Проектирование и разработка автоматизированной системы для проверки знаний студентов

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Нижегородский государственный  университет им. Лобачевского

Факультет вычислительной математики и кибернетики

Кафедра информатики  и автоматизации научных исследований

 

 

 

 

 

Дипломная работа

на тему:

«Проектирование и разработка автоматизированной системы 

для проверки знаний студентов»

 

 

 

 

 

Выполнил студент группы 861

Коршунов В.Е.                          

 

Научный руководитель:         

доцент кафедры ИАНИ, к.т.н.

Фомина И.А.                            

 

Допущен к защите в ГАК       

зав.кафедрой ИАНИ, д.т.н.                              

Батищев Д.И.                            

 

 

 

 

Нижний Новгород

2010

Содержание:

 

 

Введение

Вопрос качества знаний и обучения неотделим от вопроса контроля.  В практике основными формами  контроля традиционно являлись опросы, домашние задания, курсовые и контрольные работы, письменные и устные экзамены. В последнее время все более активно внедряется такая форма контроля, как тестирование[1].  Тестирование проводится в детских дошкольных учреждения, школах, высших учебных заведениях.

Темой дипломной работы является «Проектирование  и разработка автоматизированной системы  для проверки знаний». Данная тема была выбрана в следствии необходимости  реализации реальной поставленной задачи в НИЖГМА. Разработка и внедрение  автоматизированной системы для тестирования позволила упростить процедуру, сократить время  студентов и преподавателей, избежать ошибок в подсчете результатов.

Во время выполнения данной работы требовалось решить следующие задачи:

• разработать техническое задание (ТЗ) на автоматизированную систему (АС);
• разработать и реализовать АС;
• провести внедрение АС.

 

В дипломной работе рассмотрены  следующие вопросы разработки АС:

• в первой главе приведено описание предметной области и содержательная постановка задачи;
• во второй главе перечислены требования положенные в основу технического задания;
• в третьей главе описана практическая разработка АС;
• в четвертой главе рассказано о программной реализации.

Глава 1. Описание предметной области и содержательная постановка задачи

• 1.1. Описание предметной области

Как было отмечено во введении, такая  форма контроля знаний, как тестирование получает в данный момент широкое  распространение.

Существует адаптивное тестирование, когда вначале задается вопрос легкой или средней сложности. При правильном ответе дается более сложный вопрос, при неправильном уровень сложности следующего вопроса будет более низким. Процесс продолжается до тех пор, пока система тестирования не определит уровень знаний кандидата.

Адаптивное тестирование более  сложно для реализации, как в программной части, так и в методологической (подбор вопросов, их упорядочивание по сложности).

Наибольшее распространение получило традиционное тестирование. Традиционный тест содержит список вопросов и различные  варианты ответов. Каждый вопрос оценивается в определенное количество баллов. Результат традиционного теста зависит от количества вопросов, на которые был дан правильный ответ.

Виды тестовых заданий:

1. Задания с выбором ответов (закрытое задание) (задания с выбором одного правильного ответа, задания с выбором одного неправильного ответ);
2. Задания на установления соответствия;
3. Задания с выбором нескольких правильных ответов.
4. Задания с открытым ответом.

У тестирования есть свои плюсы и  свои минусы. К минусам можно отнести:

- данные, получаемые преподавателем в результате тестирования, хотя и включают в себя информацию о пробелах в знаниях по конкретным разделам, но не позволяют судить о причинах этих пробелов;

- тест не позволяет проверять  и оценивать высокие, продуктивные  уровни знаний, связанные с творчеством, то есть вероятностные, абстрактные и методологические знания;

- широта охвата тем в тестировании  имеет и обратную сторону. Учащийся  при тестировании, в отличие от  устного или письменного экзамена, не имеет достаточно времени  для сколько-нибудь глубокого анализа темы;

- обеспечение объективности и  справедливости теста требует  принятия специальных мер по  обеспечению конфиденциальности  тестовых заданий. При повторном  применении теста желательно  внесение в задания изменений;

- в тестировании присутствует элемент случайности. Например, учащийся, не ответивший на простой вопрос, может дать правильный ответ на более сложный. Причиной этого может быть, как случайная ошибка в первом вопросе, так и угадывание ответа во втором. Это искажает результаты теста и приводит к необходимости учета вероятностной составляющей при их анализе.

Плюсы перевешивают минусы:

- тестирование является более  качественным и объективным способом  оценивания, его объективность достигается  путем стандартизации процедуры проведения, проверки показателей качества заданий и тестов целиком;

- тестирование — более справедливый  метод, оно ставит всех учащихся  в равные условия, как в процессе  контроля, так и в процессе  оценки, практически исключая субъективизм  преподавателя. По данным английской ассоциации NEAB, занимающейся итоговой аттестацией учащихся Великобритании, тестирование позволяет снизить количество апелляций более чем в три раза, сделать процедуру оценивания одинаковой для всех учащихся вне зависимости от места проживания, типа и вида образовательного учреждения, в котором занимаются учащиеся;

- тесты это более объёмный  инструмент, поскольку тестирование  может включать в себя задания  по всем темам курса, в то  время как на устный экзамен  обычно выносится 2-4 темы, а на письменный — 3-5. Это позволяет выявить знания учащегося по всему курсу, исключив элемент случайности при вытаскивании билета. При помощи тестирования можно установить уровень знаний учащегося по предмету в целом и по отдельным его разделам;

- тест это более точный инструмент, так, например, шкала оценивания теста из 20 вопросов, состоит из 20 делений, в то время, как обычная шкала оценки знаний — только из четырёх;

- тестирование более эффективно  с экономической точки зрения. Основные затраты при тестировании приходятся на разработку качественного инструментария, то есть имеют разовый характер. Затраты же на проведение теста значительно ниже, чем при письменном или устном контроле. Проведение тестирования и контроль результатов в группе из 30 человек занимает полтора два часа, устный или письменный экзамен — не менее четырёх часов;

- тестирование — это более  мягкий инструмент, они ставят  всех учащихся в равные условия,  используя единую процедуру и  единые критерии оценки, что приводит  к снижению предэкзаменационных нервных напряжений [2][3].

