Построение онтологии для тест-тренажера

Прохождение аттестации всегда заставляет нервничать сотрудников организации. Решению этой проблемы способствует тест-тренажер, предназначенный для самоподготовки и аттестации персонала. Он позволит сотрудникам адаптироваться к системе и с большим успехом пройти аттестацию.

Создание эффективного тест-тренажера охватывает целый ряд процессов: подготовка банка тестовых заданий, процесс непосредственного тестирования, тренировка и оценивание результатов тестирования. Настоящая работа имеет отношение к процессу подготовки банка тестовых заданий.

Банк заданий должен содержать вопросы и эталонные ответы к ним. Нами проведены исследования по созданию онтологии и генерации на ее основе банка заданий. В статье рассматриваются аспекты, касающиеся построения онтологии.

Построение таксономии понятий

При построении онтологии возникает необходимость иерархического способа представления набора понятий и их отношений в предметной области.

В упрощенном виде онтология - это система понятий некоторой предметной области, представляющая собой набор сущностей, соединённых различными отношения:

M = (С, R), где C - множество понятий предметной области, R - множество отношений между ними.

При построении онтологии предметной области «Правила технической эксплуатации сети цифрового эфирного телевизионного вещания в Российской Федерации в стандарте DVB-T2» использовались два вида отношений, а именно:

• иерархические отношения, обычно рассматриваются как несимметричные и транзитивные:

о отношение «Выше - Ниже», R ^UD ;

о отношение «Часть - Целое», R^PW ;

о обобщенное отношение «Выше - Ниже», R^GUD;

• • ассоциативное отношение, R^A .

Перечисленные выше отношения являются бинарными, поэтому необходимо рассмотреть все множество пар R = {(t_t, t / )|i,y = 1, п, i Ф у], где n – мощность множества T.

Установление в каком отношении состоят термины пары заключается в последовательной проверке каждого отношения: R^UD, R^PW, r GUD r A

Для примера приведем некоторое подмножество понятий предметной области (рис.1):

T = {Answer, A_Глава2, A_G2_Основные_Положения, Question, Q_Глава2, Q_G2_Основные_Положения}.

Рисунок 1 – Фрагмент таксономии понятий

Для заданных понятий были установлены отношения и записаны в таблице 1.

Таблица 1 – Подмножество отношений

№	Понятие 1	Понятие 2	Отношение
1	Answer	A_Глава2	R PW , Часть - Целое
2	A_Глава2	A_G2_Основные_Положения	R PW , Часть - Целое
3	Question	Q_Глава2	R PW , Часть - Целое
4	Q_Глава2	Q_G2_Основные_Положения	R PW , Часть - Целое
5	A_G2_Основные_ Положения	Q_G2_Основные_Положения	R a , Ассоциативное

Аналогичным образом определены множества понятий и отношений между ними для всего текста руководства.

Иерархия классов онтологии

Созданная на предыдущем этапе таксономия понятий дала определила классы онтологии. На первом уровне описываются два класса: «Question» и «Answer», которые являются подклассами общего класса Thing. В первом поддереве будут находиться все вопросы предметной области, во втором ответы на них.

Каждый класс первого уровня имеет однотипные подклассы второго уровня и именуются как «Q_номер главы» для подклассов класса «Question», и «A_номер главы» для подклассов класса «Answer» (рис. 2). Названия классов второго уровня соответствуют названиям глав предметной области «Правила технической эксплуатации сети цифрового эфирного телевизионного вещания в Российской Федерации в стандарте DVB-T2».

#owl:Thing        т • owkThing

▼ • Answer         ► < Answer

; ► #A ГлаваЮ t • Question i ^ • А_Глава11     ► 1 Q ГлаваЮ

; ► #А_1лава2      *■ ФО ГлаваИ

I ► #А_ГлаваЗ      ^ •0_Глава2

• ► #А_Глава4      ► ФО_ГлаваЗ

^ фА_Глава5      ^ ФО_Глава4

Ik-Ф А_Главаб      ^-♦о_Глава5

• ► #А_Глава7      ► #О_Главаб

: ^ #А_Глава9      к #0_Глава7

• ► • Question          ► #О_Глава9

Рисунок 2 – Второй уровень онтологии

Подклассы третьего уровня содержат названия вопросов или ответов соответственно их поддереву первого уровня и относятся к главе соответственно их поддереву второго уровня.

Тест-тренажер имеет несколько типов вопросов, а именно:

• •    FullAnswer - вопрос с полным ответом;

• •    SimpleAnswer:

o вопрос со схемой в виде картинки, в котором нужно заполнить недостающие элементы;

o вопрос с таблицей в виде картинки, в котором нужно заполнить недостающие элементы;

• •    Choice - вопрос с формулами в виде картинки, в котором нужно выбрать один правильный ответ;

Основываясь на типе вопроса выбирается название подкласса третьего уровня: Для вопроса с полный ответом названием является название подглавы, для вопроса со схемой название схемы, для вопроса с таблицей название таблицы, для тестового вопроса номер формулы (рис. 3).

