Методи і моделі інтелектуального автоматизованого контролю знань

Калінінградський Державний Технічний Університет

Кафедра СУ і Вт

Реферат

«Методи і моделі інтелектуального автоматизованого контролю знань»

Калінінград

2001
Анотація

Справжній реферат містить результати аналізу методів і моделейінтелектуального контролю знань з використанням обчислювальноїтехніки, що існують на даний момент в галузі освіти. Такожрозповідається про нові розробки в цій галузі і власних думкахавтора. Вузловими питаннями роботи є огляд наявних коштівавтоматизації контролю знань і тестування, теоретичні розробкирізних авторів, методи побудови інтелектуальних систем контролю,моделі оцінювання знань.
Зміст

Введення 5

1. Контроль і тестування 7

1.1 Функції контролю 7

1.1.1 Контролююча функція 7

1.1.2 Навчальна функція 7

1.1. 3 Діагностична функція 8

1.1.4 Прогностична функція 8

1.1.5 Розвиваюча функція 8

1.1.6 орієнтована функція 9

1.1.7 виховує функція 9

1.2 Методи контролю 9

1.2.1 Усна перевірка 9

1.2.2 Перевірка письмово - графічних робіт 11

1.2.3 Перевірка практичних і лабораторних робіт 12

1.3 Засоби контролю 12

1.3.1 безмашинних засоби контролю 12

1.3.1.1 Перевірка домашнього завдання 12

1.3.1.2. Диктант 13

1.3.1.3 Організація самостійних робіт 13

1.3.1.4. Організація контрольних робіт 13

1.3.2 Машинні засоби перевірки 14

1.4 Комп'ютерне тестування 14

2. Інтелектуальне тестування 19

2.1 Методи і моделі 20

2.1.1 Моделі розпізнавання образу рівня знань 20

2.1.2 Предметно - критеріальні методика складання тестів 22

2.1.3 Метод визначення кількості освітньої інформації 24

2.1.4 Інформаційно-генетичні алгоритми 26

2.1.5 Модель Раша 28

2.1 .6 Абсолютна часова шкала вимірювання знань 31

2.1.7 Методика статистичного аналізу якості навчання 32

2.1.8 Модель адаптивного тестового контролю 34

2.1.9 Концептуальна модель адаптивного тестового контролю знань 36

2.1.9.1 Блок цілей навчання 36

2.1.9.2 Блок змісту 36

2.1.9.3 Блок вимірювання 37

2.1.9.4 Блок адаптивного навчання 39

2.1.9.5 Блок системи моніторингу. 42

2.1.10 Технологія рейтингових досліджень якості освіти з застосуванням нейронних мереж 42

2.2 Власні розробки 45

2.2.1 Тестування за методом ланцюжків питань 45

2.2.2 Автоматизований контроль знань за методикою уточнюючих питань

2.2.4 Алгоритми прямого тестування в інтелектуальній автоматизованій системі контролю знань 48

2.2.5 Метод адаптивного автоматизованого тестування знань 50

Висновок 52

Список використаної літератури 54

Введення

В останні роки в Росії в сфері освіти спостерігаєтьсястрімке посилення інтересу до автоматизації проміжного та фінальногоконтролю результатів навчання учнів різних навчальних закладів,починаючи від шкіл і закінчуючи комерційними курсами. Найпопулярнішим видомтакого контролю є тестування, засноване на діалозі обчислювальноїсистеми з користувачем. Стрімке зростання швидкодії комп'ютернихсистем, зменшення цін на обчислювальну техніку, поява якісних іпотужних систем програмування збільшило потребу в системах,дозволяють об'єктивно, швидко і надійно оцінювати знання учнів,пропонуючи цікаві форми взаємодії з ними.

Але питання створення таких систем є не однозначним, і авториіснуючих розробок іноді відходять від педагогічної і психологічноїсторони питання, намагаючись максимально збільшити привабливість своїхпрограмних продуктів за рахунок засобів мультимедіа. Іноді програмістипросто ігнорують процес взаємодії з безпосередньо носіямизнань (викладачами), що відбивається на існуючих програмах. Дужечасто самі викладачі не володіють належною мірою методами оцінки якостістворюваних тестів (будемо говорити про тестування).

