Введение к работе
Актуальность исследования. Среди различных отношений человек - человек можно выделить такие отношения, когда один человек оценивает скрытые свойства другого в той или иной шкале измерения. Примеры: педагогические, производственные отношения, отношения эксперт - испытуемый при психологической диагностике и др. Общность этих отношений позволяет рассматривать их на примере контроля знаний (КЗ). Математическое описание различных отношений человек - человек, когда один человек оценивает латентные свойства другого, впервые предложено в работах А.П. Свиридова.
В современных отечественных и зарубежных системах электронного и дистанционного обучения широко используются стандартизированные методы компьютерного контроля знаний (ККЗ) на основе лишь одноступенчатых планов, когда обучаемому из программы контроля предлагается выборка вопросов и по ответам на нее выставляется оценка («зачтено» - «не зачтено» при двухбалльном (ДКЗ) и оценки от 2 до 5 при четырехбаллыюм КЗ (ЧКЗ)). Предлагаемое диссертационное исследование посвящено решению актуальных проблем анализа и синтеза планов контроля знаний.
Состояние научной разработанности проблемы. Исследования в области систем электронного и дистанционного обучения выполняются в нашей стране и за рубежом. Примеры систем дистанционного образования: зарубежные университеты - Национальный технологический университет США, Калифорнийский Университет (Сакраменто), Лондонский университет, Массачу-сетский технологический институт; отечественные университеты - МГТУ им Н.Э. Баумана, Российский университет дружбы народов, Московский государственный институт электропики и математики (технический университет), Томский государственный университет, Санкт-Петербургский государственный институт точной механики и оптики, Московский энергетический институт (технический университет) и др.
Существенный вклад в разработку теоретических основ компьютерного обучения и контроля принадлежит отечественным ученым И.А. Башмакову, В.П. Беспалько, Л.С. Болотовой, Д.О. Жукову, А.А. Золотареву, В.П. Климанову Ю.Н. Кушелеву, В.В. Нечаеву, И.П. Нореикову, В.М, Панчеико, Б.М. Позднееву, А.Я. Савельеву, А.П. Свиридову, Н.А. Селезневой, А.И. Субетто, Н.Ф.Талызиной, И.Л. Цветаевой, В.Е. Шукшуиову, а также зарубежным ученым А. Бирнбауму (Birnbaum), К. Клауеру (Klaucr), К. Кубипгеру (Kubingcr), Г. Ли-нерту (Lienert), ФЛорду (Lord), М. Новику (Novik), Дж. Рашу (Rasch), К. Раатцу (Raatz) и др.
Однако, несмотря на фундаментальную разработку проблем стандартизированного ККЗ, не решенными в теории методологии, в частности, остаются следующие актуальные проблемы: 1) синтеза плана контроля на втором уровне
(например, уровне оценки качества образования по учебной дисциплине, специализации или направлению подготовки) по результатам выборочного контроля, например, выборки студентов на первом уровне при наличии искажений в измерениях; 2) синтеза одноступенчатых и последовательных планов ККЗ с учетом забывания; 3) анализа одноступенчатого плана КЗ при прекращении контроля как по числу неправильных, так и по числу правильных ответов на вопросы выборки, 4) программной реализации методов анализа и синтеза одноступенчатых, двухступенчатых и последовательных планов ККЗ.
Решению проблем 1-4 и посвящено настоящее диссертационное исследование.
Обьеісг исследования: одноступенчатые и последовательные планы ККЗ для двухуровнего анализа системы образования, когда решение о качестве образования на втором уровне принимается по результатам проверки выборки студентов.
Предмет исследования: программная реализация методов анализа и синтеза планов ККЗ.
Целью исследования является разработка и реализация математического и программного обеспечения стандартизированного ККЗ по альтернативному признаку на основе одно-, двухступенчатых и последовательных планов для двухуровнего анализа системы образования, при отсутствии и наличии искажений в распознавании истинности ответов и с учетом забывания учебного материала.
Задачи исследования:
-
Выполнить анализ современных зарубежных и отечественных систем электронного и дистанционного образования и современного состояния математического и компьютерного моделирования КЗ и на этой основе выделить нерешенные проблемы и сформировать требования к диалоговой системе.
