Содержание

РЕФЕРАТ

В данной работе изложены принципы оценки уровня знаний с применением тестирующих программ, представлена многопредметная тестовая оболочка, а так же конструктор, предназначенный для редактирования базы данных с тестовыми вопросами. Описаны экономические и правовые основы для данной системы, а так же эргономические принципы, использованные при проектировании интер-фейса тестовой оболочки и конструктора.

In the given job principles of a rating of a level of knowledge with application of testing programs are stated, the multisubject test shell, and as the designer intended for editing of a database with test questions is submitted. Economic and legal bases for the given system, and as the ergonomic principles used at designing of the interface of the test shell and the designer are described.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

Жизненный цикл

Спиральная модель

Borland Delphi

Учебный процесс

База данных

Тестирующий комплекс

Система тестирования

Файл-сервер

Правовые аспекты

Автоматизация

Техника безопасности

Экономическая эффективность

Эргономичность

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 6

1. ОПИСАНИЕ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ 13

1.1. Обзор существующих средств контроля за уровнем знаний обучаемых 13

1.2. Краткий обзор существующих программных средств, предназначенных для автоматизированного контроля уровня знаний 16

1.3. Инфологическая модель предметной области 24

Выводы 26

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МНОГОПРЕДМЕТНОЙ ТЕСТОВОЙ ОБОЛОЧКИ 27

2.1. Модель жизненного цикла 27

2.2. Архитектура многопредметной тестовой оболочки 30

2.3. Проектирование структуры базы данных 32

Выводы 37

3. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ 38

3.1. Реализация базы данных 38

3.2. Описание программной платформы и средств разработки 41

3.3. Интерфейсы разработки «Многопредметной тестовой оболочки» 44

3.4. Особенности программной реализации 51

Выводы 53

4. АНАЛИЗ КАЧЕСТВА РАЗРАБОТАННОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ 54

4.1. Система показателей качества 54

4.2. Тестирование и отладка программного продукта 56

4.3. Предложения по сопровождению и улучшению качества ПС 63

Выводы 64

5. ЭРГОНОМИКА ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА 65

5.1. Пользовательский интерфейс 65

5.2. Санитарные правила и нормы 70

Выводы 71

6...ЭКОНОМИКО-ПРАВОВЫЕ ВОПРОСЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАЗРАБОТАННОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ 73

6.1. Расчет затрат на разработку программы 73

6.2. Правовые аспекты использования разработанного программного продукта 76

Выводы 82

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 84

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 86

ГЛОССАРИЙ 89

СПИСОК АББРЕВИАТУР 92

ПРИЛОЖЕНИЯ 93

П.1. Техническое задание 93

П.2. Инструкция пользователя 98

П.3. Инструкция по администрированию 103

П.4. Описание демонстрационного ролика 104

П.5. SADT-диаграммы программы 105

П.6. Диаграммы потоков данных программы 108

П.7. Блок схемы модулей программы 110

П.8. Документированный листинг программы 112

П.9. Акты приемки-передачи 131

П.10. Материалы внедрения результатов дипломной работы 132

Введение

ВВЕДЕНИЕ

Развитие компьютерных и телекоммуникационных технологий затронуло практически все области науки и техники. Не является исключением и сфера об-разования. Наряду с уже существующей долгое время, традиционной формой обучения, в последнее время интенсивно развивается идея автоматизированного обучения [1].

Основной проблемой любого образования (и не только российского, кста-ти), является отсутствие четкого контроля за качеством усвоения материала. При-чем если в школьной практике учитель еще более-менее имеет возможность с оп-ределенной периодичностью проверять уровень текущих знаний ученика, то в колледже преподаватели целый семестр выдают материал и лишь в конце семест-ра убеждается в уровне его усвоения [2]. Само собой, в любой системе образова-ния подразумевается, что студенты должны в достаточной степени заниматься и самостоятельным образованием, однако, это предполагаемое самостоятельное по-лучение знаний остается целиком и полностью на совести студента, и преподава-тель абсолютно не может знать, кто именно из студентов хоть что-то делает само-стоятельно. С получением большим числом обучаемых доступа в Internet положе-ние усугубилось еще и тем, что теперь даже сдача рефератов не подразумевает абсолютно никакой работы с информацией – частенько студенты даже не считают нужным целиком прочесть то, что распечатывают из сети [3].

Необходимость систематического контроля за усвоением материала сомне-ний не вызывает. Прежде всего, это давало бы экономию времени преподавателя, который при отсутствии обратной связи вынужден или повторять положения, ко-торые студентами давно усвоены, или излагать положения, основанные на фактах, плохо усвоенных студентами. Во вторую очередь, систематический контроль за уровнем знаний учащихся стимулирует повышение качества обучения за счет усиления акцента на трудных для усвоения положениях и повышения ответствен-ности обучаемых за результаты самостоятельной работы (в случае, естественно, когда преподаватель в этом заинтересован) [4].

