智能在線考試系統(tǒng)的研究與設(shè)計

程永青

摘 要：一般情況下，考試系統(tǒng)的出卷有兩種基本方式：手動組卷和自動組卷。自動組卷指的是教師提供考試時間、考試章節(jié)、考試難度和考試題量等信息，由系統(tǒng)進行自動組卷。當前的在線考試系統(tǒng)設(shè)計組件還存在一些問題，本文以機器學習思想、伯努利大數(shù)定律為基礎(chǔ)，對智能在線考試系統(tǒng)進行了分析研究與設(shè)計。

關(guān)鍵詞：自適應(yīng);試題庫;在線考試系統(tǒng)

隨著網(wǎng)絡(luò)的逐漸普及和計算機技術(shù)的不斷進步，教育認證機構(gòu)和學校為了把好考試關(guān)，提高教學的質(zhì)量，往往使用標準化考試制度和考教分離的手段，這就需要完善的在線考試系統(tǒng)來達到這一目的。當前的在線考試系統(tǒng)出卷經(jīng)常出現(xiàn)一些問題，例如同知識點同題型的試題重復(fù)出現(xiàn)、不能隨著被測試人群變化而對難度系數(shù)進行調(diào)整等，這就需要對智能在線考試系統(tǒng)進行進一步的完善。

1 當前在線考試系統(tǒng)存在的不足

當前的在線考試系統(tǒng)的出卷包括手動組卷和自動組卷兩種方式，而手動組卷也要以自動組卷為基礎(chǔ)，對其難度系數(shù)進行人為調(diào)整。所謂的自動組卷就是以教師提供的信息為根據(jù)，進行自動組卷，往往在網(wǎng)絡(luò)在線考試中進行應(yīng)用。既可以在考試時自動隨機組成一人一卷，也可以在考前或者考試時自動組成多人一卷。當前考試系統(tǒng)的自動隨機組卷模式要求試題庫的試題要具備準確的難易系數(shù)，與此同時，還要盡量避免同題型、同知識點的試題反復(fù)出現(xiàn)。盡管近年來在線考試系統(tǒng)發(fā)展得比較迅速，但是現(xiàn)有的在線考試系統(tǒng)在自動隨機組卷方面還存在一些問題：

首先，盡管有經(jīng)驗的教師會預(yù)先設(shè)定試題的難度系數(shù)，但是這種人為設(shè)定會受到客觀和主觀因素的影響，難免出現(xiàn)誤差。其次，不能根據(jù)考試群體接受情況的變化來對難度系數(shù)進行更改，難以對考試結(jié)果進行控制。 最后，試題重復(fù)的現(xiàn)象難以避免，也就是同知識點、同題型的試題會反復(fù)出現(xiàn)。在構(gòu)建題庫時往往會對同一個知識點的試題在內(nèi)容和類型上進行一定的變化，組卷時應(yīng)該盡量避免實體重復(fù)。

為了對當前的在線考試系統(tǒng)進行改進，應(yīng)該積極運用機器學習思想、伯努利大數(shù)定律和人工輔助性調(diào)整，將具有更強的試題庫自適應(yīng)性的智能在線考試系統(tǒng)構(gòu)建出來，以解決上述問題。

2 智能在線考試系統(tǒng)的相關(guān)理論

智能在線考試系統(tǒng)的相關(guān)理論包括伯努利大數(shù)定律、難度系數(shù)自適應(yīng)學習、避免試題重復(fù)的自我調(diào)整等。根據(jù)這些理論可以改進現(xiàn)有的在線考試系統(tǒng)的不足，提高其智能性和自適應(yīng)性。

伯努利大數(shù)定律主要用來分析獨立試驗中某事件發(fā)生次數(shù)的概率問題。根據(jù)伯努利大數(shù)定律，如果事件發(fā)生的次數(shù)很多，那么事件發(fā)生的概率與頻率之間的偏差較大的可能性會減小。在實際應(yīng)用中實驗的次數(shù)足夠多，那么事件的概率就可以用事件發(fā)生的頻率來代替。

