Тестирование по обновлённым темам химии в общеобразовательных школах с помощью системы MOODLE

Аннотация. Современная эпидемиологическая ситуация в мире вынуждает педагогическое сообщество переходить на использование различных форм обучения с использованием дистанционных образовательных технологий. Одной из наиболее сложных проблем организации дистанционного обучения является проблема различных форм контроля знаний учеников. 

Наиболее перспективным направлением оценки качества знаний является компьютерное тестирование. На основе многолетнего опыта разработки компьютерных тестовых заданий сформулированы основные требования к компьютерным тестовым заданиям и к компьютерным тестам, которые позволяют повысить эффективность их использования для контроля знаний учащихся. Приведены примеры правильного представления вариантов ответов в заданиях с выбором вариантов ответов (в закрытых тестовых заданиях) и рассмотрены способы снижения вероятности угадывания правильного ответа. Что касается тем обновлённой программы по химии, то на конкретных примерах анализируются особенности использования различных форм тестовых заданий. Для организации компьютерного тестирования учеников общеобразовательных школ по темам "обновлённой программы по химии" была выбрана система Moodle. Эта система обладает различными функциями для создания тестов, а также для проведения обучающего и контрольного тестирования. Для удобства ввода тестовых заданий в систему Moodle эти задания необходимо преобразовать в GIFT формат. После этого GIFT задания легко импортируются в Moodle. Приведены примеры различных форм тестовых заданий в форматах WORD и GIFT. Показаны особенности использования данной платформы для организации компьютерного тестирования при использовании дистанционных и смешанных форм обучения.

 Ключевые слова: тестирование, педагогический контроль, компьютерное 

тестирование, открытые тесты, зактрытые тесты, moodle, платформа .

 Введение

Важнейшей задачей современной образовательной политики является обеспечение качества образования на основе сохранения его фундаментальности и соответствия текущим и будущим потребностям личности и общества. Качество подготовки учеников общеобразовательных учебных заведений можно рассматривать как результат, фиксирующий приобретение учениками научных и практических знаний, полученных в процессе образовательной деятельности, позволяющий не только выпускникам осуществлять свою профессиональную деятельность, но и занимать достойное место в обществе и гармонично развиваться на протяжении всей своей жизни. Качество подготовки учеников можно определить как соответствие уровня его образования государственным образовательным стандартам, требованиям, предъявляемым к выпускникам данных учреждений, а также высокому уровню его социального и культурного развития. Компьютерная грамотность и умение использовать современные информационные технологии также являются неотъемлемыми составляющими высокого уровня подготовки. В связи с интенсивным развитием науки и техники все вышеперечисленные характеристики не являются абсолютными и фиксированными, поскольку в настоящее время наблюдается постоянное улучшение показателей уровня образования учеников.

В настоящее время сложная эпидемиологическая ситуация в мире вынудила педагогическое сообщество перейти на использование различных форм обучения с применением дистанционных образовательных технологий. Сочетание традиционного очного обучения с дистанционными технологиями в системе общеобразовательных школах позволяет учитывать индивидуальные особенности учеников и, как следствие, значительно повышает качество образования. 

Одной из наиболее сложных проблем организации дистанционного обучения является проблема реализации различных форм контроля знаний учеников. Для проведения эффективной оценки знаний следует разработать специальные формы контроля, основанные на использовании достижений современной компьютерной тестологии [1-4]. Одним из наиболее перспективных и эффективных направлений оценки качества образования является компьютерное тестирование знаний, умений и навыков. Только при использовании автоматизированных компьютерных систем для оценки знаний, в частности компьютерного тестирования, может быть создана независимая система оценки качества обучения учеников [3].

Результаты и обсуждения

В образовательно-консультационной компании «EduCon», оказывающии комплексные услуги по подготовке к тестированию, накоплен большой опыт разработки тестовых заданий по общей, неорганической и органической химии [5-9] и разработаны системы обучения и контроля компьютерного тестирования [4,10], которые используются для организации самостоятельной работы учеников в системе очного химического образования. Основываясь на собственном многолетнем опыте разработки компьютерных тестовых заданий [4-10], а также с учетом достижений педагогической тестологии [1-3] и теории и практики создания педагогических тестовых материалов [12-15], они сформулировали основные требования к компьютерным тестовым заданиям и компьютерным тестам, позволяющие повысить эффективность их использования для контроля знаний учащихся. Наиболее важными требованиями к тестовым заданиям являются следующие:

1. открытые и закрытые тестовые задания формулируются в виде короткого (не более 10-12 слов) незаконченного суждения; формулировка задания в форме вопроса в меньшей степени ориентирует умственную деятельность студента [13],
2. тестовые задания должны быть составлены в одном стиле и таким образом, чтобы ученик тратил примерно одинаковое количество времени на каждое упражнение или задание (не более 1,5-2 минут).
3. каждый тестовый пункт должен содержать однозначно правильный ответ; тестовые задания не должны содержать ошибочных (неточных) данных; 
4. тестовые задания должны иметь различную степень сложности, чтобы быть выполнимыми как для слабоуспевающих учеников, так и быть интересными для хорошо успевающих и продвинутых учеников; принято составлять задания трех степеней сложности [3]; в результате для каждой категории студентов можно будет решать задачи, соответствующие их уровню подготовки.

