Возможности использования компьютерного тестирования по физике в школе

Содержание

Введение

1 Тест как метод оценки знаний

1.1 Измерения в педагогике

1.1.1 Понятие и методика тестового контроля

1.1.2 Технология и разработки тестовых заданий

1.2 Компьютерное тестирование

1.2.1 Методика построения компьютерного тестирования

1.2.2 Разработка компьютерного теста

1.2.3 Формы осуществления компьютерного тестирования

1.2.4 Достоинства и недостатки компьютерного тестирования

1.2.5 Преимущества компьютерного тестирования

1.2.6 Общие требования к компьютерным тестовым материалам

1.2.7 Инновационные формы тестовых заданий при компьютерном тестировании

1.2.8 Компьютерное адаптивное тестирование

2 Возможности использования компьютерного тестирования по физике в школе

2.1 Анализ содержания предмета

2.2 Разработка плана тестов

2.3 Составление и подбор тестовых заданий

2.4 Анализ базы тестовых заданий по физике

2.5 Психологическая подготовка учащихся к проведению компьютерного тестирования

2.6 Первый этап проведения компьютерного тестирования по физике

2.7 Второй этап проведения компьютерного тестирования по физике

2.8 Анализ результатов компьютерного тестирования по физике 9-10 классов

2.9 Количественный и качественный анализ компьютерного тестирования

Заключение

Список использованных источников

Приложение А

Приложение Б

Введение

Актуальность заключается в исследовании возможности введения компьютерного тестирования по физике в общеобразовательные школы, так как для его создания существуют благоприятные условия, а именно наличие хорошо оборудованных, оснащенных компьютерных классов, разработанные усовершенствованные программы для осуществления тестирования, а также большое количество качественных тестов по физике, которые используются при подготовке к Единому Национальному Тестированию.

Цель работы заключается в анализе проблем, возникающих при проведении компьютерного тестирования учащихся по физике в общеобразовательной школе и фактическое проведение компьютерного тестирования.

Задачи исследования заключаются:

1)      в анализе базы тестовых заданий по физике школьного курса;

2)      в организации и проведении компьютерного тестирования по физике;

3)      в выполнении количественного и качественного анализа компьютерного тестирования по физике.

Новизной данной работы является внедрение компьютерного тестирования по физике в общеобразовательные школы.

Теоретической и практической значимостью дипломной работы является наглядное доказательство на примерах 9 и 10 классов, положительного влияния введения компьютерного тестирования по физике на учащихся.

Объект исследования: процесс проверки контроля знаний учащихся по физике 9 и 10 классов в общеобразовательных школах с использованием компьютерных тестовых систем.

Предмет исследования данной работы – это создание и использование компьютерных тестовых систем.

В процессе исследования использовались следующие методы:

1)      теоретические, включающий анализ изучения отечественной и зарубежной, психологической, педагогической и методологической литературы по применению современных информационных технологий и компьютерных средств;

2)      эмпирические, педагогические эксперименты в целях выявления эффективности применения компьютерных технологий в обучении учащихся, количественный и качественный анализ компьютерного тестирования.

На защиту выносятся итоги эксперимента, анализ результатов исследования, выводы и рекомендации по использованию компьютерного тестирования.

Структура работы соответствует логике научного исследования и состоит из введения, двух глав, заключения, списка использованных источников и приложения.

1 Тест как метод оценки знаний

1.1 Измерения в педагогике

Важным звеном процесса обучения является контроль знаний и умений. От того, как он организован, на что нацелен, существенно зависит эффективность всей образовательной деятельности.

Эффективная система педагогического контроля предполагает обязательное использование в качестве основного средства различных методов обоснования оценок и проведения педагогических измерений. Оценку можно рассматривать как суждение о ценности или значимости, либо как приблизительную характеристику некоторой величины. Измерение представляет собой процедуру количественного сопоставления изучаемого свойства с некоторым эталоном, принимаемым за единицу измерения.

