Камардин А.В.

Херсонский национальный технический университет

Разработка системы проверки и контроля знаний для высших учебных заведений

Образование всегда было и остается самой динамично развивающейся отраслью. Так как только в постоянном развитии можно найти ответы на те вопросы, которые будут решаться завтра. В некоторой степени, современная роль образования — роль оракула, который должен научить не только учиться, но и искать новые пути решения проблем, с которыми еще не столкнулось общество. И результатом образования должен стать не столько «высококачественный специалист», а человек знающий, деятельный. Таким образом, понимание — это ключевая тема в современном образовательном процессе. Современные школьники уже одинаково легко воспринимают информацию как с печатного листа книги, так и с экрана монитора. Причем второй источник информации зачастую для них предпочтительнее.

Для обеспечения понимания и предоставления возможности свободного ознакомления с той или иной образовательной информацией следует обеспечить простой и понятный доступ. В силу ряда причин книга потеряла статус первоисточника информации. Среди наиболее вероятных причин: высокая стоимость книг, многие книги, особенно технические, стали редкостью, библиотечные фонды устарели. Потому на первом месте среди источников информации сейчас находится интернет. Для учащейся молодежи стало привычным использование интернета и сопутствующих программ при поиске информации.

Предоставить возможность свободного ознакомления с информацией, контролировать процесс ее получения, и одновременно обеспечить необходимый уровень подготовки можно с помощью автоматизированных систем, которые предоставляют пользователю веб-интерфейс, то есть, интернет-подобную рабочую среду. В ряде университетов вошло в ход понятие «образовательный портал», по аналогии с понятием «портал». Портал — это место где собрано большое количество разнородной информации, откуда пользователь начинает свои путешествия по интернету. Образовательный портал — это такой портал, на котором собрана информация по нескольким или даже всем дисциплинам, сгруппированная по преподавателям или кафедрам, также содержатся сообщения для студентов, а также может предоставляться возможность самостоятельно пересдать некоторые контрольные работы. Такие порталы разрабатывают и поддерживают команды разработчиков или специальные группы университетов.

Применительно к современной ситуации в Украине, когда компьютеризация далека от показателя 100 ПК на 100 семей, а постоянный доступ к интернету имеет меньше 40% пользователей компьютеров, создание таких порталов пока не представляется выгодным. Тем не менее, уже сейчас активно развиваются технологии дистанционного и заочного обучения, для которых использование подобных разработок просто неизбежно, так как позволяет не только унифицировать доступ к информации, но и с легкостью контролировать сам процесс обучения.

Важным аспектом любого образовательного процесса является контроль знаний. Такой контроль может осуществляться с помощью письменных работ, с помощью опросов или с помощью тестирования. Последний подход получил широкое распространение среди преподавателей из-за относительной легкости проверки результатов тестирования, а среди студентов — за легкость непосредственно при прохождении тестирования. Тестирование может проходить как в открытой, так и в закрытой форме. Открытое тестирование это возможность дать свой ответ на вопрос. В закрытом тесте нужно просто отметить правильный ответ (или ответы). Для проведения тестирований написано также большое число компьютерных программ, так как закрытый тест легко алгоритмизируется.

Модульная структура такой программы представлена на рис. 1.

Как правило, общим недостатком таких систем является то, что тестирующий должен вручную назначать тест, например, открывая его с помощью меню; запись результата в них не выполняется автоматически, автоматизация создания тестов не предусмотрена и, самым, на мой взгляд важным, является то, что такие системы не поддерживают работу в сетевых средах. Такие недостатки накладывают ограничения на области применения таких систем тестирования. Например, для контроля знаний студентов нескольких потоков в вузе система с описанными недостатками подойдет довольно условно.

Рис. 1. Структурная схема типичной системы тестирования

В данной статье рассматривается реализация системы закрытого тестирования, лишенная перечисленных недостатков. Такая реализация привела к изменению структурной схемы системы и появлению новых модулей (см. рис. 2).

Рис. 2. Структурная схема системы автоматизированного тестирования

Рассмотрим коротко функциональность каждого компонента системы.

Модуль создания тестов представляет собой отдельное приложение, предоставляющее простой и понятный доступ к инструментарию создания тестовых заданий. Созданный файл с тестовыми заданиями может быть с помощью модуля управления подключен к системе тестирования.

Модуль управления предоставляет возможности по всестороннему управлению тестами: включение новых тестовых заданий, удаление ненужных, включение и исключение тестов для прохождения и управление результатами тестирования. Модуль управления должен быть доступен только для тестирующего.

Тестовые задания в данной системе представлены виртуально, так как модуль тестирования на основании параметров, заданных при создании тестов, создает индивидуальные тестовые задания. Также модуль тестирования отображает инструкции по прохождению тестов и выполняет работу по сбору, проверке ответов и сохранению результатов. Такой подход освобождает тестирующего от рутинной работы по сбору ответов, проверке результатов и их хранению. Специальный модуль, ответственный за хранение результатов сохранит результаты каждого тестирующегося за каждый тест. Управлять информацией, хранящейся в этом модуле можно с помощью модуля управления.

Для реализации сетевого взаимодействия разрабатываемая система изначально создавалась для эксплуатации в сети. Были разработаны модули, функционирующие на клиентской и серверной стороне.

Распределение клиентских и серверных модулей представлено на рис. 3.

