Методы и модели интеллектуального автоматизированного контроля знаний

Методы и модели интеллектуального автоматизированного контроля знаний

55

Реферат

«Методы и модели интеллектуального автоматизированного контроля знаний»

Аннотация

Настоящий реферат содержит результаты анализа методов и моделей интеллектуального контроля знаний с применением средств вычислительной техники, существующих на данный момент в области образования. Также рассказывается о новых разработках в этой области и собственных мыслях автора. Узловыми вопросами работы является обзор имеющихся средств автоматизации контроля знаний и тестирования, теоретические разработки различных авторов, методы построения интеллектуальных систем контроля, модели оценивания знаний.

Содержание

  • Введение 5
  • 1. Контроль и тестирование 7
    • 1.1 Функции контроля 7
      • 1.1.1 Контролирующая функция 7
      • 1.1.2 Обучающая функция 7
      • 1.1.3 Диагностическая функция 8
      • 1.1.4 Прогностическая функция 8
      • 1.1.5 Развивающая функция 8
      • 1.1.6 Ориентирующая функция 9
      • 1.1.7 Воспитывающая функция 9
    • 1.2 Методы контроля 9
      • 1.2.1 Устная проверка 9
      • 1.2.2 Проверка письменно - графических работ 11
      • 1.2.3 Проверка практических и лабораторных работ 12
    • 1.3 Средства контроля 12
      • 1.3.1 Безмашинные средства контроля 12
        • 1.3.1.1 Проверка домашнего задания 12
        • 1.3.1.2. Диктант 13
        • 1.3.1.3 Организация самостоятельных работ 13
        • 1.3.1.4. Организация контрольных работ 13
      • 1.3.2 Машинные средства проверки 14
    • 1.4 Компьютерное тестирование 14
  • 2. Интеллектуальное тестирование 19
    • 2.1 Методы и модели 20
      • 2.1.1 Модели распознавания образа уровня знаний 20
      • 2.1.2 Предметно - критериальная методика составления тестов 22
      • 2.1.3 Метод определения количества образовательной информации 24
      • 2.1.4 Информационно-генетические алгоритмы 26
      • 2.1.5 Модель Раша 28
      • 2.1.6 Абсолютная временная шкала измерения знаний 31
      • 2.1.7 Методика статистического анализа качества обучения 32
      • 2.1.8 Модель адаптивного тестового контроля 34
      • 2.1.9 Концептуальная модель адаптивного тестового контроля знаний 36
        • 2.1.9.1 Блок целей обучения 36
        • 2.1.9.2 Блок содержания 36
        • 2.1.9.3 Блок измерения 37
        • 2.1.9.4 Блок адаптивного обучения 39
        • 2.1.9.5 Блок системы мониторинга. 42
      • 2.1.10 Технология рейтинговых исследований качества образования с применением нейронных сетей 42
    • 2.2 Собственные разработки 45
      • 2.2.1 Тестирование по методу цепочек вопросов 45
      • 2.2.2 Автоматизированный контроль знаний по методике уточняющих вопросов 46
      • 2.2.4 Алгоритмы прямого тестирования в интеллектуальной автоматизированной системе контроля знаний 48
      • 2.2.5 Метод адаптивного автоматизированного тестирования знаний 50
  • Заключение 52
  • Список использованной литературы 54
Введение

В последние годы в России в сфере образования наблюдается стремительное усиление интереса к автоматизации промежуточного и финального контроля результатов обучения учащихся самых различных учебных заведений, начиная от школ и заканчивая коммерческими курсами. Самым популярным видом такого контроля является тестирование, основанное на диалоге вычислительной системы с пользователем. Стремительный рост быстродействия компьютерных систем, уменьшение цен на вычислительную технику, появление качественных и мощных систем программирования увеличило потребность в системах, позволяющих объективно, быстро и надежно оценивать знания учащихся, предлагая интересные формы взаимодействия с ними.

Но вопрос создания таких систем является не однозначным, и авторы существующих разработок иногда отходят от педагогической и психологической стороны вопроса, пытаясь максимально увеличить привлекательность своих программных продуктов за счет средств мультимедиа. Иногда программисты просто игнорируют процесс взаимодействия с непосредственно носителями знаний (преподавателями), что отражается на существующих приложениях. Очень часто сами преподаватели не владеют в должной мере методами оценки качества создаваемых тестов (будем говорить о тестировании).

