База требований к организации проверки знаний

ЗМІСТ

ВСТУП 7

1 АНАЛІЗ ПРЕДМЕТНОЇ ОБЛАСТІ ТА ПОСТАНОВКА ЗАДАЧІ ПРЕДМЕТНОЇ ОБЛАСТІ    «БАЗА ВИМОГ ЩОДО ОРГАНІЗАЦІЇ ПЕРЕВІРКИ ЯКОСТІ ЗНАНЬ» 9

2 РОЗРОБКА  УНІВЕРСАЛЬНОГО ВІДНОШЕННЯ ПРЕДМЕТНОЇ  ОБЛАСТІ    «БАЗА ВИМОГ ЩОДО  ОРГАНІЗАЦІЇ ПЕРЕВІРКИ ЯКОСТІ  ЗНАНЬ» 12

3 РОЗРОБКА  КОНЦЕПТУАЛЬНОЇ СХЕМИ ПРЕДМЕТНОЇ  ОБЛАСТІ    «БАЗА ВИМОГ ЩОДО  ОРГАНІЗАЦІЇ ПЕРЕВІРКИ ЯКОСТІ  ЗНАНЬ» ЗА ER-ПРИНЦИПОМ 14

4 ОБҐРУНТУВАННЯ  ВИБОРУ МОДЕЛІ ДАНИХ ПРЕДМЕТНОЇ  ОБЛАСТІ    «БАЗА ВИМОГ ЩОДО  ОРГАНІЗАЦІЇ ПЕРЕВІРКИ ЯКОСТІ  ЗНАНЬ» 17

4.1 Ієрархічна  модель даних 17

4.2 Мережева  модель даних 19

4.3 Реляційна  модель даних 20

4.4 Об’єктно-орієнтована  модель даних 22

5 ПРОЕКТУВАННЯ  НОРМАЛІЗОВАНИХ ВІДНОШЕНЬ ПРЕДМЕТНОЇ  ОБЛАСТІ    «БАЗА ВИМОГ ЩОДО  ОРГАНІЗАЦІЇ ПЕРЕВІРКИ ЯКОСТІ  ЗНАНЬ» 23

6 ОЦІНКА СПРОЕКТОВАНИХ  ВІДНОШЕНЬ БАЗИ ДАНИХ 30

«БАЗА ВИМОГ  ЩОДО ОРГАНІЗАЦІЇ ПЕРЕВІРКИ ЯКОСТІ ЗНАНЬ» 30

7 РОЗРОБКА  ВИХІДНИХ ФОРМ БАЗИ ДАНИХ 33

«БАЗА ВИМОГ  ЩОДО ОРГАНІЗАЦІЇ ПЕРЕВІРКИ ЯКОСТІ ЗНАНЬ» 33

8 РОЗРОБКА  ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ДЛЯ  ОРГАНІЗАЦІЇ ТА УПРАВЛІННЯ ДАНИМИ  БАЗИ «БАЗА ВИМОГ ЩОДО ОРГАНІЗАЦІЇ  ПЕРЕВІРКИ ЯКОСТІ ЗНАНЬ» 37

8.1 Розробка  схеми-алгоритму  реалізації запитів 37

8.2 Обґрунтування  використання мови програмування  для управління організованою  базою даних 44

8.3 Основні  команди та оператори мови  програмування 46

8.4 Розробка  схеми-алгоритму реалізації програмного  забезпечення для бази даних 48

ВИСНОВКИ 51

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 52

Додаток А 54

Додаток Б 61

Додаток В 65

Додаток Г 67

 

 

ВСТУП

 

Актуальною проблемою  вищої школи України на сучасному  етапі є перебудова та реформування системи освіти згідно з вимогами Болонського процесу. Важливими  показниками ефективності при цьому  залишаються професіоналізм та конкурентоспроможність майбутніх фахівців. Підвищення якості освіти, безумовно, пов’язано з необхідністю вдосконалення існуючих методів  навчання та пошуком нових форм об’єктивного контролю знань. Широке  впровадження інформаційних технологій у сферу  освіти, в т.ч. застосування Web-орієнтованих сучасних методів дистанційного  навчання, вимагає розробки автоматизованих  програмних засобів для об’єктивного оцінювання при поточному та підсумковому контролюванні знань студентів  та фахівців.

