Сегодня технологии дистанционного образования дают возможность существенно повысить качество обучения, однако это требует использования соответствующего подхода в его организации. Очень часто информационные ресурсы используются сегодня всего лишь как электронные эквиваленты бумажных своих вариантов: журналов учета посещаемости и успеваемости, учебников, учебно-методических пособий и т.д. Такое понимание принципов дистанционного обучения приводит как к снижению уровня и оперативности контроля обучающихся, так и к увеличению объема работы преподавателей, обусловленного необходимостью тратить время на различные рутинные действия, связанные с регламентами работ цифровых платформ. При этом все это не освобождает преподавателей от обязательной и рутинной проверки всей номенклатуры выполненных обучающимися заданий. В целом указанные аспекты и формируют часто отрицательное отношение к дистанционному обучению, хотя его возможности при правильной организации могут быть намного эффективнее и результативнее, что позволяет нивелировать ограничения классических подходов организации учебного процесса:
− значительные финансовые затраты, которые необходимы при существенном увеличении количества обучающихся;
− ограниченные возможности высших учебных заведений по привлечению нужного количества профессорско-преподавательского состава требуемой квалификации.
Это позволит создать эффективную и результативную систему подготовки и переподготовки квалифицированных научных и инженерно-технических кадров для повышения конкурентоспособности национальной экономики [1]. Разработка структуры и алгоритмов интеллектуальной системы тестирования для такой цифровой образовательной платформы и является целью данной статьи.
Материалы и методы исследования
Основными методами исследования явились методы моделирования информационных систем, реализующие структурные и алгоритмические функции управления базами данных: поиск, сбор, хранение, обработку, отображение и выдачу информации. На основе данных методов содержательная (учебно-методические материалы дисциплин) и процедурная (организационно-методические процедуры) стороны учебного процесса, которые являются в данном случае материалами исследования, были трансформированы в единую структуру и алгоритмы интеллектуальной цифровой образовательной платформы.
Цифровая образовательная платформа – информационное пространство, где участники процесса обучения получают возможность дистанционного (удаленного) образования посредством обеспечения им доступа к методическим материалам и информации [2]. Большинство таких платформ также имеют встроенные процедуры контроля уровня полученных обучающимися знаний [3].
Рассмотрим типовые элементы цифровой образовательной платформы [4, 5]:
1. Личный кабинет преподавателя или учащегося.
2. База знаний.
3. Модуль контроля и аттестации.
4. Модуль интерактивного взаимодействия.
5. Модуль планирования и оповещения.
6. Модуль сбора статистики.
7. Модуль администрирования системы.
Некоторые из приведенных модулей имеют приоритетное значение с точки зрения непосредственно процесса обучения (например: 2, 3, 5), некоторые являются вспомогательными и предназначены для обеспечения коммуникаций. Модули также могут объединяться, что определяется разработчиком на основании поставленных перед ним задач.
Основные условия функционирования предлагаемой автором данной статьи интеллектуальной цифровой образовательной платформы: во-первых, база знаний должна иметь логичную и прослеживаемую взаимосвязь между всеми своими уровнями; во-вторых, система тестирования должна давать возможность выявления пробелов в системе знаний обучающихся. Выполнение этих условий существенно снизит время преподавателей на выявление трудных для понимания обучающимися тем и разделов изучаемых дисциплин, что даст им возможность больше времени уделять научно-исследовательской деятельности.
Предлагаемая в статье интеллектуальная система тестирования для цифровой образовательной платформы не имеет конкретной привязки к программно-аппаратному комплексу и может быть реализована практически на любой современной технической и программной базе.
Результаты исследования и их обсуждение
Структурно предполагаемая цифровая образовательная платформа, помимо интеллектуальной системы тестирования (далее – системы тестирования) и вспомогательных технических подсистем, обеспечивающих ее функционирование, должна включать еще три пользовательских блока:
− база данных обучающихся;
− база данных преподавателей;
− база знаний.
Общие требования к содержанию баз приведены в табл. 1.
Иерархию элементов междисциплинарной иерархической структуры в базе знаний необходимо организовать следующим образом: 1. Компетенция. 2. Модель, метод. 3. Теория, концепция. 4. Закон, закономерность. 5. Принцип, правило. 6. Понятие.