-
Разработать метод анализа одноступенчатого плана ДКЗ при ограничении контроля по числам неправильных и правильных ответов.
-
Разработать методы синтеза плана контроля на втором уровне по результатам выборочного контроля на первом уровне при учете искажений в измерения и синтеза одноступенчатых и последовательных планов ДКЗ по альтернативному признаку для более раннего момент времени по требованиям для более позднего момента времени с учетом забывания.
4.Реализовать диалоговую систему для известных и разработанных методов анализа и синтеза планов ККЗ с целью упрощения решения задач анализа и синтеза планов.
5.Разработать программы и планы ККЗ по курсу web-технологий и по теории автоматического регулирования для совместного проекта РГСУ-SRH Высшая школа Гейдельберга.
Теоретико-методологическую основу исследования составили методы теории принятия решений, теории вероятности и математической статистики.
Достоверность и обоснованность подтверждается корректностью выводов математических зависимостей в описании разработанных методов, экспериментальными исследованиями системы дистанционного обучения по курсу "WEB-технологий" и диалоговой системы "Анализ и синтез планов компьютерного контроля знаний".
В ходе исследования была решена научная задача разработки методов анализа и синтеза планов ККЗ для двухуровневого анализа системы образования с учетом ошибок в измерениях и забывания.
Отличие теоретических и эмпирических данных исследования от результатов полученных другими авторами, состоит в том, что впервые были разработаны методы синтеза планов ККЗ для двухуровневого анализа системы образования с учетом ошибок в измерениях и программная реализация методов анализа и синтеза одноступенчатых, двухступенчатых и последовательных планов ККЗ в виде диалоговой системы.
База исследования. Исследование проведено на кафедре моделирования информационных систем и сетей Российского государственного социального университета, в SRH -Высшей школе Гейдельберга (оборудование фирмы Phoenix Contact).
Основные результаты, полученные лично соискателем, и их научная новизна состоит в том, что:
1. На основе теоретического анализа современных зарубежных и отечественных систем электронного и дистанционного образования и современного состояния математического и компьютерного моделирования КЗ выделены не решенные проблемы и сформированы требования для создания диалоговой системы анализа и синтеза планов контроля знаний.
2.Разработан метод анализа усеченного одноступенчатого плана ДКЗ с ограничением как по числу неправильных, так и по числу правильных ответов, обеспечивающий дополнительное снижение среднего числа задаваемых вопросов и для подготовленных обучаемых (студентов).
З.Разработаны метод синтеза одноступенчатого и последовательного планов контроля на втором уровне (уровне оценки качества образования по учеб-
ной дисциплине, специализации или направлению подготовки) по результатам выборочного контроля выборки студентов на первом уровне, отличающийся учетом искажений в измерениях (из-за угадывания правильных ответов), а также метод синтеза одноступенчатых и последовательных планов ДКЗ с учетом забывания, позволяющий проводить контроль в более ранний момент времени по требованиям для более позднего момента времени и обеспечивающий заданные требования к контролю.
-
Разработана диалоговая система реализации известных (для одноступенчатых, двухступенчатых и последовательных планов) и разработанных методов анализа и синтеза планов ККЗ с целью упрощения решения задач анализа и синтеза планов.
-
Разработаны программы и планы ККЗ для компьютерного учебного курса по web - технологиям, а также по теории автоматического регулирования для совместного проекта РГСУ - SRH - Высшая школа Гейдельберга (Международный конкурс xplore New Automation Award 2005 фирмы Phoenix Contact).
Теоретическая значимость исследования.
Впервые разработан: 1) метод синтеза одноступенчатых и последовательных планов контроля для двухуровневого анализа системы образования, когда качество подготовки по учебной дисциплине, специальности и направлению подготовки оценивается по результатам контроля выборки студентов, проводимого с ошибками в измерениях и 2) метод синтеза одноступенчатых и последовательных планов контроля с учетом забывания учебного материала.
