Загальне
Бахрушин В.Є.
Класичний приватний університет
ДОСВІД ЗАСТОСУВАННЯ СИСТЕМИ MOODLE ПРИ ВИКЛАДАННІ ЕМПІРИЧНИХ МЕТОДІВ ПРОГРАМНОЇ ІНЖЕНЕРІЇ
Різноманітні емпіричні методи широко використовують при розробці сучасного програмного забезпечення. Зокрема, це стосується питань, пов'язаних з тестуванням програмного забезпечення, розробкою спеціалізованого ПЗ, що передбачає обробку та аналіз інформації тощо. З огляду на це, формування відповідних знань та навичок є необхідною складовою підготовки фахівців у галузі програмної інженерії і основною метою вивчення дисципліни "Емпіричні методи програмної інженерії", що включена до нормативної складової циклу професійної та практичної підготовки освітньо-професійної програми бакалаврів з напряму 6.050103 - Програмна інженерія.
Як базовий інструмент вивчення емпіричних методів програмної інженерії обрано мову програмування R [1]. Її основними перевагами порівняно з іншими мовами програмування є реалізація широкого набору основних алгоритмів у наявних стандартних функціях і додаткових бібліотеках, простий та зрозумілий запис програмного коду, що має особливе значення з погляду реалізації навчальних завдань. Це дає змогу зосередити увагу на сутності методів і алгоритмів, а не на технічних питаннях їхньої реалізації. Використання стандартних пакетів статистичного аналізу даних (SPSS, Statistica та їхніх аналогів) при підготовці бакалаврів з програмної інженерії є недоречним, оскільки у цьому випадку немає можливості формування компетентностей потрібних саме програмістам. Важливим при виборі було також і те, що R є вільно розповсюджуваним програмним забезпеченням з відкритим кодом.
Вже понад 10 років у Класичному приватному університеті розвивається проект підтримки освітнього процесу для студентів всіх форм навчання за допомогою створення електронних дисциплін в системі MOODLE. Це дає змогу уніфікувати вимоги для студентів денної та заочної форм навчання, створити умови для більш рівномірної роботи студентів заочної форми, запровадити прозору для студентів та їх батьків систему оцінювання, покращити взаємодію викладачів та студентів тощо.
Виходячи із зазначеного вище, а також, враховуючи вимоги ОПП і наявність окремого курсу теорії імовірностей та математичної статистики, дисципліну було поділено на 6 поточних модулів:
- основні поняття та завдання емпіричних методів програмної інженерії; основні типи даних; базові відомості про мову R;
- візуалізація даних;
- описова статистика;
- методи перевірки статистичних гіпотез;
- методи перевірки зв'язку між даними;
- регресійний аналіз.
Крім цього, створено нульовий модуль, що містить форум, програму навчальної дисципліни, посилання на навчальний посібник [2] та інші загальні джерела інформації, а також модуль підсумкового контролю з дисципліни.
Типовий зміст кожного поточного модуля передбачає наявність таких складових:
- коротка інформація про основні теоретичні відомості, що містить посилання на їхній докладний виклад у навчальному посібнику та інших джерелах інформації;
- методичні вказівки та приклад виконання практичних завдань з модуля;
- презентація з відповідної теми, що містить основні теоретичні відомості і приклади виконання типових завдань;
- завдання для самостійної роботи та контрольні тести (зазвичай поточний модуль передбачає виконання двох завдань або одного завдання і проходження тесту);
- програмні скрипти, що містять приклади реалізації основних завдань відповідного модуля;
- посилання на джерела додаткової інформації з теми, розміщені у мережі Інтернет.
На рис. 1 наведено приклад короткої інформації про основні показники та діаграми описової статистики, які докладно розглянуто у навчальному посібнику [2].
Рис. 1 - Приклад короткої інформації про основні показники та діаграми описової статистики
Деякі презентації до тем розміщено на сайті www.slideshare.net. Як приклад, можна подивитися презентацію з теми Початок роботи в R: змінні, вектори та матриці".
На рис. 2 наведено приклад завдання з дисципліни.
