張誠(chéng)誠(chéng) 霍彥希 鄧明華

近年來(lái)，隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展壯大，人類進(jìn)入了一個(gè)數(shù)據(jù)量快速增長(zhǎng)的大數(shù)據(jù)時(shí)代。在這種時(shí)代背景下，國(guó)內(nèi)外很多機(jī)構(gòu)都研究開發(fā)了智能組卷系統(tǒng)，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)這些智能組卷系統(tǒng)主要是運(yùn)用遺傳算法、人工魚群算法等。本文將設(shè)計(jì)一種更加有效的將數(shù)據(jù)分析與K12教育結(jié)合的“易啟學(xué)”系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要運(yùn)用了試題結(jié)構(gòu)演算法及選題演算法，提出如何結(jié)合二元計(jì)分與多點(diǎn)計(jì)分試題結(jié)構(gòu)的適性測(cè)驗(yàn)選題策略，主要針對(duì)K12教師及學(xué)生而設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)的應(yīng)用前景十分廣泛，實(shí)現(xiàn)了老師省心、家長(zhǎng)放心、學(xué)生開心的理念。

1緒論

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)與各種行業(yè)領(lǐng)域的關(guān)系越來(lái)越密切，而計(jì)算機(jī)技術(shù)與教育領(lǐng)域結(jié)合后，學(xué)生的考試形式不能繼續(xù)是通過老師進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間選題再出題了，這種出題方式無(wú)確切的知識(shí)點(diǎn)針對(duì)性，效率也低。為了解決這一難題，我們通過將大數(shù)據(jù)技術(shù)與教育結(jié)合，提出一款為老師量身定做的智能組卷系統(tǒng)，也是一款為學(xué)生精心打造的學(xué)情分析系統(tǒng)來(lái)滿足用戶個(gè)性化學(xué)習(xí)的需求。經(jīng)過調(diào)查顯示，在國(guó)內(nèi)外的各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域都有應(yīng)用相類似的高效率組卷系統(tǒng)，例如：山西中醫(yī)藥大學(xué)楊婕就提出智能組卷系統(tǒng)在中醫(yī)學(xué)學(xué)碩招生工作中的應(yīng)用保證了自命題考試內(nèi)容的客觀性、科學(xué)性和合理性，給考生創(chuàng)造科學(xué)、公正的報(bào)考環(huán)境。經(jīng)過分析對(duì)比，我們提出的易啟學(xué)智能組卷系統(tǒng)也很好的做到了這一點(diǎn)，同時(shí)易啟學(xué)具有高效、便利、功能豐富的特點(diǎn)。高效率的智能組卷、詳盡化的測(cè)驗(yàn)結(jié)果分析貫穿考試組織工作的整個(gè)過程，完美的數(shù)據(jù)庫(kù)也能提供給用戶豐富的試題，用戶不僅可以在線上答題，也可以通過試卷打印后用紙筆答題，最后還能得到一份測(cè)試結(jié)果的直觀圖表。這種學(xué)習(xí)方式能輕而易舉的找到和解決學(xué)生在某一知識(shí)點(diǎn)把握不足的情況，十分有利于學(xué)習(xí)成績(jī)飛速的提高。

2系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

易啟學(xué)的系統(tǒng)主要由系統(tǒng)設(shè)置、帳戶管理、題庫(kù)管理、試卷管理、測(cè)驗(yàn)結(jié)果分析五大功能模塊組成，如圖2-1所示各模塊對(duì)應(yīng)的功能相互關(guān)聯(lián)來(lái)保證系統(tǒng)的可靠性。教師可以按知識(shí)地圖上傳課程、制作發(fā)布學(xué)習(xí)計(jì)劃、實(shí)時(shí)跟蹤學(xué)生進(jìn)度、課程答疑，學(xué)生可以擁有個(gè)性化的知識(shí)地圖、自由定制學(xué)習(xí)計(jì)劃、便捷的群組交流、及時(shí)的跟隨老師課程問答。

