遠程教育中計算機自適應考試系統研究

摘 要：遠程教育是現代教育的重要發展方向，網絡題庫系統凸顯出重要作用，計算機自適應考試成為重點，對于發展和完善網絡遠程教育有重要意義。它的設計原理、組成部分、存在問題是本文主要闡釋的內容。

關鍵詞：遠程教育；計算機自適應考試系統；網絡題庫系統

遠程教育是指以網絡系統為依托，教師采用網絡資源的方式來進行教學和信息傳遞，環境和時間將不會影響到學生的學習。有關遠程教育中計算機自適應考試系統，筆者將會在下文中做初步的探討。

一、遠程教育中計算機自適應考試概述

現代遠程教育中，師生無需面對面，只需要通過網絡即可，學生可在任何時間和地點進行自主學習。網絡題庫是遠程教育重中之重，它可幫學生進一步梳理知識，回應各個教學環節同時進行評價。目前遠程教育的題庫很多都是單純提供考題，缺乏因材施教的針對性訓練，在這種情況下，計算機的自適應考試開始備受關注和重視。

二、計算機自適應考試設計

計算機自適應考試系統的優點是：可最大限度利用網絡，題庫資源豐富且建立迅速，可隨時隨地進行測試；考試成本低，測試方法科學，測試評價客觀公正。計算機自適應考試系統的采用與操作系統無關設計，用戶考試可在多種平臺上進行。為獲得更多用戶，計算機自適應考試系統需進行有效的設計，使用標準瀏覽器無需安裝任何插件即可參加考試。

（一）試題模塊

在自適應考試系統的諸多模塊設計中，試題模塊是核心部分。該模塊為學生提供的內容有試題的錄入、編輯、測試等。通過上網方式，教師可不受時間和上網環境限制進行操作。由于自適應考試的特殊性，試題錄入后，需專業人士審核和調整題目。對此，可在設計時加入必要的參數即可實現。

（二）管理模塊

系統管理模塊根據教師和其他工作人員的工作范圍，應當設置出不同的權限，操作權限也應如此。這可以保證信息庫的安全性，也可及時提供信息的查詢工作。

（三）考試管理模塊

考試管理模塊的任務包括對在線考試學生的科目管理和限制，考試時間和科目的查詢。在考生要考試前，需事先登記編號等，登記之后即可進行考試。

（四）考試模塊

考試模塊是針對學生在線考試的模塊。學生考試時，可能面臨諸多問題與答案，這需要考生在題目間進行博弈，系統可快速找出題目對應的答案，從而考察考生的真實水平。

三、計算機自適應考試系統關鍵模塊算法的研發

在建立系統題庫的基礎之上，還要建立計算機自適應考試系統，應試者能力估計、選題策略和終比規則是系統設計的關鍵問題。考生每答完一題，自適應考試系統會立刻進行能力估計，并以此為前提抽取下一道題。涉及的問題有：1）考生答完一題后能力估計值如何給出——能力估計方法；2）如何抽取下一題——選題法。前面講到的兩種算法的利用，會影響CA7的效率，進而間接影響到測試的科學性、精準性，具體表現就是系統反饋結果的準確性程度的高低。還有，考生通常必須達到一定級別的準確性的時候，才得以結束考試——誤差精度，此過程中要怎樣得到計算誤差精度，以及有關終比規則方面如何控制考試結束是問題的關鍵。

（一）分析能力方面的估計方法

可以分別使用仔細探查和精確估計來對結果進行分析，這兩個方法都屬于CA7的能力范圍，其中的能力探查階段是對考生能力的考前粗略估計，幾道題目即可完成；精確估計階段則是進一步估準考生能力。

在能力探查階段研究范圍之內，包含了兩種方法：一種叫中步長法，另一種叫對數比法。所謂步長法，就是指考生答題如果正確了，就增加些步長的方法，要是選擇了錯誤答案時，就會減少步長的方法，兩種能力值在計算過程中都是被估計的。所謂對數比法，就是通過一個特殊的公式In（答對題數/答錯題數）來計算，進而得出憑借某個考生的能力值，如果遇到選擇全對情況，或者選擇全錯的情況，就利用公式In（（答對題數+0.5}/來計算（答錯題數+0.5；0）。

筆者認為，在現實設計中應該考慮的問題是某個階段內的試題量是否較為合理，選擇步長的數量、長短是否適中。根據數據顯示，在對步長法研究過程中，最佳步長是跟著測試提升的改變而變化的。如果試題≤10題的情況，相應最好的步長值就是0.2；但是如果選擇的試題數>5題的情況下，中步長法就不適用了，因為對數法的中介指標會更適用于此過程，所以建議在對能力評估進行測評的起初階段，比較適當的方法是選擇0.2能力值的步長法，而利用對數法來實現對考生能力的探查方法作為一種輔助方法更好。如果構建的題數在≤l00情況下，在對相應的考生能力精確估計階段時，最科學的方法是似然估計方法（CMLE）。采用CMLE的優點是簡便實用，但CMLE的函數曲線有一種情況是一條單調遞增曲線，有一種是遞減曲線，因為沒有極值點出現，所以難以獲得一種準確的能力值，因此遇到特殊情況時，無法單獨使用。對于使用BEAPE方法時，應該對該考生能力值進行全面的估計，進而得到該考生能力的先驗分布。聯系有關數據，再根據前面的剖析，進行試驗，還要聯系到計算機在線考試過程中可能出現的漏洞（比如某次計算時出現計算量太大的情況）。對該系統進行能力估計時，應該實行多種估計方法相結合的方式最為恰當，詳細步驟如下。

