網(wǎng)絡(luò)試題庫的自適應(yīng)成卷與測評.doc

網(wǎng)絡(luò)試題庫的自適應(yīng)成卷與測評Self-Adapting Producing Examination Paper and Examining of Network Examination Questions System廖 芹 汪國強(qiáng) 洪 毅 郝志峰華南理工大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)系 E-mail: 網(wǎng)絡(luò)試題庫作為支持E-learning的一種測評資源，應(yīng)能體現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量的評價，又能體現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)過程的評價。由于E-learning的對象、需求、內(nèi)容、程度、目標(biāo)的不同，自適應(yīng)教學(xué)質(zhì)量評價與自適應(yīng)學(xué)習(xí)過程評價已成為試題庫不可缺少的功能。本文結(jié)合大學(xué)數(shù)學(xué)網(wǎng)絡(luò)試題庫建設(shè)的特點，論述支持E-learning自適應(yīng)模式的測評內(nèi)容的獲取與測評過程的實現(xiàn)。關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)試題庫 自適應(yīng)成卷 自適應(yīng)測評1 引言E-Learning（網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)）使傳統(tǒng)教學(xué)活動中的教師與學(xué)生的地位發(fā)生了明顯的變化，教師主要成為學(xué)生的學(xué)習(xí)輔導(dǎo)者而不是知識的直接傳播者，學(xué)生不再從教師那里直接獲取信息而是自主地在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)支撐平臺中進(jìn)行各種活動。E-learning的核心要素是利用現(xiàn)代信息技術(shù)提供的具有全新溝通機(jī)制與豐富資源的學(xué)習(xí)環(huán)境，實現(xiàn)全新的既能充分發(fā)揮教師指導(dǎo)作用、又能充分體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)主體作用的“學(xué)教并重”的教學(xué)結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的試題庫功能僅支持教師的“教學(xué)”測試使用，即學(xué)生在教師幫助下掌握知識與技能過程的學(xué)習(xí)測試，而不支持學(xué)生自主學(xué)習(xí)的使用。學(xué)生在測試中處于被動的位置。要建立新的教學(xué)結(jié)構(gòu)，作為資源庫核心的試題庫建設(shè)也應(yīng)與這一目標(biāo)一致。即網(wǎng)絡(luò)試題庫不僅支持教學(xué)活動的各種考試測評，而且支持不同時間、不同地域、不同需求的不同對象自主練習(xí)、自測、提高的學(xué)習(xí)要求。自適應(yīng)成卷與測評是指一方面針對教學(xué)者的不同需要，支持智能成卷、自組卷、自調(diào)卷和自編輯試卷，另一方面針對學(xué)習(xí)者的不同需要，通過一次性或多次性的測試過程，支持學(xué)生練習(xí)、自測、提高的要求。自適應(yīng)成卷與測評的關(guān)系如圖1所示。大學(xué)數(shù)學(xué)系列網(wǎng)絡(luò)試題庫是教育部新世紀(jì)網(wǎng)絡(luò)工程項目，結(jié)合該項目的建設(shè)，本文將論述支持E-Learning目標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)試題庫自適應(yīng)成卷與測評的設(shè)計與實現(xiàn)方法。2 自適應(yīng)成卷2.1 自適應(yīng)智能成卷自適應(yīng)智能成卷是指在配備一定的知識庫與推理算法的條件下，根據(jù)教師需求成卷信息成卷。知識庫存儲各門課程試題的主要屬性，包括章、節(jié)、點、權(quán)重、難度、類型、要求度、分?jǐn)?shù)、時間等等。