题库系统的设计思想

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[摘 要]考试作为考核学生掌握所学知识的重要手段,是教学活动中的一个重要环节,如何使考试能适应现代教育的特点,运用计算机技术更好地为教学服务,成为当前各类教育中研究的热点问题.计算机网络考试系统以其特有的优势成为解决问题的关键手段.采用B/S三层模式结构作为系统开发的体系结构,使用ADO.NET、XML技术进行数据处理及传输,实现考试过程中的自定义组卷、学生答卷、机器阅卷、自适应考试及成绩查询、分析等功能,并利用网络传输图像和数据的功能可实现自动监考管理.

[关 键 词]网络考试系统B/SASP.NET自适应

中图分类号:TP3文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1110062-02

一、引言

题库是一个存储着大量丰富的符合一定质量标准的试题的集合.按照现代考试理论,题库定义为按照一定的教育测量理论,在计算机系统中实现的某个学科题目的有序集合.计算机网络考试系统需要一个完善的题库系统作为系统核心.而在进行题库设计时,就应考虑到题库的建立是否能够满足对学生知识水平的准确测试以及能否给出正确的评估的需求.对于自适应测试来说,能否对学生的测试给出一个准确、公平的评价,是判断题库设计好坏的标准之一.题库应该是在严格遵循教育测量理论(经典测验理论CTT与项目反应理论IRT)基础上建立起来的教育测量工具.题库应为教学实践带来两个独特的优越性:

(1)管理上的优势.体现在使用题库的高效、经济、灵活、稳定和保密.

(2)测试上的优势.体现在由题库生成的试卷具有高质量、可预控和等值可比等特点.

二、题库设计

(一)题库设计原则与理论支持

1.以教育测量学原理为基础

教育测量(EducationalMeasurement)就是对学生的学习能力、学业成绩、兴趣爱好、思想品德以及教育措施上许多问题的数量化测定.

教育测量的三个要素是测量单位、参照点和体现测量单位和参照点的测量工具.测量单位,教育测量最常使用的单位是百分单位和等级单位.百分单位规定一项测试的满分为100分,把满分的1/100作为一个计量单位.等级单位根据一项测验结果的上限和下限,把结果分成若干个等级,每一个等级作为一个计量单位.本系统采用的是百分单位.参照点,所谓参照点指的是计量的起点.有了参照点,就可以比较两个测量结果的异同.否则,测量的结果就无法进行比较.根据测量理论,参照点可以分为两类:一类是绝对参照点,另一类是人为设置的相对参照点.教育测量中的参照点,大多是人为参照点.比如,在百分单位的测量中,习惯上将60分作为及格的参照点.测量工具,我们没有办法直接去测量一个人的知识掌握程度,只能借助间接的考试方法来对学生的实际能力进行测量.由于人类的知识和技能的掌握、能力的发展等情况,都是人的大脑活动的情况,以目前科学技术水平还不足以直接测量人类的心理活动情况.目前,只能通过学生的外显行为,间接的测量学生与教育有关的精神特征.也就是说,通过学生对于测试题的反应和其他一些行为表现,根据教育学和心理学的理论,用逻辑推理的方法来间接的测量他们的知识和技能水平、能力发展情况.

在题库中,题目的属性中有一些量化指标是一个统计量,如题目的难度、区分度,这是题库的重要属性,称为项目参数.项目参数要根据教育测量理论的方法计算出来.教育测量理论不仅为题库中的项目参数提供计算方法,也为题库中题目属性项目的设计提供依据,同时为测试的有效性、可靠性分析与评价提供方法和标准.教育测量是对教育领域内的事物或现象,根据一定的客观标准,作审慎的考核,并根据一定的规则将考核的结果予以数量的描述.因此,建立一个科学的题库系统,在选取试题之前要对被测群体进行分析,测试完成之后还要对测试结果进行分析,所有过程一定要符合教育测量学的基本原理.

2.经典测试理论CTT与项目反应理论IRT相结合

(1)经典测试理论(ClassicalTestTheory,CTT)

多年来,学校测试学生知识水平主要以CTT为依据.它要求所有学生回答同样数量和难度的题目,然后据此来比较和评判不同学生的分数高低和水平优劣.对于自适应考试系统来说,此种理论测试方法已不能完全满足使用者的需求,比如当学生遇到比自己实际掌握知识能力高的题目时,他们只能靠猜测来答题甚至放弃,而水平能力较高的学生遇到难度低的题目时,又不能真实测试出其实际能力,既浪费时间精力,又可能因疏忽答错而出现分数误差.这说明以经典测试理论为依据的知识能力测试,还不能真实反映出学生实际的能力和水平.


(2)项目反应理论(ItemResponseTheory,IRT)

项目反应理论的开创者是美国心理与教育测量专家洛德(F.Lord)和丹麦科学家瑞查(Rasch).此理论是建立在概率理论的基础上,反映了某一学生答对某一题目的概率.如果他的能力与试题的难度相当,则答对题目的概率为50%,能力越强,答对题目的概率越高.由此可见,学生答对某一题目的概率受到两个因素的制约,即学生潜在的特征能力和试题的特性(如难度、区分度、猜测参数等).因此,它比较全面地反映出考试成绩与学生知识水平和试题质量之间的关系,是一种关于学生对试题的反应与学生潜在特征能力之间关系的测试理论.而且该理论认为,通过学生对具有一定难度和区分度等特征的题目的反映可以确定学生的潜能特征和倾向.它把学生能力值和项目难度值以统一的计量单位统一起来,置于同一个量表之中.它研究人们可看得见的学生分数与看不见的学生能力或倾向之间的函数关系,如答对项目数相同的学生未必会具有相同的能力,这一点经典测试理论无法做到.

