“易啟學”智能組卷系統的研究與構建

張誠誠 霍彥希 鄧明華

近年來，隨著互聯網的發展壯大，人類進入了一個數據量快速增長的大數據時代。在這種時代背景下，國內外很多機構都研究開發了智能組卷系統，經研究發現這些智能組卷系統主要是運用遺傳算法、人工魚群算法等。本文將設計一種更加有效的將數據分析與K12教育結合的“易啟學”系統，該系統主要運用了試題結構演算法及選題演算法，提出如何結合二元計分與多點計分試題結構的適性測驗選題策略，主要針對K12教師及學生而設計，該系統的應用前景十分廣泛，實現了老師省心、家長放心、學生開心的理念。

1緒論

隨著計算機技術的高速發展，計算機技術與各種行業領域的關系越來越密切，而計算機技術與教育領域結合后，學生的考試形式不能繼續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，我們通過將大數據技術與教育結合，提出一款為老師量身定做的智能組卷系統，也是一款為學生精心打造的學情分析系統來滿足用戶個性化學習的需求。經過調查顯示，在國內外的各個行業領域都有應用相類似的高效率組卷系統，例如：山西中醫藥大學楊婕就提出智能組卷系統在中醫學學碩招生工作中的應用保證了自命題考試內容的客觀性、科學性和合理性，給考生創造科學、公正的報考環境。經過分析對比，我們提出的易啟學智能組卷系統也很好的做到了這一點，同時易啟學具有高效、便利、功能豐富的特點。高效率的智能組卷、詳盡化的測驗結果分析貫穿考試組織工作的整個過程，完美的數據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果的直觀圖表。這種學習方式能輕而易舉的找到和解決學生在某一知識點把握不足的情況，十分有利于學習成績飛速的提高。

2系統框架設計

易啟學的系統主要由系統設置、帳戶管理、題庫管理、試卷管理、測驗結果分析五大功能模塊組成，如圖2-1所示各模塊對應的功能相互關聯來保證系統的可靠性。教師可以按知識地圖上傳課程、制作發布學習計劃、實時跟蹤學生進度、課程答疑，學生可以擁有個性化的知識地圖、自由定制學習計劃、便捷的群組交流、及時的跟隨老師課程問答。

2.1系統設置模塊

系統設置是本地化設置基本參數、題目指標等重要常數項，與用戶的需求以及實際應用環境相統一，用戶也需要將個人信息錄入本模塊中并進行相應的權限設置。現階段，國內外設計的智能組卷系統主要使用的算法有遺傳算法、啟發式算法、回溯算法、誤差補償法等等。在系統設置模塊中可以選擇不同的算法進行組卷出題。同時，教師可以根據教學要求或自己的組卷習慣將題庫進行詳細分類，來方便組卷出題。學生也可以將知識點按照自己的需求將題庫細分，方便對不同知識點的掌握。

2.2賬戶管理模塊

賬戶管理是系統管理參考人員信息、建立各人員的界面操作權限結構，在系統設置模塊中的人員權限設置直接影響到賬戶管理模塊中各用戶的功能使用權限。例如，在建立題庫的過程中，可能需要教師、題庫管理員、系統管理員等多名用戶的權限，其中教師的權限最高，可以擁有題庫查詢、試卷分配、分數查詢、結果分析等界面登錄權限。

2.3題庫管理模塊

數據庫是一個系統的核心，而題庫管理模塊是對數據庫知識點類型、海量題庫資源進行全方位管理、更新、補充等環節的綜合控制模塊。新建題庫能對于試題展開細致的分類管理，便于組卷出題工作，對試題知識點、試題難易度、教學要求、分數定義四項指標進行細分：

①知識點：可根據慣例或教學要求展開詳細分類。如：概念、計算、應用、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教學要求：根據教學要求可以更好地出卷，防止題目的超綱等情況發生;

④分數定義：可以對題庫中各種題型的分數值進行自定義，方便閱卷人員，也符合現如今的教學要求。

現如今，國內外大多數智能組卷系統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，無法讓學生能多方位高效率的掌握到某一知識點，只能讓學生通過大量的刷題來掌握知識點，這種問題是由于數據庫無法定時的更新、補充。為了解決這種情況的發生，就要求有更優化的算法來定期更新數據庫，來滿足數據庫中題目符合學生在該學年內學習的需要，實現一題多點、一題頂多題的理念。

2.4試卷管理模塊

在進傳統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，提高組卷質量，節省了組卷的時間，同時也提供了多種考試方式。系統能根據組卷進程當中設定的試題參數在數據改庫中自動抽選相關題目，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量。

同時組卷人員也可以選擇答題方式，可以生成紙質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，系統也可以根據實際情況生成相對應的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，系統會自動調整試卷格式，然后印刷出試卷。同時，系統會生成標準答案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，在試題答題結束后可以直接提交答案，系統可以實現自動改題并生成考試結果。

2.5結果分析模塊

結果分析模塊是對學生在學習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出來，讓學生可以第一時間了解到自己對各知識點的掌握情況，教師也可以通過結果分析了解到學生每場考試的不足，在學情分析中改正自己的教學目標及教學進度。

3核心算法及工作流程

易啟學智能組卷系統中的應用研究包括設計知識圖譜、設計訓練項目、學習者診斷、建立學習者知識圖譜、學習者學能分析、診斷結果和分析報告。其中智能組卷系統的選題方式是建立在以試題結構為基礎適用于教學中的適性測驗選題方法上，此方法分為兩大部分：試題結構演算法和選題演算法，試題結構演算法與選題演算法的工作流程如圖3-1。

結構矩陣

試題結構演算法 （多點計分）首先將原始數據轉換成有效的輸入，再通過幾率表、權重表的計算，得到試題結構表。試題選擇算法通過將試題結構表中數據按順序計算并從數據庫中選擇相對應的試題，最后輸出試題內容。整個流程形成一個相互關聯、相互依賴的穩定系統。

4 結論

在這種智能組卷及學情分析系統中，該系統能夠高效率的智能組卷生成優質試題，多種測驗方式供用戶選擇，在答題結束后能全方位智能分析測驗結果，并以圖表等形式直觀體現出來，能在最短的時間內找到學生的不足以及答題上的缺陷，讓個性化學習更加高效、便利。另一方面，學習者能根據教師團隊制定的知識圖譜進行能力訓練及能力測試，產生學習者的知識圖譜，學習者在第一時間就能了解到自己的學習屬性。

課題名稱：易啟學，湖北省2018年大學生創新創業訓練計劃項目，編號201810513036，項目負責人：霍彥希

（作者單位：湖北師范大學）