Главная
База знаний "Allbest"
Программирование, компьютеры и кибернетика
Экспертные системы тестирования
Экспертные системы тестирования
Назначение и архитектура экспертных систем, их применение в сфере образования. Экспертные системы тестирования, принципы их функционирования. Инструментальные средства создания приложения и разработка программы тестирования. Описание программы, листинг.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 07.05.2012 |
| Размер файла | 706,4 K |
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.
развитие письменнои речи;
овладение компьютерной грамотностью, освоение текстового редактора, компьютерных телекоммуникационных программ;
развитие общих навыков решения проблем;
развитие навыков работы в группе;
развитие навыков творческой работы.
В перспективе - развитие учебных курсов, использующих метод групповых проектов и компьютерные телекоммуникации.
2.3 Перспективные исследования в области компьютерного обучения
Современные исследования в области применения компьютеров в обучении раз-виваются, в основном, в рамках нескольких основных направлений, которые можно обозначить следующим образом:
1) интеллектуальные обучающие системы;
учебные мультимедиа и гипермедиа;
учебные среды, микромиры и моделирование;
использование компьютерных сетей в образовании;
новые технологии для обучення конкретным дисциплинам.
Остановимся на некоторых из этих направлений подробнее.
2.3.1 Интеллектуалъные обучающие системы
Наиболее перспективным направлением развития систем компютерного обучения является технология искусственного интеллекта (ИИ). Системы, использующие методику ИИ, называют интеллектуальными обучающими системами (ИОС). ИОС реализует адаптивное и двухстороннее взаимодействие, направленное на эффективную передачу знаний. Под адаптивностью понимается то, что система дает пояснения, подходящие каждому обучаемому, с помощью динамического управления, зависящего от процесса обучения. Двустороннее взаимодействие - это взаимодействие со смешанной инициативой, при которой обучаемый может задать вопросы или просить систему решить задачу. ИОС отличаются друг от друга-прежде всего методологиями представлений знаний о предметной области, об обучаемом и о процессе обучения. Наиболее перспективным путем развития ИОС является, по-видимому, путь создания самообучающихся систем, приобретающих знания в диалоге с человеком. Общая архитектура системы совместного обучения человека и компьютера может определяться следующими компонентами:
микромир;
учащийся-человек;
учащийся-компьютер;
интерфейс между двумя учащимися и микромиром;
интерфейс между двумя учащимися.
В основе разработки компьютерного "соученика" в центре внимания должно быть соотношение между управлением и коммуникацией. Прототипом такого рода системы можно считать МЕМOLАВ - обучающую среду с искусственным интеллектом по методологии экспериментальной психологии и человеческой памяти.
Другое направление развития систем искусственного ннтеллекта - распределенные системы, связывающие два и более компьютеров так, что ученики могут обучаться, сотрудничая или соревнуясь, каждый на своем компьютере. В этом случае возникает некое подобие "классного" обучения, но на совершенно ином уровне. Эксперименты и оценки показывают, что такое обучение оказывается более эффективным и интересным, чем обучение в одиночку. Недостатком многих существующих ИОС является ориентация на специальные знания в рамках определенного предмета, так что в них не предусмотрена возможность простой адаптации к другой предметной области. Более общий подход состоит в развитии интеллектуального окружения (оболочки), из которого затем можно получить много ИОС путем наполнения различным содержанием, как баз знаний. Пример такой системы - ЕЕРS, обучающая среда для решения задач, обеспечивающая обучение решению задач в качественных областях науки.
Система реализует модель преподавания, основанную на трех режимах;
режим вопросов (обучаемый расспрашивает компьютер, с целью получения ответов на задачи и их объяснений);
режим исследования (решения задачи совместными усилиями обучаемого с компьютером, обучаемый поставляет требуемую информацию для решения задачи);
режим решения (обучаемый решает задачу самостоятелыю, получая минимальную помощь и советы компьютера).
Система диагностики представляет стратегию решения задач студентом в виде одного из следующих стилей:
дефектный стиль (студент, зная материал, допускает одну или более концептуальных ошибок);
стиль "вокруг да около" (студент пытается найти решение многими неверными путями, задает много не относящихся к делу вопросов);
рефлексивный стиль (когда студент знает материал, но решает задачу постепенно, иногда проходя через множество промежуточных этапов);
импульсивный стиль (когда студент спешит прийти к заключению без достаточных оснований);
смешанный стиль - комбинация двух или более перечисленных выше стилей.
Основанные на знаниях модели обучаемых могут быть построены с использованием различных видов дифференциального анализа, когнитивной диагностики.
В современных интеллектуальных обучающих системах, в основном, используются знания о качественных (количественных) аспектах процесса обучения. Однако, необходимо учитывать и мотивационную сторону обучения. Мотивационные аспекты обучения можно классифицировать в соответствии с такими явлениями, как срревновательность, заинтересованность, самоконтроль, уверенность и удовлетворение.
Обучающая система должна.
определять мотивационное состояние обучаемого;
реагировать с целью мотивации рассеянных, менее уверенных или недовольных учеников или поддержки уже мотивированных учеников.
Примеры мотивационной тактики:
если менее уверенный ученик правильно решает задачу, система может предложить ему подобную задачу для закрепления;
внимание рассеянных или неактивных обучаемых может быть привлечено неожиданными эффектами или вводными комментариями;
интерес может быть повышен головоломками, вопросами или знакомством с новымитемами.
2.3.2 Учебная мультимеда и гипермедиа
Учебная мультимеда и гипермедиа представляет собой развитие технологии программированного обучения, хотя упор делается не на адаптивность обучения и его методическое обоснование, а на внешнюю иллюстративно-наглядную сторону. Современные графические и звуковые возможности компьютера, а также возможность комплексирования его в качестве управляющего устройства с системами учебного телевидения, обусловили появление средств гипер и мультимедиа. Научные исследования в данной области связаны с разработкой технологий создания учебных курсов большего размера на основе возможностей мульти - и гипермедиа. Под управлением компьютера система мультисред может производить в едином представлении объединение текста, графики, звуков, видео-образов и мультипликации. Технология мультимедиа в последнее время широко применяется для создания электронных книг (и учебников).
