BIM課程數智化在線自主考試系統激勵研究

［摘 要］ 隨著信息技術的不斷發展，教育領域也在逐漸向數字化轉型，當前在線教育及自主學習和考試已然成為趨勢，針對學生對BIM技術的應用，要推動考核形式和考核理念的創新，建構數智化在線自助考試系統，旨在提高學生的學習動力和自主學習能力，滿足信息化發展的要求。圍繞在線自主考試系統的設計和應用以及對教學質量的促進意義進行深入探討，分析了如何通過反饋和個性化學習路徑等方式激發學生的學習興趣，實現課程考核對人才培養的激勵作用，為BIM課程的教學改革和數字化教育提供了有益借鑒。

［關鍵詞］ 人工智能技術；BIM課程；數字化考試系統

［基金項目］ 2023年度廣東白云學院校級高等教育教學改革項目“數字化智能建筑新工科研究”（BYJY202308）

［作者簡介］ 郭 蓉（1987—），女（土家族），湖北利川人，碩士，廣東白云學院建筑工程學院講師，主要從事智能建筑、數字化建筑研究。

［中圖分類號］ G647 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）45-0045-04 ［收稿日期］ 2024-06-05

引言

隨著現代經濟和科技的快速發展，國家與社會越來越重視建筑信息化水平的提升，在此背景下BIM技術得到更加廣泛的應用，相應的BIM課程考試也逐漸成為評估學生技能水平的重要方式之一。從促進學生對BIM技術應用能力提升的角度，本文將研究數智化在線自主考試系統的設計和應用，結合當前的考核現狀以及影響因素，進行激勵對策的有效構想［1］。

一、BIM課程自主在線考試系統的目標和考試環境

（一）智能評估和反饋

利用人工智能技術，教師能夠取代傳統的人工閱卷，采用智能閱卷的方式，可以進一步提高閱卷的準確性和效率。在此過程中，主要利用機器學習和自然語言處理的技術，對考卷中的客觀題和主觀題進行自動評分，幫助學校和教師提高閱卷效率。針對學生的答題情況，分析評估學生的掌握程度以及存在的薄弱之處，為學生傳達有針對性的建議和改進方案［2］。

（二）個性化學習路徑

考試系統對學生初始評估的結果可以幫助教師了解學生現階段的知識水平和技能，并為其提供適當的學習路徑。首先，在確定學生的薄弱點和熟練點的基礎上，為其推薦個性化的學習資源和學習活動，并監控學生的學習進度，評估學生各個階段的學習成果，根據學生在線學習狀態向其調整學習路徑，為學生提供相應的學習材料和學習任務。

（三）智能監控和防范作弊

依托人工智能技術監測學生的屏幕活動，圖像識別技術可以用于考試監管工作，考試期間系統可以啟動屏幕錄制功能，實時記錄學生在手機等智能終端屏幕上的操作過程。利用手機等終端的GPS功能獲取學生所在位置，確保學生在規定的考試范圍內，進行人臉識別確認參加考試的是學生本人，以及通過攝像頭全程監控學生的答題過程，檢測學生是否存在作弊行為。

二、BIM課程自主在線考試系統推行的阻礙因素

（一）技術障礙

自主在線考試系統作為一種靈活的學習和考核方式，學生可以根據自身的情況自主選擇時間登入系統參加考試，無需到特定的教室或者考場。自主在線考試系統所具有的動態組卷功能和個性化評估作用，依靠全面穩定的測試題庫，對技術開發單位和人員提出了較高要求，需要投入大量時間和資源進行開發、審核、后期測試和維護，實施該系統需要投入大量資金用于開發和部署各項技術，包括人臉識別、聲紋識別、監控設備、防作弊算法等，整合各項技術并使其同時運行多種安全和監控功能，須不斷規劃和調整。部分用戶對系統的安全性和個人隱私的保護可能存在擔憂，特別是涉及身份驗證等方面，需要提供可靠的技術保障措施。

（二）其他因素

1.數據安全和隱私問題。在系統架構過程中涉及學生的個人信息和考試數據的記錄，因此需要設定嚴格的數據安全管理措施，通過設置防火墻，采取身份驗證、加密技術和安全審計等措施，保護數據的安全性，避免學生數據泄露或被未授權的人員訪問。部分學生和教師對于在線考試系統的安全性和個人隱私保護可能存在擔憂，主要在于身份驗證環節需要錄入個人信息，同時涉及學生個人手機需要開啟攝像頭權限才可以符合監控錄像的要求，這些問題都會給用戶接受造成一定的不便。

2.教育和評估方法的挑戰。推行BIM課程自主在線考試系統涉及教育和評估方法的調整，需要重新設計教學內容和方法，以適應在線學習環境的要求。然而，學生和教師對在線考試系統的接受度存在差異，一些教師可能更傾向于傳統的面對面的考核方式，認為在線考試、無人監考難以真實體現學生的水平；部分學生也會認為在線考試可能更加容易作弊，難以實現考試的公平性和可靠性。