除此之外,项目反应理论还具有以下优点:

试题难度不受学生样本的影响,学生能力也不受题目样本难易程度的影响.

测试、评分和分数的等值处理更加简便.

可以进行多重信度的估算.

可以解释学生分数和能力的关系.

可以发现靠猜测答题的学生.

可以节省题目且方便考试的组织与评估.

故本系统将采用经典测试理论与项目反应理论相结合的新思路,以经典测试理论设计题库的整体框架,发挥项目反应理论的优点,设定试卷生成规则,在规则中包括考试题型、题目数量、总分,以及期望被测学生要达到的分数水平,并按照规则中所设定的项目去生成试卷,提高测试结果的可信度和灵活性.项目反应理论虽然克服了经典测试理论的一些缺点,但是目前还存在着许多问题有待解决,如测试依赖于大量的、预先准备的、高质量的试题,而这在现实的教育领域中实现起来还有一定的难度.但是勿庸置疑的是项目反应理论代表了今后测试理论和实践探讨的发展方向.

(二)题库命题要求与质量保证

1.命题的要求

衡量一个题库的好坏,首先是看命题工作有否有一个严格的要求,应该事先设定命题细则表,并按要求编写试题.认真审核试题,提供最优的答案.准确控制试题的难度系数,以便良好的控制所抽取试卷的整体难度.并确保每一道试题的知识点,不能和其他试题知识点发生相互交叉.最后题干文字要准确的描述出所考核的内容,清楚易懂.

2.题库的质量保证

一个合格、良好的题库系统应该库存量丰富、库内存储内容质量上乘.题库中题目的数量要足够多,这样才能做到使题目尽量不被充分使用,以防止由于题库中题目数量不够造成试题反复被抽取,从而造成试题外泄的后果而失去测试的功能.题库中的每道试题的性能必须确定,试题的各项参数:考核的内容、知识点、难度、区分度、猜测的可能、使用次数、重要系数、使用考核对象水平等,都应严格进行控制,以确保题库的质量.


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(三)题库中试题的设计

1.试题的分类

客观性试题:由学生从已提供的若干个答案中选择正确答案的试题,包括:选择题(单项选择、多项选择)、判断题、填空题等.主观性试题:由学生自主提供答案的试题,包括:编程题、简答题等.

在一次考试中,采用哪些题型来组织试卷,取决于考试所要达到的目标.应该结合考试科目的特点、考试目标以及本学科所要求的知识结构构成来组织试题.主观性试题可以测试学生的综合知识水平,考察其应用知识解决问题的能力以及创新能力.但主观题受阅卷人的主观因素影响较大,因而影响测试结果的公平性和客观性,而且更重要的是主观性试题的机器阅卷比较难以实现.客观性试题可以测试学生应用己掌握的知识理解、应用、分析、综合解决问题的能力,且评分客观准确,不受主观因素的影响,同时,机器阅卷也比较容易实现.对于客观性试题,在收题阶段一定要做好试题的分析以及等值化处理的工作.这样才能保证试题本身的质量和在其基础之上所得的测量结果的科学性、公正性和合理性.

2.试题属性的确定

根据课程考核目标,本系统所设置的题目属性有试题编号、试题内容(题干)、试题分值、试题使用次数、试题答案、难度系数以及知识点编号等.根据不同课程以及管理的需要,还可以规定其它的题目属性.对于题库中的每一道题目,都要具有这些属性并且都有值.

(四)题库逻辑设计

根据题库的需求和系统功能需求分析,在满足数据库的完整性约束规则的前提下,题库系统的数据库结构如下:

1.试题库

试题库中存放的是各种题型的具体考试题目,每一门考试科目建立与其相关联的试题库,考试时,根据组卷参数表决定试卷的组成.我们为每一种题型设置一张单独的试题表,然后通过试卷生成规则表将其统一起来.数据表设计结构如图1所示,知识点(a)、填空题(b)、判断题(c)、试卷(d)、选择题(e)、组卷规则表(f).

知识点数据表中包括知识点id及知识点描述字段,填空题数据表中包括试题id、内容、答案、涉及知识点、难度及使用次数字段,判断题及选择题的数据表与填空题数据表相似,组卷规则数据表中包括了组成一份试卷所需的题型、试题数、分数、知识点范围及难度分布等字段,表试卷数据表中包括每一道题的id、题型、答案及分数字段.

2.数据表关系

各项数据表之间使用相关字段,如userid、questionid等字段建立关系,以便系统能在多个表之间共享数据.数据表之间关系如图2、图3所示.

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用,2002,14(2):9-11.

[4]何克抗,建立题库的理论,国防科技大学出版社,1995.11.


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