RU2640709C1 - Method of student's knowledge evaluation at computer-based testing - Google Patents
Method of student's knowledge evaluation at computer-based testing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2640709C1 RU2640709C1 RU2016145898A RU2016145898A RU2640709C1 RU 2640709 C1 RU2640709 C1 RU 2640709C1 RU 2016145898 A RU2016145898 A RU 2016145898A RU 2016145898 A RU2016145898 A RU 2016145898A RU 2640709 C1 RU2640709 C1 RU 2640709C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- answer
- text
- knowledge
- question
- viewing
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к средствам обучения, в которых обучающийся выбирает ответ на поставленный вопрос из набора ответов одновременно с регистрацией связанных с событием потенциалов (ССП), и может быть использовано для автоматизированной оценки знаний.The invention relates to teaching aids in which a student selects an answer to a question from a set of answers simultaneously with the registration of event-related potentials (BSC), and can be used for automated knowledge assessment.
Уровень техникиState of the art
Известен способ тестирования знаний, в котором учащиеся оценивают каждый из предложенных вариантов ответа на тестовое задание и выбирают только один. Это традиционный метод оценивания с помощью задач множественного выбора (multiple-choice tests). Если выбранный студентом вариант совпадает с отмеченным разработчиком тестового задания как правильный, то студент получает 1 балл, иначе, если вариант неправильный или вопрос пропущен, то студент не получает никаких баллов. Этот стандартный метод оценки знаний популярен ввиду легкой реализации в автоматизированных средах и объективности (вероятность получения высокой суммарной оценки за счет угадывания быстро снижается при увеличении числа заданий в тесте).There is a known method of testing knowledge in which students evaluate each of the proposed options for answering a test task and choose only one. This is a traditional assessment method using multiple-choice tests. If the option chosen by the student matches the one marked by the developer of the test task as correct, then the student gets 1 point, otherwise, if the option is incorrect or the question is missed, the student does not receive any points. This standard method of assessing knowledge is popular due to its easy implementation in automated environments and objectivity (the probability of obtaining a high total score due to guessing quickly decreases with an increase in the number of tasks in the test).
Недостатком данного способа тестирования знаний является большая вероятность ошибки при недобросовестном выполнении задания: с привлечением посторонних источников (списывание) или случайное угадывание (Lau PNK, Lau SH, Hong KS, Usop H. 2011. "Guessing, Partial Knowledge, and Misconceptions in Multiple-choice Tests". Journal of Educational Technology & Society 14 (4): 99-110. http://www.jstor.org/stable/jeductechsoci.14.4.99) /1/. Из-за высокой вероятности ошибки результат выполнения одного тестового задания не является достоверным. Для получения достоверной оценки требуется предъявление теста из многих (десяти и более) однотипных тестовых заданий, оценки за выполнение которых усредняются.The disadvantage of this method of testing knowledge is the high probability of error in the unfair performance of the task: with the use of extraneous sources (cheating) or random guessing (Lau PNK, Lau SH, Hong KS, Usop H. 2011. "Guessing, Partial Knowledge, and Misconceptions in Multiple- choice Tests. "Journal of Educational Technology & Society 14 (4): 99-110. http://www.jstor.org/stable/jeductechsoci.14.4.99) / 1 /. Due to the high probability of error, the result of one test task is not reliable. To obtain a reliable assessment, it is required to present a test of many (ten or more) similar test tasks, the estimates for which are averaged.
Эффективность традиционного способа тестирования знаний может быть повышена за счет:The effectiveness of the traditional method of testing knowledge can be enhanced by:
- детекции случаев недобросовестного выполнения заданий;- detection of cases of unfair performance of tasks;
- более точной оценки знаний на конкретный вопрос с введением промежуточных оценок вроде «неуверенное знание», «остаточные знания», «знание терминов, но незнание механизмов» и других специфических для разных дисциплин уровней знаний, умений и навыков.- a more accurate assessment of knowledge on a specific issue with the introduction of intermediate assessments such as “uncertain knowledge”, “residual knowledge”, “knowledge of terms, but ignorance of mechanisms” and other levels of knowledge and skills specific to different disciplines.
Известны способы тестирования с введением уточняющего вопроса про уверенность (Certainty-Based Marking (СВМ), https://docs.moodle.org/30/en/Using_certainty-based_marking) /2/; с исключением неправильных вариантов (Chang SH, Lin PC, Lin ZC. Measures of partial knowledge and unexpected responses in multiple-choice tests. Educational Technology & Society. 2007 Oct 1; 10(4): 95-109, http://www.jstor.org/stable/jeductechsoci.10.4.95) /3/. Недостатком этих способов является повышение затрат времени на прохождение теста, а также то, что они не позволяют различить неуверенность в знании данного вопроса и общую психологическую неуверенность студента.Known testing methods with the introduction of a clarifying question about confidence (Certainty-Based Marking (CBM), https://docs.moodle.org/30/en/Using_certainty-based_marking) / 2 /; excluding incorrect options (Chang SH, Lin PC, Lin ZC. Measures of partial knowledge and unexpected responses in multiple-choice tests. Educational Technology & Society. 2007 Oct 1; 10 (4): 95-109, http: // www .jstor.org / stable / jeductechsoci.10.4.95) / 3 /. The disadvantage of these methods is to increase the time spent on passing the test, as well as the fact that they do not allow to distinguish between uncertainty in knowledge of this issue and the general psychological uncertainty of the student.
Известен способ повышения точности оценки, основанный на измерении времени, затраченного на выполнение тестового задания, и расчета индекса усилий для прохождения теста (Chang SR, Plake BS, Kramer GA, Lien SM. Development and Application of Detection Indices for Measuring Guessing Behaviors and Test-Taking Effort in Computerized Adaptive Testing. Educational and Psychological Measurement. 2011; 71(3): 437-459. http://dx.doi.org/10.1177/0013164410385110) /4/. Способ основан на предположении, что на неправильный ответ добросовестный студент тратит больше времени (сомневается, вспоминает), чем на правильный. Однако, если тестовое задание требует процедурного мышления, то время решения будет пропорционально количеству требуемых мыслительных операций, то есть процедурной сложности задания. Также наблюдается обратная зависимость при стратегии случайного угадывания - много неправильных ответов без затрат времени. Для решения этой проблемы авторы предлагают индивидуализированный подход, однако учащийся, прошедший один тест с одной стратегией, может поменять ее при прохождении другого теста, например, если на этот раз лучше подготовился.A known method of improving the accuracy of the assessment, based on measuring the time taken to complete the test task, and calculating the index of efforts to pass the test (Chang SR, Plake BS, Kramer GA, Lien SM. Development and Application of Detection Indices for Measuring Guessing Behaviors and Test- Taking Effort in Computerized Adaptive Testing. Educational and Psychological Measurement. 2011; 71 (3): 437-459. Http://dx.doi.org/10.1177/0013164410385110) / 4 /. The method is based on the assumption that a conscientious student spends more time on the wrong answer (he doubts, remembers) than the right one. However, if the test task requires procedural thinking, then the decision time will be proportional to the number of required mental operations, that is, the procedural complexity of the task. There is also an inverse relationship with a random guessing strategy - a lot of wrong answers without time. To solve this problem, the authors propose an individualized approach, however, a student who has passed one test with one strategy can change it when passing another test, for example, if this time he is better prepared.
Таким образом, в известных методах повышения точности оценки знаний используют время, затраченное на выполнение тестового задания, но не используют информацию о паттерне выполнения самого задания, а именно последовательности выполнения составляющих его компонентов.Thus, the known methods for increasing the accuracy of knowledge assessment use the time taken to complete the test task, but do not use information about the pattern of the task itself, namely, the sequence of execution of its components.