Потребность в измерениях рождается из общей устремленности иметь дело с более совершенными оценками тех явлений, которые становятся предметом исследования. Основная цель измерения в педагогике – это получение численных эквивалентов степени выраженности интересующего признака [1]. Тестированию, как методу измерения и оценивания учебных достижений посвящены работы таких ученых как Аванесов В.С. [2], Майоров А.Н. [3], Челышкова М.Б. [4] и многих других.

Современная дидактика выделяет следующие методы контроля: методы устного контроля, методы письменного контроля, дидактические тесты (тестирование), наблюдения и другие (графический контроль, методы программированного и лабораторного контроля, пользование книгой, проблемные ситуации) [5].

Практически каждый из этих методов в определенной мере позволяет провести измерение или оценивание учебных достижений. Используемые при этом методы (собеседование, выполнение контрольных заданий) трудно формализуемы, а разрабатываемые для этой цели методические материалы носят характер авторских, то есть являются субъективными и зависят от опыта и квалификации разработчиков.

Переход к массовым педагогическим измерениям только тестирование допускает максимально возможную формализацию этапов цикла педагогических измерений и их последующую автоматизацию, поэтому на сегодняшний день тестирование остается основным, если не единственным, методом педагогических измерений, используемым в массовых и автоматизированных системах оценивания уровня учебных достижений.

Для измерения знаний требуется определение учебной дисциплины и ее содержания, раскрытие основных понятий, подбор системы заданий, соответствующей выделенному содержанию. Каждое такое задание можно рассматривать как индикатор, выявляющий какой-то фрагмент знания у тех испытуемых, у которых знания есть. Таким образом, подошли к понятию теста.

1.1.1 Понятие и методика тестового контроля

Метод тестирования имеет многолетние корни. В современном образовании он является одним из самых эффективных методов измерения учебных достижений учащихся. Ему посвящены многие работы исследователей. Данный метод активно используется и в практике педагогов, руководителей образовательных учреждений и системы образования. Однако его применение возможно лишь при условии освоения основных подходов к созданию измерительных материалов, их особенностей.

Проблемно-хронологический анализ становления тестовой технологии и исследования, современных тестологов позволяют увидеть пути решения проблемы создания инструментария, способного точно и объективно оценить качество подготовки учащихся образовательных учреждений при массовых измерениях, например, в ходе аттестации образовательных учреждений, когда целесообразно использовать в качестве измерительного инструмента именно тесты.

Диапазон подходов к определению педагогических тестов широк как в научной, так и в методической литературе. Сложность рассмотрения понятия «тест» усугубляется неоднозначностью подходов в теории и практике. В современной педагогике наметилось два широких подхода к его определению.

Под тестом понимается либо весь метод исследования целиком, включая процедуру проверки, либо только средство измерения.

Тест – измерительная процедура, включающая инструкцию и набор заданий, прошедшая широкую апробацию и стандартизацию; нормированные по трудности и по времени выполнения наборы заданий, использованные для сравнительного изучения групповых и индивидуальных особенностей. Современное понимание теста связано не просто с набором заданий, а с профессионально составленной, научно обоснованной, адаптированной и сертифицированной методикой.

Бланковые тесты – психологические тесты, основу которых составляют различного рода бланки с текстами, рисунками, схемами и прочие.

Аппаратурные тесты – психологические тесты, предполагающие использование специальной аппаратуры, различных технических устройств для предъявления испытуемым информации или обработки результатов эксперимента.

Тест – стандартизированный экспериментально-психологический метод исследования или система заданий стандартной формы, предназначенный для точных количественных и определенных качественных оценок индивидуальных психологических особенностей, качеств, свойств, знаний и поведения личности в целом или группы путем сравнения этих оценок с некоторыми, заранее заданными стандартами – нормами теста.

Нормирование теста – критерий, позволяющий включать результаты индивидуального тестирования в систему соотносительных понятий [6].

