Naslov
Formalna analiza koncepata i kombinatorno testiranje za automatiziranu provjeru znanja u sustavima za e-učenje
(Formal concept analysis and combinatorial testing for automated assessment in e-learning systems)

Autori
Škopljanac-Mačina, Frano

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, doktorska disertacija

Fakultet
Fakultet elektrotehnike i računarstva

Mjesto
Zagreb

Datum
26.04

Godina
2023

Stranica
206

Mentor
Bruno Blašković

Ključne riječi
formalna analiza koncepata (FCA), kombinatorno testiranje, topološko sortiranje, formalna metoda provjere modela, Spin/Promela, L* algoritam, automatizirana provjera znanja, oblikovanje sustava za e-učenje
(formal concept analysis (FCA), combinatorial testing, topological sorting, formal method of model checking, Spin/Promela, L* algorithm, automated assessment, e-learning system design)

Sažetak
Tema ove disertacije je istraživanje primjene metode formalne analize koncepata i tehnike kombinatornog testiranja za automatiziranje pripreme i odabira pitanja za provjere znanja u sustavima za e-učenje. Nakon teorijskog pregleda svih korištenih metoda i tehnika predlaže se novi model za automatiziranu provjeru znanja. Na temelju skupa ispitnih pitanja označenih s definiranim atributima gradi se primjenom metode za formalnu analizu koncepata formalni kontekst, binarna matrica u kojoj je zapisano koje atribute ima svako pitanje u odabranom skupu. Potom se automatiziranom metodom kombinatornog testiranja generira gotovo minimalan broj testnih slučajeva opisanih s definiranim atributima iz formalnog konteksta tako da je svaka n-torka atributa zadane veličine n pokrivena s barem jednim testnim slučajem odnosno opisom pitanja. Nakon toga se za svaki generirani testni slučaj automatski traže odgovarajuća ispitna pitanja. Kada se pronađe sažeti skup pitanja koji pokriva sve generirane testne slučajeve prelazi se na izgradnju njegove konceptualne rešetke primjenom metode formalne analize koncepata. Konceptualna rešetka predstavlja ontologiju dijela nastavnog gradiva opisanog s odabranim sažetim skupom ispitnih pitanja. Struktura konceptualne rešetke je parcijalno uređeni skup formalnih koncepata sa zadanom relacijom poretka natkoncept-potkoncept, a svaki formalni koncept je par povezanih skupova pitanja i atributa. Potom se konceptualna rešetka automatski topološki sortira kako bi se iz nje dobio odgovarajući potpuno uređeni skup formalnih koncepata u kojem su sačuvani svi odnosi natkoncept-potkoncept. Iz generiranih linearnih poredaka formalnih koncepata se potom automatski izdvajaju prikladni nizovi pitanja za formativnu provjeru znanja u sustavu za e-učenje. U vlastitom sustavu za e-učenje je implementiran automatizirani modul za pripremu i vođenje formativne provjere znanja koji studente vodi po pripremljenim putevima rješavanja provjere i po potrebi nudi pomoć u obliku interaktivnih nastavnih materijala. Na kraju se provodi verifikacija predložene metode automatizirane provjere znanja formalnom metodom provjere modela. Za tu svrhu je predložen i implementiran prototipni sustav koji s nadograđenim L* algoritmom za učenje determinističkih konačnih automata i uz pomoć alata za provjeru modela Spin automatski otkriva model formativne provjere znanja. Potom se otkriveni model može formalno verificirati i simulirati s alatom Spin. U radu su prikazani rezultati svih predloženih metoda nad studijskim primjerom od 473 ispitna pitanja označena s 50 atributa korištenih na predmetu Osnove elektrotehnike. Na kraju su prikazani i rezultati verifikacije i simulacije predložene metode za automatiziranu provjeru znanja.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Elektrotehnika, Računarstvo

POVEZANOST RADA