Устройство для тестирования обучаемых

Полезная модель относится к области информационных технологий, используемых в учебном процессе в качестве технических средств обучения, в частности, при тестировании обучаемых с последующим определением их рейтинга. Содержит прямоугольную матрицу m×(n+1) ячеек с учебной информацией 1, блок n коммутаторов 5, блок m элементов n! перестановок ячеек с учебной информацией 2, генератор случайных n чисел на m выходов 3, шифратор 4 m×n, блок оценивания 6, блок предъявления (m-1) оценок 7 и элементы ввода ответа «Не знаю» 8, что обеспечивает повышение объективности оценивания результатов тестирования.

Полезная модель относится к области информационных технологий, используемых в учебном процессе в качестве технических средств обучения, в частности, при тестировании обучаемых с последующим определением их рейтинга.

Для повышения оперативности и объективности оценки знаний в учебном процессе находит широкое применение тестирование, при котором обучаемый в присутствии преподавателя выбирает правильный ответ из нескольких ему предложенных вариантов ответов, среди которых есть правильные и несколько неправильных ответов. Чтобы уменьшить вероятность угадывания правильного ответа обучаемому предъявляют больший объем заведомо ложной (неправильной) учебной информации. Так как для большинства обучаемых все предъявляемые ответы как правильные, так и неправильные, являются равновероятными, то после такого тестирования обучаемые ухудшают свои остаточные знания.

Известно устройство для предъявления информации при обучении, содержащее блок n коммутаторов и прямоугольную матрицу m×(n+1) ячеек с учебной информацией, а также пульты преподавателя и ввода ответов [1]. За счет изменения тона подсветки ячеек с учебной информацией при вводе ответов обучаемому предъявляется только та учебная информация, которая не содержит заведомо ложных ответов. Из этой учебной информации тестируемый выстраивает цепочку m ответов на один из n, заданных преподавателем, вопросов. Включение в эту цепочку ответов на другие вопросы, которые обучаемому не задавались, считается ошибкой при тестировании. Такое предъявление учебной информации расширяет дидактические возможности выборочного метода тестирования и защищает ее от дидактических ошибок, так как обучаемому не предъявляются заведомо ложные варианты ответов, объем информации о которых превышает объем правильной информации. Поэтому такое тестирование можно использовать не только при контроле знаний, но и при обучении слабо и средне подготовленных обучаемых, для которых все варианты ответов равновероятны.

Недостаток известного устройства состоит в том, что взаимное расположение предъявляемого учебного материала на координатной плоскости прямоугольной матрицы ячеек с учебной информацией может служить подсказкой в выборе цепочки правильных ответов, что снижает объективность тестирования. Кроме того, при визуальном подсчете различных тонов подсветки ячеек предъявляемой учебной информации возможны субъективные ошибки при подсчете суммарного результата.

Наиболее близким к предполагаемому известным техническим решением является устройство для защиты предъявляемой при обучении информации от дидактических ошибок, содержащее прямоугольную матрицу m×(n+1) ячеек с учебной информацией, блок n коммутаторов, блок m элементов n! перестановок ячеек с учебной информацией, генератор случайных n чисел на m выходов, шифратор m×n, блок оценивания и блок предъявления (m-1) оценок, m выходов генератора случайных n чисел подключены к соответствующим m входам блока m элементов n! перестановок ячеек с учебной информацией, каждый из m столбцов прямоугольной матрицы содержит одну верхнюю неподвижную (n+1)-ю ячейку с названием учебной темы столбца и n нижних управляемых подвижных ячеек с возможностью n! раз их переставлять между собой в каждом столбце прямоугольной матрицы автоматически с помощью блока n! перестановок ячеек с учебной информацией, управляющие входы ячеек с учебной информацией каждого столбца прямоугольной матрицы подключены к соответствующим n выходам каждого из m элементов блока n! перестановок ячеек с учебной информацией, выходы ячеек с учебной информацией подключены через блок n коммутаторов и блок оценивания к входам блока предъявления (m-1) оценок, управляющие входы каждого из блока n коммутаторов связаны через шифратор m×n с соответствующими m выходами генератора случайных n чисел [2]. Изменение взаимного места расположения ячеек с учебной информацией в каждом столбце прямоугольной матрицы позволяет значительно увеличить число тестовых ситуаций по одной и той же теме занятия и повысить тем самым объективность тестирования обучаемых, что является важным при выставлении рейтинговой оценки обучаемых.

