Современное состояние и перспективы развития системы образования обуславливают внедрение в процесс обучения наиболее эффективных методов организации учебной деятельности. В настоящих условиях это вменяет создание и апробацию в образовательном процессе электронных автоматизированных дидактических программных комплексов отвечающих принципам личностно-ориентированного обучения [1, 2, 3, 4].
В основу разработанной электронной автоматизированной дидактической системы индивидуального тестирования «Advanced Tester» заложены математические основы теории графов, соответствия Галуа и математический аппарат импликативных матриц [5, 6, 7]. При проектировании подобного рода электронных информационно-образовательных ресурсов [8, 9] одним из основополагающих центральных моментов является разработка эффективной модели построения индивидуальной траектории обучения [10, 11]. Предлагаемая модель должна отвечать следующим требованиям:
- уметь адаптироваться к образовательным запросам учащегося;
- предлагать индивидуализированные пути достижения поставленных целей обучения.
Использование индивидуальной траектории обучения для каждого из обучаемых [12, 13] и траектории обучения группы учащихся [14, 15] является необходимым условием успешного применения личностно ориентированных информационных технологий в образовании [16, 17]. Среди средств и методов обучения естественнонаучного цикла учебных дисциплин особое место в силу объективности получаемых результатов приобретает тестовый метод [18, 19]. Индивидуальное тестирование в условиях личностно ориентированного обучения служит для выявления динамики обучения (обучаемость) и уровня сформированности знаний и умений (обученность) учащихся с последующей коррекцией полученных результатов. Возможности программного комплекса «Advanced Tester» позволяют своевременно обеспечивать такую коррекцию, постоянно вести обучение в зоне актуального развития [20].
Для достижения целей обучения необходимо точно учитывать достигнутый учащимися уровень усвоения учебного материала. Сначала фиксируются конкретные цели данного учебного раздела и соотносятся с уровнями обучения, затем с помощью анкетирования определяются индивидуальные запросы учащихся на входе в обучение, после чего с помощью тестов устанавливаются предварительные знания и умения учащегося. Далее дифференцированно представляется учебный материал, отрабатываются навыки решения практических задач. Вновь проводится тестирование, устанавливается уровень обученности. В соответствии с этим для каждого учащегося автоматизировано формируются индивидуальные критериально-ориентированные тесты.
В автоматизированной информационной системе «Advanced Tester» алгоритм формирования критериально-ориентированных индивидуальных тестов [21] включает следующие этапы:
I. Выделение множества M вершин, ассоциированных с неусвоенными элементами знаний, модели графа G изучаемого материала.
II. Конструирование индивидуального набора тестовых заданий с помощью соответствия Галуа.
III. Оптимизация набора тестовых заданий и формирование индивидуального теста.
Обобщенная схема проектирования индивидуальных тестов, реализованная в программном комплексе «Advanced Tester», включает следующие этапы (рис. 1):
1. Построение графовой модели изучаемой предметной области.
2. Определение стратегии обучения школьника:
- определение индивидуальных запросов учащихся;
- изучение учащимися материала и отработка навыков по изучаемой теме;
- диагностика уровня обученности и динамики обучаемости ученика.
Рисунок 1 – Проектирование индивидуальных тестов в автоматизированной информационной системе «Advanced Tester»
3. Формирование индивидуальных тестов:
- выделение множества M вершин, ассоциированных с неусвоенными элементами знаний, модели графа G изучаемого материала;
- конструирование с помощью соответствия Галуа индивидуального набора тестовых заданий;
- выбор оптимального набора тестовых заданий с учетом образовательного запроса ученика.
4. Выполнение индивидуального теста и определение дальнейшей оптимальной стратегии обучения школьника (рис. 2):
- диагностика уровня обученности и динамики обучаемости ученика;
- формирование новых индивидуальных тестов.
Рисунок 2 – Определение оптимальной индивидуальной стратегии обучения
Дидактическая система индивидуального тестирования «Advanced Tester» позволяет осуществлять проектирование индивидуальных тестов в автоматизированном режиме. Важной характеристикой информационной системы индивидуального тестирования «Advanced Tester» является хранение информации в базе данных в виде отдельного файла. Это позволяет установить на компьютерах независимую оболочку и работать с данными разных учеников по различным темам и учебным курсам. Таким образом, данный программный комплекс становится универсальным средством, которое можно использовать в процессе обучения [24]. Особенно широко раскрывается потенциал применения подобного рода универсальных программных сред при организации предпрофильного и профильного обучения.