• ▼ ф owkThing

• V- 1 Answer

I ► ®А_1лава10

| ►

i V-®А_Глава2

' ' L#A G2 Pictl j j I.....ф А_С2_ОСНОВНЫЕ_ПОЛОЖЕНИЯ j j I.....•А_С2_ПОРЯДОК_ИСПОЛЬЗОВАНИЯ_ТЕХНИЧЕСКИХ_СРЕДСТВ i i |.....•А_62_ПОРЯДОК_ПОДГОТОВКИ_И_ПРОВЕДЕНИЯ_ОСОБО_ВАЖНЫХ_ПЕРЕДАЧ

I I 1.....• А_С2_СТРУКТУРА_СЕТИ_ЦИФРОВОГО_ЭФИРНОГО_ТЕЛЕВИЗИОННОГО_ВЕЩАНИЯ i ►■■■ф А_ГлаваЗ i 1^-фА_Глава4

; ^ фА_Глава5

1^- ®А_Главаб

• ► ®А_Глава7

►~-®А_Глава9

• ▼ ф Question

• ► •0_Глава10

^ •Q_Enaeall

*■• 0_Глава2

• •    Q_G2_Pictl__________________

1 0_С2_ОСНОВНЫЕ_ПОЛОЖЕНИЯ i ► > О_С2_ПОРЯДОК_ИСПОЛЬЗОВАНИЯ_ТЕХНИЧЕСКИХ_СРЕДСТВ i ► #0_С2_ПОРЯДОК_ПОДГОТОВКИ_И_ПРОВЕДЕНИЯ_ОСОБО_ВАЖНЫХ_ПЕРЕДАЧ

, *- •0_С2_СТРУКТУРА_СЕТИ_ЦИФРОВОГО_ЭФИРНОГО_ТЕЛЕВИЗИОННОГО_ВЕЩАНИЯ

>k# 0_ГлаваЗ

Рисунок 3 – Третий уровень онтологии

Текст вопроса или ответа записывается в виде аннотации к классу, что показано на рисунке 4.

Рисунок 4 – Вопрос без рисунка

Заполнение аннотации для вопроса в многом зависит от типа вопроса. При любом типе вопроса первой строкой описывается тип вопроса, затем при полном ответ заполняется текстом вопроса (рисунок 6).

Если вопрос содержит рисунок, то следом за типом вопроса пишется ссылка на рисунок, а лишь затем основная засть вопроса (рис. 5).

Рисунок 5 – Вопрос с рисунком

Для заполнения аннотации ответа тоже есть несколько правил:

• •    Для вопроса с полным ответом в аннотацию записывается текст ответа;

• •    Для вопроса со схемой или таблицей первой строчкой записывается количество пропущенных участков, а далее номер пропущенного участка и текст, который должен содержать данный участок (рис. 6);

• •    Для тестового вопроса записывается правильный вариант ответа.

Рисунок 6 – Ответ на вопрос со схемой

Эквивалентные классы позволяют задать каждому классу с вопросом, соответствующий ему ответ (рис. 7).

T owkThing

Answer

• ▼    ■ф Question

• ►    -ф 0_Глава10

• ►    Ф0_Глава11

• ▼ ■ 0_Глава2

• I    t-ф Q_G2_Pktl

i i ■.....®A_G2_Pktl

• ▼ ФС_С2_ОСНОВНЫЕ_ПОЛОЖЕНИЯ

, , 1.....фА_С2_ОСНОВНЫЕ_ПОЛОЖЕНИЯ i ► Ф О_С2_ПОРЯДОК_ИСПОЛЬЗОВАНИЯ_ТЕХНИЧЕСКИХ_СРЕДСТВ

I ► •0_С2_ПОРЯДОК_ПОДГОТОВКИ_И_ПРОВЕДЕНИЯ_ОСОБО_ВАЖНЫХ_ПЕРЕДАЧ

| ► фО_С2_СТРУКТУРА_СЕТИ_ЦИФРОВОГО_ЭФИРНОГО_ТЕЛЕВИЗИОННОГО_ВЕЩАНИЯ

Y • О_ГлаваЗ

• ►    -ф 0_Глава4

^- 0_Глава5

• ►    -ф О_Главаб

• ►    -ф 0_Глава7

^-■ф 0_Глава9

Рисунок 7 – Эквивалентные классы

На рисунке 8 представлена получившаяся онтология в виде графа. На графе можно проследить все связи между вопросами и ответам.

Рисунок 8 – Часть графа онтологии

При наведении курсора на какой-либо класс можно просмотреть краткую информацию о нем: родительский класс, подкласс, аннотация.

Онтология построена в среде разработки онтологий Protégé.

Заключение

Таким образом, разбиение онтологии на два супер-класса предметной области "Техническая эксплуатация сети цифрового эфирного телевизионного вещания в Российской Федерации" позволила построить достаточно простой генератор банка тестовых заданий.