Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Общие принципы применения информационных технологий в педагогической науке и практике
1.1. Использование компьютерной технологии при проверке знаний студентов 13
1.2.Особенности функций преподавателя в учебном процессе с применением ПК 16
1.3.Методы организации обучения с применением персонального компьютера 20
1.4. Контроль знаний в технологии компьютерного обучения 21
1.5.Возможности компьютерных технологий для мониторинга качества образования 26
Глава 2. Применение информационных технологий для контроля качества усвоения знаний.
2.1 Современное состояние науки о тестах в мировой практике 29
2.2 Общая классификация тестов по их назначению 31
2.3 Принципы формирования тестов и требования к их форме и содержательной части 34
2.4. Основные характеристики тестов 37
2.5. Типология тестовых заданий по форме построения 39
2.6. Методика контроля обучения 41
Глава 3. Методика работы с программой «Экзаменатор 3.8».
3.1. Развертывание программы и организация работы в сети 45
3.2.Функции программы преподавателя 46
3.3. Пользовательский интерфейс программы 46
3.4. Регистрация преподавателя 47
3.5. Настройка параметров программы 48
3.6. Конструктивные особенности программы 49
3.7. Регистрация студентов 49
3.8. Внесение теста в электронную базу данных 50
3.9. Отчет по группам, учащимся 52
ЗЛО. Составление билетов 54
3.11. Обработки экспериментальных результатов 55
Глава 4. Практическое применение программы "Экзаменатор" для оценки состояния знаний по физике.
4.1. Использование компьютерного тестирования по физике в вузе 57
4.1.1. Разработка тест - паспорта и проведение педагогического эксперимента по тестированию
4.1.2 Статистическая обработка результатов эксперимента 68
4.2. Использование компьютерного тестирования по физике в школе 78
4.2.1. Принцип выбора материала для контрольного исследования 78
4.2.2. Статистическая обработка результатов тестирования по физике 81
4.2.3. Отношение к мониторингу процесса обучения по физике в школе 87
Заключение 92
Литература 94
Приложение 104
- Использование компьютерной технологии при проверке знаний студентов
- Современное состояние науки о тестах в мировой практике
- Развертывание программы и организация работы в сети
Введение к работе
Контроль уровня усвоения предмета учащимися является неотъемлемой составной частью процесса обучения. Существующие в практике вузовского педагогического процесса формы контроля: самостоятельные и контрольные работы, коллоквиумы, контрольные точки, зачеты, экзамены - несут, главным образом, функции регистрации конечного состояния знания после прохождения определенного этапа обучения. Образующееся при таком подходе неизбежное отставание во времени между событием передачи информации от педагога к обучаемому и оценкой степени ее восприятия придает контролирующим функциям односторонний характер, поскольку практически не обеспечивает эффективность обратной связи.
Между тем, оперативная обратная связь нужна не только педагогу, но остро необходима и студенту для самостоятельного анализа и своевременной корректировки результатов его деятельности по усвоению учебного материала.
Радикальное повышение эффективности педагогического процесса в части организации системы контроля за усвоением знаний возможно только на пути реализации идеи мониторинга состояния знаний, т.е. постоянного и систематического контроля и слежения за субъектом педагогического процесса с обязательной оперативной обратной связью, обеспечивающей немедленную корректировку темпа и уровня сложности подачи знаний.
В рамках традиционных образовательных технологий осуществление идеи мониторинга в полном объеме вряд ли возможно, поскольку на практике это требует несоразмерных затрат труда и времени со стороны педагога.
Развитие педагогической науки и практики последних десятилетий, убедительно показывает, что решение проблемы мониторинга состояния знаний следует искать на пути сочетания тестирующих методик контроля с применением современных информационных технологий. Различным дидактическим направлениям совершенствования процесса обучения с
помощью персонального компьютера посвящены исследования В.П. Демкина [7], О.П. Околелова [53], Л.Д. Старикова [63], O.K. Филатова [77] и других ученных. Методическим аспектам проблемы компьютерного тестирования посвящены работы М.Г. Минина [39], А.С. Аванесова [1,2], А.Н. Майорова [42,43], С. И Федорова [78] и других авторов.