Клиентские модули выполнены в виде веб-страниц, которые собирают и передают необходимую информацию для передачи серверной части системы. Такой способ реализации модулей позволил организовать простой и интуитивно понятный способ доступа к системе, и в то же время обеспечить простоту и надежность системы, так как функции по передаче и приему данных по сети переложены на приложение обозреватель интернета.

Для того чтобы выбрать среду и способ разработки серверного модуля, необходимо знать какими компьютерами располагают в настоящее время учебные заведения. Идеальным вариантом для любой сетевой службы является выделение отдельного компьютера и последующая его настройка для работы в качестве сервера этой службы. Однако в настоящее время такой подход, к сожалению, трудно реализуем. Значит, помимо системы тестирования на том же компьютере будут выполняться и другие программы и службы. Для выбора среды разработки необходимо знать какая операционная система будет использоваться на компьютере-сервере. Основной используемой в настоящее время операционной системой в учебных заведениях Украины является Microsoft Windows. Именно поэтому серверные компоненты системы созданы для работы в среде Microsoft Windows. Так как из-за высокой стоимости лицензирования серверных операционных систем от Microsoft в вузах не пользуются серверными версиями операционных систем, то система тестирования должна выполнятся на любых версиях операционных систем.

Рис. 3. Структурная схема сетевой системы автоматизированного тестирования

Помимо явной выгоды в том, что не нужно тратить средства на развертывание серверной операционной системы на отдельном компьютере, также не нужно инвестировать средства в обучение специалистов. Серверной средой для компонентов были выбраны Active Server Pages, являющиеся частью Internet Information Services, входящих в комплект поставки Microsoft Windows 2000 и Microsoft Windows XP Professional. Таким образом, для развертывания системы тестирования необходим один компьютер с ОС Microsoft Windows 2000 или Microsoft Windows XP Professional и нужное количество компьютеров, оснащенных обозревателем Microsoft Internet Explorer версии 5.0 или более поздней. Этот обозреватель поставляется в составе или может быть установлен на все операционные системы Microsoft начиная с Windows 95 (включительно). Таким образом, описанная система тестирования является:

1) нетребовательной к компьютерам, на которых она выполняется;

2) поддерживает автоматизацию типичных задач по управлению тестами;

3) позволяет выполнять создание тестовых заданий в привычной пользователю среде ОС;

4) обеспечивает привычный способ работы с информацией на основе веб-страниц для тестирующихся;

5) работает в режиме сетевой службы.

Подводя итоги, можно сделать вывод о том, что разработка легкой в настройке, быстродействующей и надежной системы тестирования, которая выполнялась бы на подавляющем большинстве используемых в настоящее время в учебных заведениях компьютеров является возможной. При этом развертывание такой системы не повлечет за собой накладных расходов на переобучение персонала или закупку новой, более мощной техники.

Такая система была разработана аспирантом Херсонского национального технического университета Камардиным Андреем Витальевичем. Была успешно опробована в общеобразовательной школе №14 г. Феодосия, после чего внедрена в ХНТУ (и региональных факультетах).

Система проверки и контроля знаний представляет собой клиент-серверное приложение, построенное на основании технологии Active Server Pages. Структура приложения показана на рис. 4.

Система проверки и контроля знаний состоит из следующих частей:

· веб-страницы в которую встроен модуль тестирования

· веб-страницы для учащихся с оценками за пройденный тест

· веб-страницы управления с инструментами управления системой

· программы-мастера для создания тестовых заданий

· серверного модуля, обеспечивающего функциональность системы

Рис. 4. Архитектура Системы проверки и контроля знаний.

Рассмотрим компоненты системы.

Веб-страница с модулем тестирования проверяет правильность ввода данных учащимся, создает индивидуальные тестовые задания на основе заданных в тесте параметров, выполняет проверку ответов и сохранение результата.

Веб-страница для учащихся с результатами тестов предоставляет простой и понятный доступ к результатам тестирования.

Веб-страница управления позволяет выполнять типичные задач при работе с системой проверки и контроля знаний. С ее помощью можно добавлять и удалять тесты, назначать их для прохождения, просматривать и управлять результатами тестирования. На этой странице собраны все необходимые инструменты для управления тестами. Построенная на основе технологий AJAX, она предоставляет простой и похожий на другие приложения способ управления.

Мастер создания тестовых заданий позволяет в пошаговом режиме создать тест, ввести вопросы, отметить правильные ответы, сохранить полученные задания в виде файла и впоследствии использовать его для проверки знаний.

Серверный модуль обеспечения функциональности обеспечивает сетевой режим работы системы, принимает команды от клиентских страниц и выполняет непосредственное обращение к тестовым заданиям и хранилищу результатов.

Тестовые задания и хранилище результатов являются файлами в формате XML (расширяемый язык разметки), что позволяет обеспечить в будущем расширяемость системы, например, при изменении режима тестирования с закрытого на открытый или при добавлении дополнительных компонентов, отвечающих за сбор и обработку данных. Например, для других операционных систем. Кроме того, использование XML в качестве формата данных позволяет решить вопросы, связанные с разработкой и хранением результатов тестирования и данных о тестируемых, за счет их реализации непосредственно в обработчиках и программах синтаксического разбора XML документов. Также это позволяет обеспечить функциональную открытость и возможность сопряжения с другими системами и возможность упрощенной передачи данных.