Технологии компьютерного тестирования как инструмент повышения качества образования

ПНИПУ: АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ

Н.А. ШЕВЕЛЕВ, профессор, проректор по учебной работе Т.А. КУЗНЕЦОВА, доцент, декан факультета дистанционных образовательных технологий Е.А. КУЛЮТНИКОВА, доцент Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Технологии компьютерного тестирования как инструмент повышения качества образования

Статья посвящена проблеме повышения качества высшего профессионального образования (ВПО) в условиях внедрения Федеральных государственных образовательных стандартов (ФГОС). Рассматривается применение технологий компьютерного тестирования, позволяющих повысить эффективность традиционных тестов и обеспечивающих возможность внедрения адаптивных тестов, в том числе тренинговых, создаваемых на основе виртуальных моделей систем и устройств и придающих новое качество самостоятельной работе студентов.

Ключевые слова: качество ВПО, эффективность самостоятельной работы студентов, традиционный тест, адаптивный тест, тренинговый тест, технологии компьютерного тестирования, виртуальная модель, удаленный доступ.

По мнению ряда исследователей, постиндустриальная экономика, основными особенностями которой являются глобализация и автономно-адаптивный характер производства, испытывает всё меньше потребности в неквалифицированном труде, что обусловливает необходимость развития творческого аспекта профессиональной деятельности, обеспечения условий для непрерывного образования в течение всей жизни [1].

Поскольку знания становятся основным производственным ресурсом, новая образовательная доктрина основывается на когнитивной (от лат. cognitio - познание, изучение, знание, способность к умственному восприятию и переработке внешней информации) составляющей программ подготовки. В этой связи при разработке эффективных форматов высшего профессионального образования ключевое значение приобретает становление новых когнитивных инструментов, обеспечивающих повышение качества подготовки на всех образовательных уровнях.

Мировой образовательный опыт свидетельствует, что одним из перспективных инструментов повышения эффективности когнитивной составляющей образовательных программ являются 1Т-технологии, и в частности технологии компьютерного тестирования (в том числе - самотестирования в рамках самообучения), актуальность которых возрастает в условиях перехода на ФГОС, ориентированных на возрастание объема самостоятельной работы студентов бакалавриата.

Целью тестирования является оценка (диагностика) уровня обученности испытуемого на основе применения системы тестовых заданий, задачей - измерение уровня сформированности компетенций (приобретенных знаний, сформированных умений и навыков).

Одним из параметров, эффективно влияющих на качество измерения уровня сфор-мированности компетенций, являются виды используемых тестовых заданий. В российской и международной практике применяются следующие задания:

• закрытые - с выбором альтернативных ответов или множественного выбора (с выбором одного или нескольких ответов - правильных или неправильных), особенностью которых является отсутствие признака, по которому выбраны остальные операции;

• на установление соответствия, характеризующиеся наличием однозначного соответствия между рассматриваемыми понятиями (величинами и др.);

• открытые, реализуемые в форме свободного изложения, задания-эссе и заданий-дополнений.

Следует отметить, что измерение уровня сформированности компонентов компетенций производится различным образом. Для определения уровня знаний обычно используются задания с выбором правильного ответа и на установление соответствия. Для измерения уровня сформированности умений и навыков - задания с открытым ответом и задания свободного изложения. Для определения уровня владения - задания-эссе и задания-дополнения.

Эффективность технологий компьютерного тестирования обеспечивается следующими технологическими элементами:

multimedia - комплекс аппаратных средств и программных продуктов для работы с графическими, текстовыми, звуковыми, видеообъектами и данными;

distantly - инструменты поиска удаленной информации, обеспечивающие доступность мощных сетевых баз и банков знаний;

mobility - беспроводные сети и системы связи, поддерживающие мощные информационные каналы;

interaction & flexibility - средства разработки интерактивных компьютерных моделей и виртуальных тренажеров;

hyper-technology - аппаратная и программная поддержка одновременной обработки и передачи множества связанных потоков информации, увеличивающая количество пользователей.