В закрытых тестовых заданиях существует правильная и неправильная форма представления вариантов ответов. Приведем следующий пример для иллюстрации. Чтобы проверить знания учеников, например, о связи энергии Гиббса с энтальпией, энтропией химических процессов, в качестве ответов нельзя давать неправильные формулы:

ΔG = ΔH – TΔS (правильный ответ); 

ΔG = ΔH + TΔS; 

ΔG = TΔS – ΔH; 

ΔG = TΔH – ΔS; 

ΔG = (ΔH – ΔS)/T.

Рассматриваемое тестовое задание должно быть сформулировано следующим образом: 

1. Энергия Гиббса ΔG химической реакции равна:
2. ΔH – TΔS (правильный ответ)
3. ΔH + TΔS
4. TΔS – ΔH 
5. TΔH – ΔS 
6. (ΔH – ΔS)/T

При таком представлении вариантов ответов возможность запоминания неправильных ответов значительно снижается.

Чтобы уменьшить вероятность угадывания правильного ответа, можно:

1. использовать открытые тестовые задания, в которых ответ вводится с клавиатуры в виде числа или слова;
2. при использовании заданий с выбором вариантов ответов отдавать предпочтение заданиям с несколькими вариантами правильных ответов;
3. в сопоставляемых заданиях необходимо использовать дистракторы, чтобы увеличить количество возможных ответов;
4. использовать по крайней мере четыре варианта в заданиях, чтобы установить правильную последовательность;
5. в заданиях по дизайну использовать как можно больше вариантов, чтобы выбрать правильный ответ.

Применительно к темам обновлённой прогарммы по химии были установлены следующие особенности использования различных форм тестовых заданий.

Открытые тесты с ответом в виде числа эффективно используются для проверки способности решать вычислительные задачи по общей и неорганической химии. В этом случае желательно составить задание на проектирование таким образом, чтобы ответ в задаче был введен в виде целого числа. В качестве примера дана расчетная задача для определения водородного показателя (рН) водного раствора с известной молярной концентрацией (М):

1. Рассчитайте значение рН c концентрацией равной 10^-3М водного раствора КОН. Введите свой ответ в виде целого числа.

Ответ: 11

В открытых заданиях по общей и неорганической химии ответ также можно ввести в виде одного слова:

1. Название самого распространенного металла на земле. Введите ответ с помощью слова.

Ответ: алюминий

В закрытых тестовых заданиях лучше использовать несколько вариантов правильных ответов. Это значительно снизит вероятность угадать правильный ответ. В качестве примера задания с несколькими вариантами правильных ответов можно привести задание на определение слабых электролитов в водном растворе:

1. Слабые электролиты в водном растворе включают
2. H₂S (правильный ответ)
3. H₂SO₃ (правильный ответ)
4. H₂SO₄ 
5. HNO₂ (правильный ответ)
6. HNO₃

Закрытые тестовые задания подходят для проверки способности учеников составлять уравнения химических реакций - раздел "Окислительно-восстановительные реакции" всегда сложен для учеников. В качестве примера такой задачи можно рассмотреть реакцию окисления сульфата калия перманганатом калия в кислой среде:

1. Установите продукты окислительно-восстановительной реакции: 

K₂SO₃ + KMnO₄ + H₂SO₄ →

1. H₂S 
2. K₂S₂O₃ 
3. K₂S₂O₄ (правильный ответ)
4. MnO₂ 
5. MnSO₄ (правильный ответ)
6. Mn(OH)₂ 
7. H₂O (правильный ответ)
8. H₂O₂

В задачах по установлению правильной последовательности желательно использовать не менее трех-четырех вариантов: 

1. Установите последовательность увеличения прочности следующих оснований: Ca(OH)₂, Ba(OH)₂, Fe(OH)₂, Fe(OH)₃.

Ответ: Fe(OH)₃ < Fe(OH)₂ < Ca(OH)₂ < Ba(OH)₂

При переходе на технологии дистанционного обучения важным фактором является выбор технической (технологической) платформы - компьютерной системы управления и практической реализации процесса обучения. Наиболее перспективным для этого является использование таких систем, которые специально разработаны для дистанционного обучения и хорошо зарекомендовали себя в системе  образования. Платформа Moodle (система управления курсами) является одной из таких систем [16-23]. Система Moodle позволяет эффективно внедрять дистанционные технологии в очную форму обучения и хорошо зарекомендовала себя в зарубежных школах.