Необхідно відзначити, що перші концепції комп'ютеризації навчаннявиникли більше 30 років тому під гаслом "технічне переозброєнняпедагога, механізація його праці "," навчальної машини ", що імітує процесіндивідуальної роботи викладача з учнем. З часом зросталорозуміння їхньої обмеженості. Певне поширення набули спробивикористовувати в навчальному процесі системи штучного інтелекту [1].
Саме застосування методів штучного інтелекту та інженерії знань, намій погляд, допоможе перемогти суб'єктивність і прямолінійність процесутестування, піднімаючи рівень оцінювання знань машинними системами. Справав тому, що застосування традиційних методів комп'ютерного навчання іконтролю (пряме тестування, бальна система, і т.д.) неприйнятно: длятого, щоб оцінити знання учня, викладачеві доводитьсяпереробити величезну кількість інформації, і процес взаємодіїоцінює і оцінюваного не піддається суворої формалізації, тому триосновні алгоритмічні структури (послідовна, розгалуження, цикл) приреалізації машинних систем не зможуть описати повною мірою данупредметну область. Тобто здійснення автоматизованого контролю знань,вмінь учнів, в першу чергу, включає вирішення проблеми визначеннясукупності необхідних якостей знань, без яких критерії оцінки знань іспособи визначення рівня їх засвоєння виявити не можна.

Автор в даній роботі спробував показати деякі існуючі методиі моделі інтелектуального тестування (див. 2), описати й оцінити якістьіснуючих систем контролю, висунути власні ідеї.

1. Контроль і тестування

Основна мета контролю знань і умінь полягає у виявленнідосягнень, успіхів учнів, у вказівці шляхів вдосконалення,поглиблення знань, умінь, з тим, щоб створювалися умови длянаступного включення учнів у активну творчу діяльність. Цямету в першу чергу пов'язана з визначенням якості засвоєння учняминавчального матеріалу - рівня оволодіння знаннями, вміннями та навичкамипередбачених програмою. По - друге, конкретизація основної метиконтролю пов'язана з навчанням прийомам взаємоконтролю та самоконтролю,формуванням потреби в самоконтролі та взаємоконтроль.

В - третіх ця мета передбачає виховання в учнів таких якостейособистості, як відповідальність за виконану роботу, прояв ініціативи.

Якщо перераховані цілі контролю знань і вмінь учнів реалізувати,то можна говорити про те, що контроль виконує такі функції:контролюючу, навчальну (освітню), діагностичну,прогностичну, що розвиває, орієнтири, виховує [3]. Розглянемоці функції більш докладно.

1.1 Функції контролю

1.1.1 Контролююча функція

Контролююча функція полягає у виявленні стану знань і вміньучнів, рівня їх розумового розвитку, у вивченні ступеня засвоєнняприйомів пізнавальної діяльності, навичок раціонального навчальної праці.

За допомогою контролю визначається вихідний рівень для подальшогооволодіння знаннями, вміннями та навичками, вивчається глибина та обсяг їхзасвоєння. Порівнюється плановане з дійсними результатами,встановлюється ефективність використовуваних викладачем методів, форм ізасобів навчання.

1.1.2 Навчальна функція

Навчальна функція контролю полягає у вдосконаленні знань івмінь, їх систематизації. У процесі перевірки учні повторюють ізакріплюють вивчений матеріал. Вони не тільки відтворюють раніше вивчене,а й застосовують знання та вміння в новій ситуації. Перевірка допомагає виділитиголовне, основне в досліджуваному матеріалі, зробити перевіряються знання іуміння більш ясними і точними. Контроль сприяє також узагальнення ісистематизації знань.

1.1.3 Діагностична функція

Сутність діагностичної функції контролю - в отриманні інформації пропомилки, недоліки і прогалини в знаннях та вміннях учнів і породжують їхпричини труднощів учнів в оволодінні навчальним матеріалом, про число,характер помилок. Результати діагностичних перевірок допомагають вибратинайбільш інтенсивну методику навчання, а також уточнити напрямокподальшого вдосконалення змісту методів і засобів навчання.

