高中物理學科交互式習題庫及智能評價系統建設與實驗研究

喻海波

【內容摘要】在現代信息技術的支持下，交互式習題庫及智能評價系統獲得了技術層面的支持，能夠有效應用于高中物理學科教學及管理，為教學水平提升提供有力支持。本文將簡單介紹高中物理交互式習題庫及職能評價系統開發的必要性，并從系統主要技術措施、系統總體結構分析與設計、題庫的組織分析與構造、功能實現、實驗研究等方面，對相應的系統建設與實驗研究展開探討。

【關鍵詞】高中物理學科交互式習題庫及智能評價系統建設與實驗研究

隨著新課改的不斷深入推進，傳統的教學模式暴露出了不少問題，已經無法有效滿足實際需求，必須積極從多個方面進行創新、優化與完善，而基于信息技術的學科交互式習題庫及智能評價系統正是輔助、推動教學模式創新的重要工具。如何有效構建與發展高效的物理學科交互式習題庫及智能評價系統，是目前高中學校及教師高度關注的問題。

一、高中物理交互式習題庫及智能評價系統開發的必要性

在現代教育不斷發展，尤其是互聯網技術、信息技術等逐漸融入到教育之中，同時高中學校硬件、軟件環境逐漸完善的情況下，習題庫的建設逐漸受到廣泛重視，成為重要的教育輔助工具。不過很長一段時間以來，高中物理習題庫的建設都停留在試卷、習題堆積的層面，即將大量習題集中在資源庫中以供廣大師生選擇和應用。這就導致傳統的習題庫集成性較差，同時缺乏智能化的評價系統，在實踐應用中經常出現無法找到需要的習題，評價不到位，難以交互或者實現成本、技術及管理要求過高等問題，而且還存在習題庫更新不足的老化現象。而開發高中物理交互式習題庫及職能評價系統，不僅可以實現提升教師備課效率、減輕學生課業負擔、促進教師專業素養發展等基本功能，還能輕松實現對習題庫的維護，落實學生測試及對應評價，充分發揮習題庫作用，為高中物理教學水平的提升提供有力支持。

二、高中物理學科交互式習題庫及智能評價系統建設與實驗研究

（一）系統主要技術措施

為了有效開發高中物理學科交互式習題庫及職能評價系統，首先需要從技術層面加以支持。總體來看，在系統建設中需要Web Services、Internet Information Server、Active Server Pages、Microsoft SQL Server 2000等技術及技術環境支持，同時要求客戶端為Windows 98及以上操作系統。其中后臺數據庫所選擇的Microsoft SQL Server 2000具有圖形化管理工具簡單、客戶機/服務器體系結構完整、隱含并發控制能力、編程接口工具豐富、系統集成等優勢，十分適合用于交互式習題庫及智能評價系統開發。而在系統安全方面，則使用多層C/S結構，實現數據訪問層與表示層的完全隔離，保障試題;同時針對不同用戶提供不同等級的權限，進一步保障系統安全與穩定;而且數據庫具備定期自動備份、開放式數據庫接口中設置數據源等功能，安全性與穩定性也有所保障。

（二）系統總體結構分析和設計

高中物理交互式習題庫及智能評價系統在設計時需要優先考慮學生情況，確保題庫和學生學習水平相適應，確保題庫習題分類清楚、組織嚴密，同時具備題庫動態化維護功能。而習題庫中的習題則需要確保答案標準化、全面化、簡潔化與規范化，評分標準明確且廣泛覆蓋邏輯思維、綜合應用及語言表述等方面。智能評價系統需要實現對物理學科、課程、試題庫的綜合化管理，同時兼具習題生成、習題管理及習題評價、成就評估等功能。從整個系統的劃分來看，該系統主要由四部分組成。其一為系統管理模塊，該模塊只有具備系統管理員權限的人員才能訪問，從而實現系統用戶管理、系統運行維護等。其二為題庫管理模塊，通常只有具有第二級權限的普通管理員即教師有權訪問該模塊，實現對題庫的動態化管理與維護。其三為組卷管理模塊，該模塊的主要作用為滿足不同練習、測試要求，提供手動組卷與職能組卷兩種形式，為學生提供相應的習題及試題。同時該模塊還能實現試卷編輯、保存、打印等功能。其四為習題分析模塊，主要是通過智能化評價系統對學生習題練習及試題測試情況進行智能評價，或者由教師進行手動評價，從而反映學生學習情況，為教學優化改善提供方向，也為學生掌握自身弱項知識、弱項題型等提供依據和參考。本系統的智能體現在多個方面，包括智能全自動組卷、智能查詢、智能統計分析等。從系統體系結構來看，高中物理交互式習題庫及智能評價系統主要由表現層、業務層、中間組件層及數據管理層等多層構成。而在設計系統時，需要遵循設計合理的數據庫結構、編寫科學的物理習題及試題、設計科學合理的組卷算法、網絡性與拓展性、開放性與通用性、穩定性與安全性等基本原則。

