高中學(xué)業(yè)水平自適應(yīng)測評系統(tǒng)研究

郭宇

◆摘? 要：為適應(yīng)我國普通高中學(xué)業(yè)水平考試部分科目一年多考、考試規(guī)模大、考點分布廣的特點，我們基于項目反應(yīng)理論開發(fā)了高中學(xué)業(yè)水平自適應(yīng)測評系統(tǒng)，可用于實行一年多考科目的客觀題部分的日常測試與練習(xí)。

◆關(guān)鍵詞：高中學(xué)業(yè)水平;自適應(yīng)測試;在線考試

新高考制度下，為適應(yīng)我國普通高中學(xué)業(yè)水平考試部分科目一年多考、考試規(guī)模大、考點分布廣的特點，我們基于項目反應(yīng)理論開發(fā)了高中學(xué)業(yè)水平自適應(yīng)測評系統(tǒng)，可用于實行一年多考科目的客觀題部分的日常測試與練習(xí)。以高中信息技術(shù)課程為例，以項目反應(yīng)理論為基礎(chǔ)建立題庫，根據(jù)受測者作答情況自動選擇試題，對高中學(xué)生信息技術(shù)科目的學(xué)習(xí)情況做出評估。

本系統(tǒng)是依據(jù)計算機(jī)自適應(yīng)測驗（簡稱CAT）的相關(guān)理論，借助當(dāng)前使用范圍最廣的開源軟件R語言作為基礎(chǔ)開發(fā)平臺，核心算法采用catR開發(fā)而成。系統(tǒng)主要由測試端、管理端和系統(tǒng)幫助三部分構(gòu)成，下面將就系統(tǒng)架構(gòu)和系統(tǒng)功能對本系統(tǒng)進(jìn)行介紹。

一、系統(tǒng)功能

本系統(tǒng)主要包含測試端、管理端和系統(tǒng)幫助三部分。測試端包括測試界面、環(huán)境加載程序、能力估計程序、選題策略程序、終止規(guī)則程序。管理端包括數(shù)據(jù)導(dǎo)入程序、數(shù)據(jù)校驗程序、環(huán)境生成程序、進(jìn)度監(jiān)控程序、結(jié)果導(dǎo)出程序。系統(tǒng)幫助包括系統(tǒng)簡介、測試部署說明、題庫導(dǎo)入說明、環(huán)境設(shè)置說明、結(jié)果導(dǎo)出說明。

上述模塊中，測試端主要負(fù)責(zé)完成CAT測試任務(wù)，選題策略程序可根據(jù)每一個測試者的能力水平選取“合適”的試題，將測試者的真實水平展現(xiàn)出來。管理端主要針對測驗管理人員：測驗管理人員將經(jīng)過嚴(yán)密測試檢驗的題庫導(dǎo)入測試系統(tǒng)，通過指定各種參數(shù)，智能化搭建測試端環(huán)境;測驗管理人員還可以通過管理端進(jìn)行后臺監(jiān)控，查看當(dāng)前測試進(jìn)度，做到全程掌控。系統(tǒng)幫助模塊主要為測驗管理者使用該系統(tǒng)提供入門向?qū)Х?wù)，本系統(tǒng)還有相應(yīng)的操作視頻可供用戶參考。

（一）測試端功能

測試端方面，本系統(tǒng)支持多種IRT模型、選題策略和終止規(guī)則，基本包含了當(dāng)前常規(guī)基于IRT的CAT測試?yán)碚摰乃泄δ?。在模型選擇方面，本系統(tǒng)支持二級計分和多級計分兩種形式的模型，其中，二級計分模型包括單參數(shù)、雙參數(shù)和三參數(shù)模型，多級計分模型為等級計分模型;選題策略方面，本系統(tǒng)支持隨機(jī)選題和基于信息量兩大類，其中基于信息量的選題策略主要包括Fisher信息量、KL信息量、極大似然加權(quán)信息量等;終止規(guī)則支持定長規(guī)則（默認(rèn)20題）、不定長規(guī)則（估計誤差默認(rèn)0.3）以及定長和不定長相結(jié)合的規(guī)則。

