Abstrakt:
Predkladaná práca sa zaoberá tvorbe kognitívnej štruktúry kurikula pre systém na hodnotenie vedomostí. V teoretickej rovine práca prináša sumár kurikula všeobecnej didaktiky ako aj všeobecných vzdelávacích cieľov. Ciele vyučovacieho procesu sú základnou teoretickou rovinou o ktorú sa práca opiera. Kategorizáciou uložených otázok do jednotlivých bodov kognitívnej štruktúry kurikula, ktoré sú popísaním všetkých vedomostí v rámci jedného predmetu, vyvstáva jej hlavný prínos. Autor prináša tiež pohľad na riešenie známych útokov hackerov na internetové aplikácie ako aj ich priame zabezpečenie v popisovanom systéme na hodnotenie vedomostí.

Diploma thesis focuses on the creation of curriculum structure to evaluate knowledge. On the theoretical level this work deals with the summary of curriculum not only of the general didactics but general educational aims as well.
The aims of education are the basic theoretical level that my work is based on. The main contribution of this work is categorization of questions into particular points of cognitive curriculum structures.
The author provides the view on the solution of known hackers´ attacks on the internet applications and their security in the described system of knowledge evaluation.

Prezentácia: (stiahnúť .zip, .pptx)

 

Všeobecným cieľom pri vzdelávaní všeobecne je dosiahnúť čo najlepší výsledok v podobe kvalitného vzdelania. Zaujímam sa o kvalitné vzdelanie a predovšetkým o to, ako ho odmerať alebo ako vyhodnotiť získané vedomosti. Už pred výberom témy diplomovej práce som sa témou testovania vedomostí zaoberal.

Hlavnou motiváciou pre vznik tejto diplomej práce je fakt, kedy v externej forme vzdelávania rastie dopyt po elektronickom vzdelaní. Všeobecne sa na trhu nachádzajú rôzne aplikácie LMS (learning management system), z ktorých je veľmi veľa na vysokej úrovni riadenia výuky no však ani jedna z nich sa nezaoberá tak podrobne testovaním a rozdelením vedomostí do konkrétnej štruktúry kurikula. Pri zadávaní otázok do systému v internetovej aplikácii ani jedna z analyzovaných LMS nepoužíva implementovanie taxonómie k samotnej otázke s definovaním rôznych úrovní ich náročnost a taktiež napojenie na konkrétny bod vedomostí. Následne sa takto kategorizované otázky generujú do testov v externej aplikácii Moodle, ktorých výsledky sú presnejšie a viac zodpovedajú získaným vedomostiam.

Hlavný dôvod, ktorý ma viedol k výberu tejto témy diplomovej práce bola skutočnosť, že si viem predstaviť fungovanie aplikácie s takto náročne štrukturovanými otázkami, čo ma viedlo aj k cieľu naprogramovať a vymyslieť systém, ktorý by čo najpresnejšie vedel ohodnotiť získané vedomosti. Práca na mojej diplomovej práci je zaujímavá aj z toho dôvodu, že ponúka hneď niekoľko programátorských problémov na ktorých riešení sa ďalej môžem zdokonaliť.

Systém, ktorý má za cieľ vybrať správne otázky do testu a takto, čo najpresnejšie ohodnotiť získané vedomosti má byť internetová aplikácia programovaná v programovacom jazyku PHP s využitím databázy MySQL. Kompletná internetová aplikácia systému na hodnotenie vedomostí obsahuje dostupnú ochranou proti rôznym formám útokov na zraniteľné miesta webovej stránky.

Moja diplomová práca vznikla za spolupráce mojich kolegov  Mariána Bodnárika a Matúša Knuta. Jednotlivé individuálne diplomové práce tvoria spoločný ucelený systém na hodnotenie vedomostí. Marián Bodnárik sa vo svojej diplomovej práci venuje jednotlivým typom otázok. Je tvorcom miniaplikácie Question Typer, ktorú systém na hodnotenie vedomostí využíva. Taktiež využívam grafické rozhranie, ktoré navrhol.

Matúš Knut sa vo svojej diplomovej práci venuje taxonómiam a samotnému generovaniu template testov. Aj tieto jeho poznatky sú v maximálnej miere využité pre systém na hodnotenie vedomostí. Vďaka poznatkom o taxonómii je možné už kategorizované otázky premapovať aj do inej taxonómie v systéme na hodnotenie vedomostí. Pri exporte (prenášaní) vhodných otázok do testov je vytvorený postup generovania otázok na testovanie v LMS aplikácii Moodle, kde samotné testovanie prebieha.