Рассмотрим описанную иерархию применительно к экономике. На рисунке изображен принцип построения модели Дюпона как наглядное представление главной цели деятельности предпринимателя – повышение рентабельности собственного капитала в долгосрочном периоде, что и должно являться главной компетенцией выпускника основных экономических специальностей. На основе этого принципа может быть построена иерархия элементов междисциплинарной иерархической структуры знаний для специальностей некоторых экономических профилей.
Таблица 1
Содержание баз цифровой образовательной платформы
|
База |
Требования к содержанию |
|
Знаний |
Учебно-методические материалы по дисциплинам, иерархизированные и структурированные от уровня компетенций (вверху) до уровня понятий (внизу) |
|
Данных обучающихся |
Личные данные, статистика посещаемости и запросов, график и результаты тестирования, траектория обучения |
|
Данных преподавателей |
Личные данные, статистика посещаемости и запросов, график и статистика консультаций, динамика успеваемости по дисциплинам |
Структурно-аналитическая схема модели Дюпона (составлено автором)
Таблица 2
Дальнейшая декомпозиция вниз представленной иерархии
|
Элемент |
Теоретические аспекты элемента |
|
Объем проданных товаров |
Маркетинг: основы маркетинга, стратегический маркетинг, управление проектами, логистика и управление цепями поставок |
|
Управление конкурентоспособностью: проектирование продукции, управление человеческими ресурсами, закупки, производственный процесс и его структура, организационные типы производства, планирование производства, контроль качества |
|
|
Цена |
Ценообразование: планирование и прогнозирование цен, управление затратами, калькулированные себестоимости, налоги и налогообложение, бухгалтерский учет |
|
Кредиторская задолженность |
УПРАВЛЕНИЕ КАПИТАЛОМ: финансовый анализ, ценные бумаги и инвестиции, управление финансовыми рисками, оценка и управление стоимостью предприятия |
|
Кредиты, ссуды |
|
|
Уставной капитал |
* Количество элементов «Маркетинг».
Таблица 3
Фрагмент таблицы кодов элементов для «Маркетинг»*
|
Столбец 1 |
Столбец 2 |
|
Код элемента «Маркетинг» (например: 1512**) |
4*** |
|
Код 1 элемента нижнего уровня «Основы маркетинга» (например: 5614**) |
-1 |
|
Код 2 элемента нижнего уровня «Стратегический маркетинг» (например: 1345**) |
-1 |
|
Код… элемента нижнего уровня «Управление проектами» (например: 3506**) |
-1 |
|
Код N-1 элемента нижнего уровня: «Логистика и управление цепями поставок» (например: 8997**) |
-1 |
* Жирным шрифтом выделено реальное содержание столбцов таблицы кодов элементов.
** Коды формируются вероятностно при создании элемента междисциплинарной иерархической структуры в базе знаний, коды генерируются до обеспечения их уникальности.
*** Количество элементов нижней иерархии задается в процессе определения междисциплинарной иерархической структуры.
Таблица 4
Алгоритм определения тестовых вопросов
|
№ этапа |
Название этапа |
Описание процедуры этапа |
|
1 |
Начало сессии тестирования |
Обучающийся авторизуется в системе тестирования |
|
2 |
Анализ базы данных обучающегося |
Система тестирования определяет элемент(ы) базы знаний, которые обучающийся должен был изучить от даты последней сессии тестирования (например: 1512*) |
|
3 |
Формирование первичного набора тестовых вопросов |
Из шаблона тестовых вопросов базы знаний для 1512 формируется тест** |
|
4 |
Прохождение теста |
Обучающийся проходит тест |
|
5 |
Анализ прохождения теста |
Система тестирования оценивает результат на основе установленных критериев |
|
6 |
Формирование вторичного набора тестовых вопросов |
Если результат меньше установленного критерия, то система тестирования формирует тест для элементов нижней иерархии (5614, 1345, 3506, 8997)*** |
|
7 |
Анализ прохождения теста |
Система тестирования оценивает результат на основе установленных критериев |
|
8 |
Формирование перечня элементов базы знаний для дальнейшего обучения |
Для элементов, результат тестирования по которым меньше установленного критерия, может повторяться тестирование по еще более нижним элементам базы знаний**** |
|
9 |
Формирование и представление результатов |
Система тестирования: 1. Определяет элементы базы знаний для повторного изучения (также указываются элементы согласно основному плану обучения) и устанавливает срок следующего тестирования. 2. Результаты тестирования и данные по п. 1; отправляются на e-mail преподавателя и обучающегося; заносятся в базу данных обучающегося. 3. Определяет необходимость консультации обучающегося (например, при низких результатах тестирования по элементу более двух раз) и включает это в план консультаций преподавателя. |
|
10 |
Окончание сессии тестирования |
Обучающийся авторизуется в системе тестирования |
* Кодов может быть несколько, если требовалось изучить несколько элементов.