Необходимо отметить, что первые концепции компьютеризации обучения возникли более 30 лет назад под лозунгом “техническое перевооружение педагога, механизация его труда”, “обучающей машины”, имитирующей процесс индивидуальной работы преподавателя с обучаемым. Со временем росло понимание их ограниченности. Определенное распространение получили попытки использовать в учебном процессе системы искусственного интеллекта [1]. Именно применение методов искусственного интеллекта и инженерии знаний, на мой взгляд, поможет превозмочь субъективность и прямолинейность процесса тестирования, поднимая уровень оценивания знаний машинными системами. Дело в том, что применение традиционных методов компьютерного обучения и контроля (прямое тестирование, бальная система, и т.д.) неприемлемо: для того, чтобы оценить знания обучаемого, преподавателю приходится переработать огромное количество информации, и процесс взаимодействия оценивающего и оцениваемого не поддается строгой формализации, поэтому три основные алгоритмические структуры (последовательная, ветвление, цикл) при реализации машинных систем не смогут описать в полной мере данную предметную область. Т.е. осуществление автоматизированного контроля знаний, умений обучаемых, в первую очередь, включает решение проблемы определения совокупности требуемых качеств знаний, без которых критерии оценки знаний и способы определения уровня их усвоения выявить нельзя.

Автор в данной работе попытался показать некоторые существующие методы и модели интеллектуального тестирования (см. 2), описать и оценить качество существующих систем контроля, выдвинуть собственные идеи.

1. Контроль и тестирование

Основная цель контроля знаний и умений состоит в обнаружении достижений, успехов учащихся, в указании путей совершенствования, углубления знаний, умений, с тем, чтобы создавались условия для последующего включения учащихся в активную творческую деятельность. Эта цель в первую очередь связана с определением качества усвоения учащимися учебного материала - уровня овладения знаниями, умениями и навыками предусмотренных программой. Во - вторых, конкретизация основной цели контроля связана с обучением приемам взаимоконтроля и самоконтроля, формированием потребности в самоконтроле и взаимоконтроле.

В - третьих эта цель предполагает воспитание у учащихся таких качеств личности, как ответственность за выполненную работу, проявление инициативы.

Если перечисленные цели контроля знаний и умений учащихся реализовать, то можно говорить о том, что контроль выполняет следующие функции: контролирующую, обучающую (образовательную), диагностическую, прогностическую, развивающую, ориентирующую, воспитывающую [3]. Рассмотрим эти функции более подробно.

1.1 Функции контроля

1.1.1 Контролирующая функция

Контролирующая функция состоит в выявлении состояния знаний и умений учащихся, уровня их умственного развития, в изучении степени усвоения приемов познавательной деятельности, навыков рационального учебного труда.

При помощи контроля определяется исходный уровень для дальнейшего овладения знаниями, умениями и навыками, изучается глубина и объем их усвоения. Сравнивается планируемое с действительными результатами, устанавливается эффективность используемых преподавателем методов, форм и средств обучения.

1.1.2 Обучающая функция

Обучающая функция контроля заключается в совершенствовании знаний и умений, их систематизации. В процессе проверки учащиеся повторяют и закрепляют изученный материал. Они не только воспроизводят ранее изученное, но и применяют знания и умения в новой ситуации. Проверка помогает выделить главное, основное в изучаемом материале, сделать проверяемые знания и умения более ясными и точными. Контроль способствует также обобщению и систематизации знаний.

1.1.3 Диагностическая функция

Сущность диагностической функции контроля - в получении информации об ошибках, недочетах и пробелах в знаниях и умениях учащихся и порождающих их причинах затруднений учащихся в овладении учебным материалом, о числе, характере ошибок. Результаты диагностических проверок помогают выбрать наиболее интенсивную методику обучения, а также уточнить направление дальнейшего совершенствования содержания методов и средств обучения.

1.1.4 Прогностическая функция

Прогностическая функция проверки служит получению опережающей информации об учебно-воспитательном процессе. В результате проверки получают основания для прогноза о ходе определенного отрезка учебного процесса: достаточно ли сформированы конкретные знания, умения и навыки для усвоения последующей порции учебного материала (раздела, темы).

Результаты прогноза используют для создания модели дальнейшего поведения учащегося, допускающего сегодня ошибки данного типа или имеющего определенные пробелы в системе приемов познавательной деятельности.