（二）管理端功能

管理端方面，本系統(tǒng)支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)入、測評部署、測評監(jiān)控和結(jié)果導(dǎo)出四大功能。數(shù)據(jù)導(dǎo)入包括題庫數(shù)據(jù)導(dǎo)入程序、測試用戶導(dǎo)入、數(shù)據(jù)校驗、測試賬號生成。測評部署包括生成測試題庫環(huán)境、生成測試參數(shù)環(huán)境。測評監(jiān)控包括測評進(jìn)度匯總、單人進(jìn)度查詢、題目曝光匯總、單題曝光查詢。結(jié)果導(dǎo)出包括數(shù)據(jù)預(yù)覽、數(shù)據(jù)下載、報告預(yù)覽、報告下載。

二、測試流程

按照測試進(jìn)程，CAT測試通常包含初始階段、測試階段、終止階段和結(jié)果報告等四個階段。

（一）初始階段

初始階段需要回答：測試先考哪一道題？如何給被試抽取題目？本系統(tǒng)采取大多數(shù)計算機(jī)自適應(yīng)測驗的起點辦法，在難度適中的試題中隨機(jī)抽取一道試題。

（二）測試階段

被試作答第一道題后，系統(tǒng)會根據(jù)被試的作答反應(yīng)（得分）對被試的當(dāng)前能力進(jìn)行估計;之后，系統(tǒng)會根據(jù)當(dāng)前能力估計值選出下一題給被試作答，然后再次進(jìn)行能力估計，估計完成后系統(tǒng)會判斷該被試是否滿足測驗終止條件，如果滿足則退出測試，反之則繼續(xù)作答。

（三）終止階段

測驗終止的標(biāo)準(zhǔn)主要有兩種：固定測驗長度和不固定測驗長度。固定測驗長度：考生作答試題數(shù)量達(dá)到規(guī)定的上限，便中止測驗;不固定測驗長度：以項目最大項目信息量作為選題標(biāo)準(zhǔn)時，測驗終止標(biāo)準(zhǔn)是測驗信息總量達(dá)到指定的標(biāo)準(zhǔn)便終止測驗;以貝葉斯估計法作為選題標(biāo)準(zhǔn)時，測驗終止標(biāo)準(zhǔn)是估計能力之變異數(shù)小到某個預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)時終止施測。

本系統(tǒng)采取綜合方法，即固定測驗長度為30題，同時設(shè)置最大信息量為15。

（四）結(jié)果報告

考生作答完成規(guī)定題量，提交試卷后，測試系統(tǒng)會在幾秒鐘之內(nèi)呈現(xiàn)該考生的此次考試成績和基本分析報告。

三、有待進(jìn)一步研究的問題

（一）較難考察考生較高層次的認(rèn)知目標(biāo)

系統(tǒng)中的主觀題也稱自由應(yīng)答型試題，題型包括排列題、改錯題、填充題、簡答題、應(yīng)用題、論文題、操作題、發(fā)散題、聯(lián)想題等，主要考察考生的組織材料能力、文字表達(dá)能力、綜合評價能力、思維創(chuàng)新能力等，但評分容易受到評卷人的主觀因素影響。本系統(tǒng)針對高中學(xué)業(yè)水平考試信息技術(shù)科目客觀題部分進(jìn)行了驗證，可較好實現(xiàn)在線自適應(yīng)測評，對于主觀題部分，有待進(jìn)一步研究解決。

（二）較難基于項目反應(yīng)理論構(gòu)建題庫

題庫的建設(shè)屬于世界性的難題，需要大量的人力、財力和時間保障。在有限的經(jīng)費和時間約束下，我們只能針對信息技術(shù)科目，收集了幾百道模擬試題，對知識模塊、知識點、區(qū)分度、難度、猜測系數(shù)、失誤系數(shù)進(jìn)行簡單估計。自適應(yīng)考試能否用于大規(guī)?？荚嚕饕强茨芊窕陧椖糠磻?yīng)理論構(gòu)建相應(yīng)科目的試題庫，目前條件下我們難以解決題庫建設(shè)問題，有待進(jìn)一步深入研究。

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重慶市教育科學(xué)十三五規(guī)劃2017年度課題：《基于CTT的高中學(xué)業(yè)水平在線測評系統(tǒng)研究》，編號：2017-00-98。