Разработка программного обеспечения для генерации вариантов самостоятельных работ студентов информационного профиля



В образовательном процессе значимую роль играет самостоятельная работа студентов. Большая ее часть заключается в выполнении различных домашних, расчетно-графических, контрольных работ. Соответственно, задача преподавателя заключается в подготовке необходимого количества задач с учетом разнообразности их тематик. К сожалению, на данный момент тяжело автоматизировать данный процесс, так как нет общедоступных и простых в использовании технологий генерации, включая механизмы проверки заданий. Существующее программное обеспечение позволяет только генерировать конкретные типы заданий, но не объединять их в варианты или проверять решение.

Очевидна необходимость разработки программного обеспечения, автоматизирующего процессы составления вариантов самостоятельных работ студентов и проверки решений.

За основу был взят разработанный ранее и описанный в статье «Разработка автоматизированного рабочего места преподавателя информатики» [1] программный продукт. Он был предназначен для схожих целей: генерация задач на заданную тематику (Рис. 1):

Рис. 1 Программа для генерации задач по дисциплине «Информатика»

При разработке данного продукта были выявлены следующие направления его дальнейшего развития:

– Расширение тематики задач, а также возможность добавления собственных тем;

– Гибкость в составлении задач, возможность преподавателем самостоятельно формировать решение задач того или иного типа;

– Разработка двустороннего процесса: составление и передача студентам задач, проверка решений и выставление оценки;

– Разработка сетевого интерфейса.

Разрабатываемый программный продукт должен включать в себя следующие функциональные возможности:

– Создание, добавление, редактирование шаблонов задач;

– Формирование вариантов на основе доступных шаблонов задач;

– Проверка решенных задач, присланных обучаемыми;

– Возможность расширять функционал программы за счет добавления новых вычислительных библиотек, содержащих реализацию расчета формул по разнообразным тематикам.

Для реализации программного продукта, функционал которого решает перечисленные выше проблемы, было решено использовать концепцию подключаемых модулей ( REF _Ref509425626 \h \* MERGEFORMAT Рис. 2Рис. 2). Схема подключаемого шаблона представлена на рис.3.

Рис. 2. Схема взаимодействия модулей программы

Рис. 3. Схема шаблона задачи

Логика работы программы с данным шаблоном предусматривает возможность работы с любыми задачами, имеющими формальный ответ и четко определенный алгоритм решений.

Для удобной работы с шаблонами разработаны интерфейсы для генерации и редактирования шаблонов прямо в приложении. Так как программе необходимо считывать шаблон из файла и на его основе генерировать задачи, во избежание ошибок шаблон не составляется вручную, для этого используется конструктор шаблона, реализованный в программе.

Создание шаблона начинается с ввода исходных данных. Вводятся тип, подтип (если необходимо, второй подтип) задачи, ее текст. Вместо исходных данных необходимо использовать специальный символ — $ и символ латинского алфавита. Пример представлен ниже ( REF _Ref509425682 \h \* MERGEFORMAT Рис. 4Рис. 4).

После нажатия кнопки «Обработать задачу» программа считывает текст задачи, обрабатывает специальные символы и запрашивает данные для переменных. После этого программа сохраняет шаблон в служебный файл и добавляет его в список доступных шаблонов.

Список доступных шаблонов обновляется после каждого добавления/редактирования шаблона, а также при каждой загрузке программы. Выбранный шаблон можно просмотреть перед добавлением (Рис. 5.).

Рис. 4. Заполнение шаблона исходными данными

Рис. 5. Просмотр шаблона перед добавлением

После проверки правильности заполненных исходных данных составляется решение задачи. Решение может содержать несколько промежуточных вычислений, каждая формула содержит переменные, арифметические действия, а также может содержать встроенные формулы, которые содержатся в вычислительных библиотеках.

Из доступных шаблонов преподаватель может составить типовой вариант работы, выбрав необходимые типы шаблонов, указав нужное количество задач и т. д. Программа генерирует как тексты задач и ответы к ним, так и решение, отображая промежуточные вычисления. По ним также автоматически производится проверка присланных работ.

Разработанная архитектура программного комплекса позволяет:

– Добавлять функциональные возможности в программный продукт;

– Добавлять новые типы и подтипы заданий;

– Добавлять задания, имеющие принципиально новый алгоритм решений.

Данный программный комплекс можно развивать в нескольких направлениях, связанных с расширением функционала и большим выбором алгоритмов решения задач, например, задачи, предусматривающие не только числовые, но так же текстовые ответы.

Литература:

1. Коптенок Е. В., Кузин А. В., Шумилин Т. Б., Соколов М. Д. Разработка автоматизированного рабочего места преподавателя информатики // молодой ученый. — 2016. — № 180. — с.23–25.
2. Кручинин, В. В. Генераторы в компьютерных учебных программах. — Томск: Изд-во Том. Ун-та, 2003. — 200 с.