Розглядаючи сучасний стан в області вирішення проблем  автоматизованого тестування, слід відмітити, що сьогодні багато вищих навчальних закладів розробляють власні комплексні комп’ютеризовані системи генерації  завдань та бази завдань для перевірки якості знань за певним фахом, призначені для ефективного контролю і оцінки знань студентів. Розробки програмних засобів навчання та контролю знань на основі застосування нових інформаційних технологій ведуться в Національному університеті “Львівська політехніка”, Херсонському державному технічному університеті, Одеському національному політехнічному університеті та в інших ВНЗ України.

Розробка ефективних систем генерації завдань для тестування знань, незважаючи на наявність відомих  розробок, залишається актуальною, що обумовлено наступними факторами: досить високою вартістю представлених  розробок для споживача; неможливістю створення високоефективних тестів та баз завдань для контролю якості знань за певним фахом; невирішеністю  проблеми перевірки якості запропонованих тестів; представлені системи не надають  засобів інтеграції в єдину комплексну систему.

Об’єктом даного дослідження  є процес розробки бази вимог щодо організації перевірки якості знань, що дозволить спростити та автоматизувати процес формування питань у білеті для визначення рівня знань студента.

Предметом даного дослідження  є база вимог щодо перевірки якості знань.

Мета розробки бази вимог  щодо перевірки якості знань полягає  у підвищенні об’єктивності укомплектування  білетів для фахових випробувань  та полегшенні збереження самих завдань. Досягнення цієї мети призведе до мінімального втручання викладача у процес формування білету та до об’єктивного оцінювання знань студента.

 

1 АНАЛІЗ ПРЕДМЕТНОЇ ОБЛАСТІ ТА ПОСТАНОВКА ЗАДАЧІ ПРЕДМЕТНОЇ ОБЛАСТІ    «БАЗА ВИМОГ ЩОДО ОРГАНІЗАЦІЇ ПЕРЕВІРКИ ЯКОСТІ ЗНАНЬ»

 

База даних вимог щодо організації перевірки якості знань  призначена для викладачів та розробників автоматизованих систем генерації білетів для перевірки якості знань. За допомогою бази даних вимог щодо організації перевірки якості знань може бути сформований екзаменаційний білет який задовольняє задані умови, такі як рівень знань студента, фах, спеціальність тощо. База даних «База вимог щодо організації перевірки якості знань» здебільшого орієнтована на викладачів та студентів тому потрібно забезпечити досить гнучкий і зручний інтерфейс.

Відповідно до вимог користувачів та даної бази завдань для перевірки  якості знань за певним фахом необхідно  реалізувати такі запити:

1. Визначити освітньо-професійні програми підготовки (назва, шифр, тип), навчання за якими забезпечить можливість отримання певної кваліфікації.
2. Вивести перелік вмінь(зміст вміння, шифр) та навичок(назва, зміст), якими повинен володіти фахівець заданої галузі знань, який завершив підготовку за заданою освітньо-професійною програмою підготовки.
3. Визначити шифри освітньо-професійних програм підготовки за якими проводиться фахова підготовка в заданій галузі знань.
4. Визначити вміння(зміст вміння, шифр) та навички(назва, зміст) якими має володіти фахівець певної галузі знань, який проходить фахову підготовку за заданим напрямом/спеціальністю, відповідно до вибраної компетенції щодо вирішення професійних завдань.
5. Вивести список дисциплін(назва) та їх змістовних модулів(назва шифр), які входять до освітньо-професійні програми підготовки заданої галузі знань і забезпечують набуття певного вміння.
6. Вивести перелік дисциплін(назва, кількість академічних годин, кількість національних кредитів, кількість кредитів ECTS, вид контролю, назва циклу) що включені до заданої освітньо-професійної програми підготовки.
7. Вивести перелік типових завдань діяльності(зміст завдання, шифр), які входять до заданої виробничої функції вибраної кваліфікації.
8. Вивести список вмінь(зміст вміння, шифр)  та навичок(назва, зміст), які забезпечують виконання заданого типового завдання діяльності, яке належить до вибраної виробничої функції та певної кваліфікації.
9. Вивести перелік тем(назва, шифр), заданої дисципліни, які повинен опрацювати студент певного напряму/спеціальності, з них ті, що належать до певного змістовного модуля.
10. Визначити перелік можливих завдань(номер завдання в темі, текст завдання, тип) для перевірки якості знань з певної теми вибраної дисципліни вибраного змістовного модуля заданої освітньо-професійної програми підготовки.

