Алгоритмы автоматизированной системы когнитивного моделирования

№86-2,

физико-математические науки

В данной статье рассматриваются разработанная диаграмма активности, алгоритмы автоматизированной обучающей системы, спроектированной с помощью методов когнитивного моделирования. База данных, сущности и физическая схема базы данных помогает понять работу программы.

Похожие материалы

Автоматизированная обучающая системы когнитивного моделирования построена на клиент-серверной архитектуре.

Общий алгоритм работы системы представлен на рисунке 1.

Общий алгоритм работы системы
Рисунок 1. Общий алгоритм работы системы

Система работает следующим образом: в самом начале происходит инициализация системы. После этого устанавливается соединение с SQL сервером, на котором располагается база данных системы. В случае успешного соединения с сервером на каждый запрос от пользователя система отправляет на сервер запрос и получает какой-либо ответ. Например, при выставлении контрольной оценки за тест система отправляет на сервер ответы пользователя и сверяет их с правильными ответами теста, далее на основании количества правильных ответов выставляется итоговая оценка за тест.

На рисунке 2 указана полная взаимосвязь записей в системе.

Взаимосвязь объектов в системе тестирования.
Рисунок 2. Взаимосвязь объектов в системе тестирования.

Как видно, в этой таблице происходит связь всех вопросов и ответов в единый тест. Связь в базе данных происходит с помощью ключевых меток, которые связывают id элементов из разных таблиц.

Чтобы получить вопрос из теста 1, нужно вывести все вопросы внутри него из второй таблицы, а внутри каждого вопроса из третей таблицы вывести ответы. Получается некая цепочка.

Верный ответ в базе помечается цифрой один, когда у других ответов вопроса в поле корректности ответа стоит ноль. Ответы в сам тест могут выводиться не по порядку, но при этом верный ответ не изменится.

Приведем диаграмму активности работы системы — рисунок 3.

Диаграмма активности системы
Рисунок 3. Диаграмма активности системы

После запуска системы пользователю в обязательном порядке необходимо пройти процедуру авторизации. В случае успешной авторизации пользователю становится доступно главное меню системы, из которого он может выполнять основные функции. К основным функциям системы относятся: создание тестов, прохождение тестов, просмотр истории сдачи тестов. В любой момент времени пользователь может прекратить выполнение текущей функции и выйти из системы. При выходе из системы все действия сохраняются на SQL сервере.

Рассмотрим реализацию отдельных функций системы.

На рисунке 4 представлена блок-схема алгоритма прохождения теста в системе.

Алгоритм прохождения теста
Рисунок 4. Алгоритм прохождения теста

При прохождении теста в системе выборка вопросов осуществляется из БД системы. Вопросы могут идти как по порядку, так и нет (задается в настройках системы). По окончанию прохождения теста осуществляется подсчет результатов и вывод итоговой оценки. После этого все данные о пройденном тесте заносятся в БД системы.

На рисунке 5 представлена блок-схема алгоритма формирования статистики по тестам.

Алгоритм формирования статистики по тестам
Рисунок 5. Алгоритм формирования статистики по тестам

При формировании статистики по пройденным тестам система выбирает тесты из БД, осуществляет выборку результатов и отображает результаты на экране. У пользователя имеется возможность как просматривать статистику, так и удалять ненужные данные из БД.

На рисунке 6 представлена блок-схема алгоритма регистрации пользователя.

Алгоритм регистрации пользователя
Рисунок 6. Алгоритм регистрации пользователя

При регистрации пользователя на экран выводится форма регистрации, в которой пользователю необходимо ввести все регистрационные данные. После ввода регистрационных данных система проверяет их на корректность и в случае правильности добавляет их в БД.

На рисунке 7 представлена блок-схема алгоритма создания теста.

Алгоритм создания теста
Рисунок 7. Алгоритм создания теста

При создании теста на экране у пользователя появляется форма создания теста, в которой он должен ввести название теста и добавить необходимые вопросы. После этого система проверяет все данные на корректность.

На рисунке 8 представлена блок-схема алгоритма создания вопроса к тесту.