推理算法是根據(jù)用戶輸入信息及知識庫，尋找合適的試題組卷，組卷過程考慮了知識點（內(nèi)容）分布、難度分布、題型分布、時間分布、分?jǐn)?shù)分布等，試卷是各種分布的綜合與整合的結(jié)果。選題是智能成卷的關(guān)鍵。依據(jù)選題必須科學(xué)性、隨機(jī)性、合理性的原則，大學(xué)數(shù)學(xué)網(wǎng)絡(luò)試題庫智能成卷的策略是：（1）接收用戶所需要的考試科目、考試時間、期望平均分、考試等級（按教學(xué)要求分為高一級、標(biāo)準(zhǔn)級、低一級）、考試范圍、期望題型（不選擇時，默認(rèn)為五種題型，即選擇題、填空題、計算題、應(yīng)用題、證明題）、預(yù)計不及格率等參數(shù)； 確認(rèn)試卷號自適應(yīng)診斷性測評 學(xué)生 自適應(yīng)智能成卷 自適應(yīng)總結(jié)性測評 自適應(yīng)試卷編輯 網(wǎng)絡(luò)試題庫系統(tǒng)數(shù)學(xué)方法調(diào)用 自適應(yīng)調(diào)試卷 測評信息反饋與上傳 自適應(yīng)選題組卷 教師 上傳非客觀題答卷圖1 網(wǎng)絡(luò)試題庫的自適應(yīng)成卷與測評關(guān)系Fig. 1 The relation of self-adapting producing examination paper and examining ofNetwork examination questions system（2）通過接收考試時間，確定大小題型所占比例。一般地，大題（指計算題、應(yīng)用題、證明題）占總時間的70%，小題（指選擇題、填空題）占總時間的30%；（3）以時間為主要控制變量，所有參數(shù)均通過與時間關(guān)系來控制。接收的考試等級、平均分、不及格率參數(shù)可以確定試題的難度-時間分布知識，即明確將要使用的各難度（i）的題目所占的時間為T i；（4）智能成卷由各個知識庫支持下的推理算法實現(xiàn)。選題的推理算法按選難度（先難后易）、選題型（先大后?。?、選內(nèi)容、選試題使用次數(shù)等過程進(jìn)行。推理過程為各參數(shù)設(shè)計計數(shù)器，通過計數(shù)器的值來判斷下一步選擇的依據(jù)?；舅枷胧牵簭脑囶}庫中隨機(jī)選擇難度為i （i=6,5,4,3,2,1）的且試題時間不超過T i的試題集合S1，從S1中選出題型計數(shù)器值最小的所有試題集合S2，再從S2中選出內(nèi)容計數(shù)器值最小的所有試題集合S3，最后從S3中選出試題使用次數(shù)最少的所有試題集合S4，如果S4為空，則改變難度進(jìn)行選擇，如果S4不為空，則在S4中隨機(jī)選題，在設(shè)定時間誤差控制下，判斷所選題目適合組卷的可能性，若試題適合組卷，則進(jìn)行題型剩余時間、難度剩余時間的修正，并刷新各計數(shù)器的值，若試題不適合組卷，則重選。重復(fù)進(jìn)行上述步驟，直至試卷的大小題型時間滿足，表示選題結(jié)束。對所選試題，進(jìn)行實際時間與理論時間的調(diào)整，即根據(jù)時間比例知識，對實際試題時間進(jìn)行時間段控制調(diào)整，其中時間分布知識給出了每試題時間段所應(yīng)占的比例，超過這一比例的試題需要調(diào)整或重選。對已調(diào)整理論時間的試題，根據(jù)賦分知識進(jìn)行賦分，在賦分算法中，以每題的時間和該題的難度賦分權(quán)重的乘積作為賦分依據(jù)。對于選擇題和填空題，一般不用權(quán)重，而是直接按賦分知識賦分（如均是3分等）。賦分權(quán)重和賦分計算，作為賦分知識允許更新和修改。智能成卷質(zhì)量直接依賴于成卷算法、試題存量和試題指標(biāo)。由于多因素影響，智能成卷只能是相對滿意的成卷，要提高用戶成卷的滿意度，自適應(yīng)智能成卷后支持用戶對試卷的編輯與修改。自適應(yīng)試卷的編輯，是指在顯示試卷的所有題目指標(biāo)、題型描述、內(nèi)容、時間、分?jǐn)?shù)、答案的情況下，提供用戶(教師)增刪題目、修改題目、調(diào)整分?jǐn)?shù)及排版輔助，按成卷需求進(jìn)一步完善成卷結(jié)果，提高試卷的滿意度。2.2 自適應(yīng)調(diào)卷自適應(yīng)智能成卷，盡管在智能、自適應(yīng)基礎(chǔ)上支持用戶成卷已具有一定的滿意度，但成卷質(zhì)量仍存在各種可能性，要保證在知識點、難度、題型等分布均勻且有較高質(zhì)量的試卷，可直接通過試卷庫調(diào)所需要的試卷。