“易啟學(xué)”智能組卷系統(tǒng)的研究與構(gòu)建

張誠誠 霍彥希 鄧明華

近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展壯大，人類進入了一個數(shù)據(jù)量快速增長的大數(shù)據(jù)時代。在這種時代背景下，國內(nèi)外很多機構(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)主要是運用遺傳算法、人工魚群算法等。本文將設(shè)計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)合二元計分與多點計分試題結(jié)構(gòu)的適性測驗選題策略，主要針對K12教師及學(xué)生而設(shè)計，該系統(tǒng)的應(yīng)用前景十分廣泛，實現(xiàn)了老師省心、家長放心、學(xué)生開心的理念。

1緒論

隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，計算機技術(shù)與各種行業(yè)領(lǐng)域的關(guān)系越來越密切，而計算機技術(shù)與教育領(lǐng)域結(jié)合后，學(xué)生的考試形式不能繼續(xù)是通過老師進行長時間選題再出題了，這種出題方式無確切的知識點針對性，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)來滿足用戶個性化學(xué)習(xí)的需求。經(jīng)過調(diào)查顯示，在國內(nèi)外的各個行業(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)、公正的報考環(huán)境。經(jīng)過分析對比，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，同時易啟學(xué)具有高效、便利、功能豐富的特點。高效率的智能組卷、詳盡化的測驗結(jié)果分析貫穿考試組織工作的整個過程，完美的數(shù)據(jù)庫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)生在某一知識點把握不足的情況，十分有利于學(xué)習(xí)成績飛速的提高。

2系統(tǒng)框架設(shè)計

易啟學(xué)的系統(tǒng)主要由系統(tǒng)設(shè)置、帳戶管理、題庫管理、試卷管理、測驗結(jié)果分析五大功能模塊組成，如圖2-1所示各模塊對應(yīng)的功能相互關(guān)聯(lián)來保證系統(tǒng)的可靠性。教師可以按知識地圖上傳課程、制作發(fā)布學(xué)習(xí)計劃、實時跟蹤學(xué)生進度、課程答疑，學(xué)生可以擁有個性化的知識地圖、自由定制學(xué)習(xí)計劃、便捷的群組交流、及時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，與用戶的需求以及實際應(yīng)用環(huán)境相統(tǒng)一，用戶也需要將個人信息錄入本模塊中并進行相應(yīng)的權(quán)限設(shè)置?，F(xiàn)階段，國內(nèi)外設(shè)計的智能組卷系統(tǒng)主要使用的算法有遺傳算法、啟發(fā)式算法、回溯算法、誤差補償法等等。在系統(tǒng)設(shè)置模塊中可以選擇不同的算法進行組卷出題。同時，教師可以根據(jù)教學(xué)要求或自己的組卷習(xí)慣將題庫進行詳細(xì)分類，來方便組卷出題。學(xué)生也可以將知識點按照自己的需求將題庫細(xì)分，方便對不同知識點的掌握。

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，在建立題庫的過程中，可能需要教師、題庫管理員、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題庫管理模塊

數(shù)據(jù)庫是一個系統(tǒng)的核心，而題庫管理模塊是對數(shù)據(jù)庫知識點類型、海量題庫資源進行全方位管理、更新、補充等環(huán)節(jié)的綜合控制模塊。新建題庫能對于試題展開細(xì)致的分類管理，便于組卷出題工作，對試題知識點、試題難易度、教學(xué)要求、分?jǐn)?shù)定義四項指標(biāo)進行細(xì)分：

①知識點：可根據(jù)慣例或教學(xué)要求展開詳細(xì)分類。如：概念、計算、應(yīng)用、機理等等;

②試題難易度：對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，方便對不同程度的考生進行考試;

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

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

2.4試卷管理模塊

在進傳統(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，提高組卷質(zhì)量，節(jié)省了組卷的時間，同時也提供了多種考試方式。系統(tǒng)能根據(jù)組卷進程當(dāng)中設(shè)定的試題參數(shù)在數(shù)據(jù)改庫中自動抽選相關(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不符合要求的題目借助手動換題或自動換題功能進行更換試題，直到試卷中的每一個題目都吻合考試要求，來進一步提高試卷質(zhì)量。

同時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。若實際情況不具備線上答題的條件，系統(tǒng)也可以根據(jù)實際情況生成相對應(yīng)的word文檔，同時可以在多種word模板中選擇合適的試卷模板。生成word文件后，系統(tǒng)會自動調(diào)整試卷格式，然后印刷出試卷。同時，系統(tǒng)會生成標(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)可以實現(xiàn)自動改題并生成考試結(jié)果。

2.5結(jié)果分析模塊

結(jié)果分析模塊是對學(xué)生在學(xué)習(xí)或考試中知識點掌握情況進行分析并以圖表等形式直觀體現(xiàn)出來，讓學(xué)生可以第一時間了解到自己對各知識點的掌握情況，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)計知識圖譜、設(shè)計訓(xùn)練項目、學(xué)習(xí)者診斷、建立學(xué)習(xí)者知識圖譜、學(xué)習(xí)者學(xué)能分析、診斷結(jié)果和分析報告。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)中的適性測驗選題方法上，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 （多點計分）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)按順序計算并從數(shù)據(jù)庫中選擇相對應(yīng)的試題，最后輸出試題內(nèi)容。整個流程形成一個相互關(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，多種測驗方式供用戶選擇，在答題結(jié)束后能全方位智能分析測驗結(jié)果，并以圖表等形式直觀體現(xiàn)出來，能在最短的時間內(nèi)找到學(xué)生的不足以及答題上的缺陷，讓個性化學(xué)習(xí)更加高效、便利。另一方面，學(xué)習(xí)者能根據(jù)教師團隊制定的知識圖譜進行能力訓(xùn)練及能力測試，產(chǎn)生學(xué)習(xí)者的知識圖譜，學(xué)習(xí)者在第一時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)練計劃項目，編號201810513036，項目負(fù)責(zé)人：霍彥希

（作者單位：湖北師范大學(xué)）