Развитием идей мультимедиа являются технологии компьютерной виртуальной реальности. В этом случае с помощью специальных экранов, датчиков, шлемов, перчаток и т.п. полностью моделируется управление, например, самолетом, так что у обучаемого возникает полная иллюзия того, что он находится в кабине самолета и им управляет.
Таковы основные направления исследований в области компьютерного обучения и основные подходы в компьютерном обучении. Ситуация, сложившаяся в области компьютерного обучения, является парадоксальной: несмотря на активно и в различных направлениях ведущиеся поиски, обилие результатов, зреет ощущение необходимости кардинальных изменений концепции обучения, глубинного изменения подхода к компьютерному обучению. В первую очередь, требуется разработка адекватной теории компьютерного обучения, новых методов представлений знаний и моделирования процесса обучения и поведения обучаемого.
Компьютерное обучение остается очень интересной и перспективной областью исследований, привлекающей передовых ученых, педагогов и методистов всего мира. С внедрением компьютерного обучения стали меняться стили и устоявшиеся подходы к обучению, стала быстро меняться сама эта традиционная сфера человеческой деятельности. Трудно переоценить значение и влияние этих изменений на судьбы человеческой цивилизации в целом.
Таким образом, во втором разделе отражены, основные принципы новых информационных технологий обучения, типы обучающих программ, общие понятия и роль, обучающих и контролирующих программ в процессе обучения, перспективным исследованиям в области компьютерного обучения.
3. Контроль знаний
3.1 Компьютерное тестирование
Обучение - многогранный процесс, и контроль знаний - лишь одна из его сторон. Однако именно в ней компьютерные технологии продвинулись максимально далеко, и среди них тестирование занимает ведущую роль. В ряде стран тестирование потеснило традиционные формы контроля - устные и письменные экзамены и собеседования.
По-видимому, многие преподаватели уже прошли через некоторую эйфорию при создании тестов и поняли, что это - весьма непростое дело. Куча бессистемно надерганных вопросов и ответов - далеко еще не тест. Оказывается, что для создания адекватного и эффективного теста надо затратить много труда. Компьютер может оказать в этом деле немалую помощь.
Существует специальная теория тестирования, оперирующая понятиями надежность, валидность, матрица покрытия и т.д., не специфических именно для компьютерных тестов. Здесь мы не будем в нее углубляться, сосредоточившись в основном на технологических аспектах.
Как отмечалось выше, широкое распространение в настоящее время получают инструментальные авторские системы по созданию педагогических средств: обучающих программ, электронных учебников, компьютерных тестов. Особую актуальность для преподавателей школ и вузов приобретают программы для создания компьютерных тестов - тестовые оболочки. Подобных программных средств существует множество, и программисты-разработчики готовы строить новые варианты, так называемых, авторских систем. Однако широкое распространение этих программных средств сдерживается отсутствием простых и нетрудоемких методик составления тестовых заданий, с помощью которых можно "начинять" оболочки. В настоящем разделе представлены некоторые подходы к разработке компьютерных тестов.
Технология проектирования компьютерных тестов предметной области. Экспертами чаще используется метод нисходящего проектирования модели знаний (технология "сверху - вниз"). Вначале строится генеральное содержяние предметной области с разбивкой на укрупненные модули (разделы). Затем проводится детализация модулей на элементарные подмодули, которые, в свою очередь, наполняются педагогическим содержанием.
Другой метод проектирования "снизу - вверх" (от частного к общему) в большинстве случаев реализуется группой экспертов для разработки модели знаний сложной и объемной предметной области или для нескольких, близких по структуре и содержанию, предметных областей.
Каждый модуль предполагает входящую информацию, состоящую из набора необходимых понятий из других модулей и предметных областей, а на выходе создает совокупность новых понятий, знаний описанных в данном модуле, рисунок 5.
Примечание - [составлено автором]
Рисунок 5 - Структуры линейной модели знаний
Модуль может содержать подмодули. Элементарный подмодуль - неделимый элемент знания - может быть представлен в виде базы данных, базы знаний информационной модели. Понятия и отношения между ними представляют семантический граф, рисунок 6.
Примечание - [составлено автором]
Рисунок 6 - Семантический граф модуля знаний
Приведем пример элемента модуля знаний по теме "Исследование графиков функций", рисунок 7.
Примечание - [составлено автором]
Рисунок 7 - Пример элемента модуля знаний по теме "Исследование графиков функций"
Модульное представление знаний помогает организовать четкую систему контроля с помощью компьютерного тестирования, поскольку допускает промежуточный контроль (тестирование) каждого модуля, итоговый контроль по всем модулям и их взаимосвязям, а также эффективно использовать методику "черного ящика";
осуществлять наполнение каждого модуля педагогическим содержанием;
выявить и учитывать семантические связи модулей и их отношения с другими предметными областями.
Проектирование модели знаний играет важную роль для образовательного процесса. От этого в конечном счете зависит обучающая среда: учитель с его квалификацией и опытом, средства и технологии обучения, а главное - контроль обучения.
Модульный принцип построения модели знаний позволяет использовать принцип исчерпывающего контроля - полный перебор всех тестовых заданий для заданной предметной областн, что характерно для итоговых измерений уровня обученности.
Можно выделить два принципиальных способа контроля (тестировання) некоторой системы:
1) метод "белого ящика" - принцип тестирования экспертной модели знаний;
2) метод "черного ящика" - тестирование некоторой сложной системы по принципу контроля входных и выходных данных (наиболее подходит к компьютерному тестированию).
Для упрощения дальнейшего изложения введем ряд определений и понятий.
Тестирование - процесс оценки соответствия личностной модели знаний ученика экспертной модели знаний. Главная цель тестирования - обнаружение несоответствия этих моделей (а не измерение уровня знаний), оценка уровня их несоответствия. Тестирование проводится с помощью специальных тестов, состоящих из заданного набора тестовых заданий.
Тестовое задание - это четкое и ясное задание по предметной области, требующее однозначного ответа или выполнения определенного алгоритма действий.
Тест - набор взаимосвязанных тестовых заданий, позволяющих оценить соответствие знаний ученика экспертной модели знаний предметной области.