自適應(yīng)調(diào)卷是指用戶不必通過成卷過程，只需輸入較少的參數(shù)，就可以快捷地得到各成卷參數(shù)較優(yōu)的試卷。試卷庫存儲的是每次智能成卷通過自動評價被認(rèn)定為優(yōu)良試卷的參數(shù)集。傳統(tǒng)的試卷質(zhì)量測評是通過學(xué)生測試后統(tǒng)計數(shù)據(jù)進(jìn)行，這里除考慮“后驗”評價外，更注重“先驗”的評價，即通過成卷過程的參數(shù)來建立試卷質(zhì)量評價模型，其評價結(jié)果一方面可作為成卷過程的質(zhì)量控制，另一方面可以作為試卷選優(yōu)以更新試卷庫。按智能成卷算法，成卷過程可以獲取以下指標(biāo)：每題實際時間與理論時間分布、每題型實際時間與理論時間分布、每檔難度實際時間與理論時間分布、每章內(nèi)容實際時間與理論時間分布、大小題實際時間與理論時間分布，其中實際時間是指所選試題原設(shè)置指標(biāo)的轉(zhuǎn)換時間值，理論時間是指所選試題指標(biāo)作調(diào)整后的轉(zhuǎn)換時間值。分別以這五個指標(biāo)的允許誤差為控制依據(jù)，誤差越小，相應(yīng)指標(biāo)越好。五個指標(biāo)的加權(quán)綜合評價結(jié)果，被定義為該試卷的質(zhì)量值。當(dāng)試卷的質(zhì)量值為80分以上時，認(rèn)為該試卷是及格的。對成卷過程抽樣應(yīng)用該評價模型并進(jìn)行統(tǒng)計，且與專家評價結(jié)果進(jìn)行比較分析，得到試卷的模型評價結(jié)果與專家評價結(jié)果的一致率為98%。自適應(yīng)評價模型一般針對試卷的知識點為全書（高等數(shù)學(xué)可分為上、下冊）及教學(xué)要求度（高一級、標(biāo)準(zhǔn)級、低一級）的情況進(jìn)行試卷庫自動更新，設(shè)定在某日期段外的試卷將被自動淘汰，保持用戶對試卷庫試卷有較新的印象。因此，自適應(yīng)調(diào)卷不僅可以快捷不需等待地得到所需的試卷，而且可以得到各成卷參數(shù)較優(yōu)的試卷。2.3 自適應(yīng)選題組卷根據(jù)考試?yán)碚撛O(shè)計的智能成卷及選優(yōu)試卷，并不考慮用戶在成卷內(nèi)容及成卷因素的偏好，對于特殊針對性的試卷，可通過直接選題組卷實現(xiàn)成卷期望。自適應(yīng)選題組卷是允許用戶通過選擇內(nèi)容（按課程的章、節(jié)、知識點劃分），瀏覽相應(yīng)內(nèi)容的試題，可直接查閱試題正文及答案以確定合適的試題，并輔助試題的分?jǐn)?shù)分配及試卷排版，支持用戶“按需取題”、“按需配分”、“按需排版”。自適應(yīng)選題組卷的質(zhì)量直接依賴于教師的水平，但系統(tǒng)可通過試卷評價模型對自選題組卷給予質(zhì)量評價以提供用戶參考。3 自適應(yīng)測評3.1 自適應(yīng)總結(jié)性測評總結(jié)性評價一般是指某一階段的教學(xué)完成之后評定這一階段的學(xué)習(xí)結(jié)果，目的在于評定教學(xué)目標(biāo)的達(dá)到程度，檢查教學(xué)工作的優(yōu)劣，考核學(xué)生的最終成績、把握教學(xué)活動的最終效果，給出教學(xué)與學(xué)習(xí)的最終評價結(jié)論。自適應(yīng)總結(jié)性評價是在自適應(yīng)成卷的基礎(chǔ)上，把文本式試卷轉(zhuǎn)換為機(jī)試式試卷，對機(jī)試試卷測試的評價。學(xué)生首先通過自適應(yīng)成卷獲取試卷號，進(jìn)入測試的Web頁面后，調(diào)出相應(yīng)試卷號的機(jī)試試卷，確認(rèn)測試后計時器開始計時，以確定在規(guī)定的時間內(nèi)測試者的測試程度。機(jī)試試卷分為客觀題與非客觀題兩部分，客觀題答卷具有自動評價測試者程度的功能，非客觀題答卷具有輔助測試者編輯文字、符號、公式，支持答卷保存、上傳答卷的功能。當(dāng)客觀題與非客觀題兩部分均測試后，系統(tǒng)將自動記錄客觀題的成績和上傳非客觀題答卷至指定的E-mail。非客觀題將由指定的教師批改后返回成績，與客觀題成績綜合后記錄在學(xué)生檔案。3.2 自適應(yīng)診斷性測評診斷性評價是指為了使教學(xué)適合學(xué)習(xí)者的需要而在一門課程或一個學(xué)習(xí)單元開始之前對學(xué)習(xí)者所具有的認(rèn)知和技能方面條件進(jìn)行的評價，評價的結(jié)果將作為教學(xué)設(shè)計、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法選擇的依據(jù)，也作為學(xué)習(xí)者制定學(xué)習(xí)目標(biāo)和計劃、選擇學(xué)習(xí)方式和內(nèi)容的依據(jù)。