Системы контроля усвоения знаний, основанные на компьютерных технологиях, уже существуют и постоянно создаются новые. Компонента оперативной обратной связи в современных электронных учебниках де-факто является обязательной. Однако, обращает на себя внимание то, что невзирая на высокое качество, как программного, так и учебно-методического обеспечения этих учебных программ, они так и не получают широкого распространения в вузовской, а особенно в школьной практике, чаще всего не выходя за пределы конкретного вуза, в котором они созданы.
Причины медленного развития информатизации образовательного процесса лежат, по-видимому, в том, что безусловные достоинства электронных учебников, состоящие в увязывании конкретного учебного материала с контролирующими средствами, оборачиваются недостатками, если рассматривать их с точки зрения широкого применения. Они привязаны к конкретным учебным планам, соответствующим специализации вуза-разработчика, к сложившимся в нем методическим принципам и приемам. Ввиду этого большинство электронных обучающих средств не обладают достаточной гибкостью. Адаптация их в других образовательных учреждения требует уровня знания информационных технологий, недоступных рядовому педагогу-предметнику.
На рынке программных продуктов имеются примеры тестирующих информационных систем с функциями обратной связи, обладающих широкими возможностями наполнения их любым учебно-методическим содержанием, достаточно высокой способностью к адаптации в конкретных условиях вуза и не требующих от пользователя каких - либо специальных знаний в области
создания программных средств. В большинстве случаев методика применения этих программных продуктов отсутствует.
При разработке методик применения электронных средств обучения, следует исходить из того принципа, что их рядовой пользователь должен обладать достаточно минимальным компьютерным образованием, выходящим за начальный уровень. Основная задача педагога — глубокое знание своего предмета и методик его преподавания. Компьютерные же средства должны быть простым и надежным инструментом, помогающим преподавателю в его работе, высвобождающим его время от рутины для истинно творческой работы.
Создание таких методик в сочетании с последующей практикой их применения явилось бы важным шагом на пути стандартизации информационно-педагогических продуктов, подобно тому, как обстоит дело в других областях массового применения информационных технологий, например в делопроизводстве.
В связи со сказанным выше, задачу разработки методики применения обучающих и контролирующих систем универсального назначения в преподавании конкретных предметов следует признать актуальной.
Объект исследования: процесс преподавания курса общей физики в высшей и в общеобразовательной школе.
Предмет исследования заключается в разработке методики применения контролирующих программ, встроенных в стандартную оболочку, позволяющей осуществить непрерывный мониторинг знаний и умений учащихся.
Цель работы: спроектировать методику мониторинга процесса обучения физики в вузе и школе.
Гипотеза исследования: если осуществить непрерывный мониторинг усвоения знаний, опирающийся на использование обучающе - тестирующей компьютерной базы данных, при условии научно - обоснованной методики ее применения, то это обеспечит направленное руководство самостоятельной
памяти обучаемых основного содержания физического материала. Задачи исследования:
- провести анализ обучающих и тестирующих компьютерных программ;
охарактеризовать критерии оптимального выбора обучающей программы, позволяющей наиболее эффективно осуществлять оперативный систематический контроль усвоения знаний у больших групп студентов и организовывать их самоконтроль;
разработать методические принципы организации процесса обучения с использованием компьютерной тестирующей системы с функцией обучения;
- провести анализ существующих источников контрольно-тестовых материалов
по курсу общей и экспериментальной физики;
разработать методику проектирования тестового и обучающего контроля, оптимальную с точки зрения технологии заполнения компьютерной базы данных;
опытно - экспериментальным путем оценить эффективность предлагаемой методики в вузе и в общеобразовательной школе.