Важным моментом систематического автоматизированного контроля зна-ний является его объективность, что обусловлено переносом акцента с каратель-ной функции на информативную. Только в таком случае учащийся не будет бо-яться контроля и изобретать способы получения повышенной оценки, и только в таком случае преподаватель будет получать реальную картину знаний учащего-ся[5].

Последние достижения в области информационных технологий привели к новым концепциям в учебных заведениях как школах так и колледжах. Теперь ни одно учреждение не может обойтись в своей работе без применения компьютеров, которые с успехом заменяют рутинную работу, выполнявшуюся ранее в ручную, повышая эффективность работы любой организации. Информатизация позволяет упростить планирование занятий, позволяет создать единую информационную среду образовательных учреждений и использовать общие информационные ре-сурсы и базы данных [6]. Основная цель использования в образовании новых ин-формационных технологий - обеспечение комфортных условий для эффективной познавательной деятельности желающих учиться и для оценки их знаний [7].

В последние десятилетия перешел на следующий этап в своем развитии ме-тод контроля знаний – педагогический тест [2]. Наиболее значимым свойством теста, которое выделяет его как наиболее прогрессивный метод контроля, являет-ся возможность его количественного измерения, оценки и обработки. В ряде стран тестирование потеснило традиционные формы контроля – устные и пись-менные экзамены и собеседования [8].

В лаборатории информационных технологий Московского государственно-го технического университета проводятся исследования по разработке методики создания и использования компьютерных тестов оценки знаний. В ходе апроба-ции части полученных тестов проводился анализ по трем показателям: объектив-ность теста как инструмента; отношение к такого типа измерителям педагогов и учащихся. Получены следующие результаты [9].

1. Классическая технология разработки тестов, отвечающих базовым требо-ваниям (объективности, надежности и валидности) опирается на детальный фор-мализованный анализ структуры знаний и умений по каждой конкретной теме. Компьютерный тест строит конкретную модель обучаемого в диагностируемой области. Серьезные трудности возникли, когда полученную модель попытались сравнить с той моделью, которая построена «преподавателем» по контрольным и самостоятельным работам. Первая трудность достаточно очевидна: ни один из пя-ти «преподавателей», участвующие в эксперименте, такой модели не имел. Часто они пытались оценивать не результаты, а причины, почему такие результаты по-лучены. При этом более объективно «преподаватели» пытались оценивать только тех учащихся, которых совсем не знают. Вторая трудность связана с крайне сла-бой подготовкой «педагогов», неумению выделить достаточно детализированную систему знаний и умений по данной теме. Лишь после соответствующей подго-товки и предоставления «преподавателям» возможности оценивать только незна-комых учащихся были получены результаты контроля, совпадающие с результа-тами компьютерного тестирования на 75–95%.

2. Хотя большинство «преподавателей» выразило положительное отноше-ние к использованию компьютерных тестов успеваемости, особого смысла в ис-пользовании такого инструмента не видят: при анкетировании практически 100% «педагогов» сказали, что компьютерные тесты им понравились, они готовы их использовать, но основной причиной назвали возможность переложить на компь-ютер сам процесс оценивания знаний. Выяснилось, что в существующем в на-стоящее время традиционном образовательном процессе отсутствует потребность в объективном детализированном контроле.

3. Весьма противоречиво отношение тестируемых. При систематическом контроле у 63% обучаемых сформировалось негативное отношение к такой тех-нологии контроля. Это связано, прежде всего, с высокой жесткостью требований к знаниям, широкая вариативность тестов и однозначной неотвратимость оценки. Признавая объективность оценивания знаний в такой технологии (89% тестируе-мых), они предпочли бы традиционную технологию.

Особую актуальность для преподавателей школ, вузов и других образова-тельных учреждений приобретают программы для создания компьютерных тестов – тестовые оболочки. Подобных программных средств существует множество и программисты-разработчики готовы строить новые варианты так называемых ав-торских систем. Однако широкое распространение этих программных средств сдерживается отсутствием простых и нетрудоемких методик составления тесто-вых заданий, с помощью которых можно «начинять оболочки». Вполне вероятно, что при наличии гибкого и простого в обращении редактора базы тестовых зада-ний, будет сделан очередной шаг во внедрении автоматизированного контроля. Исходя из этих соображений, были предприняты действия, по созданию конст-руктора, предназначенного для редактирования базы данных с предметами, тема-ми и заданиями.

Цель работы – создание многопредметной тестовой оболочки, предназна-ченной для проведения автоматизированного контроля знаний.

Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены сле-дующие задачи:

1. Проведено исследование задач и методов оценки уровня знаний посред-ством педагогического теста.