考試的過程中，每一個考試者都是相互獨立的，而且必須獨立得出答案。假設(shè)每一個試題的考核點只有一個，考試者答錯不得分、答對得分，則可以對該道題的得分率進行計算。事實上每個試題的考核點應(yīng)該都大于1，因此該道試題所有考核點得分概率的平均數(shù)就應(yīng)該是該道題的得分概率。這樣就可以通過該道題的得分概率來求出題庫中的難度系數(shù)。由專家來決定試題難度系數(shù)的初值，在在線測試的模式下，考試結(jié)束之后，考生就會向系統(tǒng)提交自己的考試結(jié)果，而系統(tǒng)根據(jù)考生提交的考出結(jié)果就可以進行自學習，并且對難度系數(shù)進行重新計算，對對應(yīng)題庫中的難度系數(shù)值進行修改，使之與考生的實際解題能力相適應(yīng)。隨著考試次數(shù)和考生人數(shù)不斷增加，在線考試系統(tǒng)中試題的難度系數(shù)與實際情況也會越來越接近。

為了避免在線考試系統(tǒng)中試題重復(fù)的問題，還要對其進行自我調(diào)整。系統(tǒng)自動出卷之后，教師可以用手動的方式將重復(fù)的試題指出來，并提交給系統(tǒng)，根據(jù)教師提交的情況，系統(tǒng)可以自動劃分重復(fù)試題的知識點，將關(guān)聯(lián)組建立起來。在再次自動出卷時，每張試卷中只能從同一組內(nèi)選擇一個關(guān)聯(lián)試題。通過人工輔助的方式來避免試題的重復(fù)，具體調(diào)整過程見圖1。

3 智能在線考試系統(tǒng)的具體設(shè)計

智能在線考試系統(tǒng)可以分為考試管理、出卷管理、試題庫管理和系統(tǒng)管理四個部分，這幾部分在相互獨立的基礎(chǔ)上又存在著相互聯(lián)系。

①考試管理。該模塊主要負責題庫難度系數(shù)自適應(yīng)、收題和自動出題。自動出題指的是為了使學生自我學習的需要得到滿足，學生可以通過該模塊自己出卷和考試。收題指的是學生完成考試之后，向系統(tǒng)提交考試結(jié)果。題庫難度系數(shù)自適應(yīng)指的是系統(tǒng)自動判定學生的考試結(jié)果。如果試題回答正確，則更新題庫中相關(guān)試題的字段值，更新試題的難度系數(shù)和考核點的累計得分次數(shù)，通過成績累加起來計算成績。最后在學生成績數(shù)據(jù)庫中記錄學生成績，由老師或?qū)W生進行查看。②出卷管理。該模塊主要負責打印試卷、避免試題重復(fù)的自我調(diào)整和在線組卷。在線組卷指的是由教師根據(jù)實際需要來選擇組卷的方式，可以直接由系統(tǒng)自動組卷，也可以在此基礎(chǔ)上由教師對其進行人工調(diào)整，并向系統(tǒng)提交調(diào)整結(jié)果，直至得出滿意的試卷。避免試題重復(fù)的自我調(diào)整指的是系統(tǒng)根據(jù)教師提交的反饋信息，例如教師指出的重復(fù)試題或者手工調(diào)整的難度系數(shù)來調(diào)整題庫，從而與應(yīng)試者的實際情況進行適應(yīng)。打印試卷指的是系統(tǒng)可以將試卷打印出來，以供非在線考試進行使用。③試題庫管理。該模塊主要負責建立和維護試題庫。建立試題庫指的是對每一門學科建立一個相應(yīng)的試題庫，并錄入試題。由有經(jīng)驗的專家對錄入的試題進行初始值設(shè)定，包括試題的考點數(shù)目和難度系數(shù)等。試題庫的維護指的是實現(xiàn)系統(tǒng)的基本查詢功能和管理功能，包括修改、刪除和添加。④系統(tǒng)管理。該模塊主要是事務(wù)處理、數(shù)據(jù)存儲管理和用戶登錄身份驗證等日常管理工作。

4 結(jié)語

本文對當前的在線考試系統(tǒng)進行了簡要的分析，并指出了其中存在的問題。為了解決這些問題必須設(shè)計智能在線考試系統(tǒng)。智能在線考試系統(tǒng)能夠進行自我調(diào)整，避免試題重復(fù)，并且實現(xiàn)題庫難度系數(shù)的自適應(yīng)，彌補現(xiàn)有的在線考試系統(tǒng)存在的不足，在實際應(yīng)用中取得了良好的效果。

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