Недостаток прототипа заключается в том, что предоставляемая техническая возможность выбора ответов не исключает провоцирования обучаемого на угадывание ответа, особенно в том случае, когда он не может точно определить правильный ответ, что снижает достоверность тестирования, дезориентирует преподавателя на выбор учебных тем для повторных занятий и не воспитывает чувства искренности у обучаемых.

Целью полезной модели (техническим результатом) является повышение объективности оценивания результатов тестирования с помощью технических средств обучения за счет предоставления возможности обучаемому избегать угадывание ответа, например, отвечая «Не знаю» на некоторые вопросы теста, содержание которых переставлено между собой по псевдослучайному закону.

Сущность полезной модели состоит в том, что, кроме известных и общих отличительных признаков, а именно: прямоугольной матрицы m×(n+1) ячеек с учебной информацией, блока n коммутаторов, блока m элементов n! перестановок ячеек с учебной информацией, генератора случайных n чисел на m выходов, шифратора m×n, блока оценивания и блока предъявления (m-1) оценок, m выходов генератора случайных n чисел подключены к соответствующим m входам блока m элементов n! перестановок ячеек с учебной информацией, каждый из m столбцов прямоугольной матрицы содержит одну верхнюю неподвижную (n+1)-ю ячейку с названием учебной темы столбца и n нижних управляемых подвижных ячеек с возможностью n! раз их переставлять между собой в каждом столбце прямоугольной матрицы автоматически с помощью блока n! перестановок ячеек с учебной информацией, управляющие входы ячеек с учебной информацией каждого столбца прямоугольной матрицы подключены к соответствующим n выходам каждого из m элементов блока n! перестановок ячеек с учебной информацией, выходы ячеек с учебной информацией подключены через блок n коммутаторов и блок оценивания к входам блока предъявления (m-1) оценок, управляющие входы каждого из блока n коммутаторов связаны через шифратор m×n с соответствующими m выходами генератора случайных n чисел, предлагаемое устройство для тестирования обучаемых содержит (m-1) элементов ввода ответа «Не знаю», установленных в каждом столбце, кроме первого, прямоугольной матрицы ячеек с учебной информацией, выходы (m-1) элементов ввода ответа «Не знаю» подключены к дополнительным входам блока оценивания для взвешенного повышения итоговой оценки на индикаторах блока предъявления (m-1) оценок.

Новизна полезной модели состоит в том, что устройство для тестирования обучаемых содержит (m-1) элементов ввода ответа «Не знаю», установленных в каждом столбце, кроме первого, прямоугольной матрицы ячеек с учебной информацией, выходы (m-1) элементов ввода ответа «Не знаю» подключены к дополнительным входам блока оценивания для взвешенного повышения итоговой оценки, отображаемой на индикаторах блока предъявления (m-1) оценок, что обеспечивает повышение объективности оценивания результатов тестирования.

Функциональная схема устройства для тестирования обучаемых изображена на чертеже, где обозначено:

- прямоугольная матрица размером m×(n+1) ячеек с учебной информацией;

- блок m элементов n! перестановок ячеек с учебной информацией;

- генератор случайных n чисел на m выходов;

- шифратор m×n;

- блок n коммутаторов;

- блок оценивания;

- блок предъявления (m-1) оценок;

- элементы ввода ответа «Не знаю».