2. Спроектирована база данных тестовых заданий, тем, предметов.

3. Разработаны и реализованы алгоритмы формирования последовательно-сти и содержания вопросов в тематических блоках.

4. Выделен перечень общих и специальных элементов интерфейса, а так же два программных блока, используемых для оценки знаний и для редактирования базы.

5. Проведены тестирование и отладка ПС.

6. Обоснована экономическая эффективность, определен правовой статус разработанного ПС.

Объектом исследования является процесс автоматизированного контроля за уровнем знаний студентов Колледжа педагогического образования информати-ки и права (в дальнейшем КПОИиП). Предметом исследования является разра-ботка многопредметной тестовой оболочки для колледжа педагогического обра-зования информатики и права.

Методы исследования. Для решения поставленных задач были применены следующие основные методы исследования: теоретические (изучение сущест-вующих методов оценки знаний и популярных на данный момент времени тесто-вых оболочек), эмпирические (анализ качества разработанных тестовой оболочки и редактора, методы построения пользовательского интерфейса, выбор средств разработки), статистические методы (анализ используемых программных и аппа-ратных платформ).

Гипотеза исследования. Многопредметная тестовая оболочка, предназна-ченная для автоматизации процесса оценки знаний, позволит проводить более объективный, качественный контроль знаний в сжатые сроки, за счет уменьшения количества времени на обработку результатов.

Новизна работы заключается в реализации идеи использования разрабо-танной программы в процессе адекватной оценки знаний, рассчитанной на непод-готовленного пользователя. Созданная программа впервые разработана и вне-дрена в учебный процесс КПОИиП, что позволяет, полностью компьютеризиро-вать процесс оценки знаний, храня результаты контроля студентов в единой базе данных.

Практическая значимость. Многопредметная тестовая оболочка имеет большую практическую значимость, потому что обеспечивает объективную оцен-ку знаний в сжатые сроки, так как обработка результатов занимает мало времени и все результаты фиксируются в единой базе данных.

Предложенная тестовая оболочка будет очень полезна для любого учебного заведения: школы, техникума, университета, а так же промышленных организа-ций, которые хотят ввести автоматизированный контроль знаний.

Реализация результатов работы. Разработанное программное обеспечение проходит опытную эксплуатацию в Колледже педагогического образования ин-форматики и права с мая 2004 года.

На защиту выносятся:

1. результаты исследования предметной области;

2. общая структура тестовой оболочки и конструктора;

3. структура базы данных;

4. обоснование выбора платформы и сред разработки продукта;

5. система показателей качества и результаты тестирования;

6. пользовательский интерфейс программного продукта и методика его раз-работки.

Структура и объем работы. Дипломная работа выполнена на 90 страницах машинописного текста, содержит 12 рисунков и 7 таблиц. Работа состоит из вве-дения, шести глав и заключения. Библиографический список содержит 31 наиме-нование работ отечественных и зарубежных авторов.

В первом разделе содержится описание объекта и структуры предмета ис-следования, исследование информационных моделей организации учебного про-цесса как традиционных, так и с использованием компьютерной техники.

Во втором разделе находится описание архитектуры, инфологической модели базы данных и других компонентов комплекса.

В третьем разделе содержится описание процесса реализации, выбор среды разработки и его обоснование, обзор используемого внешнего программного обеспечения, с обоснованием его применения.

В четвертом разделе описывается система показателей качества, анализ результатов тестирования и опытной эксплуатации, а так же представлены предложения по улучшению качества ПС.

В пятом разделе изложены эргономические принципы и методы, использованные при разработке интерфейса программного продукта.

В шестом разделе приведены расчеты капитальных вложений, затрат на экплуатацию, срока окупаемости, обоснование экономической эффективности, а так же раскрыта информационно-правовая база данного комплеса.

В заключении подведены итоги работы, отмечены преимущества предлагаемого варианта решения, перспективы дальнейшего исследования в этой области.

В приложениях содержатся: приведены структурные, диаграммы потоков данных, блок-схемы алгоритмов, документированный листинг программы, мате-риалы внедрения результатов дипломной работы.

1. ОПИСАНИЕ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ

При разработке программного продукта для обеспечения его максимальной эффективности очень важно учитывать все особенности информационной среды, в которой будет происходить эксплуатация. Именно поэтому на стадии анализа было уделено большое внимание описанию предметной области функционирова-ния продукта.

1.1. Обзор существующих средств контроля за уровнем знаний обучае-мых

Для контроля уровня полученных знаний используются такие методы как письменны

Список литературы

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Швец С.В. Концептуальные основы создания региональной системы непрерывного образования по информатике. / Вестник Хакасского государственного университета им. Н.Ф. Катанова. Выпуск 2. Серия 1: Математика и Информатика. – Абакан; Издательство Хакасского государственного университета им. Н.Ф. Катанова, 1997, 230 с.