На мові інфологічного моделювання основні категорії предметної області можуть бути подані в такому вигляді:

• Галузь знань(код, назва)
• Освітньо-професійна програма підготовки (назва, код, назва галузі знань, тип)
• Кваліфікація(код, назва, код освітньо-професійної програми підготовки)
• Компетенція(назва, шифр, тип, код освітньо-професійної програми підготовки)
• Вміння(зміст вміння, шифр)
• Навички(назва, зміст)
• Дисципліна(назва, кількість академічних годин, кількість національних кредитів, кількість кредитів ECTS, вид контролю, назва циклу, код освітньо-професійної програми підготовки)
• Змістовний модуль(назва, шифр, назва дисципліни)
• Тема(назва, шифр, назва дисципліни, назва змістовного модуля)
• Завдання(номер завдання в темі, текст завдання, тип)
• Типове завдання діяльності(зміст завдання, шифр)
• Виробнича функція(назва, назва кваліфікації)

 

2 РОЗРОБКА УНІВЕРСАЛЬНОГО ВІДНОШЕННЯ ПРЕДМЕТНОЇ ОБЛАСТІ    «БАЗА ВИМОГ ЩОДО ОРГАНІЗАЦІЇ ПЕРЕВІРКИ ЯКОСТІ ЗНАНЬ»

 

В універсальне відношення [4]  потрібно включити атрибути, що описують наступні сутності: Галузь знань; Освітньо-професійна програма підготовки; Кваліфікація; Компетенція; Вміння, Навички; Дисципліна; Змістовний модуль; Тема; Завдання; Типове завдання діяльності; Виробнича функція.

Серед них є стрижневі, характеристичні та асоціативні, й  описуються відповідно до вимог подання  категорій бази даних:

• Галузь знань(код,назва)
• Освітньо-професійна програма підготовки (назва, код, назва галузі знань, тип)
• Кваліфікація(код, назва, код освітньо-професійної програми підготовки)
• Компетенція(назва, шифр, тип, код освітньо-професійної програми підготовки)
• Вміння(зміст вміння, шифр)
• Навички(назва, зміст)
• Дисципліна(назва, кількість академічних годин, кількість національних кредитів, кількість кредитів ECTS, вид контролю, назва циклу, код освітньо-професійної програми підготовки)
• Змістовний модуль(назва, шифр, назва дисципліни)
• Тема(назва, шифр, назва дисципліни, назва змістовного модуля)
• Завдання(номер завдання в темі, текст завдання, тип)
• Типове завдання діяльності(зміст завдання, шифр)
• Виробнича функція(назва, назва кваліфікації)

Отже, універсальне відношення для бази вимог щодо організації  перевірки якості буде мати наступний  вигляд:

R: (назва галузі знань, код галузі знань, назва освітньо-професійної програми підготовки, код освітньо-професійної програми підготовки, тип освітньо-професійної програми підготовки, назва кваліфікації, код кваліфікації, назва компетенції, шифр компетенції, тип компетенції, зміст вміння, шифр вміння, назва навички, зміст навички, назва дисципліни, кількість академічних годин, кількість національних кредитів, кількість кредитів ECTS, вид контролю, назва циклу, назва змістовного модуля, шифр змістовного модуля, назва теми, шифр теми, номер завдання,  текст завдання, тип завдання, шифр типового завдання діяльності, зміст типового завдання діяльності, назва виробничої функції).

Ступінь універсального відношення – 30.

 

3 РОЗРОБКА  КОНЦЕПТУАЛЬНОЇ СХЕМИ ПРЕДМЕТНОЇ  ОБЛАСТІ    «БАЗА ВИМОГ ЩОДО  ОРГАНІЗАЦІЇ ПЕРЕВІРКИ ЯКОСТІ  ЗНАНЬ» ЗА ER-ПРИНЦИПОМ

 

Перелік сутностей, що необхідні  для опису предметної області, іншими словами типи об’єктів, про які  повинна накопичуватися інформація: Галузь знань; Освітньо-професійна програма підготовки; Кваліфікація; Компетенція; Вміння, Навички; Дисципліна; Змістовний модуль; Тема; Завдання; Типове завдання діяльності; Виробнича функція.