На чертеже показано, что в исходном состоянии (статика) управляющие входы столбцов 1,1, 1.2, , 1. m прямоугольной матрицы 1 ячеек с учебной информацией подключены через блок 2 m элементов n! перестановок ячеек к m выходам генератора 3 случайных n чисел, выходы которого соединены через шифратор 4 к управляющим входам блоков 5 коммутаторов. Выходы ячеек с учебной информацией прямоугольной матрицы 1 связаны через блоки коммутации 5 и оценивания 6 с входами блока 7 предъявления (m-1) оценок. Выходы элементов 8 ввода ответа «Не знаю» подключены к дополнительным входам блока оценивания.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

На неподвижных (верхних) ячейках всех столбцов 1.1, 1.2, ,1.m прямоугольной матрицы 1 с ячейками учебной информации указывается вопрос (раздел) изучаемой темы. В первом столбце 1.1 прямоугольной матрицы 1 во всех ячейках, кроме верхней, приведены возможные правдоподобные варианты заданий, которые назначает преподаватель. Переставляемые ячейки 1.1, 1.2, , 1.n внутри каждого столбца 1.1, 1.2, , 1.m прямоугольной матрицы 1 имеют техническую возможность менять (переставлять) местами свою предъявляемую учебную информацию в пределах своего столбца. Такая перестановка ячеек с учебной информацией в каждом столбце прямоугольной матрицы 1 выполняется заблаговременно автоматически с помощью элементов 2.1, 2.2, , 2.m блока 2 элементов перестановок ячеек n! раз с учебной информацией или вручную преподавателем.

Обучаемый выбирает одну или несколько ячеек с правильными ответами в каждом столбце прямоугольной матрицы 1. Выходные сигналы этих выбранных ячеек поступают на входы соответствующих коммутаторов блока n коммутаторов 5 для последующей автоматической оценки результата тестирования.

Переставлять местами ячейки учебной информации между собой дидактически необходимо для обеспечения большого числа тестовых ситуаций, каждая из которых отличается друг от друга хотя бы расположением одной ячейки с учебной информацией. Например, при m=4 и n=3 имеем 4!·3!=144 экземпляров тестов (тестовых ситуаций), отличающихся друг от друга. Причем тесты составлены на одну, общую для всех обучаемых, изучаемую учебную тему, представленную в m разделах по n вопросам в каждом разделе. В таком контрольно-обучающем тесте предъявляемая учебная информация защищена от дидактических ошибок и обеспечивает высокую объективность тестирования.

Перестановка ячеек с учебной информацией в каждом столбце прямоугольной матрицы 1 с помощью блока 2 перестановок ячеек осуществляется по случайному (равномерному) закону, который формирует генератор 3 случайных n чисел на m выходов. Выходные сигналы этого генератора 3 случайных n чисел управляют работой элементов перестановок блока 2 управляемых ячеек с учебной информацией.

После того, как генератор 3 случайных чисел и блок 2 перестановок ячеек с учебной информацией завершат свою работу, обучаемый, используя предъявленную ему информацию, не содержащую заведомо ложных ответов по всем m столбцам матрицы 1 в n вариантах каждого столбца, составляет цепочку из ячеек 1 с учебной информацией, которая соответствует только тому одному единственному варианту из n, который был задан преподавателем. Выбранный ответ для другого варианта задания, который преподаватель не задавал, считается неправильным, так как он не соответствует заданному в первом столбце прямоугольной матрицы 1 вопросу.

Так как обучаемый анализирует предъявленную ему информацию, в которой нет заведомо ложных ответов по всем m разделам (столбцам) и сразу во всех n ее вариантах, то он не ухудшает свои остаточные знания по данной учебной теме тестирования даже в том случае, если все n предложенные ему для выбора ответы являются равновероятными и он допустит ошибку в правильности выбора цепочки ответов. При этом, зная ответы на другие вопросы, обучаемый может методом исключения неправильных ответов правильно подобрать ответ на свой заданный преподавателем вопрос, что расширяет дидактические возможности такого метода тестирования.

