TECHNOLOGIES IMPROVING FOR KNOWLEDGE AND SKILLS ASSESSING OF STUDENTS OF PHYSICAL AND MATHEMATICAL SPECIALTIES IN E-LEARNING

Abstract

Although the problems of obtaining educational information in e-learning have been successfully resolved, the testing of obtained knowledge still requires a solution. Principles of knowledge assessment by means of tests in mathematics subjects administered in e-learning environment have been developed. An algorithm of component analysis and formula expression indexing for automatic analysis is suggested. This approach allows diversifying the types of questions for consequent verification of knowledge in computer systems. Modification of the formula editor provides the creation of templates for formula entering and the use of indexing algorithm of the expression elements. This makes it possible to avoid ambiguity of responses entered by students. Tasks with computer verification of an analytical symbolic expression can be applied to automate the verification of skills and knowledge in natural sciences, in particular, physics, mathematics, by appropriate modification of the template. Development of information technologies led to the development of new models of teaching and learning, especially in the field of mathematical sciences. It is shown that during experimental laboratory work in engineering subjects especially effective are those activities that combine the use of knowledge and skills acquired during the study of other related disciplines. It is shown that research based on interdisciplinary interaction has great potential. In addition, the application and advantages of expert systems in open education to improve the teaching-learning process are discussed. It is proposed to use expert systems in the designing of laboratory works and tests. It is also shown how expert systems should be used to optimize the process of creating adaptive type laboratory works and to formulate individual test tasks. The application of the expert system is illustrated on the example of Discrete Mathematics.

Alternate abstract:

Незважаючи на успішне вирішення проблеми отримання освітньої інформації під час електронномого навчання, тестування отриманих знань все ще залишається актуальним завданням. Розроблено принципи оцінювання знань при тестуванні з математичних дисциплін в середовищі електронного навчання. Запропоновано алгоритм компонентного аналізу формульних виразів та їх індексування для автоматичного аналізу формул. Такий підхід дозволяє урізноманітнити типи питань при послідовній перевірці знань в комп’ютерних системах. Модифікація редактора формул передбачає створення шаблонів для введення формул та використання алгоритму індексації елементів виразу, що дає можливість уникнути неоднозначності при введенні відповіді студентами. Завдання з комп’ютерною перевіркою аналітичного символьного виразу можуть бути застосовані для автоматизації перевірки вмінь і знань з природничих дисциплін, зокрема фізики, математики, шляхом відповідної модифікації шаблону. Розвиток інформаційних технологій призвів до розробки нових моделей викладання і навчання, особливо в галузі математичних наук. Проілюстровано, що при виконанні експериментальних лабораторних робіт з технічних дисциплін особливо ефективними є ті, які поєднують використання знань і навичок, набутих при вивченні інших суміжних дисциплін. Показано, що великі перспективи мають дослідження саме на основі міждисциплінарної взаємодії. Крім того, обговорюється досвід застосування та переваги експертних систем у системі відкритої освіти для вдосконалення навчально-виховного процесу та підвищення його ефективності. Запропоновано використовувати експертні системи при проєктуванні лабораторних робіт і тестів. Також показано, що експертні системи доцільно використовувати для оптимізації процесу створення лабораторних робіт адаптивного типу та формування індивідуальних тестових завдань. Застосування експертної системи проілюстровано на прикладі дисципліни «Дискретна математика».

Alternate abstract:

Несмотря на успешное решение проблемы получения образовательной информации при электронном обучении, тестирование полученных знаний все еще остается актуальной задачей. Разработаны принципы оценивания знаний при тестировании по математическим дисциплинам в среде электронного обучения. Предложен алгоритм компонентного анализа формульных выражений и их индексирования для автоматического анализа формул. Такой подход позволяет разнообразить типы вопросов при последовательной проверке знаний в компьютерных системах. Модификация редактора формул предусматривает создание шаблонов для ввода формул и использования алгоритма индексации элементов выражения, что дает возможность избежать неоднозначности при введении ответов студентами. Задания с компьютерной проверкой аналитического символьного выражения могут быть применены для автоматизации проверки умений и знаний по естественным дисциплинам, в частности, физики, математики, путем соответствующей модификации шаблона. Развитие информационных технологий привело к разработке новых моделей преподавания и обучения, особенно в области математических наук. Проиллюстрировано, что при выполнении экспериментальных лабораторных работ по техническим дисциплинам особенно эффективными являются те, которые сочетают использование знаний и навыков, приобретенных при изучении других смежных дисциплин. Показано, что большие перспективы имеют именно исследования на основе междисциплинарного взаимодействия. Кроме того, обсуждается опыт применения и преимущества экспертных систем в системе открытого образования для усовершенствования учебно-воспитательного процесса и повышения его эффективности. Предложено использовать экспертные системы при проектировании лабораторных работ и тестов. Также показано, что экспертные системы целесообразно использовать для оптимизации процесса создания лабораторных работ адаптивного типа и формирования индивидуальных тестовых заданий. Применение экспертной системы проиллюстрировано на примере дисциплины «Дискретная математика».