Стандартный паттерн выполнения тестового задания множественного выбора начинается с чтения вопроса. В вопросе содержится ключевая информация, которая при наличии соответствующих знаний позволяет извлечь правильный ответ из памяти для сравнения с предложенными вариантами. В других случаях в вопросе содержится описание критерия, который надо применить к каждому из вариантов ответа. Далее, при просмотре очередного варианта ответа учащийся обнаруживает ответ, совпадающий с извлеченным из памяти, выбирает его и заканчивает решение задания. Если не один из предложенных вариантов не совпал с созданным образом внутри мозга учащегося, то учащийся может перейти к повторному более внимательному чтению текста вопроса, чтобы проверить свое решение в надежде найти в нем ошибку. Если учащийся обнаруживает ошибку, то переходит к соответствующему варианту ответа, отмечает его как правильный и заканчивает решение задания. Если ошибку найти не удается, то студент может отказаться от полноценного решения данного задания и перейти к стратегии угадывания, при которой он выбирает наиболее правдоподобный вариант. Таким образом паттерн выполнения тестового задания определяется количеством и порядком следования во времени операций просмотра текста вопроса и просмотра вариантов ответа, причем критический момент, определяющий связь наличия знаний с правильным ответом, происходит при просмотре правильного варианта ответа при наличии образа этого ответа внутри мозга учащегося.The standard pattern for completing a multiple choice test task begins by reading a question. The question contains key information, which, with the appropriate knowledge, allows you to extract the correct answer from memory for comparison with the proposed options. In other cases, the question contains a description of the criterion that must be applied to each answer option. Further, when viewing the next answer option, the student discovers the answer that matches the one retrieved from the memory, selects it, and finishes solving the task. If not one of the proposed options does not coincide with the created image inside the student’s brain, then the student can proceed to a more attentive reading of the text of the question in order to check his decision in the hope of finding an error in it. If the student discovers an error, he proceeds to the corresponding answer option, marks it as correct, and finishes solving the task. If the error cannot be found, then the student can refuse a full-fledged solution to this task and proceed to a guessing strategy in which he chooses the most plausible option. Thus, the pattern of completing the test task is determined by the number and sequence in time of the operations of viewing the text of the question and viewing the options for the answer, and the critical moment determining the connection between the availability of knowledge and the correct answer occurs when viewing the correct answer when there is an image of this answer inside the student’s brain.
Когда у человека внутренний образ совпадает с внешним, то примерно через 300 мс после предъявления внешнего стимула в теменных отделах коры головного мозга развивается позитивный компонент ССП Р300, также называемый Р3. Таким образом, регистрация ССП в теменных отделах коры головного мозга может быть использована для обнаружения событий совпадения внутреннего образа (эндогенного) с внешним (экзогенным).When a person’s internal image coincides with the external one, then approximately 300 ms after the presentation of the external stimulus, a positive component of the SSP P300, also called P3, develops in the parietal parts of the cerebral cortex. Thus, the registration of SSP in the parietal parts of the cerebral cortex can be used to detect the coincidence of the internal image (endogenous) with the external (exogenous) image.
Регистрацию ССП с последующим выделением компонента Р300 используют для диагностики функционального состояния головного мозга (RU 2521345, A61B 5/0484, опубл. 2013-03-22) /5/, функциональной межполушарной асимметрии (RU 2528658, A61B 5/0484, опубл. 2014-09-20) /6/, детекции вины или ложной информации (US 5113870 (А), A61B 5/0484, A61B 5/16, опубл. 1992-05-19) /7/, наличия сознания (WO 02100267 (А9), A61B 5/00, A61B 5/0205, A61B 5/0476, опубл. 2004-02-19) /8/.Registration of BSC with subsequent isolation of component P300 is used to diagnose the functional state of the brain (RU 2521345, A61B 5/0484, publ. 2013-03-22) / 5 /, functional interhemispheric asymmetry (RU 2528658,
Однако использование электроэнцефалографических показателей работы мозга для обнаружения событий совпадения внутреннего образа с предъявляемым внешним стимулом для оценки знаний учащегося не известно.However, the use of electroencephalographic indicators of the brain to detect events that match the internal image with the external stimulus presented to assess student knowledge is not known.
За последние годы произошло значительное удешевление технологии регистрации и анализа электрической активности мозга, что сделало способы на ее основе доступными для широкого применения в образовании. Так, заявлено об изобретении портативного устройства в форме ободка для регистрации Р300 (KR 20160041748, A61B 5/0476, опубл. 2016-04-18) /9/.In recent years, there has been a significant reduction in the cost of technology for recording and analyzing the electrical activity of the brain, which has made methods based on it available for widespread use in education. Thus, the invention was announced about the invention of a portable device in the form of a rim for registration P300 (KR 20160041748,
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является «Регулирующее устройство и способ идентификации мозговых волн» (Brain wave identification method adjusting device and method, WO 2008056492, A61B 5/0476, опубл. 2008-05-15) /10/, принимаемый за прототип настоящего изобретения. В прототипе система включает интерфейсный модуль, который регистрирует электроэнцефалограмму (ЭЭГ) пользователя, распознает компонент Р300 зрительного ССП, содержащегося в ЭЭГ после предъявления манипуляционного меню, и оперирует устройством на основании распознанного компонента Р300. В описании прототипа в качестве управляемого устройства предполагают телевизор, а предполагаемые операции с устройством включают переключение каналов, выбор желательного жанра программы для просмотра и звука регулировки уровня громкости. В примере реализации на экране пользователю предъявляют меню из нескольких пунктов, которые по очереди с фиксированным временным шагом, задаваемым программно, подсвечиваются в виде рамки вокруг текущего пункта. Если в ответ на выделение текущего пункта в мозгу регистрируется потенциал Р300, то происходит активация данного пункта меню. Развитие потенциала Р300 в коре головного мозга сопровождает событие совпадения внутреннего образа (пункта, на который хочет перейти пользователь) и внешнего стимула (пункта, который выделен рамкой) и не требует волевых усилий, поэтому способ-прототип позволяет переключать пункты меню без рук.Closest to the technical nature of the claimed invention is the "Regulating device and method for identifying brain waves" (Brain wave identification method adjusting device and method, WO 2008056492,
Однако в способе-прототипе период просмотра каждого из предлагаемых вариантов является фиксированным и задается программно, что в случае применения способа для оценки знаний не позволяет пользователю выбирать вариант ответа на основе обдумывания смысла вопроса в течение произвольного интервала времени и сопоставления вариантов ответа друг с другом.However, in the prototype method, the viewing period for each of the proposed options is fixed and is set programmatically, which, if the method for assessing knowledge is applied, does not allow the user to choose an answer option based on thinking about the meaning of the question for an arbitrary time interval and comparing the answer options with each other.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в разработке усовершенствованного способа достоверной оценки знаний учащегося при компьютерном тестировании.The problem to which the invention is directed, is to develop an improved method for reliable assessment of student knowledge in computer testing.
Задача решена за счет нового технического результата - отделения правильного ответа на основе знаний учащегося от случайно угаданного ответа или ответа, полученного с привлечением посторонних источников, а также отделения неправильного ответа при попытке использовать частичные знания от случайно выбранного неправильного ответа.The problem was solved due to a new technical result - separation of the correct answer based on the student’s knowledge from a randomly guessed answer or an answer obtained using outside sources, as well as separation of the incorrect answer when trying to use partial knowledge from a randomly selected incorrect answer.