3.教育資源限制。自主在線考試系統多功能的實現，有賴于相應的技術設備，并且對前期投資和后期維護提出了較高的成本要求，預算不足或技術設備性能不高可能成為可用性的限制因素。缺乏穩定的軟件和平臺來支持考試各個環節功能的實現，可能會影響學生考試的正常進行，比如出現卡頓、不能重復提交、不能修改答案等因素，系統功能建設、技術支持以及培訓等方面的工作都需要依賴大量的成本，對于一些資源匱乏的學校來說可能會面臨推行成本過高的阻礙。

三、AI驅動的BIM課程自主在線考試系統的技術對策

（一）技術應用

1.智能題庫管理。自然語言處理（NLP）是人工智能技術的一個重要領域，包括文本分類、命名實體識別、情感分析和機器翻譯等，致力于幫助計算機理解和解釋、識別和處理各種所需要的自然語言文本，可以用于試題的自動生成，集成大量的知識庫和題庫，根據題目類型和難度要求進行自動調整，由此生成課程所需要的試題?；贜LP的自然語言處理技術可以用于試題質量的評估，包括語法、邏輯、清晰度等，由此不斷更新題庫的信息，從各個渠道收集新的題目和教學資源，并自動篩選、整理和歸類題目，分析學生的答題表現和錯誤模式，對題目進行優化和改進，以提供個性化的學習和評估［3］。

2.個性化試卷生成。利用AI生成個性化試卷是現代考試創新的方法，其中NLP可以解析試題要求和學生答案，并選擇難度和類型合適的試題?；跈C器學習算法，通過學習平臺觀測學生在線學習和過往考試記錄，收集學生的學習數據，利用機器學習和數據挖掘技術，構建學生的學習模型。根據學生模型和題庫分析結果，生成個性化試卷，并確保試卷難度適中，知識點全面覆蓋。另外，還需要對生成的個性化試卷進行校驗和優化，檢查試卷的準確性、合理性和可行性。

3.實時監控與防作弊。通過手機攝像頭對學生進行面部識別，驗證學生身份，基于人臉識別、語音識別等技術，用于實時分析學生考試期間的錄屏、錄音數據，并通過自然語言處理技術對考試的視頻圖像進行分析，識別其中可能存在的作弊行為，具有檢測異常和預警功能。所具有的自然語言處理技術可以檢測考生在考試過程中是否出現特定關鍵詞和短語，分析其是否符合作弊行為。根據對考生行為數據的收集和分析，利用機器學習算法建立欺詐行為模型，自動監測學生的行為模式，及時上報異常情況和潛在的作弊行為。

4.自動評分系統。自動評分系統的應用可以提高評分效率和一致性，前期需要準備大量的帶有標準答案的訓練數據集，由教師或專家進行答案標注，作為模型訓練的依據。將答案轉化為向量表示，利用自然語言處理技術，通過理解學生的答案文本，提取其中的語法、語義和結構特征，可以幫助模型理解和評判學生的答案。選擇合適的機器學習算法對自動評分模型進行訓練，比如決策樹、隨機森林或深度學習的神經網絡等，利用這些機器學習算法，從大量的標記答案數據中學習評分規則，學習和理解答案的特征，從而進行準確評分。

5.數據分析與優化。利用數據清洗工具可以對大規模的數據進行自動收集和清洗，比如：OpenRefine、Trifacta Wrangler、Apache Spark等工具提供了豐富的功能，對數據實現深入分析，提取其中有價值的特征，并建立預測模型。根據學生的答題情況評估不同題目的難度和效果，并進行有針對性的優化，調整題目的難度或選項設計，提高題目的質量和準確性。比如某種題型的正確率普遍較低的情況下，系統會建議教師調整教學方法或者提供相應的練習，加強學生對該題型的理解和應用。該考試系統也可以識別學生答案的相似度、時間分布等數據，分析其中可能存在的作弊行為，并采取相應的措施來防范作弊行為。

（二）BIM課程數字化自主在線考試系統框架

秉持考核系統開發與教學設計實現教學最優化的基本原則，建構課程考試系統總體框架。其中應包含管理員、操作員（教師）及學生界面，用于不同角色分別進行用戶登錄、賬戶管理、查看課程信息和進行考試等操作，并支持多種設備。操作員（教師）登錄后可以自動生成試卷，并利用系統所提供的在線考試功能，對學生的答題情況進行智能評估和分析，并生成詳細的評估報告。該系統的開發可以利用各種編程語言和開發框架，并需要一個支持http協議的WEB服務器來提供網頁服務，基于可靠的數據庫管理系統來存儲用戶信息、題庫數據和考試記錄的信息等，該考試系統完整的流程圖見圖1。