В зависимости от вида используемой стандартизованной процедуры формирования теста на практике применяют традиционные и адаптированные тесты.

Традиционные тесты наиболее распространены и представляют собой набор фиксированного числа вопросов и заданий различного уровня сложности (определяется присвоенным количеством баллов), формируемый по определённому закону из некоторой базы (характеризуется необходимой количественной и содержательной полнотой и однозначностью). Использование 1Т-технологий в данном случае позволяет увеличить вариативность наборов тестов и автоматизировать процесс проведения, обработки и анализа результатов тестирования. Компьютерные сети открывают принципиально новую возможность - организацию процедуры тестирования с применением территориально распределённого компьютерного оборудования. Благодаря сетевым технологиям удалённое дистанционное (в том числе централизованное) тестирование можно проводить в любом месте в любое время.

В Пермском национальном исследовательском политехническом университете (ПНИПУ) накоплен большой опыт традиционного тестирования. В частности, тестовые технологии широко применялись на кафедре «Конструирование и технологии в электротехнике» по дисциплинам цикла «Теоретическая электротехника». Начало этих работ относится к 1980-м гг., когда тестирование было бланочным. Распространенной формой были задания с несколькими вариантами ответов. Недостатки такого тестирования очевидны: небольшая база тестовых заданий, невозможность формирования уникального теста для каждого студента, сложности в статистической обработке данных и др. Но положительный опыт несомненен: наработана база тестов, задания проверены на валидность и надёжность, выявлены ошибки и пр. Наработанная база явилась основой существу-

ющеи ныне системы компьютерного тестирования ПНИПУ.

Адаптивный тест, в основе которого также лежит база тестовых вопросов (задач) различного уровня сложности, строится на интерактивной процедуре формирования тестового задания, где каждое последующее задание формируется в зависимости от правильности ответа на предыдущий вопрос. Число итераций зависит от того, когда система тестирования определит уровень знаний (умений, навыков) испытуемого. Очевидно, что такая процедура нуждается в автоматизации и требует привлечения компьютерных средств.

Примером эффективного применения дистанционных образовательных технологий при проведении адаптивного тестиро-

вания является авторская разработка кафедры теплотехники - «Система автоматизированного управления учебным процессом», являющаяся информационно-образовательным порталом,предназначенным для контроля и обучения (рис. 1).

Система обучения включает подсистемы проверки правильности произведенных расчетов, тренингового и контрольного тестирования (с работой над ошибками). Важной особенностью портала является предоставляемая в ходе обучения и тестирования возможность моделирования физических процессов. На кафедре широко применяются виртуальные математические (компьютерные) модели, кроме того, имеется опыт создания имитатора, позволяющего проводить лабораторные работы с

Рис. 1. Стартовая страница «Системыавтоматизированного управления учебным процессом»

удалённым доступом. Также апробирован программный продукт, позволяющий дистанционно обрабатывать результаты измерений (например, строить графики изменения физических величин).

Основой подсистемы тренингового (обучающего) и контрольного тестирования является база тестов по дисциплине «Теплотехника » для студентов всех форм обучения (в частности, для студентов очной формы обучения разработаны 240 тестовых заданий к лабораторным работам и 80 - к курсовым работам). И контроль знаний, и обучение осуществляются через личный логин и пароль в любом месте в любое время (рис. 2).