Рис. 2 - Приклад завдання з дисципліни
Всі завдання оцінюються за шкалою від 0 до 100 балів. При їхньому створенні використовуються стандартні типи індивідуальних завдань MOODLE з відповіддю у вигляді одного файлу чи послідовності файлів. Виконання кожного завдання оцінюється за шкалою від 0 до 100 балів. При цьому студенту дозволяються видалення або оновлення файлів та відповідь після контрольної дати. Але все це має значення при визначенні оцінки за виконання завдання. При оцінюванні завдань також враховується послідовність надсилання звітів про їхнє виконання, згідно з даними про час завантаження звітів, що містяться у стандартній формі інформації про звіти MOODLE.
Для контролю засвоєння теоретичних знань використовуються контрольні тести. Вони містять завдання закритої форми таких типів:
- вибір однієї правильної відповіді з 5 пропонованих варіантів;
- вибір 3 правильних відповідей з 6 пропонованих варіантів (у цьому випадку передбачено штрафні бали за помилки);
- встановлення відповідності.
Також в тестах використовуються завдання відкритої форми, де студент повинен розрахувати значення певної величини і ввести як відповідь отриманий результат. В окремих випадках здійснювати розрахунки непотрібно, а треба ввести значення певної відомої з теорії величини.
При формуванні тестів для конкретної спроби завдання випадково вибираються з бази завдань відповідного тесту. Також використовується випадковий порядок пропонованих варіантів відповідей.
Як і завдання, тести оцінюються за шкалою від 0 до 100 балів. Зазвичай кількість спроб не обмежується, але обмежуються час на проходження тестування та час затримки між послідовними спробами. Приклади тестів наведено на рис. 3, 4.
Рис. 3 - Приклад тесту з основних понять емпіричних методів та побудови описової статистики
Рис. 4 - Приклад тесту з методів перевірки гіпотез та зв'язку між даними
Якість тестів та тестових завдань перевіряли за допомогою стандартних засобів MOODLE. Завдання, що не відповідали існуючим вимогам за показниками складності та дискримінативності [3, 4], вилучали з тестів або корегували. Також періодично змінювали дистрактори, імовірність вибору яких була близькою до нуля. Для основного тесту з дисципліни загальне середнє арифметичне (за всіма спробами) дорівнює приблизно 51 балу, а мода розподілу результатів потрапляє до інтервалу від 70 до 80 балів. Тест не містить занадто складних та занадто легких завдань. Частки складних, легких та оптимальних за складністю завдань дорівнюють приблизно 40, 20 та 40%, відповідно. Для більшості завдань коефіцієнти кореляції перевищують 0,5. Завдань з коефіцієнтами кореляції в межах 0,3 - 0,5 приблизно 43%, а в межах 0,2 - 0,3 - менше 5%.
На рис. 5 показано фрагмент скрипту для побудови описової статистики, що надається студентам як приклад програмної реалізації основних методів відповідного практичного завдання.
Рис. 5 - Фрагмент скрипту для побудови описової статистики
Модуль підсумкового контролю передбачає виконання підсумкового тесту та підсумкового завдання. Підсумковий тест за допомогою вбудованих засобів MOODLE формується з тестів поточних модулів. При цьому з кожного з них випадковим чином обирається задана кількість завдань.
Підсумкова оцінка з дисципліни визначається як середньозважена модульних оцінок. При цьому, оцінки поточних модулів беруться з ваговими коефіцієнтами 1, а оцінка підсумкового модуля - з ваговим коефіцієнтом 2. Модульні оцінки визначаються як середні арифметичні оцінок за виконання завдань і тестів відповідних модулів.
Досвід викладання дисципліни "Емпіричні методи програмної інженерії" зі студентами різних форм навчання дає підстави стверджувати, що використання в навчальному процесі відповідної електронної дисципліни, створеної в системі MOODLE, дає змогу підвищити ефективність роботи викладача і студентів і сприяє підвищенню якості освіти.
Список використаних джерел
- Статистический анализ данных в системе R / А.Г. Буховец, П.В. Москалев, В.П. Богатова, Т.Я. Бирючинская; Под ред. проф. Буховца А.Г. – Воронеж: ВГАУ, 2010. – 124 с.
- Бахрушин В.Є. Методи аналізу даних / В.Є. Бахрушин. – Запоріжжя: КПУ, 2011. – 268 с.
- Аванесов В.С. Композиция тестовых заданий. — М.: Центр тестирования, 2002. — 240 с.
- Челышкова М.Б. Теория и практика конструирования педагогических тестов: Учебное пособие. — М.: Логос, 2002. — 432 с.