Тестовое пространство - множество тестовых заданий по всем модулям экспертной модели знаний
Класс эквивалентности - множество тестовых заданий, таких, что выполнение учеником одного из них гарантирует выполнение других.
Полный тест - подмножество тестового пространства, обеспечивающее объективную оценку соответствия между личностной моделью и экспертной моделью знаний.
Эффективный тест - оптимальный по объему полный тест.
Самой сложной задачей эксперта по контролю является задача разработки тестов, которые позволяют максимально объективно оценить уровень соответствия или несоответствия личностной модели знаний ученика и экспертной модели.
Подбор тестовых заданий осуществляется экспертами-педагогами методологией "белого ящика", а их пригодность оценивают с помощью "черного ящика".
Примечание - [составлено автором]
Рисунок 8 - Схема создания тестовых заданий
Самый простой способ составления тестовых заданий - формирование вопросов к понятиям, составляющим узлы семантического графа, разработка упражнений, требующих для их выполнения знания свойств выбранного понятия. Более сложным этапом является разработка тестовых заданий, определяющих отношения между понятиями. Еще более глубокий уровень заданий связан с их подбором, выявляющим связь понятий между отдельными модулями.
Множество тестовых заданий (тестовое пространство), вообще говоря, согласно принципу исчерпывающего тестирования, может быть бесконечным. Например, для исчерпывающего контроля знаний таблицы умножения целых чисел от 1 до 100 необходимо использовать 100*100 всех возможных комбинаций двух чисел. А для всех натуральных чисел тестовое пространство становится бесконечным.
Однако, в каждом реальном случае существует конечное подмножество тестовых заданий, использование которых позволяет с большой вероятностной точностью оценить соответствие знаний ученика заданным критериям по экспертной модели знаний (полный тест).
Из полного теста можно выделить зффективный тест (оптимальный по объему набор тестовых заданий, гарантирующий оценку личностной модели ученика заданным критериям). Выбор эффективного теста зависит от удачного разбиения тестового пространства на классы эквивалентности, пограничные условия, создание тестов на покрытие путей и логических связей между понятиями и модулями.
В примере с таблицей умножения одним из классов эквивалентности может выступить множество заданий перемножения всех натуральных чисел на 1: 1*1, 1*2, 1*3 и т.д. Поэтому в тест достаточно включить всего лишь несколько тестовых заданий из этого класса эквивалентности.
В дальнейшем необходим тестовый эксперимент на группе учащихся, который позволит провести корректировку и доводку теста до вида эксплуатации (методика "черного ящика"):
Таким образом, построение компьютерных тестов можно осуществлять по следующим последовательным шагам:
формализация экспертной целевой модели знаний;
нисходящее (или снизу - вверх) проектирование тестового пространства;
формирование и наполнение тестовых заданий;
формирование полного компьютерного теста;
тестовый эксперимент;
6) выбор эффективного теста;
7) анализ, корректировка и доводка теста до вида эксплуатации.
Типы компьютерных тестов: В соответствии с моделью знаний выделим три класса компьютерных тестов на знания, умения и навыки. Отметим, что типы компьютерных тестовых заданий определяются способами однозначного распознавания ответных действий тестируемого.
1. Типы тестовых заданий по блоку "знания":
вопросы альтернативные (требуют ответа да - нет);
вопросы с выбором (ответ из набора вариантов);
вопросы информативные на знание фактов (где, когда, сколько);
вопросы на знание фактов, имеющих формализованную структуру (в виде информационной модели или схемы знаний);
вопросы по темам, где имеются однозначные общепринятые знаковые модели: математические формулы, законы, предикатные представления, таблицы;
вопросы, ответы на которые можно контролировать по набору ключевых слов;
вопросы, ответы на которые можно распознавать каким-либо методом однозначно.
2. Типы тестовых заданий по блоку "навыки" (распознание деятельности: манипуляции с клавиатурой; по конечному результату):
задания на стандартные алгоритмы (альтернативные да - нет, выбор из набора вариантов);
выполнение действия.
З. Типы тестовых заданий по блоку "умения". Те же самые, что навыки, но использующие нестандартные алгоритмы и задачи предметной области при контроле времени их решения:
задания на нестандартные алгоритмы (альтернативные да - нет, выбор из набора вариантов);
выполнение действия.
Выбор типов тестов определяется
особенностями инструментальных тестовых программ (тестовыми оболочками);
особенностями предметной области;
опытом и мастерством экспертов.
Инструментальные тестовые оболочки. Для создания тестов по предметной области разработаны и разрабатываются специальные инструментальные программы-оболочки, позволяющие создавать компьютерные тесты путем формирования базы данных из набора тестовых заданий.
3.2 Технология разработки тестовых заданий
3.2.1 Классификация видов тестов
Тест (от английского слова test - испытание, проверка) - стандартизированные, краткие, ограниченные во времени испытания, предназначенные для установления количественных и качественных индивидуальных различий.
Все имеющееся тесты можно классифицировать на следующие виды:
· Тесты нулевого уровня (понимание материала);
· Тесты первого уровня (узнаваемые);
· Тесты второго уровня (воспроизведение);
· Тесты третьего уровня (применение использования знаний);
· Тесты четвертого уровня (творческий, эвристический);
Тесты нулевого уровня используются при входном контроле знаний, который характеризуется отсутствием у обучающегося знаний в конкретном виде деятельности, но вместе с тем, свидетельствует о его способности к восприятию новой информации.
Тесты первого уровня используются для проверки качества усвоения на уровне "узнавания". К ним относятся задания на опознание, различие, классификацию объектов, явлений и понятий, при этом дается подсказка.
Тесты второго уровня используются для проверки качества усвоения деятельности, в которой обучаемый способен самостоятельно воспроизводить условные знания и применять в типовых ситуациях, не требующей создания новой информации (репродуктивная деятельность). К тестам второго уровня относятся тесты постановки, в которых намеренно пропущено слово, сочетание слов, формула или другой существенный элемент текста. Это тесты на установление последовательности материала, открытые тексты, тесты на числовое завершение и так далее. К тестам второго уровня относятся и типовые задачи.
Тесты третьего уровня. Данные тесты конструируются для диагностики усвоения объектов на уровне продуктивного действия: обслуживания известных, изучение и продуцирование новой информации о них, применение усвоенной информации для решения нетиповых ситуаций.