В отличие от прототипа, в заявляемом изобретении пользователь активно перемещается по текстовым элементам с вариантами ответа, задерживаясь на просмотр каждого из них столько времени, сколько ему нужно для обдумывания задачи. При этом последовательность просмотра вариантов ответа заранее не определяют, что дает учащемуся возможность сопоставления альтернативных вариантов ответа друг с другом. Для отметки выбранного варианта ответа учащийся использует манипулятор (мышь), а не электроэнцефалографический интерфейс. По наличию компонента Р300 в ССП после предъявления варианта ответа судят о наличии готового правильного ответа у учащегося, совпадающего с предъявляемым на экране.Unlike the prototype, in the claimed invention, the user actively navigates through text elements with answer options, being late for viewing each of them as much time as he needs to think about the task. Moreover, the sequence of viewing the answer options is not determined in advance, which gives the student the opportunity to compare alternative answer options with each other. The student uses the manipulator (mouse) to mark the selected answer option, and not the electroencephalographic interface. By the presence of the P300 component in the SSP, after presenting the answer option, the student is judged that the student has the correct answer ready that matches the one presented on the screen.
Использование поведенческих и электроэнцефалографических показателей работы учащегося для классификации видов решения тестовых заданий не следует из уровня техники, что подтверждает изобретательский уровень заявляемого способа.The use of behavioral and electroencephalographic indicators of a student’s work to classify types of solutions to test tasks does not follow from the prior art, which confirms the inventive step of the proposed method.
Указанный технический результат достигается тем, что способ оценки знаний учащегося при компьютерном тестировании заключается в предъявлении тестового задания, состоящего из вопроса и вариантов ответа, на экране компьютера, регистрации момента времени начала просмотра текста вопроса и каждого варианта ответа, момента времени окончания просмотра текста вопроса и каждого варианта ответа, времени принятия решения о выборе варианта ответа с помощью манипулятора, вычислении интегральных показателей выполнения тестового задания, характеризующих последовательность и скорость просмотра вопроса и вариантов ответа, регистрации ССП во время просмотра текста варианта ответа, выделении компонента ССП Р300, при наличии которого делают вывод о совпадении эндогенного образа, соответствующего правильному ответу на вопрос, с экзогенным образом, возникающим при чтении текста на экране компьютера, классификации вида решения с помощью набора решающих правил на соответствие случайному угадыванию, списыванию, частичному знанию, неуверенному знанию или уверенному знанию.The specified technical result is achieved by the fact that the method of evaluating a student’s knowledge in computer testing consists in presenting a test task, consisting of a question and answer options, on a computer screen, registering the time when the text of the question began to be viewed and each answer option, the time when the text of the question is finished and of each answer option, the time it takes to decide on the answer option using the manipulator, the calculation of the integral indicators of the test task, the character They show the sequence and speed of viewing the question and answer options, registering the SSP while viewing the text of the answer option, highlighting the SSP P300 component, if any, conclude that the endogenous image corresponding to the correct answer to the question coincides with the exogenous image that occurs when reading text on the screen computer classification of the type of solution using a set of decision rules for matching random guessing, cheating, partial knowledge, uncertain knowledge or confident knowledge.
В предпочтительном случае выполнения:In a preferred embodiment:
- вопрос и варианты ответа, из которых состоит тестовое задание, предъявляют на экране компьютера в виде визуально отмеченных областей экрана, а текст скрывают;- the question and answer options that make up the test task are presented on the computer screen in the form of visually marked areas of the screen, and the text is hidden;
- текст вопроса и вариантов ответа предъявляют при наведении курсора манипулятора на соответствующие области экрана;- the text of the question and the answer options are presented when you hover over the corresponding area of the screen;
- регистрацию момента времени начала просмотра текста вопроса и каждого варианта ответа осуществляют при наведении курсора на область экрана, предназначенную для предъявления соответствующего текста;- registration of the time point for starting to view the text of the question and each answer option is carried out by hovering over the area of the screen intended for the presentation of the corresponding text;
- регистрацию момента времени окончания просмотра текста вопроса и каждого варианта ответа осуществляют в момент перевода курсора за пределы области экрана, предназначенной для предъявления соответствующего текста.- registration of the time point for viewing the text of the question and each answer option is carried out at the time the cursor is moved outside the screen area intended for the presentation of the corresponding text.
Знание момента времени начала просмотра текста варианта ответа необходимо для регистрации ССП. Появление текста в фокусе внимания учащегося представляет собой значимый зрительный вербальный стимул, в ответ на который в мозге развивается ССП. Компонент Р300 развивается в теменных зонах мозга через 300-400 мс от момента предъявления стимула. По наличию компонента ССП Р300 можно отделить правильный ответ на основе уверенных знаний учащегося от случайно угаданного ответа на основе частичных знаний.Knowledge of the time point for starting viewing the text of the answer option is necessary for registering the BSC. The appearance of the text in the focus of the student’s attention is a significant visual verbal stimulus, in response to which the BSC develops in the brain. The P300 component develops in the parietal zones of the brain after 300-400 ms from the moment the stimulus is presented. By the presence of the component of the SSP R300, it is possible to separate the correct answer based on the student’s confident knowledge from a randomly guessed answer based on partial knowledge.
Регистрация моментов начала и окончания просмотра текста каждого варианта ответа позволяет вычислить количество просмотров текста и их порядок. Это позволяет выделить длительные паузы, по которым можно отделить правильный ответ на основании имеющихся знаний учащегося от списывания с привлечением посторонних источников.Registration of the moments of the beginning and end of viewing the text of each answer option allows you to calculate the number of text views and their order. This allows you to highlight long pauses by which you can separate the correct answer based on the student’s existing knowledge from cheating using extraneous sources.
Регистрация времени принятия решения о выборе варианта ответа с помощью манипулятора позволяет вычислить время реакции, по которому можно отделить спонтанные случайно угаданные правильные ответы от осознанно принятых решений о правильности прочитанного текста.Recording the time of making a decision about choosing an answer option using the manipulator allows you to calculate the reaction time by which you can separate spontaneous randomly guessed correct answers from consciously made decisions about the correctness of the text read.
Вычисление количества просмотров текста вариантов ответов до и после принятия решения позволяет выделить характерные паттерны выполнения тестового задания, связанные с неуверенностью в собственных знаниях, по которым можно отделить правильный ответ на основании уверенных знаний от ответа, полученного на основании неуверенных знаний.The calculation of the number of views of the text of the answer options before and after the decision makes it possible to highlight the characteristic patterns of performing the test task associated with uncertainty in one’s own knowledge, according to which one can separate the correct answer based on confident knowledge from the answer obtained on the basis of uncertain knowledge.
Перечень фигур графического изображенияList of Figures
Фиг. 1. Схема соединения модулей для осуществления способа оценки знаний учащегося при компьютерном тестировании.FIG. 1. The connection scheme of the modules to implement the method of assessing student knowledge in computer testing.
Фиг. 2. Блок-схема осуществления способа оценки знаний учащегося при компьютерном тестировании.FIG. 2. The block diagram of the implementation of the method of assessing student knowledge in computer testing.
Фиг. 3. Блок-схема алгоритма выделения компонента Р300.FIG. 3. The block diagram of the algorithm for selecting the P300 component.
Фиг. 4. Блок-схема алгоритма регистрации моментов времени начала и окончания просмотра текстового элемента тестового задания, предъявляемого на экране.FIG. 4. The flowchart of the registration algorithm of the time points of the beginning and end of viewing the text element of the test task presented on the screen.
Фиг. 5. Паттерны развертывания событий просмотра текстовых элементов во времени при пяти видах решения тестового задания.FIG. 5. Patterns of the deployment of events viewing text elements in time for five types of solutions to the test task.