 Проводится традиционное тестирование с заданиями с выбором одного правильного ответа и в Нижегородской государственной медицинской академии.

Нижегородская государственная  медицинская академия (НижГМА) созданная в 1920 году как факультет университета, восприняла классические основы отечественного медицинского образования, которые бережно сохраняет на протяжении своей 85-летней истории.

 

Академия является центром лечебно-консультативной  и гуманистической деятельности региона, одним из важных центров образования и культуры Приволжского федерального округа.

 

Для реализации стратегических целей  Нижегородская государственная  медицинская академия в области образовательной деятельности:

• осуществляет подготовку квалифицированных специалистов с использованием современной системы управления и внутреннего контроля качества;
• развивает программы послевузовского и дополнительного образования для кадрового сопровождения потребностей здравоохранения;
• осуществляет профессиональное ориентирование и довузовскую подготовку молодежи;
• воспитывает обучающихся в духе гуманистических традиций отечественной медицины, способствует формированию высококультурной, социально активной и гармонически развитой личности [4].

 

• 1.2. Содержательная постановка задачи

 В настоящее время разные  факультеты и кафедры НижГМА проводят тестирование самостоятельно с помощью бумажных носителей, что вызывает трудность в расчете результатов и возможность ошибки при проверке, сложность при поиске предыдущих результатов и анализе динамики успеваемости.

Для решения перечисленных проблем  была поставлена задача: на основе имеющейся  материальной базы разработать автоматизированную систему для проверки знаний студентов  позволяющей проводить тестирование студентов по разным дисциплинам.

 

Глава 2. Техническое задание

Полностью оформленное по ГОСТ 34.602-89 (стандарты на АС и на ТЗ на создание АС [5]) техническое задание в приложении 1. Ниже описаны пожелания и требования заказчика на основе которых и было разработано ТЗ.

• 2.1 Описание технических требований

 

На первом этапе были сформированы следующие технические требования к системе:

- работа на любом компьютере, как на старых OC Microsoft Windows 98, Windows 2000, так и на современных Windows XP, Windows Vista;

- запуск с сетевых дисков;

- простота  установки и запуска  программы;

- настройки программы хранятся  в конфигурационном файле

- возможность после тестирования  просмотреть заданные вопросы  и правильные ответы

- вывод отчета по тестированию  с выставлением оценки за тест

- хранение протоколов тестирования

- добавление в протокол контрольной  суммы для затруднения фальсификации  результатов тестирования

• возможность гибко настроить тему тестирования и число вопросов из подразделов

 

• 2.2. Описание требований к интерфейсу

На первом этапе так же были сформированы следующие требования к интерфейсу системы:

• интуитивно понятный интерфейс
• возможность управления мышью;
• возможность управления клавиатурой (прописаны какие клавиши, какой функционал несут);
• задания шрифта символов в программе;
• задания цветов для отвеченных и текущего вопросов;
• защита от «случайного» закрытия программы во время тестирования.

 

2.3. Дополнительные требования

После представления рабочего прототипа  программы были добавлены пожелания:

• облегчение выбора специальности при начале тестирования
• задание цвета выбранного ответа  в текущем вопросе
• удобный инструментарий для создания банка вопросов для тестирования

Глава 3. Практическая разработка автоматизированной системы

• 3.1. Этапы разработки

Так как проект оценивался как  небольшой, то проводить тщательный анализ плюсов и минусов из имеющихся технологий разработки (RUP, CDM, CDM Fast track,  MSF, XP) смысла не имело.

Наиболее подходящей была выбрана Rational Unified Process (RUP)  — методология разработки программного обеспечения, созданная компанией Rational Software.

В основе RUP лежат следующие основные принципы:

• Ранняя идентификация и непрерывное (до окончания проекта) устранение основных рисков.
• Концентрация на выполнении требований заказчиков к исполняемой программе (анализ и построение модели прецедентов).
• Ожидание изменений в требованиях, проектных решениях и реализации в процессе разработки.
• Компонентная архитектура, реализуемая и тестируемая на ранних стадиях проекта.
• Постоянное обеспечение качества на всех этапах разработки проекта (продукта).
• Работа над проектом в сплочённой команде, ключевая роль в которой принадлежит архитекторам.

 

Жизненный цикл разработки

RUP использует итеративную модель разработки. В конце каждой итерации (в идеале продолжающейся от 2 до 6 недель) проектная команда должна достичь запланированных на данную итерацию целей, создать или доработать проектные артефакты и получить промежуточную, но функциональную версию конечного продукта. Итеративная разработка позволяет быстро реагировать на меняющиеся требования, обнаруживать и устранять риски на ранних стадиях проекта, а также эффективно контролировать качество создаваемого продукта.