網(wǎng)絡(luò)試題庫(kù)的自適應(yīng)成卷與測(cè)評(píng).doc

網(wǎng)絡(luò)試題庫(kù)的自適應(yīng)成卷與測(cè)評(píng)Self-Adapting Producing Examination Paper and Examining of Network Examination Questions System廖 芹 汪國(guó)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(kù)作為支持E-learning的一種測(cè)評(píng)資源，應(yīng)能體現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量的評(píng)價(jià)，又能體現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)過(guò)程的評(píng)價(jià)。由于E-learning的對(duì)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(píng)價(jià)與自適應(yīng)學(xué)習(xí)過(guò)程評(píng)價(jià)已成為試題庫(kù)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(kù)建設(shè)的特點(diǎn)，論述支持E-learning自適應(yīng)模式的測(cè)評(píng)內(nèi)容的獲取與測(cè)評(píng)過(guò)程的實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)試題庫(kù) 自適應(yīng)成卷 自適應(yīng)測(cè)評(píng)1 引言E-Learning（網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)）使傳統(tǒng)教學(xué)活動(dòng)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(shí)的直接傳播者，學(xué)生不再?gòu)慕處熌抢镏苯荧@取信息而是自主地在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)支撐平臺(tái)中進(jìn)行各種活動(dòng)。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(shí)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(kù)功能僅支持教師的“教學(xué)”測(cè)試使用，即學(xué)生在教師幫助下掌握知識(shí)與技能過(guò)程的學(xué)習(xí)測(cè)試，而不支持學(xué)生自主學(xué)習(xí)的使用。學(xué)生在測(cè)試中處于被動(dòng)的位置。要建立新的教學(xué)結(jié)構(gòu)，作為資源庫(kù)核心的試題庫(kù)建設(shè)也應(yīng)與這一目標(biāo)一致。即網(wǎng)絡(luò)試題庫(kù)不僅支持教學(xué)活動(dòng)的各種考試測(cè)評(píng)，而且支持不同時(shí)間、不同地域、不同需求的不同對(duì)象自主練習(xí)、自測(cè)、提高的學(xué)習(xí)要求。自適應(yīng)成卷與測(cè)評(píng)是指一方面針對(duì)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(duì)學(xué)習(xí)者的不同需要，通過(guò)一次性或多次性的測(cè)試過(guò)程，支持學(xué)生練習(xí)、自測(cè)、提高的要求。自適應(yīng)成卷與測(cè)評(píng)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(kù)是教育部新世紀(jì)網(wǎng)絡(luò)工程項(xiàng)目，結(jié)合該項(xiàng)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(kù)自適應(yīng)成卷與測(cè)評(píng)的設(shè)計(jì)與實(shí)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(shí)庫(kù)與推理算法的條件下，根據(jù)教師需求成卷信息成卷。知識(shí)庫(kù)存儲(chǔ)各門(mén)課程試題的主要屬性，包括章、節(jié)、點(diǎn)、權(quán)重、難度、類(lèi)型、要求度、分?jǐn)?shù)、時(shí)間等等。推理算法是根據(jù)用戶(hù)輸入信息及知識(shí)庫(kù)，尋找合適的試題組卷，組卷過(guò)程考慮了知識(shí)點(diǎn)（內(nèi)容）分布、難度分布、題型分布、時(shí)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(kù)智能成卷的策略是：（1）接收用戶(hù)所需要的考試科目、考試時(shí)間、期望平均分、考試等級(jí)（按教學(xué)要求分為高一級(jí)、標(biāo)準(zhǔn)級(jí)、低一級(jí)）、考試范圍、期望題型（不選擇時(shí)，默認(rèn)為五種題型，即選擇題、填空題、計(jì)算題、應(yīng)用題、證明題）、預(yù)計(jì)不及格率等參數(shù)； 確認(rèn)試卷號(hào)自適應(yīng)診斷性測(cè)評(píng) 學(xué)生 自適應(yīng)智能成卷 自適應(yīng)總結(jié)性測(cè)評(píng) 自適應(yīng)試卷編輯 網(wǎng)絡(luò)試題庫(kù)系統(tǒng)數(shù)學(xué)方法調(diào)用 自適應(yīng)調(diào)試卷 測(cè)評(píng)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(kù)的自適應(yīng)成卷與測(cè)評(píng)關(guān)系Fig. 1 The relation of self-adapting producing examination paper and examining ofNetwork examination questions system（2）通過(guò)接收考試時(shí)間，確定大小題型所占比例。一般地，大題（指計(jì)算題、應(yīng)用題、證明題）占總時(shí)間的70%，小題（指選擇題、填空題）占總時(shí)間的30%；（3）以時(shí)間為主要控制變量，所有參數(shù)均通過(guò)與時(shí)間關(guān)系來(lái)控制。