Таблица. Сравнение достоверности оценок знаний учащегося стандартным и заявляемым способами, полученных на вероятностной модели прохождения теста из 20 заданий.Table. Comparison of the reliability of assessments of student knowledge by standard and claimed methods obtained on a probabilistic model of passing the test of 20 tasks.
Реализация способа включает следующие операции: Подготавливают учащегося 1 (фиг. 1) к регистрации ЭЭГ, для чего на поверхности головы прикрепляют датчики электрического сигнала 2, соединенные с блоком электроэнцефалографа 3, передающим потоковую ЭЭГ через блок связи 4 в компьютер 5. Проверяют качество регистрации сигнала в соответствии с инструкцией к электроэнцефалографу. Проводят запись ЭЭГ на компьютере 5 в режиме реального времени.The implementation of the method includes the following operations: Prepare student 1 (Fig. 1) to register an EEG, for which an
Подготавливают рабочее место учащегося 1, проходящего тестирование, так, чтобы ему было видно экран блока стимуляции 6 и удобно пользоваться манипулятором 7.Prepare the workplace of the
На экран предъявляют тестовые задания по одному. Блок-схема осуществления способа оценки знаний учащегося применительно к i-му заданию показана на фиг. 2.The screen presents test tasks one at a time. A flowchart of a method for assessing student knowledge in relation to the i-th task is shown in FIG. 2.
В ходе тестирования проводят регистрацию момента времени начала просмотра текста вопроса, окончания просмотра текста вопроса, начала просмотра текста каждого варианта ответа, окончания просмотра текста каждого варианта ответа, времени принятия решения о выборе варианта ответа с помощью манипулятора при выполнении задания 9 в протоколе 10. Одновременно проводят регистрацию ССП 12, для которой в качестве отметок о стимулах используют моменты времени начала просмотра вариантов ответов 11, сохраняемые в протоколе 10.During the test, the time is taken to start viewing the text of the question, finish viewing the text of the question, start viewing the text of each answer, time to decide on the choice of the answer using the manipulator when performing
В ССП, зарегистрированном после начала просмотра текущего варианта ответа, выделяют компонент Р300. Информацию о наличии компонента Р300 в зарегистрированном ССП и информацию из протокола 10 используют для расчета М комплексных показателей х1…xM, которые поступают на вход классификатора 17, в котором с помощью набора решающих правил устанавливают соответствие вида решения qi случайному угадыванию QG, списыванию QC, частичному знанию QP, неуверенному знанию QI или уверенному знанию QK. Информация о виде решения qi используют для вычисления оценки Gi 18 с помощью передаточной функции ƒ за выполнение i-го тестового задания.In the BSC registered after the start of viewing the current answer option, the P300 component is isolated. Information on the presence of the P300 component in the registered MTP and information from the
Алгоритм выделения компонента Р300 в зарегистрированном ССП представлен на фиг. 3.The algorithm for isolating the P300 component in the registered SSP is shown in FIG. 3.
Из зарегистрированной многоканальной ЭЭГ 19 извлекают фрагмент длительностью 1 с, следующий после начала j-го просмотра текста tj 20, представляющий собой ССП 21 в ответ на зрительный стимул. Поскольку зрительный стимул содержит вербальную информацию, то восприятие стимула ведет к формированию сложного образа, включающего зрительные и вербальные компоненты. Однако электрическая мозговая активность, отражающая восприятие и анализ стимула, скрыта среди фоновой активности мозга, постоянно присутствующей в регистрируемой ЭЭГ. Для выделения релевантного сигнала из суммарной ЭЭГ проводят пространственную 22 и частотную 23 фильтрацию.From the registered
Пространственную фильтрацию 22 проводят, рассчитывая локальность (Hjorth, В., 1975. An on-line transformation of EEG scalp potentials into orthogonal source derivations. Electroenceph. Clin. Neurophysiol. Suppl. 39 (5), 526-530) /11/ в отведении Pz по сйстеме 10-20. Для этого используют 5 каналов многоканальной ЭЭГ, записанной по монополярной схеме с активными отведениями в точках по стандарту 10-20: Cz, Oz, Р3, Р4, Pz.
Частотную фильтрацию 23 проводят фильтром Баттеруорта (https://docs.scipy.org/doc/scipy-0.14.0/reference/generated/scipy.signal.butter.html) /12/ с полосой пропускания 1-8 Гц.The
После этого измеряют амплитуду 24 максимального отклонения сигнала в позитивную сторону от нулевой линии в диапазоне 300-400 мс от начала фрагмента. Если полученное значение Aj превышает пороговое А*, то отмечают наличие компонента Р300 (zj=1) 26, иначе отмечают его отсутствие (zj=0) 27. Превышение порогового значения интерпретируют как совпадение эндогенного образа, извлеченного из памяти, с экзогенным образом, сформированным при чтении текста варианта ответа.After that, the
Пороговое значение А* находят эмпирическим путем, поскольку амплитуда сигнала может изменяться в зависимости от характеристик фильтра. В отличие от способа-прототипа калибровка порогового значения А* для детекции компонента Р300 в заявляемом способе не является существенной операцией. Калибровка может быть произведена путем предъявления заведомо простых заданий или заданий, содержащих подсказку. В этом случае амплитуда компонента Р300 в ССП при просмотре правильного варианта ответа должна быть достаточна для детекции соответствия эндогенного и экзогенного образов, а при просмотре неправильных вариантов - нет. Поскольку заявляемый способ не накладывает ограничений на длину и сложность текста в элементах тестового задания, то калибровка должна производиться с учетом субъективной сложности предъявляемых тестовых заданий для данного учащегося. Важное требование для успешной калибровки - короткие текстовые варианты ответа длиной не более 3 слов, а также соответствие длины текста в калибровочных и рабочих тестовых заданиях.The threshold value A * is found empirically, since the amplitude of the signal can vary depending on the characteristics of the filter. In contrast to the prototype method, calibrating the threshold value A * for detecting the P300 component in the present method is not a significant operation. Calibration can be done by presenting obviously simple tasks or tasks containing a hint. In this case, the amplitude of the P300 component in the BSC when viewing the correct answer should be sufficient to detect the correspondence of endogenous and exogenous images, and when viewing the wrong variants, it should not. Since the inventive method does not impose restrictions on the length and complexity of the text in the elements of the test task, the calibration should be carried out taking into account the subjective complexity of the presented test tasks for this student. An important requirement for successful calibration is short text answer options with a length of not more than 3 words, as well as the correspondence of the text length in calibration and work test tasks.
События, связанные с действиями учащегося, регистрируют в виде массива парных значений, где первое значение - время от момента начала предъявления тестового задания ti0, с, а второе - целочисленный код данного события. В частном примере осуществления способа события при записи в протокол 10 кодировали по схеме:Events associated with the student’s actions are recorded in the form of an array of pair values, where the first value is the time from the start of the presentation of the test task t i0 , s, and the second is the integer code of this event. In a particular example of the method, the events when writing to the
1 - начало нажатия кнопки мыши,1 - start of a mouse click,
-1 - отжатие кнопки мыши,-1 - click the mouse button
1000 - начало просмотра вопроса,1000 - start viewing the question,
-1000 - окончание просмотра вопроса,-1000 - end of viewing the question,
1001 - начало просмотра 1-го варианта ответа,1001 - start viewing the 1st answer option,
-1001 - окончание просмотра 1-го варианта ответа,-1001 - end of viewing the 1st answer option,
1002 - начало просмотра 2-го варианта ответа,1002 - start viewing the 2nd answer option,
-1002 - окончание просмотра 2-го варианта ответа,-1002 - end of viewing the 2nd answer option,
и т.д. по количеству вариантов ответа.etc. by the number of answer options.
