ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РЕАЛИЗАЦИЯ НОВОЙ СИСТЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ТЕСТИРОВАНИЯ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЙ СУБЪЕКТИВНЫЙ ТЕСТ В ШКОЛАХ СО СЛАБОЙ БАЗОЙ ОБСЛУЖИВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ

Аннотация. В данной статье описывается разработка и внедрение усовершенствованной системы электронных экзаменов, которая может быть реализована в режиме онлайн посредством субъективных экзаменов, таких как традиционные письменные экзамены в сфере дистанционного образования и в школах со слабой платформой информационных услуг. Предлагаемая авторами статьи система электронного экзамена может выполнять простые формы итогового контроля знаний, такие как одиночный и множественный выбор, бланкирование и парное тестирование, а также формы высокой сложности, такие как описание, проверка, графика и живопись, устные и поведенческие представления.

Ключевые слова: дистанционный тест, субъективный тест, тест повествовательного стиля, COVID-19, фундамент ИТ-обслуживания

1. Введение

Со стремительным развитием информационных технологий появилась теория компьютерной оценки (CAA), а также были разработаны и внедрены различные типы систем электронных экзаменов, в результате чего тестирование также получило развитие в форме экзамена с использованием тестовых заданий, таких как задачи с выбором фиксированных ответов, задачи на составление пар и т. д. Однако предыдущие системы электронных экзаменов, использующие эти тестовые задания, имели некоторые недостатки, такие как сложность оценки компетенций высокого уровня, таких как аналитические способности студентов и их способность к применению. В прошлом образовательный сектор работал над созданием системы электронных экзаменов, которая использовала бы описательные тестовые вопросы для выявления недостатков таких систем электронных экзаменов и оценки пригодности студентов, однако внедрение этих экзаменов все еще сталкивается с проблемами, которые необходимо решить [1, c. 14–17]. В частности, чрезвычайные противоэпидемические мероприятия на государственном и мировом уровне по предотвращению пандемии COVID-19 неуклонно активизируются практически во всех странах и регионах мира, включая КНДР. В результате этого в образовательную сферу внедряются системы поддержки обучения и оценки способностей через компьютерные и мобильные сети, что требует совершенствования методов тестирования учащихся.

Следовательно, необходимо разработать систему электронного экзамена, которая позволит большому количеству участников одновременно сдавать экзамен удаленно и проводить субъективные (описательные) экзамены даже в школах без выделенных серверов.

Ранее проводились исследования по использованию сегментированных серых гистограмм для автоматического выставления баллов на бумажных экзаменах, зафиксированных на статическом изображении [4, c. 685–690].

Кроме того, был предложен метод субъективной оценки проблем, основанный на семантическом сопоставлении ключевых слов, а не на строгом сопоставлении текста, что обеспечивает существенно более высокую точность, гибкость и применимость при автоматической оценке субъективных экзаменационных проблем [6, c. 87–90].

Компьютерные экзамены и экзамены на субъективность также играют важную роль во многих университетах, и основным препятствием для внедрения электронных экзаменов является автоматическая оценка листа ответов. Механизм вывода и базу данных для решения этой проблемы обсуждался ранее [2, c. 40–43].

Также предлагалась разработанная на коммерческой основе компьютерная система аттестации, которая использует определенные правила для оценки субъективных ответов на экзамене [3, c. 95–98].

И хотя это общенациональная достопримечательность и востребованность со стороны студентов, агентов и школ, подобного рода электронный экзамен подтвердил, что экзаменационный журнал в электронной системе контроля имеет серьезные недостатки, связанные с потерей данных вследствие интернет-соединения и подключения к компьютерной сети, а также предложил усовершенствованную электронную экзаменационную систему, которая может преодолеть этот недостаток [5, с. 834–839].

Как и в предыдущих исследованиях, были разработаны и широко используются системы экзаменов для оценки познавательных способностей и полезности учащихся. Однако при их проведении с использованием такого рода систем текущая ситуация в средних и начальных школах представляет собой иррациональную проблему проведения крупномасштабных тестов. Кроме того, поднимается вопрос о введении ответов в субъективную проблематику экзамена.

2. Модульная конфигурация данной системы.

В данной статье предлагается метод проектирования системы электронного экзамена, позволяющий проводить онлайн субъективные экзамены, такие как традиционные письменные экзамены в дистанционном образовании и школах всех уровней. Предлагаемый метод представляет собой совокупность проектирования модели, бизнес-процесса, физической конфигурации и программируемой конфигурации информационных систем, способных проводить субъективные экзамены на основе описания экзамена в режиме реального времени для тысяч участников, даже если любой персональный компьютер настроен в качестве экзаменационного сервера через компьютерную сеть. Предлагаемая система обозначается как WES и определяется следующим образом:

WES = <ES, MS, SS, ED, EU, InT, LoT, EnP>,

ES: терминальная программа, MS: программа управления экзаменом;

SS: программа обслуживания экзамена; ED: база данных экзамена;

EU: интерфейсный модуль LMS; EnP: модуль шифрования;  

InT: модуль ввода и редактирования; LoT: модуль управления иерархической распределенной нагрузкой.