Методы исследования. Теоретический анализ психолого-педагогической, методической и учебной литературы; педагогический эксперимент, анкетирование, математическая обработка эксперимента.
Научная новизна и теоретическая значимость
Выявлены теоретико-методологические предпосылки по стандартизации проектирования педагогических информационных систем. В основу исследования положена профессионально исполненная программа «Экзаменатор 3.8» московской фирмы Psoft.
Поставлена и решена проблема систематического контроля качества знаний, основанная на компьютерных технологиях при оптимальном сочетании контролирующих и обучающих функций.
Сконструирована модель мониторинга процесса обучения физики в высшей и в общеобразовательной школе.
Практическая значимость исследования заключается в том, что разработаны:
электронный банк заданий по курсу «Общая и экспериментальная физика»;
методические рекомендации для преподавателей и студентов по использованию программы "Экзаменатор 3.8";
способ внесения в базу данных «Экзаменатор 3.8» тестов по курсам «Концепции современного естествознания», «Методика преподавания физики», "Физика 7-11 класс".
На защиту выносится следующие положения:
необходимость разработки доступной любому преподавателю методики тестирования на основе программы «Экзаменатор 3.8»;
спроектированный и разработанный банк тестов по курсу «Общая и экспериментальная физика»;
разработанная методика мониторинга знаний по физике и другим предметам естественнонаучного цикла, опирающаяся на тестирующие функции системы «Экзаменатор 3.8»;
разработанная методика коррекции знаний, опирающаяся на обучающие функции системы «Экзаменатор 3.8»;
методические указания по работе с системой «Экзаменатор 3.8» для преподавателей и студентов.
Структура работы.
Использование компьютерной технологии при проверке знаний студентов
В настоящее время перспективность использования компьютеров при изучении курса физики в вузах не вызывает сомнений. Анализу этой проблемы посвящено большое количество работ в области методики преподавания: О. П. Околелов [53], В.П. Демкин [16], А. И. Каталинский [26], Л.Д. Старикова [64], И. Грошев [10] и другие ученые. Изучая опыт зарубежных университетов можно с уверенностью сказать, что процесс информатизации образования развивается с большим ускорением. В таких журналах, как Amer.J. Physics, Computers in Physics, Computers & Education, и имеются много других публикаций о компьютерных программах, используемых в процессе преподавания физики [86,87,88,93,94,95]. Обсуждается не только содержательная часть программ, но и методические, психологические, организационные вопросы.
Как свидетельствует опыт учебных заведений США, Германии, Великобритании и других стран, применение компьютеров открывает новые методические возможности, и что очень важно, вызывает повышенный интерес студентов [89, 90,92].
Педагогический опыт свидетельствует, что полноценное образование может быть получено лишь при диалоге между студентом и преподавателем [8].
Кроме того, ожидания сторонников компьютеризации обучения не всегда оправдываются приростом знаний у студентов по сравнению с обучающимися традиционно [40]. D. Richardson [91] утверждает, что студенты американских университетов в значительной мере предпочитают обычные лекции компьютеризованным.
Задача создания методов и средств автоматизированного контроля знаний и качества подготовки специалиста в вузе является весьма актуальной в связи с необходимостью поиска эффективных путей индивидуализации обучения и повышения роли самостоятельной работы студента в процессе обучения. Развитие компьютерных технологий в обучении является, безусловно, наиболее эффективным направлением в решении такой задачи [58].
По мнению О.К.Филатова [77], ведущее место в разработке проблемы информатизации технологии обучения в настоящее время занимают работы, посвященные анализу дидактических возможностей компьютеров, их программного обеспечения.
Рассмотрим преимущества использования вычислительной техники перед другими средствами обучения:
1. Компьютеры позволяют добиться качественно более высокого уровня наглядности предлагаемого материала. Использование компьютера расширяет возможности включения разнообразных упражнений в процессе обучения, а непрерывная обратная связь оживляет учебный процесс, что способствует формированию положительного отношения учащихся к изучаемому материалу [64].
