Проблемы подготовки специалистов

Б.Б. Балкаров, доц. каф. Автоматизированных систем обработки информации факультета информатики и управления

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова», Россия

Об одном аспекте использования информационных технологий в образовательном процессе

В настоящее время учебный процесс, как в высшей школе, так и в других учебных заведениях нельзя назвать обойденным дидактическими материалами, основанными на информационных технологиях. Среди этих материалов и демонстрационные, и обучающие программы, программы – симуляторы и программы – репетиторы. Весьма полная классификация этих материалов приводится в [1] . Однако, ни в этом источнике, ни в других автор не смог обнаружить те технологии, о которых речь пойдет в данной работе.

Как это не удивительно, но при подготовке дидактических материалов по большинству дисциплин наибольшую трудоемкость представляет не разработка лекций и лабораторных работ, а разработка заданий для практических занятий. Так, лекционный курс ко многим дисциплинам может быть разработан в течение года. При этом, даже в такой динамичной области, как информатика, он не будет радикально изменяться в течение нескольких лет. Классические же курсы, как например, математический анализ, не меняются десятилетиями! Лабораторные работы также достаточно консервативны – вряд ли можно что-то радикально изменить, например, в «классической» лабораторной работе по исследованию электрических цепей.

В разработке же курса практических занятий как нигде необходимо ежегодное обновление. Это необходимость обусловлена тем, что если разработать задания для практических занятий для одного года, то в следующем году обучаемые уже будут знать готовые ответы на все задачи, которые им будут предложены.

Кстати, мы считаем, что основной недостаток нынешней системы тестирования состоит в том, что, все ответы на вопросы давно известны, а обновлять тестовые вопросы ежегодно для преподавателя не представляется возможным!

Итак, при разработке заданий для практических занятий преподаватели, как правило, следуют «путем наименьшего сопротивления». Для контрольных работ они подготавливают небольшое число (от 2-х до 8 вариантов) заданий и предлагают их для самостоятельного выполнения. При этом в академической группе одно и то же задание выполняют от 15 до 4-х человек. Ясно, что при этом теряется возможность индивидуального контроля знаний каждым из обучаемых. Вместе с тем насколько эффективней было бы выполнение каждым обучаемым своего индивидуального задания. А это означает, что для потока из 100 человек надо составить 100 индивидуальных заданий. Вряд ли в условиях современной высшей школы преподаватель в состоянии физически это сделать.

Отдельным вопросом здесь стоит проверка контрольных работ. Недаром, в средних учебных заведениях преподавателям предполагается надбавка за проверку тетрадей. И ясно, что для осуществления такой проверки преподаватель должен сам перерешать все эти сотни индивидуальных заданий.

Таким образом, возникает актуальнейшая потребность в автоматизации этой части работы преподавателя по подготовке занятий. Автор полагает, что удовлетворить эту потребность могут специальные программы – генераторы заданий (ГЗ). Об одном таком ГЗ и пойдет речь ниже.

В дисциплине «Компьютерная графика», которую преподает автор на ФИУ КБГУ, большое значение имеют элементы векторной алгебры. На них фактически строится целый раздел – «Алгоритмы вычислительной геометрии». И вот здесь как раз и возникают задачи, с одной стороны достаточно формализованные, а с другой требующие вычислительной практики.

Для того чтобы обеспечить индивидуальный подход, как на практических занятиях по данному разделу, так и при проведении контрольных мероприятий автор разработал программу «ГЗ-векторная алгебра». Программа разработана в современной Visual-среде и позволяет формировать разнообразные задания, связанные с вычислением:

- норм векторов;

- скалярных произведений векторов;

- направляющих косинусов;

- компонент векторного произведения векторов;

- синусов угла между векторами.

Программа позволяет формировать 2·10⁷ вариантов, различающиеся входными данными, которые представляют собой координаты векторов. Входные данные выбираются с помощью генератора случайных чисел.

Интерфейс программы при ее запуске представлен на рис.1.

Рис.1. Интерфейс программы «ГЗ-векторная алгебра» при ее запуске

Как видно из рис.1. главное меню программы содержит четыре пункта. Пункт меню Файл содержит команды Очистка и Выход. Первая команда позволяет очистить рабочее поле, чтобы, не выходя из программы создать новые задания или новые их варианты. Вторая команда (Выход) завершает работу программы.