Тесты четвертого уровня. Эти тесты служат для выявления умения обучаемого применять решение в проблемных, непредвидимых ситуациях. Их решение опирается на творческую деятельность, во время которой получается объективно новый результат. Создание тестов четвертого уровня затрудняет то, что для них сложно создать эталон, так как трудно смоделировать творческую деятельность.
Для контроля усвоения материала обычно используют тесты первого и второго уровня.
К тестам первого уровня относят:
· закрытые тесты с несколькими возможными правильными выборочными ответами;
· тесты на установление взаимосвязей;
· тесты на различение синонимов и антонимов;
· тесты по аналогии;
К тестам второго уровня относят:
· открытые тесты (на завершение), состоящие из предложения, в котором пропущено определенное слово (или слова);
· тесты на числовое завершение, где необходимо определить способ организации серии чисел и обозначить его определенным образом;
· тесты на установления соответствия элементов одного множества (графики, схемы, формулы, рисунки);
· тесты на определение правильной последовательности;
· тесты на решения типовых задач;
Наибольшее применение в учебном процессе вузов находят закрытые и открытые тесты, тесты на установления соответствия и тесты на установление правильной последовательности [1].
3.2.2 Требования к тестовым заданиям
Тест является системой знаний. Системность определяется взаимосвязанностью знаний между собой. Задания должны следовать по возрастающей трудности. Существуют следующее требования к составлению тестовых заданий:
1. В тестовых заданиях должна быть предметная чистота. В них не должно быть понятий смежных предметов. Например, в заданиях по биохимии отражаются законы только биологической химии, но не биологии и химии отдельно.
2. В тесте не должно быть заданий одинаковой трудности. Приращение трудности должно быть равномерным, при этом задания должны идти по возрастающей трудности.
3. Задание должно быть четким по языку, ясным по смыслу.
4. Задание должно быть корректным, что обычно достигается знанием дисциплины на высоком уровне;
5. В тесте задания должны обладать кумулятивным эффектом - каждое последующее задание должно быть труднее предыдущего.
6. Задание должно обладать дифференцирующей способностью.
Наилучшим считается задание, если на него ответило половина испытуемых. В этом случае дифференцирующее свойство задания максимально. Следует заметить, что составленный набор знаний в начале представляет собой тестовый материал. Это еще не тестовое задание. Тестом этот материал можно назвать только после апробации в группе испытуемых и только после установления коэффициента надежности теста.
Время на выполнение тестового задания устанавливается путем проверки выполнения теста знающим человеком. Время на выполнение задания студентами устанавливается в три раза больше времени, затраченного знающим человеком [1].
3.2.3 Рекомендации по составлению тестовых заданий
При составлении тестовых заданий рекомендуется принимать во внимания следующие положения:
1. Начинать формулировать вопрос с правильного ответа.
2. Содержание знания должно отвечать программным требованием и отражать содержание обучения.
3. Вопрос должен содержать одну законченную мысль.
4. При составлении вопросов следует особенно внимательно использовать слова "иногда", "часто", "всегда", "все", "никогда".
5. Вопрос должен быть четко сформулирован, избегая слова большой, небольшой, малый, много, мало, меньше, больше и так далее.
6. Избегать вводных фраз и предложений, имеющих мало связи с основной мыслью, стараться избегать пространных утверждений, так как они приводят к правильному ответу, даже если обучающийся его не знает.
7. Не правильные ответы должны быть разумны, умело подобранны, не должно быть явных не точностей, подсказок.
8. Не использовать вопросов с подвохом.
9. Все варианты ответов должны быть грамматически согласованны с основной частью задания, использовать короткие, короткие простые предложения, без зависимых и независимых оборотов.
10. Реже использовать отрицание в основной части, избегать двойных отрицаний.
11. Ответ на поставленный вопрос не должен зависеть от предыдущих ответов.
12. Правильные и неправильные ответы должны быть однозначны по содержанию, структуре и общему количеству слов. Применять правдоподобные ошибочные варианты, взятые из опыта.
13. Если ставиться вопрос количественного характера, ответы располагаются по возрастанию, если дистракторы представлены в виде слов текста, располагать их в алфавитном порядке.
14. Лучше не использовать варианты ответов "ни один из перечисленных" и "все перечисленные".
15. Избегать повторения.
16. Использовать ограничения в самом вопросе.
17. Не упрощать вопросы.
18. Место правильного ответа должно быть определенно так, чтобы оно не повторялось от вопроса к вопросу, не было закономерностей, а давалось в случайном порядке.
19. Лучше использовать длинный вопрос и короткий ответ.
20. Проанализировать задания с точки зрения неверного ответа наиболее подготовленных обучающихся.
Процесс тестирования студентов позволяет контролировать не только знание учащихся, но и способность восприятия полученной информации [1].
Таким образом, в этом разделе уделено внимание компьютерному тестированию, дана классификация тестов, определены требования к тестовым заданиям, сформулированы рекомендации по составлению тестовых заданий.
4. Инструментальные средства создания приложения и разработка программы тестирования
4.1 Общие сведения о Delphi
При разработке данной дипломной работы мною был использован язык программирования Delphi 7.0. Данный язык программирования оказался наиболее подходящим для разработки программы тестирования.
В первую очередь Delphi предназначен для профессионалов-разработчиков корпоративных информационных систем. Не секрет, что некоторые удачные продукты, предназначенные для скоростной разработки приложений (RAD - rapid application development) прекрасно работают при изготовлении достаточно простых приложений, однако, разработчик сталкивается с непредвиденными сложностями, когда пытается сделать что-то действительно сложное. Бывает, что в продукте вскрываются присущие ему ограничения только по прошествии некоторого времени.
Delphi такие ограничения не присущи. Хорошее доказательство тому - это тот факт, что сам Delphi разработан на Delphi. Однако Delphi предназначен не только для программистов-профессионалов [15].
Borland Delphi появляется в конце 1993 г. и сразу же завоевывает широкую популярность. Новые версии выходят практически каждый год. В них реализуются все новые мастера, компоненты и технологии программирования.