V tejto úzkej spolupráci vzniklo niekoľko mnohotvárnych názorov, čo moju diplomovú prácu veľmi obohatilo. Taktiež si myslím, že našou spoluprácou sa zvýšila pracovná kapacita, predišlo sa mnohým chybám a chybnému rozhodnutiu, pretože práca v tíme poskytuje väčšiu podporu pri rozhodovaní.

Problematike hodnotenia vedomostí sa už venujem niekoľko rokov. Túto časť môjho záujmu som vo vyššej miere začal rozvíjať pri práci na semestrálnych projektoch s rovnakým názvom ako je názov tejto diplomovej práce. V tejto diplomovej práci by som chcel veľmi jasne naznačiť pohľad na vedomosti ako také. Nejde prioritne o vedomosti ale o spôsob ako vyhodnotiť ich kvalitu. Prostredníctvom internetovej aplikácie systému na hodnotenie vedomosti sa snažím rozdeliť každý uzatvorený predmet do jednotlivých tém a k týmto témam pripojiť otázky v rôznych taxonómiách pričom celá táto kategorizácia otázok má výrazne pomôcť pri kvalite zostavenia testu (didaktického testu) pre študenta (testujúceho) a v konečnom dôsledku má pomôcť pri prehľade o nadobudnutých vedomostiach.

E-learning má v súčasnosti rastúci trend vo vývoji, distribúcii a riadení vzdelávania v organizácii okrem výhod ako sú: zníženie nákladov na výuku, schopnosť zasiahnuť výrazne väčšej množiny počtu študentov, spracovanie rozsiahlejšieho množstva vedomostí alebo efektívneho riadenia vzdelávacieho procesu. A to aj preto, že poskytuje bohatú sadu rôznych kombinácii metód výuky. Avšak nepremyslené používanie e-learningu môže skôr priniesť opačný efekt. Nepremyslenou kombináciou rôznych metód dodávania výuky môžeme spôsobiť skôr zmätok. Pri výbere správnej metódy sa neustále približujeme ku kritériám ako je komplikovanosť výuky, stabilita obsahu, štruktúra obsahu, časové hľadisko, počet záčastnených a podobnosť s realitou.

Ak vyučujeme jednoduché fakty, s úspechom vieme tieto fakty aj otestovať. Zvlásť vtedy ak využijeme iteraktívne formy výuky. Ak však vyučujeme komplexnú problematiku ako napríklad aplikovanie vedomostí v konkrétnych situáciách v praxi budeme pravdepodobne potrebovať prostredie umožňujúce spoluprácu a predávanie skúseností v reálnom čase.

Význam témy tejto diplomovej práce je aj v stabilite a štruktúre obsahu vzdelávania. Štrukturovaný obsah vedomosti by mal predstavovať precízne definované fakty s konkrétnymi otázkami a štrukturovanou spätnou väzbou. Neštrukturovaný obsah súvisí s komplexnou situáciou a má otvorené odpovede spätnú väzbu. Je rozdiel, ak ide o dynamický obsah s krátkou životnosťou, alebo o stabilný obsah s dlhodobou životnosťou, kde sa otázky pri testovaní nemenia a ani ich vývoj a kategorizácia sa nemení. Svoj význam má teda prehľadná správa obsahu vedomostí, udržanie konštantnej kvality výuky a rýchla reakcia na zmenu. Postupne však vzniká metodológia ako merať efektivitu e-learningu a ako aplikovať výpočet návratnosti investícii v e-learningu.

Po formulácii úlohy v druhej kapitole analyzujem základné požiadavky na systém z globálneho hľadiska ako aj základné požiadavky na funkcionalitu, ktorú som mal do systému implementovať. Porovnávam tiež existujúce LMS systémy a analyzujem svoje riešenia.

V tretej kapitole ponúkam prehľad teoretický vedomostí o tvorbe štruktúry kurikula získané zo všeobecnej didaktiky. Popisujem všeobecné vzdelávacie ciele a kurikulárne dokumenty, potrebné pre tvorbu štruktúry kurikula.

Štvrtá kapitola obsahuje návrh a implementáciu mojej úlohy diplomovej práce popísanú v modely prípadov použitia, stavovom diagrame, konceptuálnom dátovom modely a v popise entít dátoveho modelu.