В протоколе 10 также фиксируют длительность выполнения задания, с, равную времени от t0 до нажатия кнопки «Далее», содержание текстовых элементов, адрес хоста, код пользователя, код вопроса в банке вопросов, порядковый номер тестового задания и другие метаданные, не имеющие отношения к изобретению.The
Алгоритм регистрации моментов времени начала и окончания просмотра текстовых элементов представлен на фиг. 4.An algorithm for recording the start and end times of viewing text elements is presented in FIG. four.
Согласно изобретению текстовые элементы тестового задания, включающие вопрос и варианты ответа, предъявляют в виде визуально выделенных областей экрана, занимаемые текстовыми элементами. При наведении курсора мыши 43 на занимаемую элементом ek область текст элемента Tk делают видимым 44. При этом регистрируют момент времени начала j-го просмотра текстового элемента tonj. Текст остается видимым, и, соответственно, доступным для чтения до перевода учащимся курсора за пределы текстового элемента ek 46, когда текст Tk вновь заменяют на визуально выделенные области экрана 47. При этом регистрируют момент времени окончания j-го просмотра текстового элемента toffj. Моменты времени tonj и toffj сохраняют в протокол 10.According to the invention, the text elements of the test task, including the question and answer options, are presented in the form of visually highlighted areas of the screen occupied by text elements. When you hover the
Возможны иные способы регистрации моментов времени начала и конца просмотра каждого текстового элемента, например с помощью устройства для отслеживания взгляда (eye-tracker, https://en.wikipedia.org/wiki/Eye_tracking) /13/, недостатками которого являются дороговизна и необходимость калибровки.There are other ways to register the start and end times of viewing each text element, for example, using a device for tracking gaze (eye-tracker, https://en.wikipedia.org/wiki/Eye_tracking) / 13 /, the disadvantages of which are high cost and necessity calibration.
Информацию о моментах времени начала и окончания просмотра текстовых элементов используют для расчета M показателей выполнения тестового задания, характеризующих последовательность и скорость просмотра вопроса и вариантов ответа. Набор показателей x1…xM подобран так, чтобы характеризовать типичные паттерны, наблюдаемые при тестировании знаний учащихся.Information about the time points of the start and end of viewing text elements is used to calculate the M performance indicators of the test task, characterizing the sequence and speed of viewing the question and answer options. The set of indicators x 1 ... x M is selected in such a way as to characterize the typical patterns observed when testing students' knowledge.
В частном примере осуществления способа для работы классификатора 17 (фиг. 2) вычисляют следующие комплексные показатели:In a particular example of the method for the operation of the classifier 17 (Fig. 2) calculate the following complex indicators:
x1=y - признак правильного ответа, если номер выбранного ответа соответствует правильному.x 1 = y - sign of the correct answer, if the number of the selected answer corresponds to the correct one.
х2=z - признак наличия компонента Р300 в ССП на выбранный вариант ответа.x 2 = z is a sign of the presence of the P300 component in the BSC to the selected response option.
х3=extra - признак избыточных просмотров вариантов ответа до принятия решения, соответствующий Vextra>1, где Vextra - количество лишних просмотров вариантов ответа сверх минимально необходимых для оптимального решения.x 3 = extra - a sign of excessive views of the answer options before making a decision, corresponding to V extra > 1, where V extra - the number of extra views of the answer options above the minimum necessary for the optimal solution.
х4=check - признак проверки, соответствующий Vcheck>1, где Vcheck - количество просмотров вариантов ответа после финального клика мышкой.x 4 = check - the check flag corresponding to V check > 1, where V check is the number of views of the answer options after the final mouse click.
х5=scan - признак проверки, соответствующий nscan>0, где nscan - количество сканирований перед первым кликом, где под сканированием понимают последовательные просмотры всех вариантов ответа в прямом или обратном порядке без принятия решения о выборе одного из них.x 5 = scan is the check flag corresponding to n scan > 0, where n scan is the number of scans before the first click, where scanning is understood as sequential scans of all answer options in the direct or reverse order without deciding whether to select one of them.
х6=spont - признак спонтанной реакции, когда время реакции от начала просмотра варианта ответа r<0.5 с, что слишком мало для принятия осознанного решения о правильности прочитанного текста;x 6 = spont - a sign of a spontaneous reaction, when the reaction time from the start of viewing the answer option is r <0.5 s, which is too short to make an informed decision about the correctness of the text read;
х7=pau - признак паузы, соответствующий , где Р - интервалы между последовательными действиями, превышающие 5 с. x 7 = pau - pause sign corresponding where P - intervals between successive actions exceeding 5 s.
х8=out - признак переключения в другое окно приложения, соответствующий pout>0.05, где pout - доля времени выполнения задания, проведенная вне текущего окна приложения.x 8 = out is a sign of switching to another application window, corresponding to p out > 0.05, where p out is the fraction of the task’s execution time spent outside the current application window.
Критические значения для показателей были отобраны методом кросс-валидации при обучении автоматического классификатора. 10-кратная кросс-валидация проводилась методом случайного леса (Random Forest https://en.wikipedia.org/wiki/Random_forest) /14/ при обучении 300 случайных деревьев на частичных обучающих выборках из 500 решенных заданий, размеченных экспертом по принадлежности к пяти стратегиям. Значения критических значений для решающих правил были получены на основании анализа построенных графиков частичной зависимости функции определения данной стратегии от значений данного показателя (Partial Dependence Plots http://scikit-learn.org/stable/auto_ examples/ensemble/plot_partial_dependence.html) /15/.The critical values for the indicators were selected by the cross-validation method when training the automatic classifier. 10-fold cross-validation was carried out using the random forest method (Random Forest https://en.wikipedia.org/wiki/Random_forest) / 14 / when training 300 random trees on partial training samples from 500 solved tasks marked out by an expert on five strategies. The critical values for the decision rules were obtained on the basis of the analysis of the constructed graphs of the partial dependence of the determination function of this strategy on the values of this indicator (Partial Dependence Plots http://scikit-learn.org/stable/auto_ examples / ensemble / plot_partial_dependence.html) / 15 /.
Для классификации 17 видов решения тестового заданий на классы используют набор решающих правил:To classify 17 types of solution of test tasks for classes, a set of decision rules is used:
где QK - уверенное знание, QI - неуверенное знание, QP - частичное знание, попытка догадаться путем сопоставления вопроса и вариантов ответа, QG - случайное угадывание, QC - списывание. Если правило не срабатывает, то используют следующее в указанном порядке.where Q K is confident knowledge, Q I is uncertain knowledge, Q P is partial knowledge, an attempt to guess by comparing the question and answer options, Q G is random guessing, Q C is cheating. If the rule does not work, then use the following in the order shown.
Расчет оценки 18 проводят по формулеThe calculation of the
где qi - вид решения i-тестового задания, - передаточная функция, так что в частном случае осуществления способа получают оценку на шкале от 0 до 1 со значениями функции , .where q i is the type of solution of the i-test task, - transfer function, so that in the particular case of the method, an estimate is obtained on a scale from 0 to 1 with the values of the function , .
Пример выполнения.Execution example.
Способ использован при оценке знаний студентов по дисциплине «Физиология человека и животных» на кафедре физиологии Академии биологии и биотехнологии Южного федерального университета.The method was used in assessing the knowledge of students in the discipline "Human and Animal Physiology" at the Department of Physiology of the Academy of Biology and Biotechnology of the Southern Federal University.