Часть авторов уже названием тестов определяет цель тестирования:

1)      тест обученности – это совокупность заданий, сориентированных на определение (измерение) уровня (степени) усвоения определенных аспектов (частей) содержания обучения [7];

2)      тест достижений – набор стандартизированных заданий по определенному материалу, устанавливающий степень усвоения его учащимися [8];

3)      тест успеваемости – это совокупность заданий, ориентированных на измерение степени уровня определенных аспектов содержания образования [9].

Очевидно, что многообразие подходов к определению теста порождается многообразием существенных признаков педагогического теста, которые, прежде всего, зависят от цели создания теста и круга вопросов, решаемых с его помощью.

Сложность рассмотрения понятия «педагогический тест» также усугубляется неоднозначностью подходов теоретиков и практиков. Так, А.Н. Майоров рассматривает его как достаточно широкое понятие: «инструмент, состоящий из квалиметрически выверенной системы тестовых заданий, стандартизированной процедуры проведения и заранее спроектированной технологии обработки и анализа результатов, предназначенный для измерения

качеств и свойств личности, измерение которых возможно в процессе систематического обучения» [10].

О.Ф. Кабардин понятие «педагогический тест» сужает и трактует его в двух существенных смыслах: как метод педагогического измерения и как результат применения теста как метода измерения, состоящего из ограниченного множества заданий. При этом замечает, что в большинстве работ западных авторов, в отличие от отечественных, понятие «тест» чаще рассматривается во втором смысле [11].

М.Б. Челышковой ближе толкование понятия «теста» как совокупности заданий, которые позволяют дать объективную, сопоставимую и даже количественную оценку качества подготовки обучаемого в заданной образовательной области [12].

Процесс совершенствования понятийного аппарата идет по пути «систематизации множества определений и приведения их в соответствие с решением вопроса классификации педагогических тестов» [13].

Разработчики тестов опираются на два подхода, которые уже сложились в тестировании: тесты, ориентированные на критерий (критериально-ориентированные), и тесты, ориентированные на норму (нормативно-ориентированные).

Для критериально-ориентированной интерпретации вывод выстраивается вдоль логической цепочки: задания → ответы → выводы о соответствии испытуемого заданному критерию.

При критериально-ориентированном подходе создаются тесты для сопоставления учебных достижений каждого ученика с планируемым к усвоению объемом знаний, умений или навыков, а в качестве интерпретационной системы отсчета используется конкретная область содержания (например, содержание за год обучения или за ступень обучения).

Трудность заключается в том, что в тесте стараются отразить больший объем содержания контролируемого курса. Но так как проверить все просто невозможно, необходимо ранжировать содержание и требования по степени важности. Тест включает все то, что можно условно принять за 100%.

Преимущество критериально-ориентированных тестов в том, что они помогают собрать полную и объективную информацию о достижениях каждого учащегося; сравнить обученность ученика с требованиями, заложенными в государственных образовательных стандартах. В результате критериально-ориентированного тестирования ученик получает информацию о том, что он знает по сравнению с требованиями к уровню подготовки по предмету.

В рамках нормативно-ориентированного подхода тесты разрабатываются для сравнения учеников по уровню учебных достижений. Это достигается путем сопоставления результата каждого учащегося с результатами других учеников, которые выполняли тот же тест. Для нормативно-ориентированной интерпретации вывод выстраивается вдоль цепочки: задания → ответы → выводы о знаниях испытуемого → рейтинг, понимаемый как вывод о месте или ранге испытуемого.

При нормативно-ориентированном подходе возникает вопрос об истинной оценке результата каждого ученика, поэтому эмпирически устанавливаются нормы (система показателей, отражающих результаты выполнения теста большой группой испытуемых).

Нормативно - и критериально-ориентированные тесты отличаются по целям создания, методике отбора содержания, характеру распределения эмпирических результатов тестирования и методам их обработки, критериям качества тестов и тестовых заданий, а, главное, по интерпретации результатов испытуемых.

Критериально-ориентированные тесты необходимы, прежде всего, для определения учебных достижений при сравнении с требованиями, которые заложены в стандартах по различным предметам.

