12
Таблица 2.
Основные технические характеристики архитектуры
Наименование оборудования Характеристики Цель применения
Компьютеры учителей
и учеников
Intel core2duo
2ГГц, RAM 2 Гб,
HDD 200 Гб
Ведение
документации, работа
во время уроков
Маршрутизатор
D-Link DWM-
321D
Обеспечивает
взаимодействие в
локальной сети либо
группы локальных
сетей
Принтер и сканер
Ricoh Aficio MP
C400SR
Печать/копирование
документации
Модем
Cisco EPC3825
Прием и передача
интернета
С точки зрения программной архитектуры все абсолютно аналогично: у каждого
корпуса своя собственная система, хотя они и похожи, но тем не менее
незначительно различаются. Приведем пример устройства программной
архитектуры для корпуса 1 школы №1370 для типового рабочего места сотрудников
школы:
13
Рисунок 3. Программная архитектура школы №1370 (типового рабочего места
сотрудников школы)
Данная совокупность архитектурных и программных решений позволяет исполнять
весь функционал, необходимы для работы школы: составление отчетов, проведение
уроков с использованием информационных технологий, а также общее
администрирование школьной системы.
1.2. Характеристика комплекса задач, задачи и обоснование
необходимости автоматизации
1.2.1. Выбор комплекса задач автоматизации и характеристика
существующих бизнес-процессов
Существующая система подготовки и обучения детей заключается в преподавании
с последующим домашним заданием. Для предмета информатики данный подход
достаточно часто не подразумевает наличия домашнего задания по причине наличия
достаточного количества практики в учебное время (так, для технического класса
выделяется 6 уроков информатики в неделю, для остальных классов – 1-2 урока), а
также большого количества домашнего задания по дру
гим предметам и
общее
знание нынешних учащихся относительно информационных систем. Большая часть
11 класса уходит на подготовку к ЕГЭ по информатике, и соответственно, введение
автоматизации сделает данную подготовку более продуктивной, качественной и
быстрой, а также может сократить временные затраты для учителей.
В качестве комплекса задач, которые следует автоматизировать, относитс
я создание
системы для полноценной подгот
овки к сдаче ЕГЭ и ОГЭ по информатике. Данная
сфера выбрана в качестве начального этапа по внедрению общей системы, поскольку
данный предмет является наиболее простой и проверяемой во всех частях (включая
часть С в ЕГЭ, которая является достаточно сложной для проверки в остальных
частях, например, в математике или ру
сском языке).
Реализу
емая автоматизация в совокупности можно изобразить с помощью
следующей схемы:
14
Рисунок 4. Контекстная диаграмма системы
1.2.2. Определение места проектируемой задачи в комплексе задач и ее
описание
Данная задача является актуальной для данной школы с целью повышения общего
количества баллов, набранные учениками за ОГЭ и ЕГЭ, что приведет к увеличению
рейтинга школы, а также увеличению финансирования для ГБОУ. Задача
подразумевает подготовку к заданиям тестовой части по ОГЭ и ЕГЭ, а также
подготовка к части С для ЕГЭ и ОГЭ.
При ус
пе
шной реализации данной задачи возможно распространение подобного
опыта для других предметов, как минимум с точки зрения тестовой части (с точки
зрения второй половины заданий возможна дальнейшая разработка спецификаций
для решения и подобного рода задач).
Структурная система реализация системы изображена на следующем графике:
15
Рисунок 5. Структурно-функциональная диаграмма “как должно быть” бизнес-
процесса
Данная задача подразумевает предварительной работы преподавателя для загрузки
тренировочных заданий и правильных ответов. В качестве входных потоков можно
указать задания, загруженные преподавателем, а также ответы учеников при
взаимодействии с системой. Выходным потоком являются непосредственно оценки
и результаты учеников, а также отчет для преподавателя по классу, к
отора
я
сообщает об общих успехах в выполнении определенных заданий экзаменов, что
является результатным документом. Кроме того, в качестве результатного
документа может быть распечатанный вариант заданий по ЕГЭ и ОГЭ.
Программа будет актуальна для учеников 9-11 класса, а также может быть
использована для выполнения домашней работы по данным предметам, которую
преподаватель может опера
тивно проверять.
Загр
узка преподавателем задач может осуществляться в любой момент времени.
Также возможно установление временных ограничений для подготовки учащихся к
выполнению заданий в условиях ограниченного времени, что более приближает к
условиям ЕГЭ.
16
1.2.3. Обоснование необходимости использования вычислительной
техники для решения задачи
Внедрение вычислительной техники для решения подобного рода задач является
экономически эффективным и выгодным методом. В первую очередь, стоит
отметить существующие недостатки в нынешнем методе подготовки к ЕГЭ и ОГЭ.
Во-первых, это достаточно часто отсутствие задач прошлых лет (особенно у
молодых и неподготовленных учеников) и необходимость составлять новые
варианты для учеников. Во-вторых, сложность в ограничении по времени во время
выполнения домашнего задан
ия (на уроках недостаточно времени для проведения
полноценного пробного варианта, а дома
нет возможности ограничить выполнение
во времени). В-третьих, это огромное количество времени, которое преподаватель
тратит на проверку заданий и выявления заданий, вызывающих наибольшие
проблемы у учащихся.
