Программные продукты и системы

Тенденция сокращения контактных часов работы в вузах диктует необходимость эффективной организации самостоятельной подготовки студентов, которая может достигаться использованием интерактивных образовательных ресурсов [1]. Одним из таких эффективных средств являются интерактивные обучающие тесты [2].

Целью данной работы является синтез интерактивных образовательных ресурсов, формируемых обучающими тестовыми заданиями. Такой способ должен базироваться на применении бесплатного свободно распространяемого ПО.

Классическим решением для осуществления генерации интерактивных тестовых образовательных ресурсов и контрольных работ является использование настольной издательской системы LaTeX [3–5] и набора расширений AcroTeX [6]. Это позволяет формировать задания в виде PDF-файла, а их интерактивность реализовать за счет поддержки форматом PDF макросов Java_Script [7, 8]. Однако в настоящий момент AcroTeX является коммерческим продуктом, поэтому он был удален из дистрибутива LaTeX - TeXLive, а его бесплатная устаревшая версия, все еще присутствующая в дистрибутиве MikTeX, не поддержива-ется автором пакета. Для использования актуальной полнофункциональной версии AcroTeX требуются его покупка и ручная установка в дистрибутив LaTeX.

Очевидно, что актуальной задачей синтеза интерактивных тестовых заданий является разработка способа их формирования, основанного на бесплатном ПО.

Для решения поставленной задачи предлагается применение настольной издательской системы LuaLaTeX, являющейся одной из веток развития системы LaTeX. Она отличается возможностью использования интегрированного скриптового языка Lua [9–11] и внешних шрифтов. Последнее позволяет решить проблему отсутствия кириллического шрифта Times New Roman для LaTeX. В качестве недостатка системы LuaLaTeX по сравнению с традиционной LaTeX можно отметить ее худшую производительность для большинства задач.

Схематично способ синтеза интерактивных образовательных ресурсов с применением LuaLaTeX представлен на рисунке 1, где выделены три основных уровня процесса.

На уровне Lua реализуются создание и подготовка заданий: определяются, используя возможности скриптового языка Lua, текст задания, варианты ответов и корректный ответ. Оформление задания и ответов осуществляется с использованием возможностей LaTeX (см. http://www.swsys.ru/uploaded/image/2023-2/2023-2-dop/13.jpg).

Для формирования уникальных интерактивных заданий предусмотрено случайное перемешивание заданий и ответов на них, которое реализуется посредством функций:

function shuffle(arr)

for i = 1, #arr - 1 do

    local j = math.random(i, #arr)

    arr[i], arr[j] = arr[j], arr[i]

  end

end

function shuffleA(arr)

  for i = 1, #arr do

    shuffle(arr[i])

  end

end

Функции shuffle и shuffleA позволяют получить новый вариант интерактивного образовательного ресурса при перекомпиляции документа. Последнее может быть полезным при необходимости сгенерировать коллекцию однотипных заданий, например, для группы студентов.

Далее на данном этапе формируется карта ответов, которая перестраивается под новый вариант интерактивного образовательного ресурса.

На уровне LuaLaTeX выполняется оформление контента образовательного ресурса с добавлением в него интерактивных элементов. Выходным результатом является PDF-документ с интегрированными скриптами JavaScript.

Активация уровня JavaScript осуществляется по нажатии управляющих кнопок «Результат» и «Правильные ответы», которые инициируют процессы оценки результата тестирования и демонстрации правильных ответов на задания. Второй из рассмотренных режимов доступен преподавателю, для его активации необходимо ввести пароль. Для повышения уровня безопасности в образовательном ресурсе хранится только хеш от пароля. Исходный код реализации функции демонстрации правильных ответов представлен по адресу http://www.swsys.ru/uploaded/image/2023-2/2023-2-dop/14.jpg.

В качестве примера рассмотрим два варианта одного последовательно скомпилированного интерактивного образовательного ресур-са, включающего четыре вопроса по дисциплине БД с результатами их использования (рис. 2). После выбора вариантов ответов пользователю для получения результата необходимо нажать кнопку «Результат». Правильные ответы будут выделены зеленым цветом, неправильные - красным.

Сравним предлагаемый в работе способ синтеза интерактивных образовательных ресурсов с решением от AcroTeX (см. таблицу).

Как уже отмечалось, AcroTeX стал коммерческим продуктом, а предлагаемый в работе способ является свободно распространяемым. В пакете AcroTeX реализована только функция перемешивания вариантов ответов, что неудобно при необходимости генерации множества вариантов заданий. Существенным преимуществом предлагаемого решения является возможность использования скриптового языка Lua. Так, в дальнейшем планируются формирование тестовых заданий в виде отдельных файлов и выборка из них определенного количества заданий в случайном порядке, что гораздо проще реализовать на языке Lua. Предлагаемый в работе способ синтеза интерактивных образовательных ресурсов был успешно протестирован на online-компиляторе Overleaf. Данный компилятор использует в своей реализации дистрибутив TexLive, из которого была удалена бесплатная версия AcroTeX.

В заключение можно сделать вывод о преимуществах предлагаемого в работе решения перед пакетом AcroTeX, а также отметить, что само решение соответствует направ-лению стратегии политики импортозамещения РФ.

Предложенный способ синтеза интерактивных образовательных ресурсов является эффективным средством организации самостоятельной работы обучающихся в высших учебных заведениях. В качестве основы для данного способа применена настольная издательская система LuaLaTeX, которая позволяет качественно оформлять любые виды учебного и научного контентов, а интегрированный в нее скриптовый язык Lua расширяет возможности по персонализации формирования образовательных ресурсов. Перспективным направлением развития данной работы являются реализация возможности хранения заданий в виде отдельного ресурса и их последующее использование в соответствии с заданными критериями.