Прогноз помогает получить верные выводы для дальнейшего планирования и осуществления учебного процесса.

1.1.5 Развивающая функция

Развивающая функция контроля состоит в стимулировании познавательной активности учащихся, в развитии их творческих способностей. Контроль обладает исключительными возможностями в развитии учащихся. В процессе контроля развиваются речь, память, внимание, воображение, воля и мышление школьников. Контроль оказывает большое влияние на развитие и проявление таких качеств личности, как способности, склонности, интересы, потребности.

1.1.6 Ориентирующая функция

Сущность ориентирующей функции контроля - в получении информации о степени достижения цели обучения отдельным учеником и группой в целом - насколько усвоен и как глубоко изучен учебный материал. Контроль ориентирует учащихся в их затруднениях и достижениях.

Вскрывая пробелы, ошибки и недочеты учащихся, он указывает им направления приложения сил по совершенствованию знаний и умений. Контроль помогает учащемуся лучше узнать самого себя, оценить свои знания и возможности.

1.1.7 Воспитывающая функция

Воспитывающая функция контроля состоит в воспитании у учащихся ответственного отношения к учению, дисциплины, аккуратности, честности. Проверка побуждает более серьезно и регулярно контролировать себя при выполнении заданий. Она является условием воспитания твердой воли, настойчивости, привычки к регулярному труду [3].

Выделение функции контроля подчеркивает его роль и значение в процессе обучения. В учебном процессе сами функции проявляются в разной степени и различных сочетаниях. Реализация выделенных функций на практике делает контроль более эффективным, а также эффективней становится и сам учебный процесс.

Итак, контроль знаний является неотъемлемой частью учебного процесса. Существует несколько методов контроля, рассмотрим основные из них.

1.2 Методы контроля

1.2.1 Устная проверка

Устная проверка организуется по-разному, в зависимости от ее цели и от содержания проверяемого материала. Среди целевых установок проверки можно выделить следующие: проверить выполнение домашнего задания, выявить подготовленность учащихся к изучению нового материала, проверить степень понимания и усвоения новых знаний. В зависимости от содержания она проводится по материалу предшествующего урока или по отдельным разделам и темам курса.

Методика устной проверки включает в себя две основные части:

· составление проверочных вопросов и их задание;

· ответ учащихся на поставленные вопросы.

Составление проверочных вопросов и заданий - важный элемент устной проверки. Качество вопросов определяется их содержанием, характером выполняемых учащимися при ответе на вопросы умственных действий, а также словесной формулировкой.

При составлении вопросов всегда исходят из того, что проверять следует те знания, которые являются основными в данном курсе или относительно трудно усваиваются учащимися или которые необходимы для успешного усвоения дальнейших разделов и тем курса. На подбор вопросов оказывает влияние вид проверки: для уточнения содержания вопросов для текущей проверки необходим анализ связей изучаемого материала с ранее пройденным, а для тематической и итоговой проверки - выделение ведущих знаний и способов оперирования ими. Причем устную проверку считают эффективной, если она направлена на выявление осмысленности восприятия знаний и осознанности их использования, если она стимулирует самостоятельность и творческую активность учащихся.

Качество вопросов определяется характером умственных действий, которые выполняют учащиеся при ответе на вопрос. Поэтому среди проверочных заданий выделяют вопросы, активизирующие память (на воспроизведение изученного), мышление (на сравнение, доказательство, обобщение), речь. Большое значение имеют проблемные вопросы, которые заставляют применять полученные знания в практической деятельности.

Качество устной проверки зависит от подбора, последовательности и постановки вопросов, которые предлагаются, во-первых, каждый вопрос должен быть целенаправленным и логически завершенным, а, во-вторых, должен быть предельно сжатым, лаконичным и точным.

Второй составной частью устной проверки является ответ учащегося на вопросы. В дидактической литературе выделяются два условия качественного выявления знаний учащегося:

· ученику никто не мешает (преподаватель и аудитория комментируют ответ потом);

· создается обстановка, которая обеспечивает наилучшую работу его интеллектуальных сил.

Прерывать ученика можно только в том случае, если он не отвечает на вопрос, а уклоняется в сторону. При оценке ответа ученика обращают внимание на правильность и полноту ответа, последовательность изложения, качество речи.

Приемы устной проверки используются на различных этапах урока. Выбор тех или иных приемов во многом предопределяется целью и логикой урока.

