WEB–базирани тестове по Атомна и ядрена физика

Галина Крумова*, Теменужка Фулър**, Савка Калинова*

*Русенски университет “Ангел Кънчев”

**Central Arizona College, USA

Резюме: В тази работа са изложени някои предимства и недостатъци на компютърните тестове като средство за самоконтрол и оценка. Специално внимание се обръща на необходимостта от разработване и прилагане на такива тестове при обучението по Атомна и ядрена физика. Приложена е част от реален тест, която илюстрира някои възможности на съществуващите WEB-базирани системи.

Ключови думи: WEB–базирани тестове; оonline обучение по атомна и ядрена физика

ПРЕДИМСТВА И НЕДОСТАТЪЦИ НА WEB–БАЗИРАНИТЕ ТЕСТОВЕ

Съвременните компютърни технологии предоставят все по-големи възможности за създаване на тестове online, предназначени както за самоподготовка, така и за оценяване знанията на студентите. Компютърните тестове имат редица предимства [3]. Някои от тях са следните:

·        те позволяват гарантиране обективността на оценката;

·        спестяват ценно време на преподавателя, давайки възможност за бързо оценяване на голям брой студенти;

·        студентите получават чрез непрекъсната обратна връзка информация за реализирането на инвестираните от тях усилия и време чрез оценката на техните знания;

·        дават възможност за адаптивно тестово изпитване в зависимост от индивидуалните особености на студентите чрез селектиране на въпросите;

·        позволяват многократно изпълнение от всеки студент в границите на разумно фиксиран интервал време при предварително регламентиран начин на оформяне на крайната оценка.

Като недостатъци на WEB–базираните тестове могат да бъдат посочени например:

·        случайно избиране на верен отговор;

·        ограничена свобода на изразяване; зле разбрана необходимост от запаметяване на неголям брой ключови понятия, гарантиращи до голяма степен успешно изпълнение на теста;

·        влагане на много усилия и лично време от страна на преподавателя за създаване на базата от данни дори при подходящо избрана вече съществуваща платформа.

Последният недостатък е характерен преди всичко за компютърните тестове, докато първите два са типични за тестовото изпитване изобщо.

Явните предимства на тестовата форма на контрол очевидно са причина за все по-широкото й приложение.

Разработването на тестове отнема много време. Затова напоследък се предпочита да се работи в избрана подходяща готова система. Такива предлагат както комерсиалните производители (Blackboard Learning System, WebCT, Docent, eCollege, Intralearn), така и Open Source източниците (.LRN, Moodle, Fle3).

ВЪЗМОЖНОСТИТЕ НА “BLACKBOARD LEARNING SYSTEM” ЗА СЪЗДАВАНЕ НА WEB–БАЗИРАНИ ТЕСТОВЕ

   Една подходяща среда за създаване и модифициране на компютърни тестове предоставя софтуерът Test Manager на системата Blackboard [2]. Студентите изпълняват теста online и получават автоматична оценка. Тестовете могат да съдържат следните типове въпроси:

·        Multiple Choice

·        True/False

·        Fill in the Blank

·        Multiple Answer

·        Matching

·        Ordering

·        Essay/Short Answer – не се оценява online

·        Random Block

Създаването и модифицирането на  тестове става в страницата Test Canvas.

Максималният брой възможни отговори на въпроси от типа Multiple Choice е 20. Въпросите от типа Fill in the Blank разчитат на точен отговор, състоящ се от една – две думи. Въпроси от тип Multiple Answer позволяват избиране на повече от един отговор. При типа Matching се допуска различен брой въпроси и отговори. Отговорите на въпроси от този тип и от тип Ordering дават възможност да се получи редуциран брой точки в зависимост от броя (респективно реда) верни отговори.

Въпроси от тип Essay могат да включват средствата на Math и Science Notation Tool (WebEQ Equation Editor), достъпни за цялата система Blackboard и отговорите им се оценяват от преподавателя на страницата Grade Assessment. Използването на  Random Block в страницата Test Canvas води до случаен избор на въпроси от желан тип от друг тест (фонд). При избиране на типа въпроси от Upload Questions в същата страница се отваря подходящо структуриран файл с въпроси от този тип (или комбинация от различни типове). Преподавателят има възможност да зададе в момента начина на оценяване на отговорите. Страницата Category Manager позволява създаване на нови категории въпроси. Наличният фонд въпроси се съхранява в Pool Manager и може непрекъснато да се обогатява, включително от други фондове. Възможно е избирането на въпроси от него по тип, категория или ключова дума.

Системата допуска промяна в начина на оценяване от страницата Create/Modify Grade Display Options. Различните оценки могат да участват с различни тегла при оформянето на крайната оценка. Преподавателят има възможност да следи оценките на всеки студент в Gradebook. Може да се проследят отговорите на въпросите от даден тест за всеки един студент, както и персонално да се модифицира начинът на оценяване. Страницата My Grades предоставя информация и за всяка група студенти – средна, най-висока и най-ниска оценка в групата. На разположение е и статистика за всеки тест поотделно: средни оценки на отговорите на всеки въпрос и за целия тест, както и процент верни и неверни отговори на страницата Assessment Name. Преподавателят разполага с всички оценки на даден студент и тяхната статистика съответно на страниците View User Grades и View User Detail. Данните от подобни информационни страници не подлежат на модификация и изтриване.