Чтобы организовать процесс обучения студентов в системе Moodle, необходимо структурировать курс. Для эффективной организации дистанционного обучения, а также управления самостоятельной работой студентов структура курса должна включать следующие блоки [19]:

1. мотивационный (стимулирующий интерес),
2. инструктивный (инструкции, административные документы, руководящие принципы),
3. информационный (печатные и электронные учебники и учебные пособия, задания для выполнения, список основной и дополнительной литературы, глоссарий),
4. супервайзер (тесты для входного, промежуточного и итогового контроля, а также задания для самоконтроля),
5. коммуникативно-консультативный (интерактивное взаимодействие участников образовательного процесса).

Для организации компьютерного тестирования учеников по химии мы выбрали систему Moodle. Эта система обладает множеством функций для создания тестов, а также для проведения обучающего и контрольного тестирования. Использование элемента курса “Тест” в Moodle позволяет настроить: время, оценку, просмотр, дополнительные ограничения на количество попыток и т.д. Система Moodle, это, удобный инструмент для тестирования учеников на разных этапах учебного процесса [22].

Перед вводом тестовых заданий из банка [7, 8] в систему Moodle необходимо преобразовать эти задания в формат GIFT. После этого задания легко импортируются в Moodle.

В результате импорта тестовых заданий в систему Moodle создается банк вопросов по предмету «химия». Банк вопросов содержит 800 тестовых заданий по 14 категориям:

1. эквивалент,
2. концентрация растворов,
3. окислительно-восстановительные реакции,
4. структура материи,
5. химические связи,
6. метод гиллеспи,
7. молекулярно-орбитальный метод,
8. термохимия, закон гесса,
9. энтропия, энергия гиббса,
10. химическое равновесие,
11. диссоциация электролитов, рн,
12. растворимость,
13. гидролиз,
14. комплексные соединения.

Тестовые задания в банке вопросов представлены в закрытой форме (с выбором одного или нескольких ответов), в открытой форме (с ответом в виде целого числа или слова), а также для установления правильной последовательности. Примеры этих задач представлены, соответственно, на рисунках 1, 2 и 3.

На основе созданного банка тестовых заданий в системе Moodle могут быть созданы различные тесты. При формировании тестов вы можете выбрать конкретные вопросы из банка или воспользоваться функцией "случайный вопрос". Таким образом, в начале тестирования система случайным образом выберет заданное количество вопросов из банка. Кроме того, система Moodle предусматривает случайный порядок ответов, что вместе с функцией “случайный вопрос” сводит к минимуму возможность совпадения вопросов при тестировании среди учеников, что позволяет более объективно оценить их знания. После того, как учащиеся пройдут тест, можно увидеть результаты, которые, помимо набранных баллов, отображают время прохождения и количество попыток (если это предусмотрено настройками теста).

Следует отметить, что тестирование в системе Moodle может выполнять не только контролирующую, но и обучающую функцию. В процессе выбора правильного ответа ученик сравнивает различные характеристики и свойства изучаемых объектов и классифицирует их. Этот процесс активизирует его умственную деятельность. В процессе тестирования выявляются пробелы в знаниях.

Литература

1. Щербаков В.В., Капустин Ю.И., Компьютерные тесты: Разработка и тестирование // Российский химико-технологический университет имени Менделеева Пресса (2010) – стр. 164
2. Щербаков В.В, Артемкина Ю.М и Паркина М.П., Компьютерные тесты: Тесты по общей и неорганической химии: электронное учебное пособие, 2013 
3. Паркина М.П, Артемкина Ю.М и Щербаков Д.В., Разработка обучающей компьютерной системы тестирования Достижения в области химии и химической технологии // Московский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Россия, 2010 
4. Кравченко Г.В., Using the blended learning model in the system of higher education  // Алтайский государственный университет, 2014 
5. Лавреньтев Г.В., Distance learning: theoretical and methodological foundations Bulletin of the Altai Academy of Economics and Law, 2012  
6. Кравченко Г.В. и Лавреньтев Г.В., Building a distance course and organizing training for higher school students in the Moodle system Izvestia of the Altai State University, 2013 – стр. 9-26 
7. Сичев О.А. и Тереков Г.В., Инструменты, помогающие автору регулярных выражений для тестовых вопросов в Moodle LMS Open Education, 2016 – стр. 43-50 
8. Будникова И.К. и Примак Е.В., Компьютерное тестирование в системе Moodle Вестник Технологического университета, 2016 – стр. 8-106
9. Мусифуллина Е.В., Simple, fast and effective: preparing texts for e-learning in the Moodle environment E-learning in lifelong learning, 2016