Действительно, процесс разработки в Delphi предельно упрощен. В первую очередь это относится к созданию интерфейса, на который уходит 80% времени разработки программы. Вы просто помещаете нужные компоненты на поверхность Windows-окна (в Delphi оно называется формой) и настраиваете их свойства с помощью специального инструмента (Object Inspector). С его помощью можно связать события этих компонентов (нажатие на кнопку, выбор мышью элемента в списке и т.д.) с кодом его обработки.
В процессе построения приложения разработчик выбирает из палитры компонент готовые компоненты как художник, делающий крупные мазки кистью. Еще до компиляции он видит результаты своей работы - после подключения к источнику данных их можно видеть отображенными на форме, можно перемещаться по данным, представлять их в том или ином виде. В этом смысле проектирование в Delphi мало чем отличается от проектирования в интерпретирующей среде, однако после выполнения компиляции мы получаем код, который исполняется в 10-20 раз быстрее, чем то же самое, сделанное при помощи интерпретатора. Кроме того, компилятор компилятору рознь, в Delphi компиляция производится непосредственно в родной машинный код, в то время как существуют компиляторы, превращающие программу в так называемый p-код, который затем интерпретируется виртуальной p-машиной. Это не может не сказаться на фактическом быстродействии готового приложения [20].
4.2 Используемые компоненты Delphi при разработки программы тестирования
В процессе разработки программы тестирования, были использованы стандартные компоненты, входящие в состав Delphi, а также компоненты, такие как: ListBox, PageControl, Label, Button, RadioGroup.
Компонент - ListBox (список), он предназначен для работы со списком, размещенный на странице Standard Палитры компонентов. Он представляет собой упорядоченную совокупность взаимосвязанных элементов, являющихся текстовыми строками. Списки широко применяются в Windows, например, для отображения информации о перечне шрифтов или способах их начертания. Элементы списка могут быть отсортированные в алфавитном порядке или размещены в порядке их добавления в список. Как и другие объекты, представляющие собой совокупность данных, списки позволяют добавлять, удалять и выбирать отдельные их элементы (строки).
Компонент - PageControl (многостраничный блокнот), служит для работы с содержащими закладки элементами, который размещен на странице Win 32 Палитры компонентов. Он представляет собой управляющий элемент, содержащий несколько страниц (листов), которые пользователь может выбирать, щелкая мышью на закладках этих страниц. PageControl является контейнером и может содержать в себе другие компоненты, объединяя и группируя их. Он состоит из нескольких страниц, расположенных одна под другой. Каждая страница имеет свою закладку и относительно независима от других страниц. Компактное расположение страниц блокнота позволяет удобно размещать и группировать другие управляющие элементы. При выборе закладки автоматически выбирается и соответствующая страница, после чего пользователю становятся доступными расположенные на ней элементы управления.
Компонент - RadioGroup (зависимый переключатель), представляет собой группу переключателей RadioButton, который содержится на станице Standard Палитры компонентов. Такая группа переключателей создана для упорядочения переключателей и упрощения организации их взаимодействия по сравнению с добавлением их вручную к обычной группе. Он позволяет выбрать какое-либо значение из множества и может находиться во включенном или выключенном состояниях.
Компонент - SkinData. (интерфейс приложения), представляет, собой компонент позволяет создавать приложения с поддержкой разнообразных скинов, позволяющих предать разработанному приложению приятный интерфейс [21];
Компонент - TEdit предназначен для ввода пользователем некоторых данных. Обычно им пользуются для ввода цифровых или текстовых данных, пароля (свойство PasswordChar установите маску отображаемых символов, обычно это звездочка). Доступ к тексту - свойство Text. Ограничение количества введенных символов - свойство MaxLength (0 - число символов не ограничено).
Компонент - TCheckBox представляет собой текстовую строку с возможностью ее установки в три положения. Свойство Checked true (истинно, установлена галочка), false (ложно, галочка снята). Возможно ее выделить серым в свойстве State в cbGrayed. Текст устанавливается в свойстве Caption. Такие компоненты чаще всего устанавлявают в окна настройки параметров программы, окна поиска.
Компонент - TDBGrid является потомком классов TDBCustomGrid и TCustomGrid. От класса TCustomGrid наследуются все функции отображения и управления работой двумерной структуры данных. Класс TDBCustomGrid обеспечивает визуализацию и редактирование полей из набора данных, причем TDBGrid только публикует свойства и методы класса TDBCustomGrid, не добавляя собственных.
В компоненте TDBGrid можно отображать произвольное подмножество полей используемого набора данных, но число записей ограничить нельзя - в компоненте всегда присутствуют все записи связанного набора данных. Требуемый набор полей можно составить при помощи специального Редактора столбцов, который открывается при двойном щелчке на компоненте, перенесенном на форму, или кнопкой свойства columns в инспекторе объектов.
Компонент TDBEdit - Компонент представляет собой стандартный однострочный текстовый редактор, в котором отображаются и изменяются данные из поля связанного набора данных. Прямой предок компонента - класс TCustomMaskEdit, который также является прямым предком компонента TEdit.
Компонент может осуществлять проверку редактируемых данных по заданной для поля маске. Непосредственно для редактора задать маску нельзя, т.к. содержащее маску свойство EditMask в классе TCustomMaskEdit является защищенным, а в TDBEdit не перекрыто. Тем не менее механизм контроля полностью унаследован. Саму же маску можно задать в связанном с редактором поле. Объект TField имеет собственное свойство EditMask, которое и используется при проверке данных в редакторе.
Проверка редактируемого текста на соответствие маске осуществляется методом validateEdit после каждого введенного или измененного символа. В случае ошибки генерируется исключение validateError и курсор устанавливается на первый ошибочный символ.
В компоненте можно использовать буфер обмена. Это делается средствами операционной системы пользователем или программно при помощи методов CopyToClipboard, CutToClipboard, PasteFromCiipboard.
Компонент TDBListBox - компонент отображает текущее значение связанного с ним поля набора данных и позволяет изменить его на любое фиксированное из списка. Функционально компонент ничем не отличается от компонента TListBox. Значение поля должно совпадать с одним из элементов списка. Специальных методов компонент не содержит.