Статистичните данни могат да бъдат използвани при изготвянето на графични справки и отчети за даден курс или дисциплина. Те са полезна информация за преподавателите при разработването на достъпни курсове online.

Това са само една малка част от възможностите на Blackboard Learning System, които имат отношение към създаването на компютърни тестове.

КОМПЮТЪРНИ ТЕСТОВЕ ПРИ ОБУЧЕНИЕТО ПО АТОМНА И ЯДРЕНА ФИЗИКА

Физичните обекти в микросвета не подлежат на директно наблюдение. Описващите ги величини имат статистичен характер. Математичният апарат на Квантовата механика е специфичен и сложен. В процеса на обучение по Атомна и ядрена физика се разчита до голяма степен на абстрактното мислене. Излизането извън рамките на класическата физика поражда необходимостта от големи интелектуални усилия от страна на студентите. Съвсем естествено е възникването на трудности както при запаметяването на предвидения учебен материал, така и при възпроизвеждането му при текущия контрол през семестъра и на изпита.

В хода на учебния процес проблеми от познавателен характер създават например:

·        дуализмът вълна – частица, който предполага вълна, нямаща нищо общо с класическите вълни по своята същност (така наречената вълна на де Бройл, споровете около която продължават);

·        непознатото в класическата физика квантуване на основни физични величини като енергия, момент на импулса и др. (особено пространственото квантуване, допускащо само точно определени пространствени ориентации спрямо предварително избрана ос на векторни величини като момента на импулса и магнитния момент, които изключват ориентация по самата ос);

·        невъзможността спинът на частиците да се интерпретира като величина, характеризираща въртене около собствената ос (наличието на тази степен на свобода произтича от релативистичното вълново уравнение на Дирак – обобщение на това на Шрьодингер);

·        съществуването на отборни правила и редица забрани - например при вероятностите за преход; сам по себе си дори принципът на  Паули изразява една забрана за подчиняващите се на статистиката на Ферми - Дирак частици – фермиони, каквито са електроните в обвивката на атома;

·        невъзможността за едновременно определяне с еднаква точност стойностите на две канонично спрегнати величини съгласно съотношенията на неопределеност на Хайзенберг, които нямат аналог в класическата физика – например координата и проекция на импулса по същата ос;

·        изоспинът като степен на свобода на нуклоните, въпреки че въвеждането му следва във времето това на спина; често не се прави разлика между нуклон и неутрон;

·        особеностите на ядреното взаимодействие, които го отличават от останалите познати взаимодействия в природата – например неговите нецентралност, зарядова независимост и обменен характер; обменът на виртуални π-мезони между протона и неутрона, който обяснява големия магнитен момент на протона и наличието на магнитен момент (при това отрицателен) при неутрона, трудно се възприема;

·        класификацията на съществуващите ядрени модели, която не може да даде ясна представа за тях при ограничения хорариум на дисциплината;

·        видовете радиоактивност и свързаните с тях ефекти (например тунелният ефект при α-разпадането; въпросът за масата в покой на неутриното, свързан с нарушаването на Закона за запазване на енергията и нарушаването на Закона за запазване на четността при β-разпадането – проява на слабото взаимодействие);

·        типовете ядрени реакции и свързаните с тях понятия като канали на реакцията, ефективно сечение, компаунд – ядро и много други.

Проблеми от подобен характер налагат търсенето на други форми на контрол и оправдават разработването на WEB–базирани тестове по атомна и ядрена физика. Това дава възможност на студентите да получават както информация за степента за усвояване на учебния материал, така и оценка на знанията си online. Подобни тестове могат да бъдат насочени към конкретна група студенти и при необходимост да се видоизменят [1].

Проведената неофициална анкета с част от студентите в Central Arizona College показа техния повишен интерес и одобрение. Разработените от преподавателя адаптивни тестове са предпочитани пред закупените стандартни линейни тестове както поради особеностите на учебното съдържание на дисциплината Атомна и ядрена физика, така и поради свързаните с тях трудности при усвояването на учебния материал. Едно от предимствата на подобни тестове е възможността за отчитане на индивидуалните различия между студентите. Това ги прави широко приложими в условията на едно компетентно асистиране при отворени врати, предпочетено от 67% от анкетираните студенти. Подобен подход следва тенденцията на постепенно преминаване към студентско центрирано обучение, съобразена със съвременните образователни технологии.

В заключение прилагаме част от разработения от нас тест за предварителна оценка по Атомна и ядрена физика. Подобни тестове, създадени чрез системата Blackboard, успешно се използват при обучението в Central Arizona College.