1.2.2 Проверка письменно - графических работ

Вторым широко применяемым методом контроля в обучении является проверка письменно - графических работ. Этот метод имеет свои качественные особенности: большая объективность по сравнению с устной проверкой, охват нужного числа проверяемых, экономия времени. Применение письменных работ используется для:

· проверки знания теоретического материала;

· умения применять его к решению задач;

· контроля сформированных навыков.

В методике письменно - графических работ выделяют четыре основных этапа, которым надо уделять внимание, это подготовка, организация, проведение, анализ результатов.

При подготовке нужно: вычленить цель проверки, отобрать содержание объектов проверки, составить проверочные задания. Большую помощь при этом оказывают учебно - методические пособия, образцы проверочных работ в журналах.

При организации проверочной работы учащимся сообщается, какие задания им предназначены, как озаглавить работу, как оформить решение, время выполнения работы. При этом следить за самостоятельностью выполнения работы каждым учеником.

Анализ ответов учащихся эффективен тогда, когда он проводится по определенным схемам (схемам поэлементного анализа). Тщательно проведенный анализ позволяет глубоко изучить пробелы и достижения отдельных учеников, выделить типичные ошибки и основные затруднения учащихся, изучить причины их появления и наметить пути их устранения.

1.2.3 Проверка практических и лабораторных работ

С помощью этого метода получают данные об умении учащихся применять полученные знания при решении практических задач, пользоваться различными таблицами, формулами, чертежными и измерительными инструментами, приборами.

Преподаватель получает отчет ученика, в котором приводится только результат или схематически описаны план практической работы и ее результаты. Это несколько затрудняет проверку и оценку каждого действия ученика. Поэтому на практике в проверочном задании приводится алгоритм его выполнения, что позволяет осуществить такую проверку правильности действий ученика. Все работы проверяются, но оцениваются по-разному, по результатам обзорных работ оценки выставляются, по результатам тренировочных работ можно выставить лишь положительные оценки.

Таким образом, несколько методов контроля, удачно подобранных преподавателем в своей образовательной деятельности, позволят достаточно объективно оценить знания учащихся, проконтролировать то, что было изучено и сделано за определенный период. Средства, применяемые преподавателями в своей практике, очень различны.

1.3 Средства контроля

В настоящее время создаются и распространяются такие средства, которые не требуют больших затрат времени на подготовку, проведение и обработку результатов. Среди них выделяют машинные и безмашинные средства проверки.

1.3.1 Безмашинные средства контроля

Среди безмашинных средств проверки наиболее распространены в практике устный опрос учащихся у доски, проверка учителем тетрадей с домашним заданием, диктант, самостоятельная и контрольная работы.

1.3.1.1 Проверка домашнего задания

Роль домашних заданий практически обесценивается, если не налажена их проверка. Преподаватели практикуют разные формы учета. Это и устный опрос у доски или с места по домашнему заданию, и короткая письменная работа, но, прежде всего это непосредственная проверка задания в тетрадях - фронтальная при обходе класса в начале и более основательная, выборочная во внеурочное время.

Также существует самопроверка по образцу и применяется на первом уроке после объяснения нового материала. Образец решения домашней работы записан на доске заранее. Учащиеся рассматривают решение образец и устно комментируют его, тетради у всех закрыты. Затем открываются тетради и проверяются свои работы по образцу, подчеркивая ошибки. Этот способ развивает внимание и выявляет ошибки с помощью образца.

Взаимопроверка с помощью образца используется на следующем уроке. В этом случае учащиеся проверяют домашнюю работу своего соседа тоже по образцу. Как и в первом случае, окончательно тетради проверяет преподаватель.

1.3.1.2. Диктант

Диктант может заменить опрос по теме, заданной для повторения. Его продолжительность обычно 10-20 минут. Он представляет собой систему вопросов, связанных между собой.

1.3.1.3 Организация самостоятельных работ

При изучении важно, чтобы учащиеся не только знали теоретический материал, но и умели применять его к решению задач и упражнений, обладали бы рядом навыков (вычислительными навыками, умениями преобразовывать выражения и т.д.). Эти умения и навыки могут быть по настоящему проверены только в письменной работе. Обычно самостоятельные работы проводятся после коллективного решения задач новой темы и предшествуют контрольной работе по этой теме.

1.3.1.4. Организация контрольных работ

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5



Реклама
В соцсетях