2. Основным отличием вычислительной техники от большинства других средств обучения является наличие обратной связи, что позволяет корректировать работу учащихся в процессе выполнения. Д.В. Чернилевский [46]: "Нам представляется, что реализацию обратной связи в педагогическом процессе можно рассматривать в двух условно разделяемых аспектах: содержательном и эмоциональном. В плане содержательной части, обратная связь дает информацию о степени усвоения... объясняемого материала. В плане эмоциональном, обратная связь воспринимается педагогом через общую эмоциональную атмосферу урока: внешнее поведение учащихся, их глаза, выражение лица и т.п. В соединении с содержательной эмоциональная сторона создает в целом эффект обратной связи и дает информацию педагогу об уровне восприятия материала и познавательной ценности урока".
3. Обучение в основном основывается на коллективной форме, но многие элементы учебного процесса учеников сугубо индивидуальны [9, 21, 22, 41, 59, 80]. Компьютерные программы способны предложить студенту выбор содержания учебного материала и проконтролировать весь процесс учебной деятельности студентов, а не только его конечную стадию. Только самостоятельно приобретенные осознанные знания могут сформулировать умения и навыки творческого подхода к любой деятельности. Оценка знаний студентов должна производится с учетом качества и количества выполненных самостоятельных заданий проблемного характера [11].
4. В учебном процессе компьютер может быть как объектом, так и средством обучения. Во втором случае он является мощным инструментом повышения эффективности обучения. Такие возможности компьютера как графика, цвет, мультипликация позволяют создать управляемые модели физических процессов, демонстрировать явления, которые невозможно или затруднительно наблюдать в реальности [28].
5. Важнейшее преимущество компьютеров, как средства обучения, состоит в возможности регулировать учебный материал для каждого студента в индивидуальном порядке в зависимости от способностей и интересов обучаемых. Разработка и использование любой обучающей системы должны рассматриваться, в первую очередь, именно в аспекте возможностей индивидуализации обучения. Следовательно, одним из способов плодотворных применений компьютера в обучении является использование его, как средства управления учебной деятельностью студента.
Современное состояние науки о тестах в мировой практике
В настоящее время контроль знаний занимает ведущее место в образовании. В учебных заведениях применяются как устные и письменные способы проверки знаний, так и компьютерное тестирование, которое с развитием компьютерных технологий набирает все большую силу.
На различных этапах разработки теста необходимо использовать ряд понятий из педагогической теории тестов [31]. Например: разработка теста начинается с цели, которые ставятся при разработке и применении данного теста и задачи, решаемые при достижении поставленных целей [32]. Наиболее ответственный этап составления заданий является определение задания в тестовой форме.
Определение теста дают С. И Федоров, Т. А. Ильина, Е. Стек, С. И. Воскерчъян, Штульман Э. А., Дадыкина Н. А и другие авторы [78].
Тест [78]- это инструмент, состоящий из квалиметрически выверенной системы тестовых заданий, и заранее спроектированной стандартизированной процедуры проведения, обработки и анализа результатов, предназначенный для измерения качеств и свойств личности, изменение которых возможно в процессе систематического обучения.
Компьютерный тест [96] у это инструмент измерения некоторой личностной характеристики, относящейся к когнитивным, психологическим, психическим или психофизиологическим особенностям данного индивида.
Компьютерный тест [97] - это некоторая последовательность, возможно циклическая стимулов и реакций, позволяющая подтвердить (или опровергнуть) некоторую гипотезу тестирования.
Гипотеза тестирования [98] - логическое утверждение, подлежащее проверке, в том числе проверке с некоторой степенью уверенности или вероятности в ходе тестирования.
Существует точка зрения [30], которая справедливо называет разработанные тесты ограничением прав студента (обучающегося). Речь идет об угадывания правильного ответа, мы лишаем его возможности высказывать собственную точку зрения. Это остается существенным, пока мы говорим о тестировании, связанным с контролем конечного результата знаний (например, с экзаменом).