接收的考試等級(jí)、平均分、不及格率參數(shù)可以確定試題的難度-時(shí)間分布知識(shí)，即明確將要使用的各難度（i）的題目所占的時(shí)間為T(mén) i；（4）智能成卷由各個(gè)知識(shí)庫(kù)支持下的推理算法實(shí)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(guò)程進(jìn)行。推理過(guò)程為各參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)器，通過(guò)計(jì)數(shù)器的值來(lái)判斷下一步選擇的依據(jù)。基本思想是：從試題庫(kù)中隨機(jī)選擇難度為i （i=6,5,4,3,2,1）的且試題時(shí)間不超過(guò)T i的試題集合S1，從S1中選出題型計(jì)數(shù)器值最小的所有試題集合S2，再?gòu)腟2中選出內(nèi)容計(jì)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(shí)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(shí)間、難度剩余時(shí)間的修正，并刷新各計(jì)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(shí)間滿(mǎn)足，表示選題結(jié)束。對(duì)所選試題，進(jìn)行實(shí)際時(shí)間與理論時(shí)間的調(diào)整，即根據(jù)時(shí)間比例知識(shí)，對(duì)實(shí)際試題時(shí)間進(jìn)行時(shí)間段控制調(diào)整，其中時(shí)間分布知識(shí)給出了每試題時(shí)間段所應(yīng)占的比例，超過(guò)這一比例的試題需要調(diào)整或重選。對(duì)已調(diào)整理論時(shí)間的試題，根據(jù)賦分知識(shí)進(jìn)行賦分，在賦分算法中，以每題的時(shí)間和該題的難度賦分權(quán)重的乘積作為賦分依據(jù)。對(duì)于選擇題和填空題，一般不用權(quán)重，而是直接按賦分知識(shí)賦分（如均是3分等）。賦分權(quán)重和賦分計(jì)算，作為賦分知識(shí)允許更新和修改。智能成卷質(zhì)量直接依賴(lài)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(duì)滿(mǎn)意的成卷，要提高用戶(hù)成卷的滿(mǎn)意度，自適應(yīng)智能成卷后支持用戶(hù)對(duì)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(shí)間、分?jǐn)?shù)、答案的情況下，提供用戶(hù)(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(mǎn)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(hù)成卷已具有一定的滿(mǎn)意度，但成卷質(zhì)量仍存在各種可能性，要保證在知識(shí)點(diǎn)、難度、題型等分布均勻且有較高質(zhì)量的試卷，可直接通過(guò)試卷庫(kù)調(diào)所需要的試卷。自適應(yīng)調(diào)卷是指用戶(hù)不必通過(guò)成卷過(guò)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(kù)存儲(chǔ)的是每次智能成卷通過(guò)自動(dòng)評(píng)價(jià)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(cè)評(píng)是通過(guò)學(xué)生測(cè)試后統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行，這里除考慮“后驗(yàn)”評(píng)價(jià)外，更注重“先驗(yàn)”的評(píng)價(jià)，即通過(guò)成卷過(guò)程的參數(shù)來(lái)建立試卷質(zhì)量評(píng)價(jià)模型，其評(píng)價(jià)結(jié)果一方面可作為成卷過(guò)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(kù)。按智能成卷算法，成卷過(guò)程可以獲取以下指標(biāo)：每題實(shí)際時(shí)間與理論時(shí)間分布、每題型實(shí)際時(shí)間與理論時(shí)間分布、每檔難度實(shí)際時(shí)間與理論時(shí)間分布、每章內(nèi)容實(shí)際時(shí)間與理論時(shí)間分布、大小題實(shí)際時(shí)間與理論時(shí)間分布，其中實(shí)際時(shí)間是指所選試題原設(shè)置指標(biāo)的轉(zhuǎn)換時(shí)間值，理論時(shí)間是指所選試題指標(biāo)作調(diào)整后的轉(zhuǎn)換時(shí)間值。分別以這五個(gè)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(gè)指標(biāo)的加權(quán)綜合評(píng)價(jià)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(shí)，認(rèn)為該試卷是及格的。對(duì)成卷過(guò)程抽樣應(yīng)用該評(píng)價(jià)模型并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，且與專(zhuān)家評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行比較分析，得到試卷的模型評(píng)價(jià)結(jié)果與專(zhuān)家評(píng)價(jià)結(jié)果的一致率為98%。自適應(yīng)評(píng)價(jià)模型一般針對(duì)試卷的知識(shí)點(diǎn)為全書(shū)（高等數(shù)學(xué)可分為上、下冊(cè)）及教學(xué)要求度（高一級(jí)、標(biāo)準(zhǔn)級(jí)、低一級(jí)）的情況進(jìn)行試卷庫(kù)自動(dòng)更新，設(shè)定在某日期段外的試卷將被自動(dòng)淘汰，保持用戶(hù)對(duì)試卷庫(kù)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(jì)的智能成卷及選優(yōu)試卷，并不考慮用戶(hù)在成卷內(nèi)容及成卷因素的偏好，對(duì)于特殊針對(duì)性的試卷，可通過(guò)直接選題組卷實(shí)現(xiàn)成卷期望。