Требования к тестам как измерительному инструменту содержат требования к расчету показателей качества тестов и требования к их оснащению. Такими показателями качества являются надежность и валидность тестового инструментария.

А.А. Анастази определяет надежность теста как «согласованность показателей, полученных у тех же самых испытуемых при повторном тестировании, тем самым тестом, или эквивалентной ее формой» [14].

Надежность теста является одним из критериев качества теста и показывает, насколько точно измеряет данный тест изучаемое явление.

Следовательно, термин «надежность» имеет два значения: во-первых, если тест надежный, он при повторном выполнении дает близкие результаты; во-вторых, он обеспечивает высокую точность измерений.

Стандартный набор данных о тесте, предназначенных для широкого употребления, обязательно должен включать сведения о мере ее надежности.

Исследования В.С. Аванесова, Дж. Гласcа, А.Н. Майорова, Е.А. Михайлычева, М.Б. Челышковой, Н.М. Розенберга и ряда других авторов приводят к выводу о том, что надежность теста является характеристикой того, в какой степени, полученные в результате тестирования различия между испытуемыми является отражением различий в свойствах испытуемых и в какой мере являются отображением случайных ошибок.

Н. Гронлуд и Дж. Стенли отмечают, что если балл, полученный учеником в результате теста по оценке результатов, будет соответствовать той оценке, которую они получили бы при повторном прохождении того же теста или идентичного с ним по форме, то данная оценка считается высоко надежной. Чем длиннее тест, тем более надежными и адекватными будут результаты [15].

Вторым важным показателем качества теста является валидность (от англ. valid – пригодный). Проблема валидности возникает в процессе разработок и практического применения теста, когда ставится задача установить соответствие между степенью выраженности интересующего свойства личности и методам его измерения. Чем валиднее тест, тем лучше отображается в нем то качество (свойство), ради измерения которого он создавался [16].

Для определения подходов к процессу валидизации теста и валидности в трудах ученых используется большое количество терминов. Одним из наиболее распространенных терминов является «содержательная валидность», необходимость, которой не отрицают вышеназванные тестологи и определяют ее как характеристику репрезентативного содержания теста по отношению к запланированным для проверки знаний и умений.

По мнению И.А. Анастази, сфера распространения валидности по содержанию – это тесты учебных достижений, особенно критериально-ориентированных тесты по усвоению материала и навыков. Если тест позволяет проверить все то, что авторами было задумано в спецификации, он считается валидным относительно контролируемого содержания курса. Полнота выходит на первый план именно при создании критериально-ориентированных тестов. Помимо этого, повышению содержательной валидности способствует независимая экспертиза.

Анализ трудов теоретиков-тестологов позволяет сделать следующие выводы:

1)      тесты отличаются от других средств контроля (контрольных работ, диктантов и другие) тем, что проходят процесс научного обоснования качества, который предполагает оценку соответствия характеристик тестов двум важнейшим критериям: надежности и валидности;

2)      при оценке надежности и валидности не следует полагаться на единственную формулу, а надо пользоваться совокупностью методов, ориентированных на особенности разрабатываемого теста;

3)      любые оценки надежности и валидности выступают не как истина в последней инстанции, а лишь как правдоподобные утверждения, имеющие ту или иную степень достоверности;

4)      повышению точности и созданию качественных тестов способствует стандартизация процедуры предъявления теста;

5)      современная теория тестов позволяет повысить точность измерений и качество педагогических тестов.

При создании тестов важен выбор модели педагогического тестирования – схемы предъявления тестовых заданий и оценивания результатов тестирования.

1.1.2 Технология и разработки тестовых заданий

Педагогический тест (тест успеваемости) – это система заданий специфической формы, которая позволяет качественно оценить структуру и измерить уровень знаний, умений и навыков.

Интерес к тестированию – как методу педагогического контроля в последнее время заметно вырос. Но составление тестов, их применение должно происходить на основе модернизации учебного процесса.