InT определяется следующим образом: InT = <SA, AT, EnP>, где SA — описательная задача, AT — тип данных ответа. AT = <TO, MO, CO, DO, PO>, где TO — текстовый объект, MO — объект модификации, CO — химический объект, DO — объект рисования, PO — объект изображения. Как показано на рисунке 1, наша система электронного экзамена позволяет учащимся использовать средства ввода информации, такие как клавиатура, мышь, бумага и шариковая ручка, для формирования и ввода ответов на представленные вопросы, используя различные возможности, а также классифицировать типы данных ответов и объекты данных.

Рисунок 1. Конфигурация системы для ввода ответа

Кроме того, система позволяет преподавателю находить и копировать ответы на представленные описательные экзаменационные вопросы, используя различные типы учебных ресурсов, такие как DOC, PDF, а затем классифицировать и шифровать ответы, преобразуя их в тип данных «копия» и объект данных «копия».

Терминальная программа (ES) – это программа, взаимодействующая со студентами, которая в сочетании с модулем ввода и редактирования (InT) выполняет функцию передачи тестовых заданий в программу ввода ответов и обслуживания экзаменов (SS). ES реализует некоторые функции модуля иерархического распределенного управления нагрузкой (LoT) для обеспечения управления нагрузкой SS. Программа управления экзаменами (MS) – это программа, которая взаимодействует с преподавателем, руководителем отдела и другими руководителями учебного процесса и преподавательским составом и передает все данные, связанные с управлением тестами, в программу обслуживания экзаменов (SS).

Программа обслуживания экзаменов (SS) — это программа, которая взаимодействует с администрацией учебной системы, базой данных экзаменов (ED), установленной на экзаменационном сервере и объединенной с иерархическим распределенным модулем управления нагрузкой (LoT) для обработки различных запросов на обслуживание экзаменов.

Иерархический распределенный модуль управления нагрузкой обозначается как LoT и определяется следующим образом: LoT = <HM, CM>

Здесь CM — режим управления, т. Е. Режим настройки C, M.

CM={C, N, M|, ={}}

Здесь m — количество узлов в слое i, которые соединены с одним узлом в слое i-1.

Кроме того, k — количество иерархий, определяемое как:

А число узлов слоя i, подключенных к одному компьютеру на слое i-1, равно:

Затем оставшиеся m компьютеров, не образующие иерархию, управляются сервером.

Здесь n — количество компьютеров, размещённых на уровне i.

Логическая структура иерархической распределённой модели, определённой ранее, показана на рисунке 3.

Как показано на рисунке 3, после того как менеджер экзамена завершил организацию экзамена и компьютеры подключаются к серверу, сервер вычисляет размерность иерархии в соответствии с количеством участников, начавших тест.

Затем на каждом уровне авторы статьи разделяют узлы в соответствии с количеством узлов, управляемых одним узлом (терминальным компьютером входа в систему).

При этом программа экзаменационного терминала каждого узла отправляет с экзаменационного сервера список IP-адресов узлов, выделенных из LoT. Таким образом, иерархическая модель — это модель, которая определяет размерность иерархической структуры в соответствии с количеством экзаменаторов и передает, и получает данные, связанные с экзаменом, через распределительные узлы.

Рисунок 3. Логическая конфигурация иерархической распределенной модели

Алгоритмы передачи и приема данных исследования в программе сервиса тестирования следующие:

Шаг 1: Рассчитайте размерность иерархической структуры в соответствии с количеством инициаторов тестов.

Шаг 2: Найдите  и, исходя из этого, определите количество узлов  в каждом слое.

Тогда уникальное количество узлов, развернутых на каждом уровне, равно .  Здесь , .

Шаг 3: Найдите уникальный набор номеров узлов в следующем слое, который будет разделен на узлы в каждом слое.

,  

Шаг 4: Программа обслуживания экзамена сначала отправляет назначенный своему узлу адрес списка узлов, а также список IP-адресов всех участников экзамена и данные, связанные с экзаменом, на узлы первого уровня.

Затем каждый узел, получающий данные, связанные с экзаменом, передает список IP-адресов узлам с собственным уникальным номером, распределенным по конечному уровню иерархии.

Шаг 5: Оставшиеся компьютеры таблицы, не образующие иерархию, отправляются программой обслуживания экзамена напрямую.

Шаг 6: После завершения экзамена каждый узел отправляет данные, связанные с экзаменом, на свой верхний уровень.

Алгоритм передачи данных экзамена в терминальной программе выглядит следующим образом.

Шаг 1: При наличии запроса на данные экзамена в программе обслуживания экзамена каждый узел переходит к следующему шагу, если назначенные ему узлы отправили данные экзамена или если набор уникальных номеров пуст.

В этой системе программа обслуживания экзаменов отправляет запросы на данные экзаменов узлам через определённые интервалы времени.

Шаг 2: Каждый узел переходит к шагу 3, если флаг состояния соединения с верхним уровнем соответствует узлу, и к шагу 4, если значение флага соответствует программе обслуживания экзаменов.

Шаг 3: Шифрование данных, связанных с экзаменом, с помощью EnP и отправка их на верхний уровень.