Для проведения тестирования использовали систему управления обучением Moodle (https://moodle.org/) /16/, представляющую собой веб-приложение и включающую стандартный модуль для тестирования знаний с возможностью редактирования тестовых заданий. В ходе теста предъявляли тестовые задания по одному случайно выбранному из банка вопросов по данной теме. Тестовое задание для оценки знаний студентов состояло из текста вопроса и 2-6 вариантов ответа. Текстовые элементы тестового задания прикрывали непрозрачными панелями серого цвета, которые становились прозрачными при наведении курсора мыши. Если варианты ответа сопровождались круглым индикатором (radio input), то можно было выбрать только один ответ. Если варианты ответа сопровождались квадратными индикаторами (checkbox input), то можно было выбрать несколько вариантов ответа. В последнем случае обязательным является просмотр всех вариантов ответов, поскольку каждый из них требует принятия отдельного решения. В процессе тестирования учащийся целенаправленно перемещает курсор мыши к тому текстовому элементу, который хочет прочитать. Обычно при прохождении теста учащийся читает вопрос, затем переходит к чтению вариантов ответа. Если прочитанный им вариант ответа кажется ему правдоподобным, то он отмечает его как правильный, для чего кликает по нему мышкой (нажимает на кнопку в момент нахождения курсора над текстом варианта ответа). Сопровождающий данный вариант ответа индикатор переходит в состояние «выбранный», при этом на индикаторе отображается точка или птичка. Если можно выбрать только один ответ, то после выбора правильного ответа учащийся может не читать оставшиеся варианты и закончить выполнение тестового задания, нажав на кнопку «Далее». При этом он переходит к следующему тестовому заданию или на страницу просмотра результатов. Если можно выбрать несколько вариантов ответов, то учащийся просматривает каждый из вариантов ответа, и кликает мышкой на нем, если он считает его правильным.For testing, we used the Moodle learning management system (https://moodle.org/) / 16 /, which is a web application and includes a standard module for testing knowledge with the ability to edit test tasks. During the test, test tasks were presented for one randomly selected question from the bank on this topic. The test task for assessing students' knowledge consisted of the text of the question and 2-6 answer options. Text elements of the test task were covered with opaque panels of gray color, which became transparent when the mouse cursor was over. If the answer options were accompanied by a round indicator (radio input), then only one answer could be selected. If the answer options were accompanied by square indicators (checkbox input), then it was possible to select several answer options. In the latter case, it is mandatory to look at all the answers, since each of them requires a separate decision. During the testing process, the student purposefully moves the mouse cursor to the text element that he wants to read. Usually, when passing the test, the student reads the question, then proceeds to reading the answer options. If the answer he read seems plausible to him, then he marks it as correct, for which he clicks on it with the mouse (clicks on the button when the cursor is over the answer text). The indicator that accompanies this answer is switched to the “selected” state, and a dot or a bird is displayed on the indicator. If you can select only one answer, then after choosing the correct answer, the student may not read the remaining options and finish the test task by clicking on the “Next” button. At the same time, he proceeds to the next test task or to the results viewing page. If it is possible to select several answer options, the student looks through each answer option and clicks on it if he considers it correct.
Регистрацию ССП проводили с помощью мобильного электроэнцефалографа 3 (фиг. 1) «Энцефалан ЭЭГР-19/25» (фирма «Медиком-МТД», Россия), сигнал от которого передавался через беспроводной канал связи 4 по стандарту bluetooth. ЭЭГ регистрировалась в 19 отведениях по схеме 10-20. Также записывались сигналы ЭОГ, ЭКГ, ПГ (кривая дыхания), изменения позы.SSP was recorded using a mobile electroencephalograph 3 (Fig. 1) Encephalan EEGR-19/25 (Medikom-MTD, Russia), the signal from which was transmitted via
Паттерны последовательностей событий, характерные для разных видов решения тестового задания с выбором единственного варианта ответа из 4-х предложенных, показаны на фиг. 5, гдеPatterns of sequences of events that are characteristic of different types of test solution with the choice of a single answer option out of 4 proposed are shown in FIG. 5 where
а - паттерн решения при уверенном знании;a - decision pattern with confident knowledge;
б - паттерн решения при неуверенном знании;b - decision pattern with uncertain knowledge;
в - паттерн решения при частичном знании;c - solution pattern with partial knowledge;
г - паттерн решения при случайном угадывании;g - solution pattern for random guessing;
д - паттерн решения при списывании.d - the pattern of the decision to write off.
Паттерны представлены в виде развертки во времени, где каждому просмотру текстового элемента соответствует прямоугольник, левая грань которого соответствует началу просмотра, а правая - окончанию, связанному как правило с переводом курсора на другой элемент. По оси ординат - время, отсчитываемое от начала предъявления тестового задания. Вертикальной жирной линией показан момент нажатия на кнопку мыши. Выделенные отрезки r - время реакции, Р - время паузы. По оси ординат отложены условные обозначения - q - вопрос, светлая заливка прямоугольника, a1…a4 - варианты ответов, темная заливка прямоугольника, ERP - схематичное изображение общей динамики ССП, регистрируемой в течении 1 с при просмотре вариантов ответов длительностью более 300 мс. Для всех паттернов правильный вариант - номер 3, а вариант 2 - максимально похож на правильный ответ, то есть является наилучшим дистрактором. В правой части показан выход классификатора вида решения qi и показатель наличия компонента Р300 в ССП на выбранный вариант ответа z.Patterns are presented in the form of a time scan, where each viewing of a text element corresponds to a rectangle, the left side of which corresponds to the beginning of the viewing, and the right side - to the end, which is usually associated with moving the cursor to another element. The ordinate axis is the time counted from the start of the presentation of the test task. The vertical bold line shows the moment you click on the mouse button. The selected segments r is the reaction time, P is the pause time. Conventional symbols are plotted along the ordinate axis - q - question, light fill of the rectangle, a1 ... a4 - answer options, dark fill of the rectangle, ERP - schematic representation of the general dynamics of the SSP recorded within 1 s when viewing answer options lasting more than 300 ms. For all patterns, the correct option is
Пример 1 (фиг. 5, а)Example 1 (Fig. 5, a)
Решение тестового задания при наличии уверенных знаний характеризуется средним временем чтения вопроса 28, достаточным для уяснения смысла вопроса. В процессе осознанного восприятия текста вопроса формируется эндогенный образ правильного ответа. При просмотре очередного варианта ответа у учащегося формируется экзогенный образ, соответствующий воспринимаемому вербальному стимулу. При совпадении экзогенного и эндогенного образов развивается выраженное позитивное колебание (на рисунке позитивность вниз), известное как компонент Р300. Для целей иллюстрации отклонение, пересекающее нулевую линии, считается достаточным для детекции Р300. Вслед за этим учащийся делает правильный выбор 29 и завершает решение. Например, в тексте вопроса указано «Сколько будет 2×9?». У учащегося формируется эндогенный образ «восемнадцать» или «18». Он смотрит первый вариант ответа - «5». Формируется экзогенный образ «пять», который никак не соответствует эндогенному образу. Затем он смотрит второй вариант ответа - «19». Этот ответ похож на правильный, но все же есть рассогласование между «восемнадцать» и «девятнадцать». Затем он смотрит третий вариант ответа - «18». Экзогенный и эндогенный образы совпадают и учащийся с облегчением кликает мышкой на этом варианте.The solution of the test task with reliable knowledge is characterized by an average reading time of