Все эти недостатки устраняю
тся с помо
щью внедрения подобного проекта в школах.
Введение проекта позволяет автоматизировать следующий процесс, связанный с
проставлением оценок, представленный далее.
Рисунок 6 Документооборот, связанный с проставлением оценок
При наличии 25 человек в каждом классе и проведении 1 работы в каждом классе
(то есть проверка около 375 работ) при средней проверке результатов одного класса
за 2 часа, можно сказать, что это экономит около 30 часов преподавателя. При
наличии миним
ум дву
х-трех работ в четверть, можно сказать, что введение
подобной инфраструктуры позволяет сэкономить более 240 часов, которые
17
преподаватель может потратить на более важные вещи, например, проработка
программы и дополнительных материалов для учеников, что безусловно позитивно
скажется на общем развитии учеников.
1.2.4. Анализ системы обеспечения информационной безопасности и
защиты информации
На данный момент нельзя сказать, что в школе №1370 существует определенная
система по информационной безопасности. Наиболее важные данные касательно
учеников школы, содержится в электронном дневнике учащегося МРКО,
заведуемый департаментом образования города Москвы и не являющимся
компетенцией данной школы. Кроме того, сайт школы также принадлежит
департаменту образования города Москвы и контроль за безопасностью
осу
ществляют именно они.
В школе су
ществуют самые элементарные правила пользования сети, такие как не
сохранять пароли, выключать компьютер или ставить фоновый режим при выходе с
рабочего места, использование сложных паролей.
Также на каждый компьютер установлен антивирус Касперского Endpoint Security,
позволяющий блокировать любые возможные заражения со стороны учащихся или
их неосторожного действия. За у
становление и поддержание информ
ационной
безопасности отвечает заместитель директора по вопросам безопасности. Тем не
менее, в школе нет возможно проследить или же вычислить способы защиты от
инсайдерских угроз.
1.3. Анализ существующих разработок и выбор стратегии
автоматизации «КАК ДОЛЖНО БЫТЬ»
1.3.1. Анализ существующих разработок для автоматизации задачи
Различные методы по автоматизации различного тестирования являются составной
частью технологии педагогической диагностики, которая в науке активно
прорабатывается с 80-х годов века. В качестве исследователей данной проблемы
можно упомянуть В.Е. Сайко, Е.А. Михайлычева и других.
7
Одно из направлений,
связанное с изучение вопроса, является разработка методик педагогической
7
Рудинский И.Д, “Структурные основы тестологии”, М.: Горячая Линия-Телеком, 2015, 244 с.
18
диагностики в связи с новыми математическими методами и информационными
технологиями, которые в последнее время активно набирают обороты.
Несмотря на уже имеющиеся результаты, достигнутые в данной области, стоит
отметить, что разработка системы диагностирования является и по сей день
актуальной задачей, поскольку все более новые информационные технологии,
которые появляются с частой регулярностью, позволяют изменить подход к
внедрению системы тестирования любого предмета об
учения, начиная от
информатики и заканчивая литерату
рой.
Автоматизация контроля знаний учащихся происходит прежде всего за счет
компьютерных обучающих сред, цель которых заключается в программной
поддержке учебного процесса. Для предмета информатики наличие подобной среды
является обязательным условием существования курса, нацеленный на получение
прикладных знаний ученика. Так, на данный момент су
ществу
ют среды КуМир
8
, а
также среда Pascal ABC
9
, позволяющие изучать основы программирования языков
программирования и парадигм процедурного программирования.
Помимо сред разработки существуют также и системы для построения тестов с
выбором ответов, которые чаще всего представляют из себя тест с выбором одного
правильного ответа из числа предложенных. Данный подход, хотя и является
доминирующим, не соответствует современным форматам экзаменов, которые
достаточно часто вкл
юч
ают в себя вопросы, где ответ необходимо написать
самостоятельно, и в этом случае нет никаких вариантов ответа.
Стоит отметить, что помимо введения подобной автоматизации, необходимо
пересмотреть также и общий подход к содержанию курсов и методам преподавания
с учетом выделения времени для диагностики. Учитывая, что обычно на
проверочные при заявленном времени в 15 мину
т обычно уходит сильно до
льше
времени (подготовка, написание, последующая сдача и вся суматоха, с этим
связанная), введение автоматических тестов позволит преподавателю иметь больше
времени на уроке для освещения большего числа тем, а также позволить выделять
больше времени на проработку материала (в связи с экономией времени на проверку
работ, которые зачасту
ю являют
ся типовыми).
8
КуМир [Электронный ресурс] URL: https://www.niisi.ru/kumir/
9
PascalABC NET [Электронный ресурс] URL: http://pascalabc.net/
19
На данное время существует огромное количество компьютерных систем
тестирования, которые позволяют охватить все знания, полученные по информатике
за годы обучения. Для большинства из них, как уже было сказано ранее, основа
состоит в виде тестовых заданий, где на вопрос дается несколько вариантов ответа
(чаще всего 4), и только один из них является верным, который и должен выбрать
у
чащийся. Однако развитие
подобных технологий позволит расширить общий пул
вопросов, способы их предъявления, что позволит лучше подготовиться к
предстоящим экзаменам и улучшение системы тестирования дает более глубокое
понимание материала.