2.1系統(tǒng)設(shè)置模塊

系統(tǒng)設(shè)置是本地化設(shè)置基本參數(shù)、題目指標(biāo)等重要常數(shù)項(xiàng)，與用戶的需求以及實(shí)際應(yīng)用環(huán)境相統(tǒng)一，用戶也需要將個(gè)人信息錄入本模塊中并進(jìn)行相應(yīng)的權(quán)限設(shè)置。現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)的智能組卷系統(tǒng)主要使用的算法有遺傳算法、啟發(fā)式算法、回溯算法、誤差補(bǔ)償法等等。在系統(tǒng)設(shè)置模塊中可以選擇不同的算法進(jìn)行組卷出題。同時(shí)，教師可以根據(jù)教學(xué)要求或自己的組卷習(xí)慣將題庫(kù)進(jìn)行詳細(xì)分類，來(lái)方便組卷出題。學(xué)生也可以將知識(shí)點(diǎn)按照自己的需求將題庫(kù)細(xì)分，方便對(duì)不同知識(shí)點(diǎn)的掌握。

2.2賬戶管理模塊

賬戶管理是系統(tǒng)管理參考人員信息、建立各人員的界面操作權(quán)限結(jié)構(gòu)，在系統(tǒng)設(shè)置模塊中的人員權(quán)限設(shè)置直接影響到賬戶管理模塊中各用戶的功能使用權(quán)限。例如，在建立題庫(kù)的過程中，可能需要教師、題庫(kù)管理員、系統(tǒng)管理員等多名用戶的權(quán)限，其中教師的權(quán)限最高，可以擁有題庫(kù)查詢、試卷分配、分?jǐn)?shù)查詢、結(jié)果分析等界面登錄權(quán)限。

2.3題庫(kù)管理模塊

數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)系統(tǒng)的核心，而題庫(kù)管理模塊是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)點(diǎn)類型、海量題庫(kù)資源進(jìn)行全方位管理、更新、補(bǔ)充等環(huán)節(jié)的綜合控制模塊。新建題庫(kù)能對(duì)于試題展開細(xì)致的分類管理，便于組卷出題工作，對(duì)試題知識(shí)點(diǎn)、試題難易度、教學(xué)要求、分?jǐn)?shù)定義四項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行細(xì)分：

①知識(shí)點(diǎn)：可根據(jù)慣例或教學(xué)要求展開詳細(xì)分類。如：概念、計(jì)算、應(yīng)用、機(jī)理等等;

②試題難易度：對(duì)試題難度的劃分能滿足更大范圍的考生，不同的難易度選擇，方便對(duì)不同程度的考生進(jìn)行考試;

③教學(xué)要求：根據(jù)教學(xué)要求可以更好地出卷，防止題目的超綱等情況發(fā)生;

④分?jǐn)?shù)定義：可以對(duì)題庫(kù)中各種題型的分?jǐn)?shù)值進(jìn)行自定義，方便閱卷人員，也符合現(xiàn)如今的教學(xué)要求。

現(xiàn)如今，國(guó)內(nèi)外大多數(shù)智能組卷系統(tǒng)確實(shí)擁有出題效率高、便利等特點(diǎn)，但是卻無(wú)法滿足題型的新穎度，無(wú)法讓學(xué)生能多方位高效率的掌握到某一知識(shí)點(diǎn)，只能讓學(xué)生通過大量的刷題來(lái)掌握知識(shí)點(diǎn)，這種問題是由于數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)法定時(shí)的更新、補(bǔ)充。為了解決這種情況的發(fā)生，就要求有更優(yōu)化的算法來(lái)定期更新數(shù)據(jù)庫(kù)，來(lái)滿足數(shù)據(jù)庫(kù)中題目符合學(xué)生在該學(xué)年內(nèi)學(xué)習(xí)的需要，實(shí)現(xiàn)一題多點(diǎn)、一題頂多題的理念。

2.4試卷管理模塊

在進(jìn)傳統(tǒng)的做題方式的過程中，試卷管理模塊提供了智能化組卷功能，這樣一來(lái)，提高組卷質(zhì)量，節(jié)省了組卷的時(shí)間，同時(shí)也提供了多種考試方式。系統(tǒng)能根據(jù)組卷進(jìn)程當(dāng)中設(shè)定的試題參數(shù)在數(shù)據(jù)改庫(kù)中自動(dòng)抽選相關(guān)題目，組卷人員還可以通過整體展示的功能審閱組卷完成的試卷，組卷人員經(jīng)過審閱試卷后可以對(duì)不符合要求的題目借助手動(dòng)換題或自動(dòng)換題功能進(jìn)行更換試題，直到試卷中的每一個(gè)題目都吻合考試要求，來(lái)進(jìn)一步提高試卷質(zhì)量。