自適應(yīng)診斷性評價主要表現(xiàn)為根據(jù)學(xué)習(xí)者的程度所進(jìn)行的練習(xí)評價。測試題主要基于試題庫的客觀題，且難度檔為1-5，對5級難度以上的試題采用屏弊以提供總結(jié)性測評使用。每份測試卷針對所選知識點擬設(shè)計為M道題，對任一測試者首先取出難度為3的j道選擇題，若測試者做對j-k (0kj)道題，當(dāng)j-k k時，則進(jìn)入高一級難度的j道題，當(dāng)j-k k時，則進(jìn)入低一級難度的j道題，若j-k= k，則繼續(xù)同一級難度的j道題測試。當(dāng)達(dá)到最高難度級時，只能維持最高難度級的測試，同樣對最低難度級也是如此。每次測試j道題均按知識庫中關(guān)于難度、時間的賦分算法進(jìn)行成績計算。若已測試了M道題，則顯示測試評價結(jié)果。對于學(xué)習(xí)者的提高測評，系統(tǒng)存儲了一批綜合類的題目（涉及三個以上知識點和多種數(shù)學(xué)方法求解），主要培養(yǎng)學(xué)生的分析問題與解決問題的能力。為此，系統(tǒng)還直接支持一些常用數(shù)學(xué)方法的調(diào)用，如高等數(shù)學(xué)中的導(dǎo)數(shù)、積分公式、泰勒展式，方程求根輔助、求函數(shù)極大極小值輔助，線性代數(shù)中的線性方程組求解、行列式、矩陣求解，概率與數(shù)理統(tǒng)計中的參數(shù)估計、方差分析、回歸分析等等。自適應(yīng)診斷性評價可以是對同一范圍內(nèi)容針對不同測試者用不同試卷的測評，也可以是同一測試者對某知識點的“一課一練”形式的測評。4 結(jié)論支持E-learning的網(wǎng)絡(luò)試題庫只有具備自適應(yīng)成卷與測評的特點，才能最大地滿足不同地域、不同時間、不同需求、不同程度的教師與學(xué)生的需要。自適應(yīng)成卷和測評不僅給予教師可選擇的多種教學(xué)質(zhì)量測評的途徑，也給予學(xué)生自主學(xué)習(xí)過程可選擇的多種方法依據(jù)，該系統(tǒng)不僅可單獨地支持各種教學(xué)與學(xué)習(xí)活動的測評使用，也可鏈接地支持試題資源有限的網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)的練習(xí)使用，最大地實現(xiàn)試題資源共享。參考文獻(xiàn)1 何克抗.E-Learning與高校教學(xué)的深化改革.現(xiàn)代教育技術(shù)研究與應(yīng)用.西南師范大學(xué)出版社，2001.2 余勝泉,林均芬.網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的評價模型.現(xiàn)代教育技術(shù)研究與應(yīng)用.西南師范大學(xué)出版社，2001.1.3 廖芹等.大學(xué)數(shù)學(xué)網(wǎng)絡(luò)試題庫系統(tǒng)的設(shè)計與研究.國際工科數(shù)學(xué)教學(xué)與應(yīng)用研討會論文集.2001.1:197-200.4 汪國強(qiáng)等.高等學(xué)校試題庫通用軟件系統(tǒng)的研制與開發(fā).高等工程教育研究.1997.3.5 GCCCE/NEIF 2002.As a E-learning examining resources, the network examination questions system not only has to support the examination of teaching quality but also students independently studying. The examination of teaching quality and students independently studying in self-adapting have became important functions of the network examination questions system because the object, requirement, level and objective about E-leaning is different. Based on constructing the network examinat