自適應(yīng)選題組卷是允許用戶(hù)通過(guò)選擇內(nèi)容（按課程的章、節(jié)、知識(shí)點(diǎn)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(hù)“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(lài)于教師的水平，但系統(tǒng)可通過(guò)試卷評(píng)價(jià)模型對(duì)自選題組卷給予質(zhì)量評(píng)價(jià)以提供用戶(hù)參考。3 自適應(yīng)測(cè)評(píng)3.1 自適應(yīng)總結(jié)性測(cè)評(píng)總結(jié)性評(píng)價(jià)一般是指某一階段的教學(xué)完成之后評(píng)定這一階段的學(xué)習(xí)結(jié)果，目的在于評(píng)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(jī)、把握教學(xué)活動(dòng)的最終效果，給出教學(xué)與學(xué)習(xí)的最終評(píng)價(jià)結(jié)論。自適應(yīng)總結(jié)性評(píng)價(jià)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(duì)機(jī)試試卷測(cè)試的評(píng)價(jià)。學(xué)生首先通過(guò)自適應(yīng)成卷獲取試卷號(hào)，進(jìn)入測(cè)試的Web頁(yè)面后，調(diào)出相應(yīng)試卷號(hào)的機(jī)試試卷，確認(rèn)測(cè)試后計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，以確定在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)測(cè)試者的測(cè)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(dòng)評(píng)價(jià)測(cè)試者程度的功能，非客觀題答卷具有輔助測(cè)試者編輯文字、符號(hào)、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(cè)試后，系統(tǒng)將自動(dòng)記錄客觀題的成績(jī)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(jī)，與客觀題成績(jī)綜合后記錄在學(xué)生檔案。3.2 自適應(yīng)診斷性測(cè)評(píng)診斷性評(píng)價(jià)是指為了使教學(xué)適合學(xué)習(xí)者的需要而在一門(mén)課程或一個(gè)學(xué)習(xí)單元開(kāi)始之前對(duì)學(xué)習(xí)者所具有的認(rèn)知和技能方面條件進(jìn)行的評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)的結(jié)果將作為教學(xué)設(shè)計(jì)、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(jì)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(píng)價(jià)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(píng)價(jià)。測(cè)試題主要基于試題庫(kù)的客觀題，且難度檔為1-5，對(duì)5級(jí)難度以上的試題采用屏弊以提供總結(jié)性測(cè)評(píng)使用。每份測(cè)試卷針對(duì)所選知識(shí)點(diǎn)擬設(shè)計(jì)為M道題，對(duì)任一測(cè)試者首先取出難度為3的j道選擇題，若測(cè)試者做對(duì)j-k (0kj)道題，當(dāng)j-k k時(shí)，則進(jìn)入高一級(jí)難度的j道題，當(dāng)j-k k時(shí)，則進(jìn)入低一級(jí)難度的j道題，若j-k= k，則繼續(xù)同一級(jí)難度的j道題測(cè)試。當(dāng)達(dá)到最高難度級(jí)時(shí)，只能維持最高難度級(jí)的測(cè)試，同樣對(duì)最低難度級(jí)也是如此。每次測(cè)試j道題均按知識(shí)庫(kù)中關(guān)于難度、時(shí)間的賦分算法進(jìn)行成績(jī)計(jì)算。若已測(cè)試了M道題，則顯示測(cè)試評(píng)價(jià)結(jié)果。對(duì)于學(xué)習(xí)者的提高測(cè)評(píng)，系統(tǒng)存儲(chǔ)了一批綜合類(lèi)的題目（涉及三個(gè)以上知識(shí)點(diǎn)和多種數(shù)學(xué)方法求解），主要培養(yǎng)學(xué)生的分析問(wèn)題與解決問(wèn)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(jì)中的參數(shù)估計(jì)、方差分析、回歸分析等等。自適應(yīng)診斷性評(píng)價(jià)可以是對(duì)同一范圍內(nèi)容針對(duì)不同測(cè)試者用不同試卷的測(cè)評(píng)，也可以是同一測(cè)試者對(duì)某知識(shí)點(diǎn)的“一課一練”形式的測(cè)評(píng)。4 結(jié)論支持E-learning的網(wǎng)絡(luò)試題庫(kù)只有具備自適應(yīng)成卷與測(cè)評(píng)的特點(diǎn)，才能最大地滿(mǎn)足不同地域、不同時(shí)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(cè)評(píng)不僅給予教師可選擇的多種教學(xué)質(zhì)量測(cè)評(píng)的途徑，也給予學(xué)生自主學(xué)習(xí)過(guò)程可選擇的多種方法依據(jù)，該系統(tǒng)不僅可單獨(dú)地支持各種教學(xué)與學(xué)習(xí)活動(dòng)的測(cè)評(píng)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(shí)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(píng)價(jià)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(kù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究.國(guó)際工科數(shù)學(xué)教學(xué)與應(yīng)用研討會(huì)論文集.2001.1:197-200.4 汪國(guó)強(qiáng)等.高等學(xué)校試題庫(kù)通用軟件系統(tǒng)的研制與開(kāi)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