Пример 2 (фиг. 5, б)Example 2 (Fig. 5, b)
После длительного чтения вопроса 30 учащийся приступает к просмотру вариантов ответов. Он находит правильный ответ и отмечает его кликом 31. Однако неуверенность в сделанном выборе заставляет учащегося просматривать другие варианты 32 для сопоставления предложенных вариантов между собой. При этом экзогенные образы накладываются друг на друга и в голове может возникнуть путаница. Неуверенный в своих знаниях учащийся повторно читает текст вопроса 33. После чего он перепроверяет правильность уже сделанного выбора 34 и завершает выполнение задания. Таким образом, решение при неуверенном знании характеризуется лишними затратами времени по сравнению с уверенным, а также большей вероятностью ошибки, если альтернативные варианты ответа очень похожи на правильный вариант.After a long reading of
Пример 3 (фиг. 5, в)Example 3 (Fig. 5, c)
Учащийся сокращает чтение вопроса 35 до времени, недостаточного для формирования готового ответа. Учащийся успевает схватить пару ключевых терминов и в таком состоянии переходит к просмотру вариантов ответов. Для полноты картины он быстро знакомится с содержанием всех вариантов ответа, просматривая их подряд, не выбирая ни один из них. Это характерный паттерн сканирования 36. Теперь учащийся знает, из каких вариантов ему предстоит выбирать, и тогда он снова читает текст вопроса, чтобы точнее уяснить то, о чем спрашивается в вопросе. Остаточные знания или общая эрудиция и логика помогают исключить ему заведомо неверные варианты ответа, 1-й и 4-й. Тем самым вероятность правильного угадывания возрастает с 0.25 (1 вариант из 4-х) до 0.5 (1 вариант из двух). Поскольку знания у учащегося лишь частичные, то он ограничен выбором из двух наиболее правдоподобных вариантов. Он выбирает то один вариант 37, то другой 38, полагаясь при этом на удачу. При просмотре правдоподобных вариантов у него нет эндогенного образа готового ответа, поэтому Р300 не обнаруживается. Паттерн решения при частичном знании характерен при спешке в ходе тестирования и недостаточной подготовке.The student reduces the reading of
Пример 4 (фиг. 5, г)Example 4 (Fig. 5, g)
Учащийся после короткого просмотра текста вопроса 39 осознал, что не обладает знаниями, необходимыми для ответа на вопрос, поэтому он решает кликнуть мышкой наугад на любом из вариантов ответа. Мотивацией кликнуть на любом из вариантов служит то, что при стандартном способе оценки знаний, случайное угадывание в рассматриваемой конфигурации теста дает 25% правильных ответов. Ключевые признаки паттерна случайного угадывания - малое время реакции r 40 и малое количество просмотров. Учащийся не пытается угадать правильный вопрос на основании анализа смыслового содержимого, поэтому не читает текст. Даже если он просмотрит несколько текстовых элементов, это будут короткие несистематические просмотры, недостаточные для формирования эндогенного и экзогенных образов.After a short review of the text of
Пример 5 (фиг. 5, д)Example 5 (Fig. 5, d)
Учащийся быстро читает вопрос 41, после чего проводит поиск во внешнем источнике - в смартфоне с доступом к социальной сети, где выложены снимки экрана с решенными заданиями. В качестве внешних источников могут выступать документ с ответами (учебник), база данных, поисковая система в интернете, шпаргалки. Если у учащегося нет готовых ответов для данного теста, то ему приходится прочитать несколько абзацев текста, на что уходит относительно много времени. Характерная черта при списывании - длительная пауза 42. После обнаружения ответа учащийся со сформированным эндогенным образом правильного ответа переходит к просмотру предлагаемых вариантов. На данном этапе он фактически не отличается от студента с уверенным знанием материала. При просмотре правильного ответа в мозге развивается компонент Р300, вслед за которым следует клик мышкой 43.The student quickly reads
Таким образом, вид решения, к которому прибегнул учащийся для прохождения данного тестового задания, отражается в порядке и скорости следования событий просмотра текстовых элементов и нажатий на кнопку мыши.Thus, the type of solution that the student has resorted to to complete this test task is reflected in the order and speed of events for viewing text elements and clicking the mouse button.
Оценка повышения достоверности производилась путем симуляционного вероятностного моделирования распределения оценок, полученных при различных сценариях тестирования. В таблице представлены результаты симуляции исходов тестирования с 20 тестовыми заданиями с выборов одного ответа из 4 возможных, и соответствующая оценка изменения достоверности при переходе от стандартного способа оценивания знаний к заявляемому способу оценки знаний учащегося при компьютерном тестировании. Вероятность правильного ответа при стандартном способе оценки соответствовала видам решения QK - 1.0, QI - 0.9, QP - 0.5, QG - 0.25, QC - 1.0. В ходе симуляции программно создавали двадцать правильных ответов. Следует отметить, что вероятность ошибки существует и при уверенном знании - с учетом типичного экзаменационного стресса случайные ошибки по типу опечаток могут составлять до 5%. С вероятностью случайной ошибки 0.05 номер ответа сдвигался на соседнюю позицию. Симуляцию повторяли 10000 раз. Моделировали ситуации:Assessment of the increase in reliability was carried out by simulating probabilistic modeling of the distribution of estimates obtained under various testing scenarios. The table shows the results of the simulation of the test results with 20 test items from the selection of one answer out of 4 possible, and the corresponding assessment of the reliability change in the transition from the standard method of assessing knowledge to the claimed method of assessing student knowledge in computer testing. The probability of a correct answer with the standard method of assessment corresponded to the types of solutions Q K - 1.0, Q I - 0.9, Q P - 0.5, Q G - 0.25, Q C - 1.0. During the simulation, twenty correct answers were created programmatically. It should be noted that the likelihood of an error also exists with reliable knowledge - taking into account typical exam stress, random errors by type of typos can amount to 5%. With a probability of a random error of 0.05, the response number shifted to a neighboring position. The simulation was repeated 10,000 times. Modeled the situation:
1. Уверенное знание материала.1. Strong knowledge of the material.
2. Неуверенное знание ответов на половину вопросов, остальное пытается угадать с опорой на остаточные знания.2. Uncertain knowledge of answers to half of the questions, the rest is trying to guess based on residual knowledge.
3. Уверенное знание половины материала, неуверенное знание остального3. Confident knowledge of half the material, uncertain knowledge of the rest
4. Остаточные знания, недостаточные для прохождения теста4. Residual knowledge insufficient to pass the test
5. Случайное угадывание5. Random guessing
6. Списывание с привлечением посторонних источников6. Cheating using extraneous sources
7. Списывание половины ответов с привлечением посторонних источников, остальное случайное угадывание в условиях нехватки времени.7. Cheating off half of the answers with the use of extraneous sources, the rest is random guessing in the absence of time.
Источники информацииInformation sources
1. Lau PNK, Lau SH, Hong KS, Usop H. 2011. "Guessing, Partial Knowledge, and Misconceptions in Multiple-choice Tests". Journal of Educational Technology & Society 14 (4): 99-110. http://www.jstor.org/stable/jeductechsoci.14.4.99.1. Lau PNK, Lau SH, Hong KS, Usop H. 2011. "Guessing, Partial Knowledge, and Misconceptions in Multiple-choice Tests". Journal of Educational Technology & Society 14 (4): 99-110. http://www.jstor.org/stable/jeductechsoci.14.4.99.
2. Certainty-Based Marking (CBM), https://docs.moodle.org/30/en/Using_certainty-based_marking.2. Certainty-Based Marking (CBM), https://docs.moodle.org/30/en/Using_certainty-based_marking.
