.3.2 Функціональні особливості САТДН

В ролі функціональних особливостей виступають наступні обмеження:

· для інформаційної підсистеми:

§ таблиця «Модулі» повинна містити не більше 3 модулів (2 або 3) і підсумковий модулю;

§ основні таблиці (наприклад, таблиця «Тест_ДН_9 с_2 м», таблиця «Тест_ІОТ_1 с_1 м» і т. д.) повинні містити не більше 6 варіантів відповідей;

§ структура основних таблиць повинна бути наступною: код тесту, питання, кількість варіантів відповідей, номер правильної відповіді, варіанти відповідей;