Подсистема генерирования задач

УДК 004(06) Информатика и процессы управления
С.Д. КУЛИК, К.И. ТКАЧЕНКО
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
ПОДСИСТЕМА ГЕНЕРИРОВАНИЯ ЗАДАЧ
Представлены результаты разработки подсистемы генерирования задач
SGT v. 1.0, позволяющая преподавателю автоматизировать процесс составления
учебных задач для контроля правильности усвоения материала студентами.
В настоящее время составление проверочных учебных задач преподавателями сопряжено с большими трудностями, связанными с тем, что
преподаватель должен вручную решать каждую задачу из набора контрольных задач. В связи с этим, из года в год на контрольных работах и
экзаменах задачи обычно повторяются, что создает некоторую проблему
оценки качества изучения (усвоения) текущего учебного материала студентами (курсантами).
Целью данной работы является (см. [4]) создание подсистемы SGT генерирования задач. Сама идея генерации задач как фактографических
данных заимствована из работы [5]. Данная подсистема предоставляет
возможность создавать задачи и, в последствии, генерировать их конкретные варианты и решения этих вариантов. Подсистема SGT позволяет автоматизировать трудоемкий процесс составления задач для контроля знаний студентов. При этом для каждого студента (курсанта) может быть
получен свой уникальный вариант задачи. Сфера применения SGT достаточно широка и может применяться не только в технических вузах, но и в
учреждениях занятых подготовкой различных экспертов (см. [1] и др.) в
области криминалистики, например операторов [2, 3] для информационных систем криминалистического назначения.
Подсистема SGT предназначена для оказания помощи преподавателю
в составлении учебных задач для студентов. Подсистема основана на понятии задача, которое определяется в данном случае как множество задач объединенных общим алгоритмом решения.
Подсистема SGT состоит из трех основных блоков:
 Блок 1 - формирования исходных данных учебной задачи.
 Блок 2 - генерирования вариантов учебной задачи.
 Блок 3 - формирования отчетов.
Блок 1 - формирования исходных данных учебной задачи позволяет в
диалоговом режиме по шагам ввести все данные, необходимые для формирования вариантов задачи:
ISBN 5-7262-0710-6. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2007. Том 12
18
УДК 004(06) Информатика и процессы управления
Шаг 1. Создание шаблонов задачи. Под шаблоном задачи понимается
текст задачи, в котором все элементы, принимающие непосредственное
участие в процессе решения задачи представлены в виде переменных в
специальном формате, заключенных в квадратные скобки.
Шаг 2. Присвоение интервалов возможных значений и величины шагов всем переменным, использующимся в шаблонах задачи.
Шаг 3. Задание алгоритма решения задачи посредством введения
формул поддерживающих обращение к ранее введенным формулам через
переменные и при необходимости ввод программного кода на языке высокого уровня.
Шаг 4. Задание текста ответа, в котором могут быть использованы
любые переменные (сгенерированные исходные данные и элементы алгоритма решения задачи).
Блок 2 - генерирования вариантов учебной задачи позволяет в диалоговом режиме ввести количество вариантов задачи, которое будет в итоге
сгенерировано этим блоком.
Блок 3 - формирования отчетов позволяет в диалоговом режиме (кнопки: ‘Отчет Full’, ‘Отчет Task’, ‘Отчет Ans’) составить отчеты следующих
трех типов:
1. Отчет, включающий в себя как тексты вариантов задач, так и ответы к ним.
2. Отчет, который содержит только тексты вариантов задач.
3. Отчет, содержащий только ответы к задачам.
Подсистема SGT позволяет получить уникальные задачи с ответами
для каждой из них. В некотором смысле SGT есть очень упрощенный вариант системы искусственного интеллекта.
В последствии сгенерированные задачи раздаются студентам и по отчету с ответами проверяются их работы, и выставляется преподавателем
оценка.
Важной особенностью подсистемы является возможность включать в
отчеты значения промежуточных результатов, получающиеся по ходу
решения задачи, что позволяет преподавателю определиться какую оценку ставить студенту, если его конечный ответ не верный, но при этом все
или некоторые промежуточные результаты совпадают с теми, которые
сгенерированы подсистемой SGT.
Подсистема SGT позволяет генерировать различные наборы учебных
задач. Это достигается за счет универсальности метода генерирования
задач. Причем все действия по созданию новой задачи преподаватель выполняет самостоятельно. Универсальность метода заключается в том, что
ISBN 5-7262-0710-6. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2007. Том 12
19
УДК 004(06) Информатика и процессы управления
преподаватель может реализовать широкий круг алгоритмов для этих задач. В подсистеме SGT возможно не только задавать просто конкретные
математические формулы, но и вводить целые блоки программного кода
(на языке высокого уровня), в которых можно описывать достаточно
сложные алгоритмы, содержащие циклы, условные переходы, работу с
массивами и т.п.
В подсистеме SGT так же имеется возможность генерирования наборов задач, для которых не выполняется непосредственное решение самих
задач, а сначала выполняется генерирование ответа и затем по этому ответу производится восстановление исходных данных в варианте текста
условия задачи. В итоге для задач с очень сложным алгоритмом прямого
решения (например, решение некоторых уравнений) обеспечивается
быстрота и простота генерирования их различных вариантов.
Таким образом, подсистема SGT позволяет преподавателю повысить
качество и разнообразие предоставляемых студентам учебных задач, а
также значительно сократить время, затрачиваемое преподавателем на
составление этих задач и получения ответов к ним.
Работоспособность SGT проверена при генерировании задач для проверки гипотез с применением формулы Бейеса [6] и задач, связанных с
минимизацией регулярных позиномов [7]. Создан достаточно универсальный генератор, позволяющий быстро создавать наборы учебных (контрольных) задач для проверки и для закрепления полученных сведений
для различных областей знаний, в том числе и для криминалистики.
Список литературы
1.
Эксперт. Руководство для экспертов органов внутренних дел /Под ред. Т.В. Аверьяновой, В.Ф. Статкуса. М.: КноРус, Право и закон, 2003. 592 с.
2.
Кулик С.Д. Учет человека-оператора в контуре АФИПС //Безопасность информационных технологий. 2003. №2. С. 30-39.
3.
Кулик С.Д. Проектирование АФИПС криминалистического назначения
//Безопасность информационных технологий. 2002. №1. С. 78-81.
4.
Разработка информационной подсистемы генерирования учебных задач /Задание
на УИР и КП /МИФИ каф. №29 (УИС). Руководитель: Кулик С.Д. Исполнитель: Ткаченко
К.И. М.: МИФИ, 2006.
5.
Кулик С.Д. Свидетельство на программу №2000610698, Российская Федерация,
“Генератор программ с фактографическими данными о ценных бумагах РФ” (GEN-FAKT)
/С.Д. Кулик (Россия).–Заявка №2000610525; Заяв. 02.06.2000; Зарегистр. 01.08.2000. Бюл.
№4(33). С. 101-102. (РОСПАТЕНТ).
6.
Гмурман В.Е. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математическая статистика. М.: Высшая школа, 1979. 400 с.
7.
Бекишев Г.А., Кратко М.И. Элементарное введение в геометрическое программирование. М.: Наука, 1980. 144 с.
ISBN 5-7262-0710-6. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2007. Том 12
20
УДК 004(06) Информатика и процессы управления
ISBN 5-7262-0710-6. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2007. Том 12
21