1.1.4 Прогностична функція

Прогностична функція перевірки є отримання випереджаєінформації про навчально-виховному процесі. В результаті перевіркиотримують підстави для прогнозу про хід певного відрізку навчальногопроцесу: чи достатньо сформовані конкретні знання, уміння і навички длязасвоєння наступної порції навчального матеріалу (розділу, теми).

Результати прогнозу використовують для створення моделі подальшогоповедінки учня, що допускає сьогодні помилки даного типу або маєпевні прогалини в системі прийомів пізнавальної діяльності.

Прогноз допомагає отримати вірні висновки для подальшого планування іздійснення навчального процесу.

1.1.5 Розвиваюча функція

Розвиваюча функція контролю полягає у стимулюванні пізнавальноїактивності учнів, у розвитку їх творчих здібностей. Контрольволодіє винятковими можливостями в розвитку учнів. У процесіконтролю розвиваються мова, пам'ять, увага, уява, воля і мисленняшколярів. Контроль має великий вплив на розвиток і проявтаких якостей особистості, як здібності, нахили, інтереси, потреби.

1.1.6 орієнтована функція

Сутність орієнтує функції контролю - в отриманні інформації проступеня досягнення мети навчання окремим учнем і групою в цілому --ступінь засвоєння і як глибоко вивчений навчальний матеріал. Контрольорієнтує учнів у їх труднощі та досягнення.

Розкриваючи прогалини, помилки і недоліки учнів, він указує їмнапрямки докладання зусиль щодо вдосконалення знань і вмінь. Контрольдопомагає учню краще пізнати самого себе, оцінити свої знання іможливості.

1.1.7 виховує функція

виховує функція контролю полягає у вихованні в учніввідповідального ставлення до навчання, дисципліни, акуратності, чесності.
Перевірка спонукає більш серйозно і регулярно контролювати себе привиконанні завдань. Вона є умовою виховання твердої волі,наполегливості, звички до регулярного праці [3].

Виділення функції контролю підкреслює його роль і значення у процесінавчання. У навчальному процесі самі функції виявляються в різному ступені ірізних поєднаннях. Реалізація виділених функцій на практиці робитьконтроль більш ефективним, а також ефективніше стає і сам навчальнийпроцес.

Отже, контроль знань є невід'ємною частиною навчального процесу.
Існує кілька методів контролю, розглянемо основні з них.

1.2 Методи контролю

1.2.1 Усна перевірка

Усна перевірка організується по-різному, залежно від її мети і відзмісту перевіряється матеріалу. Серед цільових установок перевірки можнавиділити наступні: перевірити виконання домашнього завдання, виявитипідготовленість учнів до вивчення нового матеріалу, перевірити ступіньрозуміння і засвоєння нових знань. Залежно від змісту вонапроводиться по матеріалі попереднього уроку або по окремих розділах ітемах курсу.

Методика усної перевірки містить у собі дві основні частини:

. складання перевірочних питань і їх завдання;

. відповідь учнів на поставлені запитання.

Складання перевірочних питань і завдань - важливий елемент усноїперевірки. Якість питань визначається їхнім змістом, характеромвиконуваних учнями при відповіді на питання розумових дій, а такожсловесної формулюванням.

При складанні питань завжди виходять з того, що перевіряти слідті знання, які є основними в даному курсі або відносноважко засвоюються учнями або які необхідні для успішного засвоєнняподальших розділів і тем курсу. На добір питань впливає видперевірки: для уточнення змісту питань для поточної перевірки необхіднийаналіз зв'язків досліджуваного матеріалу з раніше пройденим, а для тематичної іпідсумкової перевірки - виділення провідних знань і способів оперування ними.
Причому усну перевірку вважають ефективною, якщо вона спрямована навиявлення свідомості сприйняття знань і усвідомленості їхнього використання,якщо вона стимулює самостійність і творчу активність учнів.

Якість питань визначається характером розумових дій, яківиконують учні при відповіді на запитання. Тому серед перевірочних завданьвиділяють питання, що активізують пам'ять (на відтворення вивченого),мислення (на порівняння, доказ, узагальнення), мова. Велике значеннямають проблемні питання, які змушують застосовувати отримані знання впрактичної діяльності.