Одной из эффективных форм такой модернизации может стать внедрение тестовой системы контроля качества подготовки учащихся.

Вопрос использования тестов как средства педагогического контроля, разработан достаточно хорошо. В.С.Аванесов, Л.В. Апатова, Ю.А. Белый, В.П. Беспалько, В.А. Горбанев, В.Г. Глушков, В.В. Зиновьев, И.В. Колесник, Е.А. Криксунов, Г.И. Лернер, В.П. Левин, А.Н. Майоров, Н.Н. Петрова, В.Б. Пятунин, И.А. Раппопорт, С.Р. Сакаева, В.И. Сиротин, Ю.А. Симагин, В.А. Станкевич, Н.В.Тельтевская и многие другие посвятили данной проблеме свои работы.

Тем не менее, вопрос о функциях, методике разработки тестовых заданий и шкалы оценивания освещены фрагментарно.

Государственный стандарт общего среднего образования в скором будущем предполагает сопровождение учебной программы заданиями в тестовой форме для диагностики качества результатов обучения.

Образовательные стандарты и способы оценки их достижения являются ключевыми моментами, определяющими качество образования и процедуры его оценки и диагностики. Тестирование стало широко применяться как средство оценки знаний при итоговой аттестации выпускников и при вступительных экзаменах в высшие учебные заведения (Единое Национальное тестирование).

Можно выделить следующие достоинства тестирования знаний учащихся:

1)      объективность и воспроизводимость оценки, за счет разработанного эталона, образца правильно и последовательно выполненных действий обучаемого;

2)      оперативное получение результатов проверки;

3)      эффективное использование учебного времени (проверка знаний всей группы учащихся занимает 15-20 минут);

4)      полный охват всей группы обучаемых, что способствует более высокой накопляемости оценок;

5)      оперативное выявление упущений в работе каждого учащихся, группы в целом и самого учителя;

6)      возможность автоматизировать процесс контроля;

7)      возможность проведения контроля и проверки его результатов другим лицом (учителем, не ведущим занятия в группе);

8)      удобное использование для самопроверки учащихся.

Изучение различных тестов позволяет выявить в них ряд содержательных и структурных недостатков:

1)      меньше проявляются обучающие функции контроля: закрепление (повторение) информации, развитие речи;

2)      возможность угадывания ответов при контроле с помощью выборочных тестов;

3)      некоторые учебные элементы предметов, отнесенных к гуманитарным предметам, тестировать неудобно.

Поэтому тестовую форму контроля следует применять в сочетании с другими традиционными и нетрадиционными методами контроля.

Структурными компонентами педагогического теста являются: тестовое задание – задача в тестовой форме, предназначенная для выполнения, к которой помимо содержания предъявляются требования тестовой формы и эталон – образец полного и правильного выполнения действия, служащий для сравнения достигнутого уровня с планируемым.

В зависимости от того, какой признак положен в основу классификации теста, тестовые задания можно различать:

1)      по целям: с элементами обучения и контролирующие;

2)      по характеру требуемых действий: задания-воспроизведения знаний, анализа признаков понятий, выполнения определенных действий (вычисления, сопоставления, логического заключения);

3)      по характеру ответа: открытые или закрытые тесты;

4)      по месту, занимаемому в учебном процессе – исходного уровня подготовки, текущего контроля, рубежного или итогового контроля;

5)      по виду: словесные, числовые, знаковые, зрительно-пространственные тесты;

6)      по структуре ответа: с ответом «да» – «нет», на окончание мысли, с выбором верного ответа, на сравнение или сопоставление, на объяснение понятий, на количественное соотношение фактов и другие;

7)      по средствам: бланковые, предметные (конструктивные), с использованием технических средств, практические (в форме лабораторных работ);

8)      по уровню стандартизации контроля: стандартизированные или нестандартизированные.

Различают также тестовые задания по уровню усвоения материала. Например, такие авторы как Кальней С.Г., Олейник Т.А. и Прокофьев А.А предлагают следующие правила соотнесения тестовых заданий по уровням усвоения учебного материала [17].