Применение же промежуточного тестирования, на наш взгляд, не повлечет за собой негативных последствий. Это тестирование, которое в определенной ситуации обучения дает возможность:
1) обучающемуся - самостоятельно оценить уровень познания окружающей действительности;
2) преподавателю - постоянно регистрировать эффективность учебного процесса.
Анализ психолого-педагогической литературы позволили нам выделить две группы недостатков компьютерного тестирования [49]:
1) они не исключают случайного выбора ответов наугад или методом исключения;
2) при таком контроле нет непосредственного контакта между преподавателем и студентом, что делает невозможным проследить логику рассуждения обучаемого.
Преимущество компьютерного тестирования заключается в следующем:
1) это инструмент для массовых обследований;
2) обработка результатов тестирования больших групп учащихся может производиться разнообразными методами и предоставляться преподавателю в наиболее удобном для анализа виде;
3) результаты теста испытуемые видят на экране монитора непосредственно по окончании прохождения теста;
4) результаты тестирования могут храниться неограниченно долгое время в удобной для ретроспективного анализа форме;
5) данная форма контроля приводит к существенной экономии времени. В среднем при работе с компьютером студент тратит не более 15 минут на ответы на 15 вопросов, а контроль преподавателем осуществляется в несколько секунд.
Хотя компьютерные тесты обладают рядом преимуществ, по сравнению с традиционными (бумажными, вербальными и визуальными) тестами, не следует рассматривать этот метод диагностирования знаний и умений как идеальный. В ходе обучения тестирование обязательно должно сочетаться с другими формами и методами контроля.
В журнале "Математика в школе" [75] был проведен анализ отношения преподавателей к тестам "... для эффективного использования тестов в учебном процессе необходима разработка собственных тестов, согласованных с использованной программой изучения предмета и самое важное, необходим набор статистики. Без собранной статистики любой тест, каким бы хорошим он ни был, это просто набор заданий".
Развертывание программы и организация работы в сети
Для того чтобы программа функционировала, необходимо создать произвольную директорию на жестком диске и перекопировать все файлы с предлагаемой дискеты. Запуск программы осуществляется файлом exam38.exe. Экзаменатор состоит из двух частей: программы тестирования (Test.exe) и программы преподавателя (TestEd.exe). Эти программы могут находиться на одном компьютере или на разных компьютерах в локальной сети.
При наличии развитой компьютерной сети, программу удобнее всего разместить на одном из серверов, хотя она может работать и в локальной сети. Приведем технологию работы с программой в развитом сетевом окружении на примере сети ТІ11У.
1. Для того чтобы войти на сервер нужно ввести имя пользователя и пароль.
2. На рабочем столе найти значок «сетевое окружение» и нажатием левой клавиши мыши открыть. Появится значок сетевого окружения с перечнем компонентов сети.
3. Найти значок «вся сеть» и открыть.
4. Далее найти значок "Кафедра информационных технологий (Kit)" -открыть.
5. Найти "Iwt" - открыть.
6. Появится папка "Teacher" войти в нее, и открыть папку "Vavilova". В этой папке найти значок "Tested".
7. На экране появляется окошко "Регистрация" с полями "код" и "пароль".
8. Вводим в поля код и пароль преподавателя.
9. Нажать кнопку «запомнить».
Таким образом, мы вошли в программу "Экзаменатор".
3.2.Функции программы преподавателя
1. Регистрация преподавателя (с обязательным вводом пароля).
2. Редактирование справочников учебных курсов, групп, пользователей, преподавателей, компьютеров.
3. Редактирование содержимого тестов и критериев оценок.
4. Управление тестированием и обучением в компьютерных классах с рабочего места преподавателя.
5. Печать различных списков и отчетов.
6. Экспорт и импорт данных через текстовые файлы.