Якість усної перевірки залежить від підбора, послідовності іпостановки питань, які пропонуються, по-перше, кожне питання маєбути цілеспрямованим і логічно завершеним, а, по-друге, має бутигранично стиснутим, лаконічним і точним.

Другою складовою частиною усної перевірки є відповідь учня напитання. В дидактичній літературі виділяються дві умови якісноговиявлення знань учня:

. учневі ніхто не заважає (викладач і аудиторія коментують відповідь потім);

. створюється обстановка, яка забезпечує найкращу роботу його інтелектуальних сил.

Переривати учня можна тільки в тому випадку, якщо він не відповідає назапитання, а ухиляється вбік. При оцінці відповіді учня звертають увагуна правильність і повноту відповіді, послідовність викладу, якістьмови.

Прийоми усної перевірки використовуються на різних етапах уроку. Вибіртих чи інших прийомів багато в чому визначається метою і логікою уроку.

1.2.2 Перевірка письмово - графічних робіт

Другим широко застосовуваним методом контролю в навчанні єперевірка письмово - графічних робіт. Цей метод має свої якісніособливості: велика об'єктивність у порівнянні з усною перевіркою, охопленняпотрібного числа що перевіряються, економія часу. Застосування письмових робітвикористовується для:

. перевірки знання теоретичного матеріалу;

. вміння застосовувати його до рішення задач;

. контролю сформованих навичок.

У методиці письмово - графічних робіт виділяють чотири основних етапи,яким треба приділяти увагу, це підготовка, організація, проведення,аналіз результатів.

При підготовці потрібно: вичленувати мету перевірки, відібрати змістоб'єктів перевірки, скласти перевірочні завдання. Велику допомогу при цьомунадають навчально - методичні посібники, зразки перевірочних робіт ужурналах.

При організації перевірочної роботи учнем повідомляється, які завданняїм призначені, як озаглавити роботу, як оформити рішення, часвиконання роботи. При цьому стежити за самостійністю виконання роботикожним учнем.

Аналіз відповідей учнів ефективний тоді, коли він проводиться попевними схемами (схемами поелементного аналізу). Ретельно проведенийаналіз дозволяє глибоко вивчити прогалини і досягнення окремих учнів,виділити типові помилки й основні труднощі учнів, вивчити причиниїхньої появи і намітити шляхи їх усунення.

1.2.3 Перевірка практичних і лабораторних робіт

За допомогою цього методу одержують дані про уміння учнів застосовуватиотримані знання при вирішенні практичних завдань, користуватися різнимитаблицями, формулами, креслярські і вимірювальними інструментами, приладами.

Викладач одержує звіт учня, у якому наводиться тількирезультат чи схематично описані план практичної роботи та їїрезультати. Це трохи ускладнює перевірку й оцінку кожної діїучня. Тому на практиці в перевірочному завданні наводиться алгоритм йоговиконання, що дозволяє здійснити таку перевірку правильності дійучня. Усі роботи перевіряються, але оцінюються по-різному, за результатамиоглядових робіт оцінки виставляються, за результатами тренувальних робітможна виставити лише позитивні оцінки.

Таким чином, кілька методів контролю, вдало підібранихвикладачем в своєї освітньої деятельності, дозволять достатньооб'єктивно оцінити знання учнів, проконтролювати те, що було вивченоі зроблено за певний період. Засоби, що застосовуються викладачами всвоїй практиці, дуже різні.

1.3 Засоби контролю

В даний час створюються і розповсюджуються такі кошти, якіне вимагають великих витрат часу на підготовку, проведення та обробкурезультатів. Серед них виділяють машинні і безмашинних засоби перевірки.

1.3.1 безмашинних засоби контролю

Серед безмашинних засобів перевірки найбільш поширені у практиціусне опитування учнів біля дошки, перевірка вчителем зошитів з домашнімзавданням, диктант, самостійна і контрольна роботи.

1.3.1.1 Перевірка домашнього завдання

Роль домашніх завдань практично знецінюється, якщо не налагоджено їхперевірка. Викладачі практикують різні форми обліку. Це і усне опитування удошки або з місця по домашньому завданню, і коротка письмова робота, але,перш за все це безпосередня перевірка завдання в зошитах - фронтальнапри обході класу на початку і більш серйозна, вибіркова в позаурочнийчас.