同時(shí)組卷人員也可以選擇答題方式，可以生成紙質(zhì)試卷或是選擇線上答題。若實(shí)際情況不具備線上答題的條件，系統(tǒng)也可以根據(jù)實(shí)際情況生成相對(duì)應(yīng)的word文檔，同時(shí)可以在多種word模板中選擇合適的試卷模板。生成word文件后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)整試卷格式，然后印刷出試卷。同時(shí)，系統(tǒng)會(huì)生成標(biāo)準(zhǔn)答案word文件，印刷輸出后供閱卷人員參考。如果具備線上答題的條件，組卷人員在確定好試題后可以直接進(jìn)行試卷的派發(fā)，在試題答題結(jié)束后可以直接提交答案，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)改題并生成考試結(jié)果。

2.5結(jié)果分析模塊

結(jié)果分析模塊是對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)或考試中知識(shí)點(diǎn)掌握情況進(jìn)行分析并以圖表等形式直觀體現(xiàn)出來(lái)，讓學(xué)生可以第一時(shí)間了解到自己對(duì)各知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，教師也可以通過結(jié)果分析了解到學(xué)生每場(chǎng)考試的不足，在學(xué)情分析中改正自己的教學(xué)目標(biāo)及教學(xué)進(jìn)度。

3核心算法及工作流程

易啟學(xué)智能組卷系統(tǒng)中的應(yīng)用研究包括設(shè)計(jì)知識(shí)圖譜、設(shè)計(jì)訓(xùn)練項(xiàng)目、學(xué)習(xí)者診斷、建立學(xué)習(xí)者知識(shí)圖譜、學(xué)習(xí)者學(xué)能分析、診斷結(jié)果和分析報(bào)告。其中智能組卷系統(tǒng)的選題方式是建立在以試題結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)適用于教學(xué)中的適性測(cè)驗(yàn)選題方法上，此方法分為兩大部分：試題結(jié)構(gòu)演算法和選題演算法，試題結(jié)構(gòu)演算法與選題演算法的工作流程如圖3-1。

結(jié)構(gòu)矩陣

試題結(jié)構(gòu)演算法 （多點(diǎn)計(jì)分）首先將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成有效的輸入，再通過幾率表、權(quán)重表的計(jì)算，得到試題結(jié)構(gòu)表。試題選擇算法通過將試題結(jié)構(gòu)表中數(shù)據(jù)按順序計(jì)算并從數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇相對(duì)應(yīng)的試題，最后輸出試題內(nèi)容。整個(gè)流程形成一個(gè)相互關(guān)聯(lián)、相互依賴的穩(wěn)定系統(tǒng)。

4 結(jié)論

在這種智能組卷及學(xué)情分析系統(tǒng)中，該系統(tǒng)能夠高效率的智能組卷生成優(yōu)質(zhì)試題，多種測(cè)驗(yàn)方式供用戶選擇，在答題結(jié)束后能全方位智能分析測(cè)驗(yàn)結(jié)果，并以圖表等形式直觀體現(xiàn)出來(lái)，能在最短的時(shí)間內(nèi)找到學(xué)生的不足以及答題上的缺陷，讓個(gè)性化學(xué)習(xí)更加高效、便利。另一方面，學(xué)習(xí)者能根據(jù)教師團(tuán)隊(duì)制定的知識(shí)圖譜進(jìn)行能力訓(xùn)練及能力測(cè)試，產(chǎn)生學(xué)習(xí)者的知識(shí)圖譜，學(xué)習(xí)者在第一時(shí)間就能了解到自己的學(xué)習(xí)屬性。

課題名稱：易啟學(xué)，湖北省2018年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，編號(hào)201810513036，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：霍彥希

（作者單位：湖北師范大學(xué)）