Сутність[5] являє собою основний зміст явища або обєкту, про який збирається інформація в базі даних та визначається, як деякий об‘єкт, що представляє інтерес для користувача.

 

Таблиця 3.1 – Табличний  вигляд ER-моделі предметної області

Ім’я сутності 1	Ім’я сутності 2	Ім’я зв’язку	Тип зв’язку
Галузь знань	Освітньо-професійна програма підготовки	Включає	1:N
Освітньо-професійна програма підготовки	Кваліфікація	Забеспечує	1: 1
Освітньо-професійна програма підготовки	Компетенція	Надає	M:N
Освітньо-професійна програма підготовки	Дисципліна	Включає	M:N
Кваліфікація	Виробнича функція	Забеспечує виконання	1:N
Виробнича функція	Завдання діяльності	Включає	1:N
Завдання діяльності	Вміння	Забеспечує виконання	M:N
Завдання діяльності	Навички	Забеспечують виконання	M:N
Компетенція	Вміння	Включає	M:N
Компетенція	Навички	Включає	M:N
Дисципліна	Вміння	Забеспечує	M:N
Дисципліна	Навички	Забеспучує	M:N
Дисципліна	Змістовний модуль	Складається	1:N
Змістовний модуль	Тема	Складається	1:N
Тема	Завдання	Включає	1:N

 

За правилами побудови концептуальних схем предметної області  у вигляді ER - структур сутності зображують позначеними прямокутниками, асоціації  – ромбами, а зв'язки між ними – ненаправленими ребрами, над якими  може проставлятися ступінь зв'язку і необхідне пояснення [1].

Представлення ER-моделі для  бази даних «База вимог щодо організації перевірки якості знань» на рисунку 3.1.

 

 

 

Рисунок 3.1 – Концептуальна  схема предметної області «База вимог щодо організації перевірки якості знань»

 

4 ОБҐРУНТУВАННЯ ВИБОРУ МОДЕЛІ ДАНИХ ПРЕДМЕТНОЇ ОБЛАСТІ    «БАЗА ВИМОГ ЩОДО ОРГАНІЗАЦІЇ ПЕРЕВІРКИ ЯКОСТІ ЗНАНЬ»

 

Модель даних – сукупність правил створення структур даних  у базі даних, операцій над ними, а також обмежень цілісності, що визначають допустимі зв'язки і значення даних, послідовність їх зміни. Є три основних типи моделей даних: ієрархічна, мережева, реляційна.

Перш ніж створювати базу даних «База завдань для перевірки  якості знань за певним фахом», яка  б працювала правильно, коректно та ефективно, необхідно вибрати  модель даних, найбільш зручну для вирішення  поставленого завдання. Для цього  потрібно провести порівняльний аналіз ієрархічної, мережевої та реляційної моделі, та вибрати ту, що найповніше задовольняє вимоги проектованої бази даних.

4.1 Ієрархічна  модель даних

Деревоподібна (ієрархічна) структура [6], або дерево – це зв’язний неорієнтований граф, що не містить циклів, тобто петель з замкнутих шляхів.

Вона визначається як кінцева  множина Т, яка складається з  одного або більше вузлів. Один спеціально виділений вузол є корінням дерева, а інші вузли – піддеревами. Пошук даних в ієрархічній структурі виконується завжди  по одній із гілок, починаючи з кореневого елемента.

Перевагами деревовидної моделі є наявність функціональних систем керування базами даних, які  підтримують дану модель; простота сприйняття користувачами принципу ієрархії; забезпечення деякого рівня  незалежності даних; простота оцінки  операційних характеристик системи  завдяки апріорно заданим взаємозв’язкам.

Недоліками ієрархічних  структур є надлишковість зберігання інформації, так як деревовидні структури  не підтримують взаємозв’язки Б:Б; строга ієрархічна впорядкованість, яка  ускладнює процедури включення  та  вилучення відповідних їм породжених, що вимагають особливої  обережності; ускладнюється доступ до даних, які лежать на більш низьких  рівнях ієрархії, оскільки кореневий вузол завжди є головним, а доступ до будь-якого породженого вузла може здійснюватись через вихідний.