Також існує самоперевірка за зразком і застосовується на першому уроціпісля пояснення нового матеріалу. Зразок рішення домашньої роботи записанийна дошці заздалегідь. Учні розглядають рішення зразок і уснокоментують його, зошити у всіх закриті. Потім відкриваються зошити іперевіряються свої роботи за зразком, підкреслюючи помилки. Цей спосіброзвиває увагу і виявляє помилки за допомогою зразка.

взаємоперевірку за допомогою зразка використовується на наступному уроці. Уцьому випадку учні перевіряють домашню роботу свого сусіда теж позразком. Як і в першому випадку, остаточно зошити перевіряєвикладач.

1.3.1.2. Диктант

Диктант може замінити опитування по темі, заданій для повторення. Йоготривалість зазвичай 10-20 хвилин. Він являє собою системупитань, пов'язаних між собою.

1.3.1.3 Організація самостійних робіт

При вивченні важливо, щоб учні не тільки знали теоретичнийматеріал, але і вміли застосовувати його до рішення задач і вправ, малиб поруч навичок (обчислювальними навичками, вміннями перетворювативираження і т.д.). Ці вміння та навички можуть бути по справжньому перевіренітільки в письмовій роботі. Зазвичай самостійні роботи проводяться післяколективного рішення завдань нової теми і передують контрольної роботи поцій темі.

1.3.1.4. Організація контрольних робіт

Контрольна робота може бути короткочасною та довготривалою.

1. Перед проведенням контрольної роботи необхідно визначити об'єкт контролю, мета майбутньої роботи і засобів контролю. Вони повинні бути повідомлені учням;

2. Залежно від виду завдань потрібно продумати, яким чином учень повинен їх оформити;

3. Вчитель повинен продумати що він віднесе до недоліків, а що до помилок, з цього буде складатися оцінка. Критерії оцінки хоча б у загальних рисах повинні бути відомі учням;

4. Контрольна робота повинна бути посильним для всіх учнів без винятку. Сильним учням потрібно дати завдання важче;

5. Кожній контрольної роботи повинна передувати самостійна робота з аналогічними вправами;

6. Аналіз контрольної роботи необхідно проводити відразу, для цього необхідно завершувати роботу за кілька хвилин до закінчення.

Бажано фрагменти рішення розібрати відразу після написання роботи, тому що наступного дня або пізніше учні вже втрачають інтерес до змісту роботи і багато цікавляться тільки оцінкою;

7. Обов'язково потрібно проводити кількісний і якісний аналіз контрольної роботи.

1.3.2 Машинні засоби перевірки

Для контролю знань учнів використовують персональний комп'ютер. Дляконтролю знань учнів зручно застосовувати типові розрахунки, які включаютьнайбільш характерні завдання базового курсу [3].

Надалі будемо говорити про машинних засобах контролю знань, і, вЗокрема, про тестування із застосуванням засобів обчислювальної техніки.

1.4 Комп'ютерне тестування

Ідея комп'ютерного тестування безпосередньо виникає від ідеїпрограмованого контролю знань. Програмований контроль знань, усвою чергу, був неминучою реакцією на деякі проблеми перш за всевищої освіти в Росії. Власне, приблизно ті ж проблемипоширюються і на шкільну освіту, але останнє, в силутрадиційної відсталості, дуже слабо вразливе до нових технологій.

Основною проблемою будь-якого освіти (і не тільки російського,до речі), є відсутність чіткого контролю за якістю засвоєнняматеріалу. Причому якщо в шкільній практиці вчитель ще більш-менш маєможливість з певною періодичністю перевіряти рівень поточних знаньучня, то в ВУЗі викладач цілий семестр видає матеріал і лише вкінці семестру переконується в рівні його засвоєння. Певна річ, у системівищої освіти мається на увазі, що студенти повинні в достатнійступеня займатися і самостійним утворенням, проте, цепередбачуване самостійне одержання знань залишається цілком іповністю на совісті студента, і викладач абсолютно не може знати,хто саме з студентів хоч щось робить самостійно. З отриманнямвеликим числом учнів доступу в Internet положення ускладнилося ще йтим, що тепер навіть здача рефератов не має на увазі абсолютно ніякоїроботи з інформацією; частенько студенти навіть не вважають за потрібне цілкомпрочитати те, що роздруковують з Мережі [4].