四、其他阻礙因素的對策

（一）數據安全和隱私問題

自主在線考試系統既需要錄入學生和管理員的身份信息，也包含對學生學習和考試數據的記錄，為避免數據發生泄露和盜用，須采用強大的加密算法，對考試系統中的敏感數據和身份信息進行加密處理，確保數據在傳輸和存儲的過程中得到充分保護。要采用嚴格的訪問控制策略，比如身份驗證、用戶權限管理的方式，只有通過系統身份驗證和得到授權的人員才可以訪問考試系統，并操作相關數據。系統要建立多層次安全防護措施，設置防火墻、入侵檢測和防御系統，也要配備反病毒軟件，并定期備份數據，可以保護考試系統的數據安全，要爭取與技術供應商進行合作，升級或采購新設備來滿足數據安全和隱私保護的需求。阻止潛在的網絡攻擊和惡意行為，防止意外事件對數據造成不利影響。要定期采用人工智能技術對考試系統進行安全風險評估和漏洞掃描，有助于及時發現和應對潛在的安全風險和數據泄露事件，保障考試系統的數據安全。

（二）教育和評估方法的挑戰

自主在線考試系統的應用顛覆了傳統的教學和考核模式，能夠實現在線評估和分析，受考試題型、評分標準等因素的限制，在評估過程中存在主觀性和局限性的問題。為準確反映學生的知識和能力水平，在自動評分的基礎上，還要結合多元化的評估方式，比如圍繞BIM課程引入項目作業，要求學生通過口頭演示或實際操作講解專業知識和答題思路，以綜合評估學生各個方面的能力。采用智能化的技術和算法，根據學生不同的表現和反饋情況動態調整考題難度和內容，從而適應學生的個性化需求。為確保評分標準的公正性和明確性，要提供不同形式的評估工具，比如采用在線問卷調查、小組討論等，配合在線自主考試系統對學生的學習和掌握情況進行評估。通過在線平臺或其他方式及時將評估結果反饋給學生，教師也可以參考評估結果制訂相應的改進計劃，為學生提供個性化的輔導和支持，促進學生全面發展。

（三）教育資源限制

結合在線自主考試系統的架構設想，需要充分的技術和資源支持，借助AI技術可以在教育資源有限的情況下提供更好的解決對策，以提高教育質量和學生的學習效果。面對所面臨的教育資源限制，可以爭取與技術供應商合作，共享技術設備和軟件，以減輕成本投入的壓力。投入適當的資源建立網絡安全設施、加密數據傳輸以及加強身份驗證，提升考試系統的安全性和合規性。學校要提供針對教師和管理員的培訓計劃，方便他們對考試系統各個模塊功能的理解和操作。該考試系統可以收集和分析學生的學習數據，包含學生的學習進度、知識點的掌握情況等，為學生提供各種開放性的學習資源，允許學生自由訪問各種學習材料和教學視頻，拓寬學生的學習領域。對學生在線作答情況進行分析和評估，給出具體的評分和反饋，教師根據此可進行相應的教學調整和指導，根據教育發展的目標和學生的需求，鍛煉和提高教師的教學能力和創新意識，幫助學生加強對BIM課程專業知識的理解和掌握。

結語

AI驅動下的在線自主考試系統可以為學生提供自主學習的機會，結合學生的知識水平和學習目標，自動調整學習路徑和內容，滿足不同學生的需求。根據學生在線提交的答案提供即時反饋和評分，幫助學生糾正錯誤，加深對知識的理解。該考試系統也可以支持教師進行教學和輔導，通過對學生學習進展和成績的監測，生成相應的分析報告，為教師教學方案的調整和優化提供參考。

參考文獻

［1］王希常.數字化考試的愿景與挑戰［J］.中國考試，2022（6）：1-5.

［2］馬軍.基于《商務辦公軟件》課程的在線考試系統設計與實現［J］.數字技術與應用，2022，40（11）：195-197.

［3］初楠，韓中斌，于琳琳，等.在線考試系統在住院醫師規范化培訓過程考核中的應用［J］.中國畢業后醫學教育，2020，4（5）：477-480.

Motivational Research on Online Autonomous Examination System

for BIM Course Mathematical Intelligence

GUO Rong

（College of Architecture and Engineering， Guangdong Baiyun University， Guangzhou， Guangdong

510450， China）

Abstract： With the continuous development of information technology， the field of education is also gradually transforming to digitalization， and the current online education and independent learning and examination has become a trend. For the application of BIM technology by students， it is necessary to promote the innovation of the assessment form and the assessment concept， and to construct a digitally-intelligent online self-service examination system， aiming to enhance the students’ motivation to learn and their independent learning ability， and to satisfy the requirements of information technology development. In this regard， this paper provides an in-depth discussion around the design and application of the online independent examination system and the significance of promoting the quality of teaching， and analyzes how to stimulate students’ interest in learning through feedback and personalized learning paths and other ways to achieve the incentive role of the course assessment for talent cultivation， which provides a useful reference for the teaching reform of BIM courses and digital education.

Key words： artificial intelligence （AI） technology; BIM courses; digital examination system