Модели и методы адаптивного контроля знаний

Л.В. Зайцева, Н.О.Прокофьева

Рижский технический университет, Рига, Латвия

Введение

Начиная с истоков применения компьютеров в учебном процессе, особое внимание уделялось контролю знаний. Технические средства обучения, а затем и компьютеры в первую очередь использовались именно для проверки знаний учащихся. И до настоящего времени, несмотря на бурное развитие обучающих систем и других форм компьютерного обучения, контролирующие (тестирующие) программы составляют половину [Zaiceva, 2000] имеющихся в сети Интернет программ учебного назначения (универсальные и специализированные обучающие системы, электронные энциклопедии, обучающие игры и т.д.) и являются наиболее разработанными [Brusilovsky, 1999]. Проблемы компьютерного контроля знаний (КЗ) обычно рассматриваются в двух аспектах: методическом и техническом [Зайцева, 2000]. К методическим аспектам относятся: планирование и организация проведения контроля; определение типов вопросов и отбор заданий для проверки знаний студентов; формирование набора вопросов и заданий для опроса; определение критериев оценки выполнения каждого задания и контрольной работы в целом и др. К техническим аспектам относятся: автоматическое формирование набора контрольных заданий на основе выбранного подхода; выбор и использование в системе контроля параметров КЗ; выбор алгоритмов для оценки знаний учащихся и др. [Зайцева, 2002]. Поэтому вопросы компьютерного КЗ интересуют многих ученых, как педагогов, так и специалистов в области информационных технологий. За последние тридцать лет были изучены различные виды контроля [Беспалько, 1977; Беспалько, 1989; Лернер, 1996]; определены более десяти типов вопросов, их компоненты и метаданные, используемые, как правило, при формировании набора контрольных заданий [Зайцева, 1989; Зайцева, 2002; Brusilovsky, 1999]; разработаны математические методы оценки знаний учащихся [Свиридов, 1981; Зайцева, 1989а; Зайцева, 1991; Попов, 2000; Моисеев, 2001] и различные методы проведения контроля.

Таким образом, необходимо отметить, что существует ряд интересных разработок, посвященных различным аспектам контроля знаний и основанных на современных достижениях науки и компьютерной техники. В то же время, формирование набора заданий для КЗ осуществляется, обычно, случайным образом [Зайцева, 1989; Carbone, 1997; WBT, 1999; WebCT, 1999]; иногда учитывая параметры заданий [Byrnes, 1995; Rios, 1998; Соловов, 2002]; и лишь в отдельных случаях используется адаптивная выдача контрольных заданий на базе модели студента [Eliot, 1997; Lee, 1997; Rios, 1999].

В настоящей статье делается попытка систематизировать и классифицировать применяемые методы проведения контроля и модели оценивания знаний студентов на основе модели адаптивного КЗ.

Модель адаптивного контроля знаний

Профессором Л.А. Растригиным [Растригин, 1979; Растригин, 1986] было предложено рассматривать процесс обучения как процесс управления сложной системой. Аналогично можно представить и процесс управления адаптивным контролем знаний (рис. 1).

Рис. 1. Модель адаптивного контроля знаний.

Блок “Алгоритм контроля” выполняет следующие функции:

анализ деятельности студента (проверка правильности его ответов и выполняемых действий);

управление процессом контроля знаний на основе выбранного метода;

определение результатов контроля, которое обычно сводится к выставлению оценки студенту.

База знаний (БЗ) содержит методы и/или модели процесса контроля, а также совокупность знаний предметной области. База данных (БД) включает наборы вопросов и задач, предназначенных для проверки знаний студента и/или данные для формирования заданий. Контрольные задания могут также генерироваться автоматически на основе БЗ. База данных и база знаний совместно с моделью студента образуют репозиторий системы контроля.

Модель студента включает разнообразную информацию о студенте: предыстория обучения; результаты текущей работы (тип выполненных заданий, время выполнения заданий, число обращений за помощью и т.д.); личностные психологические характеристики (тип и направленность личности, репрезентативная система, способность к обучению, уровень беспокойства-тревоги, особенности памяти и др.); общий уровень подготовленности и другие [Зайцева, 2003].

Формировщик вопросов и задач используется для формирования и выдачи студенту очередного задания (вопроса или задачи). Контроль знаний осуществляется следующим образом: студент выполняет предложенное задание, и результат его работы помещается в модель студента. Блок "Алгоритм контроля" на основе анализа ответа студента, целей контроля Z и используемого метода проведения контроля, учитывая внешние ресурсы R₁ (например, возможности системы контроля) и внутренние ресурсы студента R₂ (например, время контроля), а также состояние среды D_x , определяет параметры задания, которое должно быть предложено студенту. Формировщик вопросов и задач, получив от “Алгоритма контроля” данные о параметрах следующего задания, выбирает из БД и/или БЗ необходимую информацию I, формирует текст задания и выдает его студенту. В простейшем случае работа этого блока сводится к выбору нужного вопроса или задачи из базы данных. При некоторых видах контроля (например, при текущем КЗ или самопроверке) может быть предусмотрена обратная связь К, которая состоит в выдаче комментария на ответ студента.

Таким образом,