（1）起初時期。根據當時考生的答題狀態來估計，如果答題題目≤5題時，利用±0.2步長當作當時的移動探究，通過對數方法，實現第6到10題的估計步驟，得到理想的結果。

（2）針對能力精確估計階段的分析。這里通過使用BEAPE方法來對考生能力進行估計，才有以下有效的實現語句：

If代表含義是，考試的已考題目數<6 then

If代表含義是，考生回答正確的題目then能力估計值，采用的方法是能力估計值+0.2

else 代表含義是，某種能力估計值，這里說到了能力估計值-0.2

end if

else if代表含義是，已考題目數<11 then的情況

if代表含義是，已考題所有正確，或所有的錯誤then

其中的能力估計值=In（（答對題數+0.5}/（答錯題數+0.5））

Else代表的含義是：能力估計值=In（回答題數/答對題數）

end if

else

對貝葉斯全部的后驗期望估計

end if

（二）分析采用的選題策略和終比規則

被試者的能力值被正確估計后，所選擇的題目量就會適合該被試者的答題能力，不能超出其范圍，如果采用多種選題方法進行估計，就根據b<難度），分層選題法是較為成熟的選題方法。但是選題時要注意以下幾點：第一，結合試題的區分度的正相關性來思考各種情況；第二，能夠正確的處理好試題曝光率問題。遵循的原理是：（1）將所有的題庫根據b排升序方法逐一把題庫兩個相鄰若干的試題隨機組合為一個模塊；（2）將本文的同模塊包含的全部試題根據a<區分度）排升序方法進行組合，a代表值為最小的，組合為第一層，再大一點的組合為第二層，然后依次排列下去；（3）按照有關的規則，對于常規考試，分為10層較為合理，具體對題庫的分層可按如下流程圖（圖1）。

終比規則處理的問題是怎樣才能控制好考試結束進程。方法1采用的技巧是確定定長終比規則，這里不要太多的計算過程，存在客觀性、科學性受質疑的問題。對此，這種方法在某特殊場合利用較好，比方說，臨終控制著考試結束的時間。方法2就是實行不定長終比規則的方法，這里講到控制考試結束的精度只能決定于其他因素，比如說，考試的結束時間，答題后需要大量的計算，實現的復雜性高。按照選題措施，選擇一種b分層選題法較好。筆者建議大家能夠按照全部的控制信息量（如果設定是25）分開各層應該具有的控制信息量，各層接著按照該位置分開的信息量，來認定應有的選題數。

確認了選題中的子題庫，那么大家可以按照先前預測的考生能力值，再一次利用 “b匹配法”實現這次試題的選擇，直到進行預定信息量就結束這次考試。根據J2EE的計算進行設計的L自適應考試系統的設計方案，利用Web技術設計的計算機自適應考試系統的方案得到改進。在設計中，可利用J2EE技術建立系統，利用JSP/Servlet.EJB實現框架中重點部分。該系統的體系結構見圖2。

系統構建所需數據模塊的方法：

第一，對于學生數據表、教師數據表和考試數據表等數據結構相對簡單表格，系統采用CMl〕進行映射來應對操作不頻繁和性能也不敏感特征。對數據操作的維護，使用實體Bean但將所有的程序邏輯都封裝在對應的會話Bean中，Web客戶端只能通過會話Bean進行交互，其優點是數據邏輯被隱藏，清楚化MVC結構，降低了后期數據維護難度。

第二，對于系統試題數據表，鑒于其結構復雜、查詢復雜，可采用Hibernate框架來進行映射，其優點是查詢更加靈活便利，且便于擴展，針對于邏輯程序同樣封裝在會話Bean中的數據，保證多層隔離。

第三，對于系統答案數據表，系統采用了消息Bean+會話Bean，使用DAO模式直接訪問數據表。其優點是保證了數據安全可靠及高效率。

四、計算機自適應考試系統的優缺點

優點：（1）有效的提升測驗時間，提高效率。（2）題目不受樣本影響，可更直接反映考生的水平及能力。（3）與傳統考試相比較，修復了評分的規范性，誤差問題可以被一定程度地避免。缺點：理論模型方面的參數需要進一步改進，減少出現系統優越性無法展現的情況。

五、結語

遠程教育對教育界產生了深遠影響，作為自適應考試系統的重點部分——網絡題庫，我們需深入研究并提升題庫的科學性和合理性，推進計算機自適應考試的發展。該系統存在的問題，也有待進一步研究。

參考文獻：

[1]曹鴻霞.遠程教育中計算機自適應考試系統初探優先出版[J].電子技術與軟件工程，2016（5）.

[2]王飛，劉斌，蔡瑞英.基于Agent的計算機自適應考試系統的應用[J].南京工業大學學報（自然科學版），2013（12）.