** В данном случае, так как элемент «МАРКЕТИНГ» является итоговым для своего класса, тест должен состоять из комплексных вопросов, каждый из которых включает тематику нескольких элементов нижней иерархии.
*** Вопросы теста могут полностью включать все шаблоны указанных элементов или основываться на наиболее сложных и комплексных вопросах этих элементов (для сокращения теста).
**** Глубина тестирования определяется каждым образовательным учреждением самостоятельно, однако глубина более трех уровней представляется сомнительной.
В табл. 2 приведена дальнейшая декомпозиция вниз представленной иерархии.
Содержание отдельного элемента в базе междисциплинарной иерархической структуры знаний должно иметь следующие составляющие: название элемента, определение, описание в виде презентации, модель расчетная с диапазонами переменных или тестовые задания с вариантами ответов (шаблон для генерирования тестовых вопросов), код элемента. Коды всех элементов должны быть сведены в отдельную базу данных, что необходимо для формирования системой тестирования комплекта тестовых вопросов – алгоритм этого формирования и является научным практико-ориентированным результатом данной статьи. В табл. 3 представлен шаблон фрагмента кодов элементов базы знаний для табл. 2.
В целом краткий алгоритм работы системы тестирования можно описать следующими шагами:
1. Анализ базы данных обучающегося (статистика посещаемости и запросов, график и результаты тестирования, траектория обучения).
2. Формирование тестовых вопросов (расчетные модели и/или тестовые задания) на основе результатов анализа п. 1.
3. Тестирование.
4. Занесение результатов тестирования в базу данных обучающегося.
5. Анализ результатов тестирования и корректировка индивидуальной траектории обучающегося.
6. Предоставление результатов.
В табл. 4 приведено описание данного алгоритма на примере табл. 3.
Оценка эффективности деятельности преподавателя проводится на основе результатов успеваемости по его дисциплинам, что, в свою очередь, зависит от того, насколько он смог логически выстроить иерархическую структуру знаний по своей дисциплине, а также увязать ее с другими дисциплинами. При этом оценка успеваемости посредством системы тестирования здесь максимально объективна и прозрачна.
Поиск аналогичных систем тестирования, применяемых в цифровых образовательных платформах, привел к отрицательному результату. Это можно объяснить тем, что предлагаемая интеллектуальная система тестирования может быть построена только на базе междисциплинарной иерархической структуры знаний, построению которых, к сожалению, не уделяется должное внимание.
Заключение
В целом потребность в электронных образовательных платформах с интерактивными процедурами обучения постоянно растет, особенно в современных условиях. Однако переход на дистанционное обучение невозможен как без внедрения в процесс современных методов обучения с использованием компьютеров и другой современной техники, так и без новых технологий организации учебного процесса.
Организация определенным образом цифровой образовательной платформы, включающей иерархизированную базу знаний и предложенные структуры и алгоритмы интеллектуальной системы тестирования:
− дает возможность получить высшее образование значительно большему количеству граждан (в том числе русскоязычных граждан других государств) при одновременном понижении стоимости обучения для них;
− снижает неэффективные финансовые расходы государственного бюджета и финансовых ресурсов обучающихся;
− повышает качество высшего образования, так как одним из важных принципов обучения здесь является учет индивидуальных познавательных способностей каждого обучающегося и формирование их личных образовательных траекторий обучения.
Таким образом, реализация предложенного подхода позволит устранить указанные в начале статьи проблемы дистанционного обучения, что снизит их уровень критического восприятия дистанционного образования в целом.