Применение адаптивного тестирования при обучении предмету "Математика"

ПРИМЕНЕНИЕ  АДАПТИВНОГО  ТЕСТИРОВАНИЯ  ПРИ  ОБУЧЕНИИ  предмету  «МАТЕМАТИКА»

15 июня 2016

Москевич Л.В., Логачев А.Е.

Адаптивное компьютерное тестирование.

Целесообразность адаптивного контроля вытекает из необходимости рационализации традиционного тестирования. Адаптивныйтест представляет собой вариант автоматизированной системы тестирования с заранее известными параметрами трудности и дифференцирующей способностью каждого задания.

Контроль и оценка знаний являются неотъемлемыми составляющими учебного процесса. С интенсивным развитием информационных технологий и компьютерной техники появилась новая форма тестирования – компьютерное тестирование. Компьютерное тестирование имеет ряд неоспоримых преимуществ перед бланковым, а именно:

·  разнообразие форм тестовых вопросов;

·  формирование индивидуальных наборов вариантов заданий для каждого испытуемого;

·  контроль времени тестирования:

·  мгновенный анализ ответов испытуемого и выставление оценок;

·  сохранение результатов тестирования для их последующего использования;

·  разнообразие форм предъявления тестовых заданий, такие как текст, графика, видео, аудио и т.д.

Что же представляет собой адаптивное тестирование и по какой причине оно вызывает интерес специалистов, занимающихся психологическим тестированием или тестированием знаний?

Основная идея, движущая исследователей в сфере адаптивного тестирования, заключается в том, что тестовые задания необходимо адаптировать по трудности к уровню подготовленности испытуемых в тестируемой группе. При этом исследователи исходят из тех соображений, что слабым испытуемым бесполезно давать трудные задания, так как с большой вероятностью они не сумеют их выполнить верно. Столь же бесполезными выглядят легкие задания при тестировании сильных испытуемых. Очевидно, что использование слишком легких заданий может привести к тому, что все или почти все получат примерно одинаковые высокие баллы и, следовательно, измерение не состоится по причине несоответствия уровня трудности заданий подготовленности тестируемых учеников или студентов.[2]

Эта очевидная связь между трудностью заданий и подготовленностью испытуемых натолкнула исследователей на мысль об исключении бесполезных заданий и повышении таким путем эффективности теста. Если процесс адаптации организован верно, то исключение должно привести к оптимизации состава теста, сокращению времени тестирования при условии сохранения либо увеличения точности измерений по сравнению с той, которая могла бы быть достигнута в традиционном тесте фиксированной длины.

Поскольку все испытуемые отличаются по уровню подготовленности, оценки которой к тому же меняются по мере выполнения теста, очередное задание приходится подбирать, подстраиваясь под текущие оценки. Из этих соображений легко предположить, что адаптивный тест состоит из заданий, каждое из которых на момент предъявления было оптимальным по трудности для текущего результата тестируемого. Также легко понять, что все адаптивные тесты внутри группы тестируемых состоят из разных заданий и отличаются по количеству и трудности тем сильнее, чем больше разброс по подготовленности среди испытуемых тестируемой группы [1].

Использование заданий, соответствующих уровню подготовленности, существенно повышает точность измерений и минимизирует время индивидуального тестирования. Адаптивное тестирование позволяет обеспечить компьютерную выдачу заданий на оптимальном, примерно 50%-ном уровне вероятности правильного ответа для каждого ученика.

В западной литературе выделяется три варианта адаптивного тестирования. Первый называется пирамидальным тестированием. При отсутствии предварительных оценок всем испытуемым дается задание средней трудности и уже затем, в зависимости от ответа, каждому испытуемому дается задание легче или труднее; на каждом шаге полезно использовать правило деления шкалы трудности пополам. При втором варианте контроль начинается с любого, желаемого испытуемым, уровня трудности, с постепенным приближением к реальному уровню знаний. Третий вариант – когда тестирование проводится посредством банка заданий, разделенных по уровням трудности.

При компьютерном адаптивном тестировании тестовые задания с помощью специализированной программы индивидуально выбираются для каждого обучающегося. Причем данный выбор основан на результатах ответов испытуемого на предыдущие задания. Целью данного вида теста является выявление высокоточной и адекватной оценки уровня подготовки каждого испытуемого в некоторой установленной шкале. Количество заданий, их типы и порядок предъявления для каждого индивидуальны. Таким образом, в данном виде тестирования для каждого испытуемого формируются уникальные тесты, путем согласования трудности каждого предъявляемого задания к постоянно оцениваемому уровню подготовки обучающегося.