Список литературы

1. Кутепов М.М., Лебедева А.А., Максимова К.А. Дидактические возможности интерактивных электронных образовательных ресурсов // Балтийский гуманитарный журнал. 2020. Т. 9. № 3(32). С. 128–130. doi: 10.26140/bgz3-2020-0903-0028.

2. Kameneva G.A., Bondarenko T.A., Sedov A.I. Innovative approaches in the training of engineering personnel.
J. Phys.: Conf. Ser., 2021, vol. 1889, art. 22100. doi: 10.1088/1742-6596/1889/2/022100.

3. Куприн А.В. Применение системы LaTeX для создания банка оценочных средств по высшей математике // Методические вопросы преподавания инфокоммуникаций в высшей школе. 2020. Т. 9. № 1. С. 38–42.

4. Бызов В.А. Об опыте использования Python и LaTeX для автоматической генерации контрольных работ по математике // Научный взгляд в будущее. 2020. Т. 1. № 19. С. 39–43. doi: 10.30888/2415-7538.2020-19-01-011.

5. Курдубов С.Л., Курдубова В.В. Гибкий генератор автономных тестов по дискретной математике // Компьютерные инструменты в образовании. 2019. № 2. С. 65–71. doi: 10.32603/2071-2340-2019-2-65-71.

6. Story D.P. The AcroTeX eDucation Bundle (AeB). 2021, 180 p. URL: https://mirror.mwt.me/ctan/macros/latex/contrib/acrotex/doc/aeb_man.pdf (дата обращения: 18.12.2022).

7. Акимова С.А., Кузнецова О.С. О создании интерактивных тестовых заданий в среде AcroTeX eDucation Bundle // Компьютерные науки и информационные технологии: матер. Междунар. науч. конф. 2018. С. 14–17.

8. Анисимов А.Л., Бондаренко Т.А., Каменева Г.А. Разработка современных тестовых материалов для организации самостоятельной работы студентов при изучении высшей математики с применением пакета LaTeX // Перспективы науки и образования. 2019. Т. 38. № 2. С. 428–441. doi: 10.32744/pse.2019.2.32.

9. Полищук Ю.В. Автоматизация процесса работы с аббревиатурами в LuaLaTeX // НАУ. 2022. Т. 1. № 84. C. 52–58.

10. Ткаченко К.С. Реализация аналитического моделирования системы массового обслуживания с использованием языков Tcl и Lua // Системный администратор. 2021. № 9. С. 76–79.

11. Верхова Г.В., Акимов С.В., Присяжнюк А.С. Программная платформа на языке Lua для автоматизации управления топогеодезическим и навигационным обеспечением // Информация и космос. 2021. № 3. С. 96–104.

Reference List

1. Kutepov, M.M., Lebedeva, A.A., Maksimova, K.A. (2020) ‘Didactic possibilities of interactive electronic educational resources’, Baltic Humanitarian J., 9(3), pp. 128–130. doi: 10.26140/bgz3-2020-0903-0028 (in Russ.).

2. Kameneva, G.A., Bondarenko, T.A., Sedov, A.I. (2021) ‘Innovative approaches in the training of engineering personnel’, J. Phys.: Conf. Ser., 1889, art. 22100. doi: 10.1088/1742-6596/1889/2/022100.

3. Kuprin, A.V. (2020) ‘Applying the latex system to create a bank of evaluation tools in higher mathematics’,
Methodological Issues of Teaching Infocommunications in Higher Education, 9(1), pp. 38–42 (in Russ.).

4. Byzov, V.A. (2020) ‘The experience of using python and LaTeX for automatic generation of mathematics tests’, Sci. Look into the Future, 1(19), pp. 39–43. doi: 10.30888/2415-7538.2020-19-01-011 (in Russ.).

5. Kurdubov, S.L., Kurdubova, V.V. (2019) ‘Flexible discrete math offline test generator’, Computer Tools in Education, (2), pp. 65–71. doi: 10.32603/2071-2340-2019-2-65-71 (in Russ.).

6. Story, D.P. (2021) The AcroTeX eDucation Bundle (AeB), 180 p., available at: https://mirror.mwt.me/ctan/macros/latex/contrib/acrotex/doc/aeb_man.pdf (accessed December 18, 2022).

7. Akimova, S.A., Kuznetsova, O.S. ‘On creating interactive test tasks in the AcroTEX eDucation Bundle environment’, Proc. Intern. Conf. on Computer Science and Information Technologies, 2018, pp. 14–17 (in Russ.).

8. Anisimov, A.L., Bondarenko, T.A., Kameneva, G.A. (2019) ‘Development of modern test materials using the LaTeX package for the organization of students' independent work in the study of higher mathematics’, Perspectives of Sci. and Education, 38(2), pp. 428–441. doi: 10.32744/pse.2019.2.32 (in Russ.).

9. Polishuk, Yu.V. (2022) ‘Automating the process of working with abbreviations in LualaTeX’, National Association of Sci., 1(84), pp. 52–58 (in Russ.).

10. Tkachenko, K.S. (2021) ‘Implementation of analytical modeling of queuing system using Tcl and Lua languages’, System Administrator, (9), pp. 76–79 (in Russ.).

11. Verkhova, G.V., Akimov, S.V., Prisyazhnyuk, A.S. (2021) ‘Software platform in the Lua language for automating the management of topographic and geodetic and navigation software’, Information and Space, (3), pp. 96–104 (in Russ.).