Необхідність систематичного контролю за засвоєнням матеріалусумнівів не викликає. Перш за все це давало б економію часувикладача, який за відсутності зворотного зв'язку змушений або повторюватиположення, які студентами давно засвоєні, або викладати положення,засновані на фактах, погано засвоєних студентами. В другу чергу,систематичний контроль за рівнем знань учнів стимулює підвищенняякості навчання за рахунок посилення акценту на важких для засвоєнняположеннях і підвищення відповідальності учнів за результатисамостійної роботи (у випадку, природно, коли викладач у цьомузацікавлений).

Важливим моментом систематичного програмованого контролю знаньє його об'єктивність, що обумовлено перенесенням акценту з каральноїфункції на інформативну. Тільки в такому разі учень не буде боятисяконтролю і винаходити способи отримання підвищеної оцінки, і тільки в такомувипадку викладач буде отримувати реальну картину знань учня.

Технічно програмований контроль знань простий - учням видаєтьсяякийсь паперовий носій (розквіт програмованого контролю викликав до життярелейно-лампових "електронних" монстрів, які до цього дня можна бачитина іспитах по здачі на права водія), на якому записані питання іваріанти відповідей, один (або декілька) з яких є правильними.
Вчиться залишається лише розставити хрестики проти правильних відповідей.

Подібна технологія дозволила зробити якісний стрибок уздійснення зворотного зв'язку між викладачем і студентом.
Програмований контроль, що складається з 8-10 питань, проводиться за дужекороткий термін - від 5 до 10 хвилин, і при цьому викладач може отриматиповноцінну інформацію про засвоєння пройденого матеріалу всієї навчальноїгрупою одночасно. Крім того, технічна реалізація програмованогоконтролю дозволила повністю уникнути списування, даючи можливістьзапропонувати кожному учню свій варіант програмований карти.

Недоліком програмованого контролю в його до-комп'ютерному виглядібула висока трудомісткість створення програмованих карт, які (уідеалі) були потрібні на кожне заняття, і складність їх подальшоїобробки. З появою комп'ютерних технологій у викладачів з'явиласяможливість різко знизити трудомісткість і підготовки контролю, і обробкирезультатів.

Виділяють п'ять загальних вимог до тестів:

. валідність;

. визначеність (общепонятном);

. простота;

. однозначність;

. надійність.

Валідність тесту - це адекватність. Розрізняють змістовну іфункціональну валідність: перший - це відповідність тесту змістуконтрольованого навчального матеріалу, друга - відповідність тестуоцінюваному рівнем діяльності.

Виконання вимоги визначеності (загальнодоступності) тестунеобхідно не тільки для розуміння кожним учнем того, що він повиненвиконати, а й для виключення правильних відповідей, що відрізняються від еталона.

Вимога простоти тесту означає, що тест повинен мати одне завданняодного рівня, тобто не повинен бути комплексним і складатися з декількохзавдань різного рівня. Необхідно відрізняти поняття "комплексний тест" відпоняття "важкий тест". Складність тесту прийнято характеризувати числомоперацій P, яке треба виконати в тесті: P <3 - перша групатруднощі; P = 3-10 - друга група труднощі. Не слід також змішуватипоняття простоти-комплексності і легкості-труднощі з поняттям складності.

Однозначність визначають як однаковість оцінки якості виконаннятесту різними експертами. Для виконання цієї вимоги тест повинен матиеталон. Для вимірювання ступеня правильності використовують коефіцієнт K (= P1/
P2, де P1 - кількість правильно виконаних суттєвих операцій втесті або батареї тестів; P1 - загальна кількість суттєвих операцій втесті або батареї тестів. Істотними вважають ті операції в тесті,які виконуються на перевіряється рівень засвоєння. Операції, що належатьдо більш низького рівня до числа істотних не входять. При K ((0.7вважають, що діяльність на даному рівні засвоєна.