Шаг 4: Шифрование данных, связанных с экзаменом, с помощью EnP и отправка их в программу обслуживания экзаменов.

База данных экзаменов (ED) взаимодействует только с программой обслуживания экзаменов и объединена с модулем шифрования (EnP) и модулем интерфейса системы управления образованием (EU) для шифрования и хранения всех данных, связанных с экзаменами.

ЕС позволяет студентам и преподавателям обмениваться данными или создавать гиперссылки на системы управления образованием и необходимую информацию для доступа к информации об организации экзаменов, организации, проводящей оценку, предварительным и последующим экзаменационным работам, а также к информации и результатам экзамена, таким как образцы ответов. EnP выполняет функцию шифрования различных данных, связанных с экзаменом, с помощью нашего специального алгоритма шифрования, в то время как InT выполняет функцию поддержки представления декларативных задач, а также ввода и редактирования ответов. LoT осуществляет контроль нагрузки на экзаменационные серверы, запрашивая все службы, связанные с экзаменом, с помощью нашего специального алгоритма контроля нагрузки.

Схема бизнес-процессов системы представлена ​​на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема бизнес-процессов системы

Как показано на рисунке 2, после того, как студент подготовил тему экзамена в соответствии с курсом, он входит в систему в соответствии с расписанием экзаменов и отправляет ответ на экзаменационный сервер.

Учебный отдел составляет экзаменационные вопросы в соответствии с целью экзамена, планом экзамена и объектом экзамена, а также формирует пример ответа.

Затем, после того как студенты сдали экзамен и была выполнена организация подсчёта баллов, ответы оцениваются, и результаты отправляются на экзаменационный сервер.

Учебный отдел определяет цели экзамена, планы экзамена и объекты экзамена, а также организует экзамен.

После завершения организации экзамена студентам предлагается выполнить экзаменационную работу, и одновременно учебному отделу назначается организация подсчёта баллов.

После завершения оценки в учебном отделе результаты экзамена отправляются на экзаменационный сервер.

Здесь программа обслуживания экзаменов обеспечивает связь и доступ к базе данных менеджера экзаменов и терминальной программы.

Программа управления экзаменами поддерживает функцию их организации в учебном отделе, функцию выставления оценок, создание образцов ответов преподавателем и функцию выставления оценок за экзамен в соответствии с полномочиями пользователя.

Терминальная программа позволяет студентам, просматривающим экзамен, вводить ответы в соответствии с описательными пунктами экзамена на экране компьютера в соответствии со статусом организации экзамена.

База данных экзаменов хранит и управляет данными, необходимыми для управления и работы системы.

Модули ввода и редактирования реализованы в терминальной программе, модуль управления загрузкой реализован в программе обслуживания экзаменов, модуль шифрования реализован в терминальной программе, менеджере экзаменов и программе их обслуживания.

Интерфейс EMS реализован на PHP, а также на странице управления успеваемостью студентов CMS.

3. Результаты и выводы

Предлагаемая система электронных экзаменов была внедрена в трёх университетах, одной старшей средней школе и двух младших средних школах в период с апреля 2023 года по март 2024 года. Для оценки эффективности системы были опрошены четыре специалиста в области образования, три преподавателя, 12 учителей и в общей сложности 19 субъектов.

В таблице 1 представлены результаты анкетирования эффективности системы в процессе её внедрения.

Таблица 1.

Результаты анкетирования (учителей), проведенного в ходе внедрения

Как показано в таблице 1, предлагаемая система превосходит традиционные системы по различным функциям, таким как ввод ответов и выставление оценок для декларативной задачи, мониторинг места проведения экзамена и блокировка неудачных попыток, шифрование данных экзамена, чтение экзаменационного журнала, контроль нагрузки на экзаменационный сервер и т. д.

Результаты анкетирования показывают, что предлагаемая система может быть использована для повышения энтузиазма студентов к обучению, углубления оценки их способностей, включая творческие способности, а также повышения справедливости и объективности при выполнении заданий. Предлагаемая в данной статье система заключается в том, что после завершения экзамена предварительный экзаменационный билет сохраняется в виде файла изображения на компьютере студента и в учебном отделе, а после выставления баллов автоматически сохраняется в базе данных. Предварительный экзаменационный билет хранится на компьютере студента, предварительный экзаменационный билет и итоговый экзаменационный билет — на компьютере преподавателя и в учебном отделе.

Это также обеспечило справедливость и объективность проведения экзамена, предоставив студентам возможность ознакомиться с предварительным и итоговым экзаменационным заданием, а также с образцами ответов на странице чтения студента в системе управления образованием.

В результате, процесс внедрения, эксплуатации и исследования показали, что предлагаемая система очень эффективна в плане ввода ответов и обеспечения безопасности решения субъективных задач экзамена, а затраты на эксплуатацию и обслуживание системы низкие. В будущем мы разработаем систему электронных экзаменов, которая сможет проводить любые типы экзаменов в любой образовательной среде и условиях, оснащенных ИТ-инструментами и компьютерными сетями, путем разработки исследовательской программы, которая сделает традиционные письменные экзамены информативными и интеллектуальными.