Осуществляя учебный процесс, преподаватель информатики подготавливает большое количество однотипных заданий для расчетно-графических, самостоятельных и домашних работ. Каждый год задания должны меняться, чтобы студенты не могли воспользоваться результатами, полученными студентами в предыдущие года. Для удобства проверки преподавателю желательно иметь готовые ответы, а также опорные точки решения, чтобы быстро установить ошибку. Так как помимо использования прошлогодних задач также нередко встречаются случаи списывания работ у студентов других групп, преподавателю необходимо подготовить уникальные задания для каждой группы. Таким образом, речь может идти о нескольких десятках вариантов, то есть сотнях задач. Вручную составление такого количества задач, даже по однообразным вариантам, может занять не один день. Например, типовая расчетно-графическая работа содержит до 15 задач на разные темы, а в учебной группе обучается до 18–20 человек, соответственно необходимо составить и проверить около 300 задач.
Для решения составленных заданий преподаватель может пользоваться бесплатными онлайн-сервисами и программами, но это неудобно и отнимает много времени. Кроме того, онлайн сервисы имеют существенные недостатки. Главный из них — отсутствие настоящей генерации вариантов. Как правило, сервис располагает определенной базой задач, то есть, вариативность задач ограничивается готовым набором заданий. Таким образом, нередко данные сервисы никак не помогают преподавателю в создании задач, которые не встречались ранее.
Большинство онлайн сервисов предлагают генерацию варианта, содержащего несколько задач на разные темы, но вариант не генерируется с нуля, а комбинируется из базы задач, собранных из сборников задач для подготовки к ЕГЭ. Также предоставляются сборники задач, зачастую — платные.
На основе сформированных требований была разработана программа, предоставляющая пользователю следующие возможности:
- Выбор тематики задач. Всего предложено 15 разных тем, из которых можно сформировать типовой вариант — от одной задачи до пятнадцати соответственно.
- Возможность выбора подтипа задачи, текста условия задачи. Для каждого типа задач существует несколько подтипов — задачи на схожую тематику и со схожими базовыми алгоритмами решения, но отличающиеся либо сложностью решения, либо искомыми и заданными величинами. Также для разных подтипов используются разные текстовые шаблоны условия задачи.
- Возможность указания количества вариантов. Для сформированного типового варианта можно сгенерировать определенное количество вариантов с разными значениями параметров, но похожими схемами решения.
- Возможность генерации задачи, использую случайные значения. Преподаватель может не указывать диапазоны значения для формирования задачи. В этом случае параметры будут подобраны случайным образом, с учетом связи между ними.
- Возможность указания диапазона значений для той или иной задачи. Так как преподавателю могут быть нужны разные варианты задач, то логично указывать не значения, а их диапазоны, а программа генерирует задачи с разными значениями, укладывающимися в данные диапазоны.
- Возможность сохранения текстов задач, ответов к задачам и опорных точек решения задач. Для дальнейшего использования удобнее сохранять условия задач в документ Microsoft Word, также необходимо сохранить ответы к задачам для проверки, а также опорные точки решения — вычисление промежуточных величин, сверяя которые преподавателю будет проще определить, на каком этапе студент совершил ошибку в решении задачи, если ответы не сходятся.
- Возможность сохранения и загрузки маски варианта. Так как программа может часто использоваться для генерации однотипных задач, удобно хранить шаблон типового варианта, который хранит в себе типы задач, которые необходимо сформировать, с указанием подтипов, текстов условий и диапазонов значений (или случайный выбор параметров).
Типы заданий соответствуют заданиям, применяемым преподавателями Брянского государственного технического университета в учебном процессе согласно учебным планам и образовательным стандартам Министерства Образования Российской Федерации. За базу для разработки алгоритмов решений задач были взяты методические указания по выполнению расчетно-графической работы по дисциплине «Информатика», составленные для студентов первого курса.
Для генерации варианта в программе преподавателю необходимо выполнить следующие действия:
- Отметить типы задач, которые необходимы для типового варианта. По умолчанию все задачи отмечены как необходимые при формировании типового варианта.
- Выбрать подтип, условие, задать необходимые диапазоны (или оставить отметку «использовать случайные значение»).
- Указать количество вариантов и нажать кнопку «Сгенерировать вариант».
- Сохранить варианты, используя команды главного меню.
- При необходимости, сохранить маску варианта.
На рисунке 1 представлено диалоговое окно программы.
Рис. 1. Рабочая область программы
Пример документа, полученного в результате генерации заданий, представлен на рисунке 2.
Рис. 2. Пример документа с сохраненными условиями задач
Важной особенностью программы является возможность работы с шаблонами вариантов заданий. В шаблоне можно сохранять выбранные типы заданий и их количество, ограничения и подтипы. Использование шаблонов позволяет генерировать различные наборы вариантов ежегодно, без необходимости повторного заполнения информации о структуре самостоятельной работы. Работа с шаблоном продемонстрирована на рисунке 3.
Рис. 3. Сохранение шаблона вариантов
Данная программа имеет несколько векторов развития.
- Расширение тематики задач. Так как алгоритмы решения разных типов задач реализованы модульно, одной из перспектив развития является расширение тематики путем добавления новых модулей, например, задач, связанных с построением графиков, задач по другим дисциплинам (дискретная математика, математическая логика, и т. д.).
- Автоматизированная проверка. Так как программа реализует не только построение задачи и ответа, но и опорных точек для решения, при дальнейшем развитии программы можно реализовать проверку решения, составленного студентом, в соответствии с решением, смоделированным программой.
- Повышение гибкости составления задач. Алгоритмы составления задач, реализованных в данной программе, имеют статичную структуру, как текстов задач, так и методов решения. Одним из векторов развития программы является разработка алгоритма, позволяющего преподавателю моделировать собственные задачи. При этом это не ограничивается написанием шаблонов текста задачи с подстановкой параметров через специальные символы. Есть возможность внедрить в программу калькулятор формул, который может преобразовывать введенную строку-выражение. Таким образом, преподаватель может не только составить условие задачи, а в качестве сопутствующего материала указать необходимые формулы, по которым программа сможет вычислить искомые промежуточные и конечный результаты на основе генерируемых исходных данных.
Литература:
- Агеева Е. С., Макарова Е. В. Сетевая система дистанционного обучения «Пегас» // Молодой ученый. — 2016. — № 21. — С. 847–849.
- Зорин Ю. А. Интерпретатор языка построения генераторов тестовых заданий на основе деревьев И/ИЛИ // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники, 2013, № 1. С. 75–79.
- Кручинин В. В. Генераторы в компьютерных учебных программах. — Томск: Изд-во Том. Ун-та, 2003. — 200 с.
- Кручинин В. В. Генераторы в компьютерных учебных программах. — Томск: Изд-во Том. ун-та, 2003. — 200 с.