Поняття надійності тестування визначають як вірогідність правильноговимірювання величини K (. Кількісний показник надійності r ([0, 1].
Вимога надійності полягає у забезпеченні стійкості результатівбагаторазового тестування одного і того ж випробуваного. Надійність тестуабо батареї тестів зростає із збільшенням кількості суттєвих операцій P
[5].

Отже, при реалізації систем комп'ютерного тестування необхідно, намій погляд, дотримуватися саме цих п'яти вимог до створюванихтестів. Але проблема комп'ютерного тестування коштує набагато гостріше.
Реалізація в системах тестування описаних вище п'яти вимоги до тестівне означає того, що створений комплекс буде відповідати всім вимогамвикладача і учня.

Більшість програмних продуктів не дають можливості викладача істуденту, вчителю і учню відійти в реальному навчальному процесі відтрадиційних методик: лекційного курсу, конспекту, очного контролю знань,контрольних робіт, заліків, іспитів. Цей недолік можна визначитинаступним: комп'ютерний курс є авторським за визначенням, і томузабезпечує високу якість освіти тільки при відповідномусупроводі автором (який, в більшості випадків, не маєдостатніми знаннями в галузі інформаційних технологій). Хочаокремі компоненти комп'ютерного навчального, контролюючого абонавчально - контролюючого курсу можуть використовуватися як незалежнінавчальні модулі іншими викладачами (а також і при самостійномуосвоєнні теми), максимальний ефект, швидше за все, може бути досягнутийтільки у взаємодії з автором-розробником курсу.

Якщо ж в освітній процес, заснований на авторськомумультимедіа курсі, включається інший викладач, виникає небезпекаконфлікту особистостей, так як на єдиному освітньому полі стикаються нетільки різні способи методичної організації навчального процесу, а йособистісні різні підходи.

Що стосується перевірки якості знань, неформальний характер процесуоцінювання знань вимагає застосування важко піддаються обробцівикладачем комп'ютерних тестів, необхідна активна зворотній зв'язок,допомагає оцінити правильність засвоєння матеріалу, повинна бути чітковиражена визначеність і результативність [6].

Саме неформальність знань як таких, і процесу перевірки знаньзокрема, породило безліч проблем в галузі комп'ютерноготестування, таких як необ'єктивність оцінювання, труднощі розумінняучнями підготовлених питань, повільна робота комп'ютерних систем, ітощо

На мій погляд, інженерія знань і методи теорії штучногоінтелекту допоможуть створити систему контролю знань, що дозволяє будуватимоделі знань викладача та тестової та об'єктивно оцінювати знання тауміння останнього.

2. Інтелектуальне тестування

У поняття «штучний інтелект» вкладається різний зміст - відвизнання інтелекту в ЕОМ, що вирішують логічні або навіть будь-якіобчислювальні задачі, до віднесення до інтелектуальних лише тих систем,які вирішують весь комплекс завдань, здійснюваних людиною, або ще більшешироку їх сукупність. Можна виділити дві основні лінії робіт зштучного інтелекту (ШІ). Перша пов'язана з удосконалюванням самихмашин, з підвищенням "інтелектуальності" штучних систем. Другапов'язана із завданням оптимізації спільної роботи "штучного інтелекту"і власне інтелектуальних можливостей людини.

Ідея створення мислячих машин "людського типу", які, здавалосяб, думають, рухаються, чують, кажуть, і взагалі ведуть себе як живі люди,йде корінням в глибоке минуле. Ще стародавні єгиптяни та римлянивипробовували побожний жах перед культовими статуями, якіжестикулювати і вбачали пророцтва (зрозуміло, не без допомоги жерців).
У середні віки і навіть пізніше ходили чутки про те, що у когось із мудрецівє гомункул (маленькі штучні чоловічки) - справжні живі,здатні відчувати істоти [2]. В даний час роботи, системирозпізнавання образів, експертні системи і т.д. викликають у непосвяченоготой же трепет і захоплення «свідомої» машиною.

Але не дарма свого часу були заморожені деякі дослідження вобласті ШІ. Спроби створити машинний розум не вдавалися, і раз по разентузіазм вчених згасав, так як існуючі на той момент обчислювальнікошти не дозволяли хоча б приблизно відтворити взаємодіюнейронів головного мозку. Поява багатопроцесорних систем і збільшеннякількості команд мікропроцесорів і його тактової частоти дозволяє зараз,на мій погляд, «побудувати» наближене мислення людини з використаннямпаралельних процесів і нейронних мереж.