Первый уровень – распознавание. К этому уровню авторы предлагают относить задания, в которых тестируемый должен выделить (распознать) определенную заданием одну правильную формулу или одно правильное определение среди предложенного набора. В приведенных вариантах ответа к заданию имеется только один правильный в той форме, в которой он приводился в обучении. К этому уровню авторы относят также задания, в которых нужно выделить (распознать) один или несколько объектов, обладающих требуемым свойством среди заданного набора конкретных объектов.

На первом уровне можно проверять и знание алгоритмов. Такие задания особенно эффективны, когда необходимо сформировать выполнение определенной последовательности действий при решении соответствующего класса задач. Так же на данном уровне усвоения имеет место процесс восстановления запечатленного в памяти мысленного образа предмета при повторном воздействии этого предмета на человека. Тестируемый демонстрирует, что он может узнать (распознать) ранее изученную информацию при повторном предъявлении, но воспроизвести ее самостоятельно не может.

Второй уровень – ученическое применение. Формулировка заданий данного уровня содержит инструкцию (подсказку) по решению. Задания на проверку этого уровня имеет смысл предлагать в процессе изучения нового материала, когда у тестируемого еще не сформирован навык по применению определенного алгоритма или способа действий для решения задач некоторого класса.

Третий уровень – механическое воспроизведение. К данному уровню авторы относят задания, в которых учащийся должен выделить несколько правильных определений, формул, свойств объектов. К данному уровню так же относят задания на проверку знаний формулировки, когда среди вариантов ответов лишь один верный. В заданиях касающихся нескольких определений, формул, не указываются какие именно определения, формулы должны быть найдены. Тестируемый должен восстанавливать в памяти все определения, формулы, относящиеся к проверяемому разделу, и сравнивать их с предлагаемыми вариантами ответов, осуществив ассоциативный выбор. Тем самым, он демонстрирует более высокий              уровень знаний, чем на уровне распознавания.

Четвертый уровень – алгоритмическое применение. В тестовых заданиях данного уровня требуется применить известные правила, алгоритмы в частных и конкретных случаях для решения типовых задач. Под типовой задачей подразумевается задача, в которой задана цель или ситуация. Тестируемый должен применить ранее усвоенные действия по ее решению.

Пятый уровень – фрагментарное понимание. Тестовые задания данного уровня содержат несколько высказываний, относящихся к определенной теме предмета. Учащийся должен сделать заключения об истинности или ложности каждого высказывания.

Шестой уровень – эвристическое применение. В тестовых заданиях данного уровня требуется применить известные правила, алгоритмы в частных или конкретных случаях для решения эвристических задач. Тестируемый в процессе выполнения задания добывает субъективно новую информацию в ходе самостоятельной ориентировочной основы типового действия. При этом одна и та же задача в зависимости от программы обучения может считаться как типовой, так и эвристической, поэтому отнесение конкретной задачи к четвертому или шестому уровняю должно производиться с учетом содержания учебной программы и оценки трудности тестового задания.

Седьмой уровень – целостное понимание. Задания данного уровня аналогичны заданиям пятого уровня и отличаются тем, что высказывания, входящие в состав вариантов ответов задания седьмого уровня, относятся ко всему содержанию учебного материала, который проверяется данным тестом. К седьмому уровню могут быть отнесены также задания, в которых нужно установить истинность или ложность предложений, относящихся только к одной из проверяемых тем, но выражающих глубокие, скрытые связи между понятиями, фактами.

Учитывая невозможность составления единой классификации (в литературе можно найти 84 вида тестовых заданий), необходимо коснуться одного важного момента в составлении тестов. Любой контроль, а тестовые задания являются его частным случаем, должен быть управляющим, обучающим и контролирующим. Один и тот же вопрос в зависимости от назначения теста может в равной степени отвечать всем этим требованиям, каждое из которых может быть усиленно самой конструкцией теста [18].