3. Chang SH, Lin PC, Lin ZC. Measures of partial knowledge and unexpected responses in multiple-choice tests. Educational Technology & Society. 2007 Oct 1; 10(4): 95-109. http://www.jstor.org/stable/jeductechsoci.10.4.95.3. Chang SH, Lin PC, Lin ZC. Measures of partial knowledge and unexpected responses in multiple-choice tests. Educational Technology & Society. 2007
4. Chang SR, Plake BS, Kramer GA, Lien SM. Development and Application of Detection Indices for Measuring Guessing Behaviors and Test-Taking Effort in Computerized Adaptive Testing. Educational and Psychological Measurement. 2011; 71(3): 437-459. http://dx.doi.org/10.1177/0013164410385110.4. Chang SR, Plake BS, Kramer GA, Lien SM. Development and Application of Detection Indices for Measuring Guessing Behaviors and Test-Taking Effort in Computerized Adaptive Testing. Educational and Psychological Measurement. 2011; 71 (3): 437-459. http://dx.doi.org/10.1177/0013164410385110.
5. RU 2521345, A61B 5/0484, опубл. 2013-03-22.5. RU 2521345,
6. RU 2528658, A61B 5/0484, опубл. 2014-09-20.6. RU 2528658,
7. US 5113870 (A), A61B 5/0484, A61B 5/16, опубл. 1992-05-19.7. US 5113870 (A),
8. WO 02100267 (A9), A61B 5/00, A61B 5/0205, A61B 5/0476, опубл. 2004-02-19.8. WO 02100267 (A9),
9. KR 20160041748, A61B 5/0476, опубл. 2016-04-18.9. KR 20160041748,
10. WO 2008056492, A61B 5/0476, опубл. 2008-05-15.10. WO 2008056492,
11. Hjorth, В., 1975. An on-line transformation of EEG scalp potentials into orthogonal source derivations. Electroenceph. Clin. Neurophysiol. Suppl. 39 (5), 526-530.11. Hjorth, B., 1975. An on-line transformation of EEG scalp potentials into orthogonal source derivations. Electroenceph. Clin. Neurophysiol. Suppl. 39 (5), 526-530.
12. Фильтр Баттеруорта https://docs.scipy.org/doc/scipy-0.14.0/reference/generated/scipy.signal.butter.html.12. Butterworth Filter https://docs.scipy.org/doc/scipy-0.14.0/reference/generated/scipy.signal.butter.html.
13. Eye-tracker, https://en.wikipedia.org/wiki/Eye_tracking.13. Eye-tracker, https://en.wikipedia.org/wiki/Eye_tracking.
14. Random Forest https://en.wikipedia.org/wiki/Random_forest.14. Random Forest https://en.wikipedia.org/wiki/Random_forest.
15. Partial Dependence Plots http://scikit-learn.org/stable/auto_examples/ensemble/plot_partial_dependence.html.15. Partial Dependence Plots http://scikit-learn.org/stable/auto_examples/ensemble/plot_partial_dependence.html.
16. Система управления обучением Moodle (https://moodle.org/).16. Moodle Learning Management System (https://moodle.org/).
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016145898A RU2640709C1 (en) | 2016-11-22 | 2016-11-22 | Method of student's knowledge evaluation at computer-based testing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016145898A RU2640709C1 (en) | 2016-11-22 | 2016-11-22 | Method of student's knowledge evaluation at computer-based testing |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2640709C1 true RU2640709C1 (en) | 2018-01-11 |
Family
ID=68235375
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016145898A RU2640709C1 (en) | 2016-11-22 | 2016-11-22 | Method of student's knowledge evaluation at computer-based testing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2640709C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2689208C1 (en) * | 2018-12-12 | 2019-05-24 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт телевидения" | Method of processing the results of rapid testing of trainees knowledge |
RU2748301C1 (en) * | 2020-07-06 | 2021-05-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" | Method of express testing of students' knowledge and processing of its results |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5564433A (en) * | 1994-12-19 | 1996-10-15 | Thornton; Kirtley E. | Method for the display, analysis, classification, and correlation of electrical brain function potentials |
WO2008056492A1 (en) * | 2006-11-06 | 2008-05-15 | Panasonic Corporation | Brain wave identification method adjusting device and method |
US20100016679A1 (en) * | 2008-07-17 | 2010-01-21 | Universita' Degli Studi Di Padova | Apparatus and Method for the Identification of a Subject Memory Trace and for the Intention Prevision |
RU2521345C1 (en) * | 2013-03-22 | 2014-06-27 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ГБОУ ВПО ТГМУ Минздрава России) | Diagnostic technique for cerebral functional state according to health level |
-
2016
- 2016-11-22 RU RU2016145898A patent/RU2640709C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5564433A (en) * | 1994-12-19 | 1996-10-15 | Thornton; Kirtley E. | Method for the display, analysis, classification, and correlation of electrical brain function potentials |
WO2008056492A1 (en) * | 2006-11-06 | 2008-05-15 | Panasonic Corporation | Brain wave identification method adjusting device and method |
US20100016679A1 (en) * | 2008-07-17 | 2010-01-21 | Universita' Degli Studi Di Padova | Apparatus and Method for the Identification of a Subject Memory Trace and for the Intention Prevision |
RU2521345C1 (en) * | 2013-03-22 | 2014-06-27 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ГБОУ ВПО ТГМУ Минздрава России) | Diagnostic technique for cerebral functional state according to health level |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2689208C1 (en) * | 2018-12-12 | 2019-05-24 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт телевидения" | Method of processing the results of rapid testing of trainees knowledge |
RU2748301C1 (en) * | 2020-07-06 | 2021-05-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" | Method of express testing of students' knowledge and processing of its results |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101772987B1 (en) | Method for providing results of psychological tests using scanned image | |
Tai et al. | An exploration of the use of eye‐gaze tracking to study problem‐solving on standardized science assessments | |
EP2094159B1 (en) | System and method for detecting a specific cognitive-emotional state in a subject | |
US20180140178A1 (en) | Methods and Systems for Testing Aspects of Vision | |
US10722164B2 (en) | Method and system for detection and analysis of cognitive flow | |
EP3185748A2 (en) | Evaluating test taking | |
Morey et al. | Goal-neglect links Stroop interference with working memory capacity | |
US20190228673A1 (en) | Method and system for evaluating and monitoring compliance using emotion detection | |
Bennetts et al. | Super-recognition in development: A case study of an adolescent with extraordinary face recognition skills | |
Andrzejewska et al. | Eye-tracking verification of the strategy used to analyse algorithms expressed in a flowchart and pseudocode | |
TW201827009A (en) | Recognition and brain wave inspection recording method capable of rapidly and effectively analyzing and training recognition capability | |
CN111627556B (en) | System and method for rapidly screening cognitive impairment of old people | |
RU2640709C1 (en) | Method of student's knowledge evaluation at computer-based testing | |
US11317849B2 (en) | Virtual reality device for diagnosis of nerve disorder, system and method for thereof | |
Emhardt et al. | Inferring task performance and confidence from displays of eye movements | |
US10043411B2 (en) | Filters and related methods of use in measuring reaction times | |
KR101799013B1 (en) | Method for diagnosing giftedness of child comprising dynamic index and suggesting a proposed teaching aids using it | |
Pepe et al. | A consideration of signature complexity using simulators’ gaze behaviour | |
CN115969331A (en) | Cognitive language disorder assessment system | |
Pollatsek et al. | Behavioral experimentation | |
Huziwara et al. | Analyzing the stimulus control acquisition in simple discrimination tasks through eye movement | |
Kang et al. | Development of intelligent learning tool for improving foreign language skills based on EEG and eye tracker | |
Aljojo | Understanding the Sequence of Learning in Arabic Text--Saudi Arabian Dyslexics and Learning Aid Software | |
CN117708391B (en) | Data processing method, device, equipment and storage medium | |
Chernikova | What makes observational learning in teacher education effective? |