Автоматический подсчет числа допущенных ошибок выполняет известный в прототипе блок оценивания 6. Если обучаемый указал все (m-1) ячейки с правильными ответами в каждом столбце прямо угольной матрицы 1 ячеек с учебной информацией, то в блоке оценивания 6 включатся все элементы совпадения И, что отображается на выходах блока 7 предъявления (m-1) оценок максимальным баллом успешного ответа. При каждой допущенной ошибке в выборе ячейки из прямоугольной матрицы 1 ячеек с учебной информацией не включается соответствующий логический элемент совпадения И блока оценивания 6 и итоговая оценка тестирования автоматически понижается пропорционально числу допущенных ошибок.

Для исключения провоцирования обучаемого на угадывание ответа, особенно в том случае, когда он не может точно определить правильный ответ, в предлагаемом устройстве предоставлена техническая возможность ответа «Не знаю» с помощью элементов 8.1, 8.2, 8.(m-1), которые установлены в каждом столбце, кроме первого, прямоугольной матрицы 1. Отметим, что угадывание ответа снижает достоверность тестирования, дезориентирует преподавателя на выбор учебных тем для повторных занятий и не воспитывает чувства искренности у обучаемых. Мотивированный ответ «Не знаю», введенный с помощью элементов 8, взвешенно повышает итоговую оценку, предъявляемую блоком 7, что повышает объективность тестирования.

Промышленная осуществимость заявленной полезной модели обосновывается тем, что в ней используются известные в аналоге и прототипе блоки и элементы по своему прямому функциональному назначению. В организации-заявителе изготовлен в 2013 году действующий образец устройства для тестирования обучаемых с использованием бумажного носителя учебной информации, размещенного в ячейках прямоугольной матрицы 1.

Положительный эффект от использования полезной модели состоит в том, что повышается не менее чем на 1520% объективность оценивания результатов контрольно-обучающего тестирования за счет предоставления технической возможности обучаемому избегать угадывание ответа, например, отвечая «Не знаю» на некоторые вопросы теста, содержание которых переставлено между собой по псевдослучайному закону.

Источники информации:

1. Авт.свид. СССР 1672507, МПК G09B 7/00, Устройство для предъявления информации при обучении, автор: Кочетов А.С., опубл. 23.08.1991 г., заявитель: Серпуховское ВВУРВ, (аналог).

2. Патент RU 102820 на полезную модель «Устройство для защиты предъявляемой при обучении информации от дидактических ошибок», G09B 7/00, приоритет: 21.10.2010, авторы: Балдов П.В. и др., патентообладатель: МОУ «Институт инженерной физики», (прототип).

Устройство для тестирования обучаемых, содержащее прямоугольную матрицу m×(n+1) ячеек с учебной информацией, блок n коммутаторов, блок m элементов n! перестановок ячеек с учебной информацией, генератор случайных n чисел на m выходов, шифратор m×n, блок оценивания и блок предъявления (m-1) оценок, m выходов генератора случайных n чисел подключены к соответствующим m входам блока m элементов n! перестановок ячеек с учебной информацией, каждый из m столбцов прямоугольной матрицы содержит одну верхнюю неподвижную (n+1)-ю ячейку с названием учебной темы столбца и n нижних управляемых подвижных ячеек с возможностью n! раз их переставлять между собой в каждом столбце прямоугольной матрицы автоматически с помощью блока n! перестановок ячеек с учебной информацией, управляющие входы ячеек с учебной информацией каждого столбца прямоугольной матрицы подключены к соответствующим n выходам каждого из m элементов блока n! перестановок ячеек с учебной информацией, выходы ячеек с учебной информацией подключены через блок n коммутаторов и блок оценивания к входам блока предъявления (m-1) оценок, управляющие входы каждого из блока n коммутаторов связаны через шифратор mЧn с соответствующими m выходами генератора случайных n чисел, отличающееся тем, что содержит (m-1) элементов ввода ответа "Не знаю", установленных в каждом столбце, кроме первого, прямоугольной матрицы ячеек с учебной информацией, выходы (m-1) элементов ввода ответа "Не знаю" подключены к дополнительным входам блока оценивания для взвешенного повышения итоговой оценки, отображаемой на индикаторах блока предъявления (m-1) оценок.