преподаватели большинства кафедр университета совместно с Центром управления качеством образования. В автоматизированной системе контроля (АСК), разработанной в отделе АСУ ВУЗ учебно-методического управления ПНИПУ, зарегистрировано 33 463 пользователя. Создана база тестовых заданий по дисциплинам учебных планов 114 специальностей и направлений подготовки в соответствии с ГОС второго поколения и 51 направления подготовки и специальности в соответствии с ФГОС, которая доступна на 9 факультетах, в 3 филиалах на 75 выпускающих кафедрах для 1427 учебных групп. В настоящее время тестирование ведётся в специа-

Самостоятельная работа

Контроль знаний

Контроль знаний

=>

Рис. 2. Интерфейс подсистемы тестирования «Системы автоматизированного управления учебным процессом»

Адаптивный алгоритм формирования теста строится на выборе заданий трёх уровней сложности, различающихся по виду: альтернативные (на 4 и на 8 ответов), текстовые (или числовые), свободные (определение ключевых фрагментов). Интегрирующее «дерево заданий» формируется в зависимости от ответов, полученных на предыдущем шаге тестирования. При этом вариативными величинами являются количество итераций, вид, уровень сложности и последовательность заданий. Такой алгоритм позволяет ввести дифференцированную оценку уровня сформированности компетенций, повысить объективность измерения качества подготовки.

Комплексные работы по созданию единой базы сертифицированных тестов по дисциплинам учебных планов всех специальностей и направлений ПНИПУ ведут

лизированных компьютерных классах как в головном университете, так и в филиалах. В течение первого семестра 2011/2012 учебного года тестируемые прошли 30 972 варианта тестов.

Как показала практика компьютерного тестирования, для повышения качества образования студентов необходимо учитывать результаты тестирования по базовым математическим и естественно-научным дисциплинам, дающим фундаментальное (базовое) знание, предваряющее изучение общепрофессиональных и специальных дисциплин. Такое предварительное тестирование позволяет правильно определить начальный уровень знаний, умений и навыков каждого студента и группы в целом и планировать образовательный процесс, адаптируя к нему методику и технологии обучения. В частности, для дисцип-

берите лабораторную работу, которую намереваетесь сдать жмите ссылку.

лин электротехнического цикла необходимо проверять уровень знаний и умений по дисциплинам «Математика», «Физика», «Информатика ».

Результаты рубежного тестирования по фундаментальным дисциплинам и последующее за ним текущее тестирование по общепрофессиональным и специальным дисциплинам позволяют преподавателю определять уровень усвоения студентом отдельных понятий учебного материала, корректировать дальнейшее изучение дисциплины, формировать индивидуальные траектории обучения. Предварительное и текущее тестирование целесообразно проводить в форме традиционных тестов.

По завершении изучения модуля дисциплины проводится рубежное тестирование. Незаменимым инструментом при этом являются адаптивное тестирование, катена-тесты (от латинского catena - цепь). Задача тестируемого - пройти цепочку серии сравнительно несложных вопросов, которые охватывают все основные понятия изучаемого модуля, что свидетельствует о безусловном освоении студентом данного модуля.

Как показывает практика ПНИПУ, применение средств информационных и телекоммуникационных технологий позволяет расширить возможности адаптивного тестирования. В частности, компьютеры со специальным программным обеспечением для моделирования реальных объектов и процессов становятся универсальным и относительно недорогим средством виртуального эксперимента.

Таким образом, в состав современного образовательного ресурса должны входить интерпретаторы знаний, реализуемые в виде виртуальных моделей, обеспечивающих различные виды образовательной деятельности (иллюстрация лекционного материала, тренаж лабораторных и практических навыков и умений на виртуальных стендах, репетиторство, проектирование и

др.). Возможности разработанных моделей во многом определяются выбором среды моделирования, позволяющей такили иначе оперировать знаниями, получать реакции изучаемых систем, конструировать из моделей некоторые технические или технологические объекты. В частности, в рамках учебного процесса ПНИПУ применяются компьютерные модели, построенные на основе универсального стандартного пакета для создания приложений Microsoft Visual Studio, авторской разработки - среды моделирования Stratum-2000, ANSYS -многоцелевого конечно-элементного пакета для проведения анализа в широкой области инженерных дисциплин. Такие модели могут быть легко встроены в процедуру тестирования. Появление мощных систем компьютерного моделирования, доступных пользователям в режиме «клиент-сервер », открывает возможности тестирования для территориально распределённых студентов.