Для выделения положительных и отрицательных аспектов существующих программ
тестирования, рассмотрим на примере подобные системы автоматизации контроля
знаний и выделим эти моменты. На текущий день создано огромное количество
подобных систем, как и для разных предметов, так и для разных систем оценивания.
Данные системы имеют название “конструкторов тестов”. В качестве примера для
исследования были взяты две самые известные системы: АСКО
(автоматизированная система контроля обучения)
10
и АДОНИС.
К сожалению, проведенный анализ данных программ позволяет сказать, что у них
существуют определенные недостатки, заключающиеся в следующих пунктах:
необходимость формулирования вариантов ответов на тестовые
задания по принципу “один абсолютно правильный”,
невозможность автоматизации разнообразных методик контроля
знаний, широко применяемых в педагогической практике (оценка
широты либо глубины знаний, учет относительной важности
отдельных тем или разделов изучаемой дисциплины, выбор
сложности теста с учетом ур
овня подготовленности и самооценки
тестир
уемого, стимуляция правильных ответов и т.п.);
значительная трудоемкость ручного формирования такого
множества тестовых заданий и вариантов ответов на каждое из них,
которое позволит исключить или минимизировать вероятность
предъявления одного и того же задания различным тестируемым
при параллельной проверке их знаний.
10
АСКО [Электронный ресурс] URL: http://www.is-it.ru/p_askz.html
20
Для многих подобных систем также существует проблема непроработанности
методических аспектов построения подобных систем, что ведет к сомнительной
пользе таких программ для тестирования
Таким образом, можно сделать вывод, что необходима проработка и создание
собственной системы, которая реализовала необходимый функционал для
подготовки учащихся к ЕГЭ и ОГЭ. Существующие решения имеют определенный
ряд недостатков, который не позв
оляет наиболее прод
уктивным и полноценным
образом подготовиться к экзаменам, что негативно может сказаться на результатах
выпускников и учеников.
1.3.2. Выбор и обоснование стратегии автоматизации задачи
В проекте была выбрана стратегия автоматизации по направлению, а именно
автоматизация по проведению тестирования и методов контроля знаний, что
является одной из функций школы, оптимизация которой приведет к меньшей
нагрузке на преподавателей и позволит, в конечном итоге, либо сократить часть
персонала или же сильно облегчить им работу.
Для реализации задачи внедрения подобного фу
нкционала, необходимо прораб
отать
и выделить основные этапы внедрения автоматизации в процесс. В случае с
автоматизацией процесса контроля знаний, можно выделить следующие этапы
подготовки и решения поставленной проблемы:
анализ структуры экзаменов,
анализ стратегии развития заданий для экзаменов,
определение свойств и классификации заданий ИС,
определение функциональности ИС в целом,
выбор стратегии автоматизации,
форми
рование комплексного п
роекта,
определение архитектуры,
непосредственная реализация и внедрение.
Каждый из этапов важен и представляет часть подхода по направлениям к решению
проблемы. Стоит разобрать каждый из этих этапов, выявить их цель и связь с
другими.
21
Анализ структуры экзаменов подразумевает под собой формирования
определенного количества типов вопросов, которые могут встретиться на экзамене.
Среди них можно выделить:
вопросы с указанием вариантов ответа,
вопросы без указания вариантов ответа, где в качестве ответа выступает
число или определенное слово,
задания по написанию кода,
задания с развернутым ответом.
Под
обная классиф
икации позволяет определить дальнейший необходимый
функционал реализации программы, а также ограничения, накладываемые на
систему (так, система не может самостоятельно проверять развернутые ответы,
поэтому данный функционал может быть реализован только в виде формы для
заполнения, но не проверки, ее должен осуществлять преподаватель).
Стратегия развития заданий заключается в анализе текущей динамики и возможного
предсказания дальнейшего ра
звития в вариативности заданий
, какие типы заданий
могут появиться в дальнейшем, чтобы иметь возможность включить в функционал
методы, которые могут быть неактуальны на данный момент, но будут значимы в
будущем. Исходя из современной динамики (за последние несколько лет задания по
своему типу в ЕГЭ и ОГЭ по информатике не менялись), то можно сказ
ать
, что в
дальнейшем формат, скорее всего, не изменится, а это значит, что наша
спецификация не требует дополнительных затрат на потенциально новые варианты
заданий.
Задания в ИС должны подразделяться по нескольким свойствам:
1. тип задания (в каких номерах оно может встретиться),
2. тема, знание которой проверяет данное задание,
3. сложность выполнения задания для у
чеников (может
определяться
динамически)
Таким образом, данные свойства необходимо учитывать при разработке нашей ИС,
в первую очередь, для классификации и возможности делать либо сбалансированные
по темам тесты, либо делать тесты по одной теме с увеличивающейся сложностью,
что соответствует методическим подходам к обучению.