Интерфейс приложения составляют компоненты, которые разработчик выбирает из Палитры компонентов и размещает на форме, то есть компоненты являются своего рода строительными блоками. При конструировании интерфейса приложения действует принцип WYSIWYG (What You See Is Whar You Get - что видите, то и получите), и разработчик при создании приложения видит форму почти такой же, как и при его выполнении. Если посмотреть на компоненты, входящие в стандартную библиотеку, то многие из них словно специально созданы для обучающих программ. Компоненты являются структурными единицами и делятся на визуальные (видимые) и не визуальные (системные). При этом понятия “видимый” и “невидимый” относятся только к этапу выполнения, на этапе проектирования видны все компоненты приложения [8].
К визуальным компонентам относятся, например, кнопки, списки или переключатели, а также форма. Так как визуальные компоненты используются пользователем для управления приложением, то их также называют управляющими компонентами или элементами управления. Именно визуальные компоненты образуют интерфейс приложения.
К не визуальным компонентам относятся компоненты, выполняющие вспомогательные, но не менее важные действия.
При создании интерфейса приложения для каждого компонента выполняются следующие операции:
выбор компонентов в Палитре компонентов и размещение его на форме;
изменение свойств компонента.
Свойства представляют собой атрибуты, определяющие способ отображения и функционирования компонентов при выполнении приложения. Каждый компонент имеет значения свойств, задаваемых по умолчанию. После помещения компонента на форму его свойства можно изменять в процессе проектирования или в ходе выполнения приложения [2].
В разработке программы тестирования, для сохранения данных собранных во время проведения тестирования (фамилия, имя, отчество, группа, дисциплина, дата тестирования, количество правильных ответов, количество баллов, файл правильных ответов, общие ответы тестируемого, правильные ответы), была использована система управления сетевыми, реляционными базами данных Paradox поставляемая корпорацией BORLAND (таблица 5).
Таблица 5 - Структура таблицы файла базы данных Testing. db.
|
Фамилия Имя Отчество |
Группа |
Дисциплина |
Дата тестирования |
Кол-во правильных ответов |
Кол-во баллов |
Файл правильных ответов |
Общие ответы тестируемого |
Верные ответы |
|
|
Яров Юрий Иванович |
И-22 |
Информатика |
10.10.07 |
1 |
1 |
<1test>D <2test>B <3test>D <4test>C <5test>C <6test>A <7test>D <8test>C <9test>D <10test>E |
<21test>- <25test>- <3test>D <27test>C <17test>D <9test>A <23test>A <7test>- <18test>- <2test>- |
<3test>D |
Информация всей Базы данных программы тестирования хранится в одном файле. Размер этого файла может составлять единицы и даже сотни мегабайт.
В основе лежит технология проектирования и программирования, применение которой позволяет существенно облегчить процесс создания программ.
4.3 Разработка программы тестирования
4.3.1 Постановка задачи
Разрабатываемая программа тестирования в данной дипломной работе предназначена для комплексного контроля успеваемости студентов. При этом данная программа должна решать следующее задачи:
1. Учитывать сложность тестовых заданий.
2. Формировать результат тестирования после проведения процедуры тестирования.
3. Использовать технологию создания базы данных, которая необходима для комплексного сбора информации после процедуры тестирования.
4.3.2 Описание программы
Программа "Тестирование Testing's" представляет собой программное обеспечение, разработанное для контроля успеваемости студентов высшего учебного заведения (но при желании может использоваться и в других учебных заведениях). Для управления действиями программы на главной форме предусмотрено меню (Рисунок 9).
Рисунок 9 - Основное меню программы тестирования
В основное меню программы тестирования входит:
1. Настройка программы.
2. Тестирование
3. Журнал
4. Выход
Работа с программой тестирования начинается с определения настроек. Заполнение настроек осуществляется в диалоговом окне.
На этой вкладке расположены настройки, позволяющие задать параметры такие, как:
· Установка времени тестирования - позволяющая задать определенный промежуток времени, который будет отведен на процесс тестирования.
· Количество загружаемых вопросов - пользователь может установить максимальное количество тестовых заданий, которые будут загружаться, и использоваться в процессе тестирования.
· Создание пароля - здесь пользователь может создать пароль, который ставит ограничение на доступ к настройкам программы, просмотру журнала.
Для начала тестирования необходимо произвести переход на форму ввода начальных данных.
Далее необходимо ввести входные данные Фамилию Имя Отчество, название группы. Затем необходимо из списка заданий выбрать тестовое задание. Список тестовых заданий создается путем добавления файла тесового задания в исходную директорию программы, имеющего расширение *. rtf в котором непосредственно содержатся тестовые задания.
При выборе тестового задания происходит автоматическая загрузка файла ответов, имеющего расширение *. txt который содержит правильные ответы на тестовые задания. Файл ответов также добавляется в исходную директорию программы, и должен иметь полное имя файла тестов, включая его расширение. Иначе невозможно корректно произвести загрузку тестового задания.
Далее после загрузки тестового задания переходим на форму процедуры тестирования.
В процессе процедуры тестирования студент имеет возможность осуществлять перемещение между номерами заданий: на первое, предыдущее, следующее, и последнее, а также осуществлять переход на задания, на которые еще не был дан ответ.
Обработка результатов тестирования происходит с помощью журнала.
Журнал программы позволяет производить просмотр результатов тестирования. При необходимости возможен более подробный просмотр конкретной записи, который обеспечивает более полное получение данных о результате тестирования конкретного тестируемого. В него входят такие сведения, как:
· ответы студента (то есть те ответы, на которые был дан ответ студентом);
· правильные ответы - здесь отражаются сведения только о правильных ответах студента полученных в процессе тестирования;
· файл ответов - здесь отображаются сведения о файле ответов, который содержит верные ответы на вопросы, которые выносятся на тестирование;
· удаление записи из базы данной - данная операция позволяет выполнить удаление выбранной записи из таблицы базы данных;
· форматирование базы данной - подразумевает собой полное уничтожение данных, находящихся в структуре таблиц;
· отчет - представляет собой документ содержащие данные, аналогично получаемым в результате выполнения запроса к базе данных. Формирование отчета происходит в виде передачи структуры таблицы в Microsoft Excel.
Разрабатываемая программа тестирования учитывает сложность тестовых заданий и формирует результаты проведенного тестирования.