2. Кузлякина В.В., Холина Н.Н. Организация автоматизированных обучающих систем по инженерным дисциплинам. / Новые информационные технологии в образовании. – Владивосток; Издательство Центра новых образовательных технологий ДВГУ, 1997.

3. Котлеров В.П., Пинаев Д.В. Методы и средства автоматизации тестирования программного проекта – СПб: Издательство СПГТУ, 1998–98 с.

4. Таевский Д.А. Технологии компьютерного тестирования // Иркутский экспресс – 2000. http://school.irl.ru/st/tc.php.

5. Лысиков А.И., Бут Г. С., Диденко Д. А. Система для разработки компьютерных тестов – 2002. http://www.bytic.ru/cue99m/cf7pvke.php.

6. Шулбаев А.Н. Использование ЭВТ в обучении, - Абакан, АГПИ, 1992, 37 с.

7. Романов А.Н., Торопцев В.С., Григоревич Д.Б. Технология дистанционного обучения в системе заочного экономического образования. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000., 574 с.

8. Щербаков Э. Л. Современные методы оценки знаний и интеллекта // Учебное пособие для преподавателей – слушателей факультета повышения квалификации. – Краснодар: издательство Кубанского государственного технологического университета, 1997. – C.62-68.

9. Башмаков А. И., Башмаков И. А. Разработка компьютерных учебников и обучающих систем. – М.: Информацонно-издателский дом «Филинъ», 2003 – 616 с.

10. Шкарина Л.Н. Виды ЖЦ ПО / лекции. Абакан, 2003.

11. Международные стандарты, поддерживающие жизненный цикл программных средств. М., МП "Экономика", 1996.

12. Вендров А. М. Модели жизненного цикла ПО – 1999. http://www.citforum.ru.

13. Хансен Г., Хансен Д. Базы данных: разработка и управление: Пер. с англ. М.: ЗАО «Издательство БИНОМ», 1999.

14. Архангельский А. Я., Программирование в Delphi 7 – М.: ООО «БИНОМ-Пресс», 2003г. – 1152 с.: ил.

15. Вендров А. М. Методология RAD. www.citforum.ru, 1999.

16. Кандзюба С.П., Громов В.Н. Delphi 6. Базы данных и приложения. Лекции и упражнения. – К.: Издательство «ДиаСофт», 2001. – 576 с.

17. Гофман В. Э., Хомоненко А. Д. Delphi 6. – СПб.: БХВ-Петербург, 2001. – 1152 с.

18. Кречетников К.Г. Особенности проектирования интерфейса обучения. // Информатика и образование. – №4 – 2002.

19. Фаронов В.В. Программирование баз данных в Delphi. Учебный курс. – СПб.: Питер, 2002. – 352 с.: ил.

20. Стандарт ISO 9126.

21. Липаев В. В. Тестирование программ – М.: Радио и связь, 1986 – 296 с.

22. Першиков В.И. Толковый словарь по информатике. - М.: «Финансы и статистика», 1991, 576 с.

23. Андреев В.Д. О чем надо помнить при разработке пользовательского интерфейса. http://www.usability.ru/articles/instruction.php, 1999.

24. Стандарт ISO 9241.

25. Костригин О.Г., Разработка интерфейса пользователя системы компьютерного тестирования // Вестник Хакасского государственного университета имени Н.Ф. Катанова. Серия: Математика и Информатика. – Абакан, 1999. – C.105-108.

26. СанПиН 2.2.2.542-96 «Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персонально электронно-вычислительным машинам и организации работы» // Российская газета. – 1996. – № 229.

27. Шкарина Л.Н. Правила оформления дипломных работ / Вестник Хакасского государственного университета им. Н.Ф. Катанова. Выпуск 4. Серия 1: Математика и Информатика. – Абакан; Издательство Хакасского государственного университета им. Н.Ф. Катанова, 2001

28. Калинский Н.Р. Расчет стоимости программных продуктов. Методические указания. – Томск, ТГУ, 1998 г., 39 стр.

29. О правовой охране программ для электронных вычислительных машин и баз данных: Закон Российской Федерации от 23 сентября 1992 года № 3523-1 // Российская газета. 1993. – N 147

30. Об авторском праве и смежных правах: Закон Российской Федерации от 9 июля 1993 года № 5351-1 (ред. от 19.07.95) // Собрание законодательства РФ. – 1994. – N 32. – Ст. 3301.

31. Пономарев В.А. Экономико-правовые основы рынка информационных услуг. / Вестник Хакасского государственного университета им. Н.Ф. Катанова. Выпуск 2. Серия 1: Математика и Информатика. – Абакан; Издательство Хакасского государственного университета им. Н.Ф. Катанова, 1997.

ГЛОССАРИЙ

Примечания:

Примечаний нет.