Практическая значимость исследования определяется ориентацией ее результатов на применение в широко распространенных системах электронного и дистанционного образования, а также программных системах оценки персонала с целью повышения точности классификации испытуемых и сокращения длительности контроля и состоит в создании диалоговой системы «Анализ и синтез планов компьютерного контроля знаний». Произведена ее государственная регистрация, номер регистрации: 50201000377 от 17.03.2010.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Метод анализа предложенного автором усеченного одноступенчатого плана ДКЗ, отличающегося прекращением контроля, когда число неправильных ответов превышает максимально допустимое, или когда число правильных ответов равно минимальному достаточному числу для получения оценки «зачтено», и обеспечивающего сокращение времени контроля.
-
Метод синтеза одноступенчатого или последовательного плана ДКЗ на втором уровне по результатам выборочного контроля на первом уровне при учете искажений в измерениях (из-за угадывания правильных ответов).
3. Методы синтеза одноступенчатых и последовательных планов ДКЗ для проведения в более ранний момент времени по требованиям для более позднего момента времени (учет забывания).
4.Программная реализация известных (для одноступенчатых, двухступенчатых и последовательных планов) и разработанных методов анализа и синтеза планов по альтернативному признаку в виде диалоговой системы (русский и немецкий язык).
5. Разработка программы и планов контроля знаний по компьютерному учебному курсу «Web-технологий" и совместно с асп. Немсцверидзе З.Ш. программы и планов контроля по теории автоматического регулирования для совместного проекта РГСУ и SRH- Высшей школы Гейдельберга.
Апробация и внедрение результатов исследования. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались при проведении следующих научных конференций и чтений: III Всероссийский научно-педагогический конгресс «Воспитательная работа в современном вузе: проблемы, направления и пути совершенствования, Российский государственный социальный университет» г. Москва, (РГСУ), 2003 ; Научные чтения «Социология и информационные технологии в XXI веке», Руза, РГСУ, 2006; 55-я Научно-техническая конференция (НТК) в Московском государственном институте радиотехники, электроники и автоматики (технический университет) г. Москва, (МИРЭА), 2006; VI Международный социальный конгресс «Глобализация и будущее Росси» г. Москва, РГСУ, 2006; Зимние научные чтения «Информационные технологии и коммуникационные ресурсы XXI в. в социальной сфере», Руза, РГСУ, 2007; VII Всероссийский социально - педагогический конгресс «Современной социальное образование: опыт и проблемы модернизации», г. Москва, РГСУ, 2007; 56-я НТК, посвященная 60-летию, г. Москва, МИРЭА, 2007; Зимние научные чтения «Технологии информатизации современного российского социума», Руза, РГСУ, 2008; 57-я НТК. г. Москва, МИРЭА, 2008; Зимние научные чтения «Современные информационные технологии: теория и социальная практика» г. Москва, РГСУ, 2009; 58-я НТК МИРЭА, Секция Автоматизированных и информационных ресурсов, технологий и систем, г. Москва, МИРЭА, 2009; Презентация совместного проекта РГСУ и SRH- Высшая школа Гейдельберга на Международном конкурсе «xplore New Automation Award 2005» фирмы Phoenix Contact, Бломберг 2005 (Германия); Научные семинары кафедры моделирования информационных систем и сетей РГСУ.
Результаты исследования:
- внедрены в учебный процесс кафедры моделирования информационных
систем и сетей РГСУ по ряду учебных дисциплин;
- включены в совместный проект РГСУ и SRH - Высшей школы Гейдельберга,
получившего третью премию на Международном конкурсе xplore New Automa-
tion Award 2005 фирмы PhoenixContact;
практически использованы в рамках госбюджетного научно-исследовательского проекта «Гуманизация и интеллектуализация информационных технологий и систем социального, гуманитарного и политехнического образования» в рамках аналитической ведомственной целевой программы Минобрнауки РФ «Развитие научного потенциала высшей школы РФ (2009-2010 годы)».
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 11 статьях, из них 2 работы опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трёх глав и списка литературы из 99 наименований. Объём основного текста составляет 160 печатных страниц, включая 7 таблиц, 76 рисунков.