Использование в образовательном процессе возможностей электронного информационно-образовательного ресурса «Advanced Tester»:
- позволяет давать учащимся различные задания, выполняемые в индивидуальном темпе;
- дает возможность ученику выполнять задания в своем стиле, соответственно своим умениям;
- активизирует учащихся своим организационным устройством (она лучше, чем обычная фронтальная работа, способствует вовлечению в работу всех учеников);
- активизирует учащихся содержанием элементов знаний (задания не ограничиваются только механической тренировкой, а предоставляют возможность изучения как можно большего материала);
- позволяет учителю проверить каждого отдельного ученика в работе, степень его участия в выполнении заданий.
Автоматизированная информационная дидактическая система индивидуального тестирования «Advanced Tester» обеспечивает учет особенностей усвоения учащимися знаний и приобретение ими умений и навыков практической деятельности. Она позволяет получать систему данных обучения учащихся в комплексе смежных учебных дисциплин. Это делает образовательный процесс целостным, осуществляя постоянную взаимосвязь знаний, умений и навыков, которые получены учащимися на разных этапах обучения в различных циклах учебных дисциплин [25].
Диагностика уровня обученности и динамики обучаемости ученика по нескольким предметам позволяет более точно определять дальнейшие оптимальные образовательные стратегии учеников. На основании этих показателей в дальнейшем можно строить корреляционные зависимости в изучении различных предметов. Анализ полученных данных в свою очередь дает возможность экстраполировать результаты на предметные циклы, систему обучения в целом и обобщать в единую систему итогов образовательной деятельности.
Библиографический список
- Козлов С. В. Возможности и особенности построения автоматизированных дидактических систем // Математическая морфология: электронный математический и медико-биологический журнал. – Т. 10. – Вып. 3. – Смоленск: СГМА, 2011.
- Емельченков Е. П., Бояринов Д. А., Козлов С. В. Информационные системы автоматизированной поддержки инновационной деятельности: модели, проектирование и реализация. – Смоленск: Изд-во СмолГУ, 2011. – 164 с.
- Козлов С. В. Вопросы внедрения и использования образовательных автоматизированных систем в учебном процессе // Инфокоммуникационные технологии в региональном развитии: Сборник трудов шестой ежегодной межрегиональной научно-практической конференции. – Смоленск: СПЭК, 2013. – С.129-133.
- Козлов С. В. Актуальные вопросы использования адаптивных информационно-образовательных систем в профильной школе // Наука и образование в XXI веке: сборник научных трудов по материалам международной научно-практической конференции 30 сентября2013 г.: в 34 частях. – Ч. 21. – Тамбов: Бизнес-Наука-Общество, 2013. – С. 48-51.
- Козлов С. В. Программный комплекс «Advanced Tester»: формирование индивидуальных тестовых заданий в автоматизированной информационной системе // Инфокоммуникационные технологии в региональном развитии: Сборник трудов пятой межрегиональной научно-практической конференции. – Смоленск: СПЭК, 2012. – С. 149-153.
- Козлов С. В. Вопросы проектирования инновационных автоматизированных информационных систем: анализ элементов графовых моделей // Система обеспечения качества образования: модели, технологии, анализ: материалы научно-методической конференции. – Смоленск: Смоленский филиал РГТЭУ, 2012. С. 53-57.
- Козлов С. В. Программный комплекс «Advanced Tester»: математические аспекты формирования оптимальных индивидуальных стратегий обучения // Современные информационные технологии в образовании и научных исследованиях (СИТОНИ-2012): материалы III-й международной научно-технической конференции студентов и молодых ученых. – Донецк: ДонНТУ, 2012. – С. 223-226.
- Козлов С. В. Электронный информационно-образовательный ресурс «Advanced Tester» // Хроники объединенного фонда электронных ресурсов «Наука и образование». – 2011. – №11 (30). – URL: http://ofernio.ru/portal/newspaper/ofernio/2011/11.doc.
- Козлов С. В. Система индивидуального тестирования «Комплекс измерения обученности» // Системы компьютерной математики и их приложения. – Смоленск: СмолГУ, 2007. С. 223-225.