Выбор начальных оценок для входа в адаптивное тестирование осуществляется по-разному, в зависимости от вида стратегии и имеющихся техноло­гических возможностей при генерации адаптивных тестов. Один из методов определения начальных оценок основан на выдаче испы­туемым перед началом адаптивного тестирования входного протеста. В протест обычно включают 5—10 заданий из разлитых разде­лов содержания, охватывающих по трудности весь диапазон пред­полагаемого расположения тестируемой выборки учащихся на оси переменной измерения. Иногда входное тестирование заменяют про­цессом самоадаптации, в котором испытуемому предлагают набор заданий возрастающей трудности. Он выполняет задание, отража­ющее уровень его знаний и умений.

Рис.1. Визуализация индивидуальных траекторий испытуемых: в круж­ках — номера заданий

Для выхода из режима тестирования либо вводят ограничения по времени или по числу заданий, либо задаются планируемой точностью измерений. Ориентация на точность при организации адаптивных циклов порождает многообразие индивидуальных тра­екторий испытуемых, которые можно визуализировать в виде ло­маных линий. Вершины ломаной линии соответствуют отдельным заданиям адаптивного теста, длина звена определяется варьирую­щим шагом, размер которого равен разности оценок параметра трудности двух смежных заданий адаптивного теста. Очевидно, что чем меньше длина ломаной, тем лучше структура знаний учаще­гося и эффективнее подобраны по трудности задания адаптивно­го теста.

На рис.1. изображены траектории адаптивного тестирования трех учащихся, начинавших свой вход в адаптивный режим по результатам выполнения протеста. Чем выше расположена вер­шина ломаной, тем труднее было первое задание адаптивного теста. На момент входа в протесте самый высокий результат по­казал первый учащийся, поэтому он начинает адаптивное тес­тирование с более трудного задания. Для удобства обсуждения ре­зультатов визуализации на рисунке приводятся непересекающие­ся траектории. Над ломаными ставится «плюс» в тех случаях, ког­да испытуемый выполнил задание верно, или «минус», если ис­пытуемый выполнил задание неверно. В качестве критерия окон­чания тестирования выбрано простое правило: тестирование пре­кращается, если учащимся подряд выполнены, верно, или неверно три задания адаптивного теста.

Несмотря на высокий начальный результат, первый учащий­ся, по-видимому, обладает плохо структурированными знания­ми, что следует из чередования верных и неверных ответов. Тести­рование первого ученика прекращается, если ему удается спра­виться с идущими подряд тремя заданиями адаптивного теста. Траектория ответов второго учащегося намного короче благодаря хорошо структурированным знаниям. После неудачи при выполнении первого задания он все делает верно, и поэтому быстро за­канчивает адаптивный тест. Третий учащийся самый слабый. Он начинает тестирование с наиболее легкого задания, с которым не справляется. Второе, более легкое задание он также выполняет неверно. Наконец, после трех следующих подряд неправильных ответов он выходит из адаптивного теста.

Представленный рисунок является идеализацией, иллюстри­рующей реальные ситуации варьирующих многошаговых страте­гий генерации адаптивных тестов, в которых после выполнения каждого задания осуществляется пересчет текущей оценки уровня подготовленности для выбора очередного задания адаптивного теста.

Таким образом, адаптивное тестирование не только дает более объективную оценку знаний, умений и навыков обучаемых, но и позволяет выявлять, какие знания ошибочны или неполны, а также давать рекомендации для дальнейшего построения образовательного процесса [3].

Перед нами стояла задача апробации применения адаптивного тестирования при оценке одаренности обучающихся по математике. 

Нам были предложены тесты по двум темам курса «Математика». По результатам проведённого эксперимента мы сделали вывод, что компьютерное адаптивное тестирование  эффективно определяет уровень остаточных знаний у учащихся; позволяет распознать не только испытуемых со средним уровнем достижений, но и дает возможность выявить наиболее яркие, выдающиеся личности.

Основной особенностью компьютерного адаптивного тестирования является то, что тестовая последовательность формируется в процессе тестирования в соответствии с уровнем достижений каждого конкретного индивида, динамически оцениваемого в процессе, а не по окончании тестирования. Адаптивное тестирование включает разветв­ленные технологии оптимизации трудности заданий в зависимо­сти от ответов учащегося на каждое предыдущее задание адаптив­ного теста.

Внедрение адаптивного тестирования в учебный процесс позволит более качественно оценивать результаты обучения в сравнении с неадаптивным тестированием, позволит учителю найти индивидуальный подход к каждому учащемуся.  

 Литература

1)     Челышкова М. Б. Вопросы организации адаптивного тестового контроля знаний студентов// Тез. докл. участников школы-семинара «Научные проблемы тестового контроля знаний». M.: ИЦ, 1994. 

2)     http://www.ht.ru/cms/component/content/article/1-aricles/529-2009-10-07-17-30-20

3)    http://koi.tspu.ru/koi_books/samolyuk/lek11.htm