（三）題庫的組織分析與構造

習題庫是本系統中極為重要的組成部分，其應當基于互聯網信息技術而構建，同時需要具備智能化特點。在實際應用時，智能化習題庫應當具備提高命題工作效率、智能化組卷、高質量習題數量多、內容層次及難度等指標明晰、檢索與統計功能完善、提供多種選題路徑、教學質量分析、提供自建性功能、保密性能好等基本功能與特性。這要求在設計題庫時確保習題組織合理科學、習題數量多且知識點分布合理、習題質量高、分類管理與使用方便，從而保障習題庫的功能與作用。

（四）功能實現

高中物理學科交互式習題庫及智能評價系統在實際應用中主要包含后臺與前臺兩部分，對應的則是管理平臺與用戶登錄平臺。其中管理平臺既包含管理員登錄的第一權限平臺，也包含教師登錄的第二權限平臺;用戶登錄平臺則包含教師登錄的教師平臺，也包括學生登錄的學習平臺。具體來看，該系統中主要包含四大功能模塊。

1.系統管理模塊

該模塊需要為不同類別用戶提供支持與服務，其中管理人員作為系統管理的最高權限者，其需要通過獨特的身份驗證和權限審核方能進入系統，同時對系統用戶進行管理，實現對系統的動態化管理、更新與維護，重點保障系統安全性與穩定性，確保系統功能得以有效實現。

2.題庫管理模塊

題庫管理模塊是以習題庫為基礎，由教師通過權限審核與身份驗證登錄和操作的重要模塊。在題庫管理模塊中，教師可以利用模塊下的各種功能工具實現習題及試題綜合管理。教師可以直接添加新的習題或試題。這意味著教師具有管理習題庫的權限，能夠根據需求隨時添加新的習題類型及具體習題，而且還能添加上對應的范圍、難度、考查內容、答案等參數，充分發揮習題庫功能。同時教師還可以對習題進行管理和刪除，前者主要是針對存在添加錯誤的習題進行修改或者完善習題庫，后者則是因為教學發展需求等因素，適當刪減一些不再適用的習題。

3.試卷管理模塊

試卷管理模塊的主要功能是對習題進行管理，并在此基礎上生成習題作業或者試卷。在實際操作時，可以采取智能組卷方式或者手動組卷方式，前者是教師向系統中輸入一定要求，系統會按照要求對習題庫中的習題參數進行分析，從而決定是否將習題自動選入到習題作業或試卷之中，同時會補充相應的答案等;而后者則是教師以習題類型為基礎，手動選擇習題并生成相應的習題作業或試卷，同時附帶對應的答案、詳解等。另外教師還可以對習題作業或者試卷進行調節，具體操作包括添加習題、刪除習題、修改習題順序、調整難度系數等。而且教師還可以對習題作業、試卷等進行編輯、保存與打印，更加方便地利用習題庫支持教學。

4.習題分析模塊

在學生完成習題作業或者試卷之后，可以通過系統自動評價或者教師手動評價的方式對學生學習情況進行分析。其中選擇題、填空題等題型一般采取自動智能評價的方式，而計算題則通常需要通過教師手動分析評價，不過也可以利用系統進行自動智能評價。這樣能夠實現高效、準確地分析與評價，幫助學生發現問題與不足，促進學生提高學習水平。

（五）實驗研究

在建設好高中物理學科交互式習題庫與智能評價系統之后，將其投入到實踐中加以應用，并進一步完善系統功能。其中簡化自由組卷步驟、允許教師登錄并修改相關信息、補充解析功能等功能與特性的補足和完善，都使得系統整體功能水平進一步提升。

結語

綜上可知，高中物理教學的創新、優化及改善可以通過建設學科交互式習題庫及智能評價系統實現。在構建該系統時，需要兼顧教學要求、學科特色、習題數量、知識覆蓋、師生操作等因素，同時打牢相應的軟、硬件基礎，重點從功能出發，打造一體化的功能模塊，讓該系統能夠在物理教學中有效發揮作用，促進教學水平提升。

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（作者單位：江蘇省南通市海安市李堡中學）