- Емельченков Е. П., Бояринов Д. А., Козлов С. В. Информационное образовательное пространство: модели и технологии: монография / Е. П. Емельченков, Д. А. Бояринов, С. В. Козлов, З. А. Нырцова, А. П. Борисов. – Смоленск, 2010. – 216 с.
- Козлов С. В. Основы применения педагогической технологии индивидуального тестирования для формирования оптимальной траектории обучения //Современные научные исследования и инновации. – 2014. – № 4 (36). – С. 76.
- Козлов С. В. Особенности применения системы индивидуального тестирования «Комплекс измерения обученности» в школьном курсе информатики // Системы компьютерной математики и их приложения. – Смоленск: СмолГУ, 2008. С. 247-251.
- Козлов С. В. Построение индивидуальной траектории обучения с использованием системы индивидуального тестирования «Комплекс измерения обученности» в условиях информатизации системы образования // Инфокоммуникационные технологии в региональном развитии: Сборник трудов четвертой межрегиональной научно-практической конференции. – Смоленск: СПЭК, 2011. – С.111-114.
- Киселева О. М. Применение математических моделей в педагогике. Обучение в группе // Математическая морфология. Электронный математический и медико-биологический журнал. – Т. 5. – Вып. 4. – 2006. – [Электронный ресурс] URL: http://www.smolensk.ru/user/sgma/MMORPH/N-12-html/kiseleva/ kiseleva.htm – [дата обращения 17.03.2014]
- Киселева О. М., Емельченков Е. П. САПР учителя: обучение в группе // Системы компьютерной математики и их приложения. – Смоленск: СГПУ, 2003. – С. 148-151.
- Козлов С. В. Особенности обучения школьников информатике в профильной школе // Научно-методический электронный журнал «Концепт». – 2014. – № 1. – С. 31-35. ART 14006. – URL: http://e-koncept.ru/2014/14006.htm.
- Козлов С. В. Организация обучения информатике в профильной школе с использованием инновационных образовательных систем // Инфокоммуникационные технологии в региональном развитии: Сборник трудов седьмой ежегодной межрегиональной научно-практической конференции. – Смоленск: СПЭК, 2014. – С.71-73.
- Козлов С. В. Педагогическое проектирование индивидуального тестирования в личностно ориентированной обучающей системе: дис. … канд. пед. наук: 13.00.01 и 13.00.02: защищена 24.05.06: утв. 20.11.06 / Козлов Сергей Валерьевич. – Смоленск, 2006. – 204 с.
- Козлов С. В. Педагогическое проектирование индивидуального тестирования в личностно ориентированной обучающей системе: автореферат дис. … канд. пед. наук. – Смоленск, 2006. – 18 с.
- Козлов С. В. Функциональные назначения и возможности информационно-образовательного ресурса «Advanced Tester» // Горизонты науки. – 2011. – №2 (6). – С. 9-12.
- Емельченков Е. П., Бояринов Д. А., Козлов С. В. Информационное образовательное пространство: модели и технологии: монография / Е. П. Емельченков, Д. А. Бояринов, С. В. Козлов, З. А. Нырцова, А. П. Борисов. – Смоленск, 2010. – 216 с.
- Козлов С. В., Емельченков Е. П. Технология конструирования индивидуального теста в личностно ориентированной обучающей системе // Методология и методика информатизации образования: концепции, программы, технологии: материалы Всероссийской научно-практической конференции 17-19 октября 2005 года. – Смоленск: СГПУ, 2005. – Вып. 2. – С. 39-42.
- Козлов С. В., Емельченков Е. П. Выбор оптимального набора тестовых заданий // Методология и методика информатизации образования: концепции, программы, технологии: материалы Всероссийской научно-практической конференции 17-19 октября 2005 года. – Смоленск: СГПУ, 2005. – Вып. 2. – С. 37-38.
- Козлов С. В. Актуальные вопросы развития инновационных информационных технологий и систем в образовании // Проблемы и перспективы инновационного развития территорий: материалы международной научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава. – Ч.1. – Коломна: МГОСГИ, 2013. – С.173-176.
- Козлов С. В. Место и роль индивидуального тестирования в рамках единого информационного образовательного пространства «Средняя школа – ВУЗ» // Математическая морфология: электронный математический и медико-биологический журнал. – Т. 9. – Вып. 4. – Смоленск: СГМА, 2010.