Алгоритм создания вопроса к тесту
Рисунок 8. Алгоритм создания вопроса к тесту

В процессе создания вопроса к тесту в самом начале пользователь должен выбрать тип вопроса из нескольких (например, вопрос с несколькими ответами, или вопрос с одним ответом и т.д.). Далее пользователь осуществляет ввод данных, т.е. вводит непосредственно вопрос и доступные варианты ответа. После этого система проверяет введенные пользователем данные на корректность. В случае если данные корректны, то система сохраняет их в БД в виде отдельного вопроса. В БД системе для каждого вопроса, указывается пользователь, который его создал.

Для хранения данных в автоматизированной обучающей системе когнитивного моделирования необходима БД. При проектировании БД выделены следующие сущности:

  1. Пользователи. Данная сущность необходима для авторизованного входа в систему, а также для разделения пользователей на тех кто может проходить тесты (обычные пользователи) и тех кто может создавать и управлять тестами (администраторы).
  2. Вопросы. Сущность «Вопросы» хранит в себе вопрос для теста, а также несколько вариантов ответов. Вопрос может быть как с выбором ответа, так и с полем где нужно ввести ответ и т.д.
  3. Тесты без вопросов. Данная сущность необходима для хранения пустых тестов, в которых еще нет вопросов.
  4. Тесты с вопросами. Сущность «Тесты с вопросами» необходима для хранения уже сформированных тестов с конкретными вопросами.
  5. Результаты тестов. В сущности «Результаты тестов» хранятся результаты пройденных тестов (верные и неверные ответы), а также время и дата прохождения теста.

Далее в таблицах 1-5 представим содержимое каждой таблицы БД и опишем его.

Таблица 1. Описание таблицы «questions»

Название поля

Тип

Описание

idQuestions

int

Идентификатор вопроса

Type

int

Тип вопроса

Value1

varchar

Неправильные ответы

Value2

varchar

Правильный ответ

Таблица 2. Описание таблицы «resulttest»

Название поля

Тип

Описание

idResultTest

int

Идентификатор результата теста

idUser

int

Идентификатор пользователя

idTest

int

Идентификатор теста

DateTesting

datetime

Дата и время прохождения теста

Result

varchar

Результат теста

Таблица 3. Описание таблицы «tests»

Название поля

Тип

Описание

idTests

int

Идентификатор теста

About

varchar

Описание теста

idUser

int

Пользователь, создавший тест

Таблица 4. Описание таблицы «testwithquestions»

Название поля

Тип

Описание

idTestWithQuestions

int

Идентификатор теста с вопросами

idQuestion

int

Идентификатор вопроса

idTest

int

Идентификатор теста

Таблица 5. Описание таблицы «questions»

Название поля

Тип

Описание

idUsers

int

Идентификатор пользователя

Name

varchar

Имя пользователя

SurName

varchar

Фамилия пользователя

Login

varchar

Логин

Password

varchar

Пароль

Role

int

Роль пользователя (обычный пользователь или администратор)

Физическая схема БД автоматизированной обучающей системы когнитивного моделирования представлена на рисунке 9.

Физическая схема БД
Рисунок 9. Физическая схема БД

Программная реализация БД автоматизированной обучающей системы когнитивного моделирования выполнена на платформе Microsoft SQL Server 2012.

Параметры реализованной БД:

  • размер: 100 Mb;
  • прирост: 10%;
  • резервное копирование: еженедельное;
  • количество таблиц: 5;
  • количество администраторов: 1;
  • количество прочих пользователей: 3.

Список литературы

  1. Ганиева Н.А., Муртазаева У.И. Классификация интерактивных методов обучения в процессе преподавания // Вестник науки и творчества. 2016. № 11 (11).
  2. Ефимова Е. А. Когнитивное и интерактивное обучение как средство подготовки профессионально мобильного специалиста // Среднее профессиональное образование. - 2014. - N 10.
  3. Кашлев С. С. Когнитивные методы обучения / С.С. Кашлев. - М.: ТетраСистемс, 2013.