4.4 Техника безопасности работы на персональных компьютерах и вычислительной технике
Общие требования техники безопасности.
1.1. К самостоятельной работе на персональных компьютерах (ПК) допускаются лица не моложе 18-ти лет, прошедшие медицинское освидетельствование, специальное обучение, инструктаж по охране труда на рабочем месте, изучившие "Руководство по эксплуатации" и усвоившие безопасные методы и приемы выполнения работы. Персонал, допущенный к работе на ПК по наладке, эксплуатации PR-нию обязан:
получить инструктаж по охране труда;
ознакомиться с общими правилами эксплуатации и указаниями по безопасности труда, которые содержаться в "Руководстве по эксплуатации";
познакомиться с предупреждающими записями на крышках, стенках, панелях блоков и устройств;
познакомиться с правилами эксплуатации электрооборудования;
1.2. ПК должен подключаться к однофазной сети с нормальным напряжением 220 (120) В, частотой 50 (60) Гц и заземленной нейтралью. Заземляющие контакты розеток должны быть надежно соединены с контуром защитного заземления помещения. В помещении должен быть установлен автомат аварийного или рубильник общего отключения питания.
1.3. Запрещается самостоятельно производить ремонт ПК (его блоков), если это не входит в круг ваших обязанностей.
1.4. При эксплуатации ПК должны выполняться следующие требования, правила:
не подключать и не отключать разъемы и кабели электрического питания при поданном напряжении сети;
не оставлять ПК включенным без наблюдения;
не оставлять ПК включенным во время грозы;
по окончании работы отключить ПК от сети;
устройства должны быть расположены на расстоянии 1 м от нагревательных приборов;
рабочие места должны располагаться между собой на расстоянии не менее 1,5 метров;
устройства не должны подвергаться воздействию прямых солнечных лучей;
1.5. Непрерывная продолжительность работы при вводе данных на ПК не должна превышать 4 часов при 8-часовом рабочем дне, через каждый час работы необходимо делать перерыв 5-10 минут, через 2 часа на 15 минут.
В помещении, где расположена компьютерная техника, должен быть оборудован уголок пожаротушения.
Таким образом, в этом разделе приведены основные инструментальные средствам создания приложения, участвующие в разработке экспертной программы тестирования. Здесь приводится постановка задачи и дано описание программы. В конце четвертого раздела традиционно уделено внимание технике безопасности работы на персональных компьютерах и вычислительной технике
Заключение
Краткие выводы по результатам работы:
1. Проведен анализ основных принципов организации и функционирования экспертных систем, а также получения практических навыков их проектирования, овладения систематизированными представлениями о возможностях и областях использования экспертных систем и в частности в образовании, их архитектурных особенностях и средствах их создания.
2. Особое внимание было уделено изучению методов получения, формализации и структуризации проблемных знаний, хранению и использованию знаний в базах знаний.
3. Представлен широкий круг проблем, связанный с применением и перспективами использования ЭС и в особом случае - образовании;
4. Показана классификация ЭС, модели представления знаний, вывода решений и модели общения в ЭС;
5. Предложены теоретические и практические аспекты получения, формализации и структуризации проблемных знаний;
6. Создана экспертная тестирующая программы на языке Delphi
Теоретическую и методологическую основу исследования составили, указанные в списке использованной литературы, научные труды ведущих казахстанских и зарубежных ученых по рассматриваемым вопросам.
Существует ряд электронных учебников по системам искусственного интеллекта, научных статей, методических пособий, в которых затронута тема экспертных систем. В данной дипломной работе эта часть об экспертных системах собрана из разных источников и систематизирована. Выделена основная часть исследований по экспертным системам в образовании. Сделан анализ основных принципов новых информационных технологий обучения. Приведены основные типы обучающих программ и особенности компьютерного тестирования.
Новизна исследования, предложенная автором заключается в приятном пользовательском интерфейсе, добавление новых функций и возможностей для пользователя.
Результаты исследований могут быть использованы при чтении курса "Системы искусственного интеллекта" на четвертом курсе университета специальности "Информационные системы", и в школьном курсе по предмету "Информатика", а также проведено тестирование по экспертной тестирующей программе в 38 школе города.
Данная программа облегчит и даст учащимся новый материал, как в теоретической части, так и в практической.
Список использованных источников
1. Острейковский В.А., Информатика. - М., Высшая школа, 1999.
2. Ж. - Л. Лорьер, Системы искусственного интеллекта, М. Мир, 1991.
3. Алиев Р.А. и др. Производственные системы с искусственным интеллектом. / Р.А. Алиев, Н.М. Абдикеев М.Н. Шахназаров. - М., Радио и связь, 1990. - 264 с.
4. Ф. Уоссермен, Нейрокомпьютерная техника, М., Мир, 1992.
5. Прикладные нечеткие системы: Пер. с япон. /К. Асаи и др.,-М., Мир, 1993.
6. С.А. Орловский. Проблемы принятия решений при нечеткой исходной информации. - М.: Наука, 1981.
7. Нечеткие множества в моделях управления и искусственного интеллекта/Под ред. Д.А. Поспелова. - М.: Наука, 1986.
8. Брановский Ю.С., Введение в педагогическую информатику - Ставрополь: СГПУ, 1995.
9. Гаврилов Н.А., Структуирование знаний, курс дистанционного образования - Пермь: Пермский областной институт повышения квалификации работников образования, 2004.
10. Гаврилова Т.А., Хорошевский В.Ф., Базы знаний интеллектуальных систем - Санкт-Петербург: Питер, 2000
11. Дж. Грофф, П. Вайнберг, SQL, 3-е издание - Москва: Литер, 2003.
12. Журнал "Вестник ПОИПКРО" №3 2002, "Структуирование знаний для дистанционного обучения".
13. Журнал "Открытое образование" №3 2002, "Анализ структуры знаний методом S-диаграмм".
14. Журнал "Открытое образование" №3 2003, "Способы представления знаний для дистанционного образования".
15. Карпова Т.С., Базы данных. Модели, разработка, реализация - Санкт-Петербург: Питер, 2002
16. Любомудров А.А., Основы теории компьютеров, курс лекций - Москва: Московский Инженерно Физический Институт (государственный университет), 2000.
