“易启学”智能组卷系统的研究与构建

张诚诚 霍彦希 邓明华

近年来，随着互联网的发展壮大，人类进入了一个数据量快速增长的大数据时代。在这种时代背景下，国内外很多机构都研究开发了智能组卷系统，经研究发现这些智能组卷系统主要是运用遗传算法、人工鱼群算法等。本文将设计一种更加有效的将数据分析与K12教育结合的“易启学”系统，该系统主要运用了试题结构演算法及选题演算法，提出如何结合二元计分与多点计分试题结构的适性测验选题策略，主要针对K12教师及学生而设计，该系统的应用前景十分广泛，实现了老师省心、家长放心、学生开心的理念。

1绪论

随着计算机技术的高速发展，计算机技术与各种行业领域的关系越来越密切，而计算机技术与教育领域结合后，学生的考试形式不能继续是通过老师进行长时间选题再出题了，这种出题方式无确切的知识点针对性，效率也低。为了解决这一难题，我们通过将大数据技术与教育结合，提出一款为老师量身定做的智能组卷系统，也是一款为学生精心打造的学情分析系统来满足用户个性化学习的需求。经过调查显示，在国内外的各个行业领域都有应用相类似的高效率组卷系统，例如：山西中医药大学杨婕就提出智能组卷系统在中医学学硕招生工作中的应用保证了自命题考试内容的客观性、科学性和合理性，给考生创造科学、公正的报考环境。经过分析对比，我们提出的易启学智能组卷系统也很好的做到了这一点，同时易启学具有高效、便利、功能丰富的特点。高效率的智能组卷、详尽化的测验结果分析贯穿考试组织工作的整个过程，完美的数据库也能提供给用户丰富的试题，用户不仅可以在线上答题，也可以通过试卷打印后用纸笔答题，最后还能得到一份测试结果的直观图表。这种学习方式能轻而易举的找到和解决学生在某一知识点把握不足的情况，十分有利于学习成绩飞速的提高。

2系统框架设计

易启学的系统主要由系统设置、帐户管理、题库管理、试卷管理、测验结果分析五大功能模块组成，如图2-1所示各模块对应的功能相互关联来保证系统的可靠性。教师可以按知识地图上传课程、制作发布学习计划、实时跟踪学生进度、课程答疑，学生可以拥有个性化的知识地图、自由定制学习计划、便捷的群组交流、及时的跟随老师课程问答。

2.1系统设置模块

系统设置是本地化设置基本参数、题目指标等重要常数项，与用户的需求以及实际应用环境相统一，用户也需要将个人信息录入本模块中并进行相应的权限设置。现阶段，国内外设计的智能组卷系统主要使用的算法有遗传算法、启发式算法、回溯算法、误差补偿法等等。在系统设置模块中可以选择不同的算法进行组卷出题。同时，教师可以根据教学要求或自己的组卷习惯将题库进行详细分类，来方便组卷出题。学生也可以将知识点按照自己的需求将题库细分，方便对不同知识点的掌握。

2.2账户管理模块

账户管理是系统管理参考人员信息、建立各人员的界面操作权限结构，在系统设置模块中的人员权限设置直接影响到账户管理模块中各用户的功能使用权限。例如，在建立题库的过程中，可能需要教师、题库管理员、系统管理员等多名用户的权限，其中教师的权限最高，可以拥有题库查询、试卷分配、分数查询、结果分析等界面登录权限。

2.3题库管理模块

数据库是一个系统的核心，而题库管理模块是对数據库知识点类型、海量题库资源进行全方位管理、更新、补充等环节的综合控制模块。新建题库能对于试题展开细致的分类管理，便于组卷出题工作，对试题知识点、试题难易度、教学要求、分数定义四项指标进行细分：

①知识点：可根据惯例或教学要求展开详细分类。如：概念、计算、应用、机理等等;

②试题难易度：对试题难度的划分能满足更大范围的考生，不同的难易度选择，方便对不同程度的考生进行考试;

③教学要求：根据教学要求可以更好地出卷，防止题目的超纲等情况发生;

④分数定义：可以对题库中各种题型的分数值进行自定义，方便阅卷人员，也符合现如今的教学要求。

现如今，国内外大多数智能组卷系统确实拥有出题效率高、便利等特点，但是却无法满足题型的新颖度，无法让学生能多方位高效率的掌握到某一知识点，只能让学生通过大量的刷题来掌握知识点，这种问题是由于数据库无法定时的更新、补充。为了解决这种情况的发生，就要求有更优化的算法来定期更新数据库，来满足数据库中题目符合学生在该学年内学习的需要，实现一题多点、一题顶多题的理念。

2.4试卷管理模块

在进传统的做题方式的过程中，试卷管理模块提供了智能化组卷功能，这样一来，提高组卷质量，节省了组卷的时间，同时也提供了多种考试方式。系统能根据组卷进程当中设定的试题参数在数据改库中自动抽选相关题目，组卷人员还可以通过整体展示的功能审阅组卷完成的试卷，组卷人员经过审阅试卷后可以对不符合要求的题目借助手动换题或自动换题功能进行更换试题，直到试卷中的每一个题目都吻合考试要求，来进一步提高试卷质量。

同时组卷人员也可以选择答题方式，可以生成纸质试卷或是选择线上答题。若实际情况不具备线上答题的条件，系统也可以根据实际情况生成相对应的word文档，同时可以在多种word模板中选择合适的试卷模板。生成word文件后，系统会自动调整试卷格式，然后印刷出试卷。同时，系统会生成标准答案word文件，印刷输出后供阅卷人员参考。如果具备线上答题的条件，组卷人员在确定好试题后可以直接进行试卷的派发，在试题答题结束后可以直接提交答案，系统可以实现自动改题并生成考试结果。

2.5结果分析模块

结果分析模块是对学生在学习或考试中知识点掌握情况进行分析并以图表等形式直观体现出来，让学生可以第一时间了解到自己对各知识点的掌握情况，教师也可以通过结果分析了解到学生每场考试的不足，在学情分析中改正自己的教学目标及教学进度。

3核心算法及工作流程

易启学智能组卷系统中的应用研究包括设计知识图谱、设计训练项目、学习者诊断、建立学习者知识图谱、学习者学能分析、诊断结果和分析报告。其中智能组卷系统的选题方式是建立在以试题结构为基础适用于教学中的适性测验选题方法上，此方法分为两大部分：试题结构演算法和选题演算法，试题结构演算法与选题演算法的工作流程如图3-1。

结构矩阵

试题结构演算法 （多点计分）首先将原始数据转换成有效的输入，再通过几率表、权重表的计算，得到试题结构表。试题选择算法通过将试题结构表中数据按顺序计算并从数据库中选择相对应的试题，最后输出试题内容。整个流程形成一个相互关联、相互依赖的稳定系统。

4 结论

在这种智能组卷及学情分析系统中，该系统能够高效率的智能组卷生成优质试题，多种测验方式供用户选择，在答题结束后能全方位智能分析测验结果，并以图表等形式直观体现出来，能在最短的时间内找到学生的不足以及答题上的缺陷，让个性化学习更加高效、便利。另一方面，学习者能根据教师团队制定的知识图谱进行能力训练及能力测试，产生学习者的知识图谱，学习者在第一时间就能了解到自己的学习属性。

课题名称：易启学，湖北省2018年大学生创新创业训练计划项目，编号201810513036，项目负责人：霍彦希

（作者单位：湖北师范大学）