Ďalšie kapitoly obsahujú využitie a vykreslenie kognitívnej štruktúry kurikula.

Posledná kapitola diplomovej práce popisuje metódy ako sa chrániť proti útokom od používateľov na zraniteľné miesta internetových aplikácii.

Mojou úlohou v tíme riešiteľov systému na hodnotenie vedomostí bolo navrhnúť a implementovať podporu pre štrukturované zaznamenávanie vedomostí rozdelených v témach a vizualizovaných v bodoch kognitívnej štruktúre kurikula. Túto štruktúru som mal za úlohu čo najprehľadnejšie graficky zobraziť a umožniť vkladanie bodov a spájanie hrán v tejto štruktúre.

Do budúcnosti je možné navrhnúť generovanie štruktúry kurikula do externej offline aplikácie na programovanej v programovacom jazyku C# pretože tento programovací jazyk poskytuje lepšie techniky na vizualizáciu. Znamenalo by to, že rola KSK developer, by pracovala v prostredí offline aplikácie, kde by realizovala vývoj kognitívnej štruktúry kurikula. Hotová štruktúra by sa potom mohla preniesť späť do aplikácie, kde by sa používala.

Naštudovanie vedomostí z teórie Všeobecnej didaktiky so zameraním na všeobecné vzdelávacie ciele pomohla vytvoriť štruktúru kurikula, ktorá popisuje znalosti a pomocou nej sa zo zvoleného bodu testujú vedomosti, ktoré boli počas výuky študentom získané.

Popisovaná internetová aplikácia systému na hodnotenie vedomostí využíva voľne šíriteľné programové a databázové prostriedky, čo jej dáva možnosť slobodného používania napríklad aj pre univerzity.

OBSAH

Zoznam obrázkov 11
Zoznam symbolov a skratiek 12
Slovník termínov 15
Úvod 17
1 Formulácia úlohy 19
2 Analýza 20
  2.1 Základné požiadavky na systém 20
  2.2 Porovnanie existujúcich LMS systémov 21
    2.2.1 Moodle 21
    2.2.2 Atutor 23
    2.2.3 CourseManager 24
    2.2.4 Ilias 25
    2.2.5 MimerDesk 25
    2.2.6 Sakai 26
  2.3 Analýza riešenia 27
3 Tvorba štruktúry 28
  3.1 Kognitívna štruktúra kurikula 28
    3.1.1 Vedomosti v popisovanom bode kurikula 30
  3.2 Jednoduchá štruktúra kurikula 30
  3.3 Kurikulum 31
  3.4 Kurikulum všeobecnej didaktiky 33
    3.4.1 Tvorba kurikula 34
  3.5 Všeobecné vzdelávacie ciele 35
    3.5.1 Ciele vyučovacieho procesu 36
  3.6 Kurikulárne dokumenty 37
    3.6.1 Učebné plány 37
    3.6.2 Učebné osnovy 38
    3.6.3 Vzdelávacie štandardy 38
  3.7 Graf 39
    3.7.1 Definícia grafu 40
    3.7.2 Stupeň vrcholu 41
4 Návrh a implementácia systému 42
  4.1 Modely prípadov použitia 44
    4.1.1 Model prípadov použitia pre funkcionalitu KSK 45
  4.2 Stavový diagram 46
    4.2.1 Stavový diagram pre vývoj KSK 47
  4.3 Konceptuálny dátový model 47
    4.3.1 Konceptuálny dátový model pre KSK 48
  4.4 Popis entít dátového modelu 49
5 Využitie štruktúry kurikula 53
6 Vykreslenie kognitívnej štruktúry kurikula 55
  6.1 Viacúrovňové menu 55
  6.2 HTML Zoznamy 57
  6.3 Generovanie kognitívnej štruktúry kurikula 57
  6.4 Generovanie jednoduchej štruktúry kurikula 60
  6.5 Modifikovanie kognitívnej štruktúry kurikula 61
7 Komplexná ochrana aplikácie 63
  7.1 Ochrana vložených PHP súborov 64
  7.2 SQL Injection a Blind SQL Injection 66
  7.3 Cross-site Scripting (XSS) 67
  7.4 Clickjacking 70
  7.5 Cross-site Request Forgery (CSRF) 71
8 Záver 73
9 Zoznam použitej literatúry 74
10 Prílohy 76
11 Curriculum vitae 77