17. Фаронов В.В., Учебный курс Delphi 4 - Москва: Нолидж, 1998.
18. Беспалько В.П. Системно-методическое обеспечение учебно-воспитательного процесса подготовки специалистов. М: Высшая школа, 1989.
19. Машбиц Е.И. Психолого-педагогические проблемы компьютеризации обучения. М.: Педагогика, 1988.
20. Савельев А.Я., Новиков В.А., Лобанов Ю.И. Подготовка информации для автоматизированных обучающих систем: Метод, пособие для преподавателей и студентов вузов/ под ред.А.Я. Савельева. М.: Высшая школа, 1986.
21. Роберт И.В. Психолого-педагогические проблемы открытого образования // Тезизы докладов 2-ой Всероссийской конференции "Электронные учебники и электронные библиотеки в открытом образовании". М.: Изд-во МЭСИ, 2001.
22. Роберт И.В. "Электронные учебники и электронные библиотеки в открытом образовании". М.: Изд-во МЭСИ, 2001.
23. Дубовченко К.С. Компьютерные сети. Учебное пособие по информатике "Данекер" Алматы 2001
24. Бройдо В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: Учебник для вузов.2-ое изд. - СПб.: Питер, 2005. - 703 с
25. Руководящий документ по системе передачи данных России. - М.: 1995.
26. Цезарь Т. Шайко. Тенденции развития мирового телекоммуникационного рынка. “Электросвязь”. 1997. N 7.
27. Суконкин В.С. Передача речи по АТМ. Отраслевой каталог 1999 г. “Технологии и средства связи”.
28. Дунаев В.В. Самоучитель Flash MX 2004. - СПб.: Питер, 2005. - 386 с.: ил.
29. Матросов А., Сергеев А., Чаунин М.html. - Петербург, 2001
30. Спирина Е.А. Основы создания HTML-документов. - Караганда, 2002
31. Будшов В.А. Практические занятия по HTML. Краткий курс. - Наука и Техника, 2001.
32. Гончарев А., HTML, Санкт-Петербург, Москва, Харьков, Минск, 2000
33. Леонтьев Ю. Самоучитель Word 2002. - Москва, 2004
34. Левин А. Самоучитель работы на компьютере.9-е изд., Санкт-Петербург, Москва, 2004
35. Экономическая информатика, учебник для ВУЗов, под. ред.В.В., Евдокимова, 1997.
36. Левин, Д. Дранг, Б. Эдельсон, Практическое введение в технологию искусственного интеллекта и экспертных систем с иллюстрациями на Бейсике, М. Финансы и статистика, 1990.
37. Н. Нильсон, Принципы искусственного интеллекта. М.: Радио и связь, 1985.
38. Дюбуа Д., Прад А. Теория возможностей. Приложения к представлению знаний в информатике: Пер. с фр. - М.: радио и связь, 1990
39. Экспертные системы. Принципы работы и примеры, (под ред.Р. Форсайта), М. Радио и связь, 1987
40. Ф. Блум, А. Лейзерсон, Л. Хофстедтер, Мозг, разум и поведение, М., Мир, 1988.
41. Балыко Г.Г., Пугач В.И., Фишмап Л.И. Управление школой и базы данных. - Самара: СГПИ, 1992.
42. Берещанский Д.Г. Практическое программирование на dBASE. - М.: Финансы и статистика, 1989.
43. Герман О.В. Введеиие в теорию экспертных систем и обработку знаний. - Минск: "Дизайн-ПРО", 1995.
44. Глушков В.М. Основы безбумажной информатики /Изд.2-е. - М.: Наука, 1987.
Подобные документы
Создание сетевой системы тестирования с целью автоматизации процесса контроля знаний, оценивания результатов и создания тестовых заданий. Файлы проекта и их назначение. Описание алгоритмов и модулей программы. Работа с сетью, руководство пользователя.
контрольная работа [928,3 K], добавлен 23.12.2012Участники и инструментальные средства создания экспертной системы. Классификация, преимущества, сферы применения экспертных систем. Разработка блок-схемы алгоритма и программы на языке Турбо Паскаль для решения задачи по теме "Двумерные массивы".
курсовая работа [1,0 M], добавлен 18.01.2014Обзор существующих решений построения систем взаимодействия. Классическая архитектура клиент-сервер. Защита от копирования и распространения материалов тестирования. Задачи ИБ компьютерных систем тестирования и обзор современных способов их реализации.
курсовая работа [36,9 K], добавлен 26.04.2013Создание системы компьютерного тестирования для контроля знаний. Проблемы, возникающие при создании тестовой оболочки в среде Ren`Py. Разработка проектных решений по системе и её частям. Структура тестирования, вопросы и ответы тестирующей системы.
дипломная работа [501,6 K], добавлен 12.09.2016Разработка модели системы тестирования пользователей с применением технологии "клиент-сервер". Требования к программному изделию и документации. SADT диаграмма системы тестирования до и после автоматизации. Настройка SQL-сервера и установка программы.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 22.01.2013Обследование объекта, обоснование необходимости систем компьютерного тестирования. Анализ существующих разработок и обоснование выбора технологии проектирования. Создание системы компьютерного тестирования на основе случайного выбора в среде Visual Basic.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 18.08.2013Проектирование программы в среде Delphi для тестирования знаний студентов по программированию, с выводом оценки по окончанию тестирования. Разработка экранных форм и алгоритма программы. Описание программных модулей. Алгоритм процедуры BitBtn1Click.
курсовая работа [365,0 K], добавлен 18.05.2013Клиент-серверная архитектура проектируемой программы по проверке знаний студентов, структура базы данных. Разработка ее программно-интерфейсной реализации в среде Delphi. Установка и запуск приложения, информация для пользователя, листинг программы.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 20.06.2011Обеспечение универсальности функций тестирования при разработке программы для тестирования студентов. Бесплатное программное обеспечение. Анализ выбора среды программирования. Особенности среды Delphi и СУБД MySQL. Описание алгоритма и блок-схемы.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 01.02.2013Изучение стадий и этапов разработки программного обеспечения и эксплуатационных документов. Обзор создания архитектуры, распространения и поддержки системы приложения. Анализ проблем интерфейсов между программным обеспечением и операционной системой.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 30.04.2012