Пункт меню Формирование вариантов сам по себе является командой. С его помощью преподаватель задет то количество вариантов, которое ему требуется (рис.2).

Рис.2. Окно для задания количества вариантов в программе ГЗ

После нажатия кнопки ОК в рабочем поле будут получены варианты входных данных и расчеты вышеперечисленных величин (рис.3).

Рис.3. Интерфейс программы ГЗ с вариантами входных данных и расчетами

Сохранение полученных данных в виде заданий и результатов расчетов по вариантам осуществляется в двух файлах через пункт меню Формирование заданий. При этом преподаватель должен задать имена файлов для сохранения заданий и сохранения результатов расчетов. В конечном итоге он получает два текстовых файла. В первом находятся сформированные задания (фрагмент представлен ниже):

1 .Даны два вектора A и B с координатами:A(-17,-85,87) и B(-48,-52,-24).

Найти:

-длины (нормы) векторов

-скалярное произведение векторов

-косинус угла между векторами

-компоненты векторного произведения векторов

-синус угла между векторами

2 .Даны два вектора A и B с координатами:A(85,64,-52) и B(19,73,-2).

Найти:

-длины (нормы) векторов

-скалярное произведение векторов

-косинус угла между векторами

-компоненты векторного произведения векторов

-синус угла между векторами

……………………………………………………………………………………….

Во втором файле приводятся ответы (фрагмент – ниже):

Ответы:

Вариант | |A| | |B| | c | cos(fi) | x' | y' | z' | sin(fi)

1 122,81 122,81 3148,00 0,34 6564,00 -4584,00 -3196,00 0,34

2 118,43 118,43 6391,00 0,72 3668,00 -818,00 4989,00 0,72

3 126,69 126,69 7925,00 0,59 -7110,00 -4661,00 6898,00 0,59

……………………………………………………………………………………………………..

Итак, из вышесказанного видно, каким образом формируется практически любое количество индивидуальных заданий для контрольных работ. И, поскольку файл ответов хранится у преподавателя, вскрытие его не представляется возможным.

Однако, программа «ГЗ-векторная алгебра» позволяет также формировать и варианты тестовых заданий. Автор полагает, что тестовые задания подобного рода весьма эффективны, поскольку нацелены не на слепое заучивание, а на понимание. При этом следует учесть, что тестовое задание должно быть значительно короче, чем задание для контрольной работы.

Программа «ГЗ-векторная алгебра» формирует тестовые задания путем выбора всего одной расчетной величины. Это достигается с помощью активизации команды Выбор параметров задания пункта меню Формирование заданий. В этом случае составителю тестового задания предъявляется таблица с перечнем расчетных величин (рис.4).

Рис.4. Выбор расчетной величины для формирования тестовых заданий

Преподаватель может выбрать одну из этих величин и сохранить ее в отдельном файле. В случае выбора, например, пункта Скалярное произведение векторов фрагмент файла заданий будет иметь вид, как представлено ниже:

1 .Даны два вектора A и B с координатами:A(-4,-4,77) и B(80,74,67).

Найти скалярное произведение векторов

2 .Даны два вектора A и B с координатами:A(-5,-21,63) и B(97,-28,97).

Найти скалярное произведение векторов

3 .Даны два вектора A и B с координатами:A(9,2,73) и B(2,-75,14).

Найти скалярное произведение векторов

……………………………………………………………………………………….

Понятно, что эту часть тестовых заданий можно обновлять не только каждый семестр, но и для каждой академической группы. А это в свою очередь крайне затрудняет «вскрытие» тестовых ответов.

Подводя итоги, заметим, что данный генератор заданий, хотя и имеет узкую направленность, принципы, в него заложенные позволят создавать подобные программы для любых аналогичных разделов.

Второе. Приведенный в этой работе генератор заданий не слишком «интеллектуален». Однако, используя принципы его построения можно создавать значительно более интеллектуальные программы, приспособленные генерировать задания для значительно менее формализованных дисциплин.

Литература:

1. В.И. Карлащук. Обучающие программы. – М: Солон-Р, 2001