Примером эффективно функционирующей виртуальной лаборатории, встроенной в систему тестирования кафедры, является Лаборатория электрических цепей, спроектированная в активной компьютерной среде «Теоретическая электротехника» с применением универсальной инструментальной среды Stratum-2000 [2]. В рамках разработанной виртуальной лаборатории на практике реализуется новая информационно-образовательная технология, позволяющая обеспечить взаимодействие человека и компьютера на уровне графических образов без знания языков программирования. Внедрение способствует значительной интенсификации процесса обучения, что особенно важно в условиях быстрого роста объёма научно-технической информации, а также помогает в освоении основ методов вычислительного эксперимента.

Активная компьютерная среда, предназначенная для поддержки дисциплин цикла «Теоретическая электротехника»,

позволяет получать необходимые теоретические сведения по обсуждаемым проблемам, выполнять модельно-имитационные лабораторные работы по отдельным модулям дисциплины, «собирать» желаемую схему, снабдив её необходимыми измерительными средствами, самостоятельно проводить моделирование (решение) набора типовых задач, решать тестовые задачи в целях проверки знаний и самоконтроля (рис. 3, 4), также заниматься индивидуальной и коллективной проектной деятельностью.

Таким образом, технологии компьютерного тестирования позволяют:

обеспечить максимальную эффективность и объективность результатов оценки уровня сформированных компетенций за счет значительного повышения

вариативности тестовых заданий и оптимизации технологий сбора и обработки результатов;

создать новые возможности для традиционного тестирования на основе расширения тематики и видов тестовых заданий;

реализовать с максимальной полнотой личностно-ориентированный компе-тентностный подходпри применении адаптивных тестов;

расширить целевую аудиторию за счёт обеспечения удалённого (сетевого) доступа к базам тестовых заданий;

повысить эффективность самостоятельной работы путем расширения баз тренинговых тестов;

повысить уровень диверсификации тестовых заданий на основе использования управляемых виртуальных моделей,

Рис. 3. Имитационная модель как основа для решения тестовой задачи в компьютерной среде «Теоретическая электротехника»

Рис. 4. Моделирование динамическихрежимов работы электрической цепи в компьютерной среде «Теоретическая электротехника»

медиа-демонстраций, тренажёров, симуляторов и др.

Технологии компьютерного тестирования создают условия для эффективной интеграции знаний и практического опыта в ходе интерактивного человекомодельного взаимодействия, расширяют возможности системы управления учебным процессом, обеспечивают возможность эффективной самостоятельной работы и адекватной оценки результатов обучения, способствуя тем самым повышению качества образования.

Литература

1. Иноземцев В.Л. Постиндустриальная

экономика и «постиндустриальное общество»: терминологические и концептуальные проблемы // Общественные науки и современность. 2001. № 3. С. 140-152.

2. Гирев П.Е., Мухин О.И., Полякова О.А.

Инновационные подходы к использованию интерактивных моделей в обучении // Дистанционное и виртуальное обучение. 2010. № 4. С. 84-90.

SHEVELEV N, KUZNETSOVA T, KULYUTNIKOVA E. COMPUTER TESTING TECHNOLOGIES AS INSTRUMENT OF EDUCATION QUALITY IMPROVEMENT The article discusses the problem of improving the quality of higher professional education in conditions of new Federal State Educational Standards implementation. The authors consider the computer testing technologies as an instrument, that enables to increase the efficiently of traditional tests and makes possible the implementation of adoptive tests, including the training tests, which were designed on the base of virtual mathematic models of systems and equipments. The computer testing technologies evidently add the new qualities to student’s self-dependent work.

Key words: quality of higher professional education, traditional test, adoptive test, training test, computer testing technologies, virtual mathematic model, remote access, efficiently of student’s self-dependent work.