Звертаючись до проблеми ролі ІІ у навчанні та освіті, будеморозглядає цей процес як одну з різновидів взаємодіїлюдини з ЕОМ, і розкривати серед перспективних можливостей ті, якіспрямовані на створення так званих адаптивних навчаються систем,імітують оперативний діалог учня і викладача-людини.

2.1 Методи та моделі

Інтелектуальне тестування передбачає наявність моделі знань,моделі самого процесу тестування та оцінювання. Так можнаохарактеризувати загалом всі розробки в цій галузі. Розглянемодеякі з них більш докладно.

2.1.1 Моделі розпізнавання образу рівня знань

Традиційна Российская система оцінювання знань учнів заснованана лінгвістичних оцінках, за якими встановлюється стипендія,проводиться облік успішності, проставляються записи в залікових книжках заперіод навчання та ін

Разом з тим, така нова освітня процедура якосвітній тестування по альтернативному ознакою припускаєоцінювання рівня знань в діапазоні від нуля до ста, що породжує проблемурозпізнавання лінгвістичного образу знань за результатами такогоосвітнього тестування.

Під чином рівня знань розуміються яких навчають, що належать добезлічі (групі), знання яких по "еталону рівня знань" віднесені долінгвістичним оцінками незадовільно (D), задовільно (C),добре (B), відмінно (A).

Під розпізнаванням образу рівня знань розуміється процедура прийняттярішення про приналежність конкретного учня до одного із зазначенихобразів на підставі порівняння його освітніх досягнень притестуванні з характеристиками образу.

Під час тестування по альтернативному ознакою використовується закритаформа тесту, характеристиками якої є: функція щільностірозподілу неправильних відповідей f (d), прийнятний рівень неправильнихвідветов q0, неприйнятний рівень неправильних відповідей q1, ризик заниженоюоцінки знань a, ризик завищеної оцінки знань b, функція оцінювання знаньf (Q), обсяг освітньої інформації N, обсяг вибірки завдань тесту n ікритерій прийняття рішень у вигляді граничного числа неправильних відповідей K.

Перелічені характеристики є взаємозалежними, але неволодіють достатньою властивістю чіткості. В умовах їх нечіткості длярозпізнавання образу рівня знань учнів цілком припустимо для нормальнореалізованої освітньої послуги прийняти модель розподілунеправильних відповідей за законом рідкісних випадкових подій Пуассона і функціюоцінювання рівня знань сформувати по цьому ж закону [8].

Оскільки освітня інформація в банку завдань тесту N в їхвибірці n представляється як статистична сукупність, а завдання тестухто навчається в комп'ютерному варіанті завжди для виконання видаютьсяпослідовно, то для розпізнавання образу рівня знань можливоскористатися послідовним критерієм Вальда. При цьому приймемододаткове принципову умову, що завдання тесту однорідні покількості освітньої інформації по конкретній навчальній дисципліні,оскільки аналітичних методів класифікації завдань у міру їх складностіабо труднощі поки не розроблено.

Будемо позначати гіпотезу про прийнятному рівні знань H0, а гіпотезу пронеприйнятному рівні знань H1. Нехай в результаті послідовногонадходження завдань тесту в обсязі n отримані неправильні відповіді d1, d2,d3 ... dn. При певній функції оцінювання знань за законом Пуассонапослідовний критерій Вальда дозволяє за вибіркою обсягом nкласифікувати учнів за рівнем знань на три подобраза за кількістюобластей прийняття рішень. Для того, щоб мати чотири образу необхіднозробити для кожної з трьох областей повторне послідовнетестування [7].

У запропонованій процедурі рекомендується використовувати два способирозпізнавання образу рівня знань: стандартний і посилений. При цьомузадаються лише чотири вихідні характеристики тесту q1, q0, a і b.

За нормального способу по першій вибірці завдань тесту n1 виробляєтьсякласифікація учнів на три попередні області (рівні): низька,нормальна і висока. За другим вибіркою завдань тесту n2 = n1 або n2