基于教考分離的試題庫建設(shè)

基于教考分離的試題庫建設(shè)

“機械制造技術(shù)基礎(chǔ)”是機械類專業(yè)的一門重要的專業(yè)課程，由四個部分組成：金屬鉆頭原理和刀片、金屬鉆孔機和夾具、機械制造技術(shù)和先進制造技術(shù)。課程所涵蓋內(nèi)容豐富龐雜,既有理論,又有實踐,且綜合性、實踐性強。為了加強本門課程的課程建設(shè)與教學(xué),機械學(xué)院于2010年將其納入校級精品課,在重新修訂教學(xué)計劃、教學(xué)大綱及加強課程教學(xué)管理的基礎(chǔ)上,增設(shè)了課程設(shè)計環(huán)節(jié),配備了教學(xué)與實踐經(jīng)驗較豐富的中老年教師擔任課程主講教師,組織相關(guān)人員編寫了“機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程學(xué)習指導(dǎo)”,同時,還重點加強了多媒體教學(xué)、實驗教學(xué)、課程設(shè)計、試題庫建設(shè)等環(huán)節(jié),以期不斷提高該課程的教學(xué)質(zhì)量。試題庫建設(shè)是課程建設(shè)的組成部分,是實現(xiàn)教考分離的基本前提,是穩(wěn)定考試命題水準的重要手段,同時也為方便學(xué)生復(fù)習備考提供參考依據(jù)。20世紀90年代初,曾經(jīng)購買過西安交通大學(xué)等重點院校的部分專業(yè)課試題庫,但使用2屆后發(fā)現(xiàn)并不理想,以后只好又回到本校人工命題的路子上去。究其原因,主要在于:(1)原有的試題庫多為試題集,功能簡單,智能化與自動化水平低,往往需要人工干預(yù);(2)受版權(quán)及成本制約,原題庫的更新與擴充不便自行開發(fā);(3)隨著教學(xué)改革的深入發(fā)展,教學(xué)計劃不斷調(diào)整,原有的課程體系結(jié)構(gòu)大為改組(如將機制專業(yè)的3門專業(yè)課(金屬切削原理及刀具設(shè)計、金屬切削機床、機械制造工藝學(xué))統(tǒng)一為1門專業(yè)基礎(chǔ)平臺課,即機械制造技術(shù)基礎(chǔ)),且各院校相關(guān)課程的教學(xué)內(nèi)容根據(jù)其培養(yǎng)目標及師資和科研力量的不同各有所側(cè)重,不可能簡單劃一。故有必要在課程內(nèi)容體系重構(gòu)的基礎(chǔ)上,結(jié)合本校實際自主研發(fā)更為實用的課程試題庫,且不斷更新。智能化專家系統(tǒng)試題庫的設(shè)計可以很好地解決上述問題。下面僅就機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程智能化專家系統(tǒng)試題庫建設(shè)的相關(guān)問題做一詳細分析與探討,其原理和方法具有普遍意義。1測試庫的主體試題庫顧名思義,就是大量試題的組合(含標準/參考答案),該組合為試卷命題提供可選擇的基礎(chǔ)支撐。因此,足夠量的試題及其組合就構(gòu)成了試題庫的主體。這里所謂足夠量的試題,不僅要求題庫的題量應(yīng)足夠多,同時每一題還包括下列特征信息:(1)判斷正誤題試題類型可以設(shè)計為:(1)概念/術(shù)語題;(2)判斷正誤題;(3)選擇題;(4)簡答題;(5)分析論述題;(6)計算題;(7)作圖題;(8)設(shè)計題等。(2)標題標題根據(jù)分值不同,每一題可以是小題、中等題或大題。(3)客觀每一題可以是客觀題,也可以是主觀題(如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工藝方案設(shè)計)。(4)困難分為基本題/簡單題、中等難度題和難題3個難度等級。(5)章節(jié)屬性即該題隸屬于大綱中的哪一章節(jié),是重點章節(jié),還是非重點章節(jié)。(6)資格訓(xùn)練的信息代碼對于每一知識點,可以考察其理論層面,也可以考察其應(yīng)用層面;可以考察其局部知識層面,也可以考察其綜合知識層面。上述試題特征信息可以通過信息代碼的方式給出,信息代碼表的每一位即表示一個特征,多位信息代碼的組合構(gòu)成了試題的總體特征,以方便試卷組題、評價時提取。一個好的題庫設(shè)計,從每一套試卷來看,應(yīng)該是上述試題特征的全面合理組合,方可考察出學(xué)生對課程知識體系的整體理解與掌握程度。2設(shè)計原則和集權(quán)體系2.1知識+推理本機專家系統(tǒng)(expertsystem,ES)是人工智能研究中最活躍、取得成果最多和最實用化的一個分支。專家系統(tǒng)早期先導(dǎo)者之一,斯坦福大學(xué)的EdwardFeigenbaum教授,把專家系統(tǒng)定義為“一種智能的計算機程序,它運用知識和推理來解決只有專家才能解決的復(fù)雜問題”。也就是說,專家系統(tǒng)是一種模擬專家決策能力的計算機系統(tǒng)。模擬一詞表明專家系統(tǒng)要在所有方面都做得像專家一樣。所以在這里把專家系統(tǒng)解釋為在某一特定領(lǐng)域內(nèi),以人類專家水平去有效解決該領(lǐng)域內(nèi)有關(guān)問題的計算機程序。任何類型的專家系統(tǒng)都是圍繞知識庫(knowledgebase)和推理機(inferenceengine)來組織的。簡單地說,知識+推理=專家系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上,再加上數(shù)據(jù)庫、知識獲取、解釋機構(gòu)和人機接口等功能模塊,就構(gòu)成了一個專家系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu),如圖1所示。對于智能化專家系統(tǒng)試題庫設(shè)計而言,其主要模塊為試題數(shù)據(jù)庫(包含試題特征信息)、試卷組題規(guī)則及試卷評價體系,后二者均在推理機的機理下工作。2.2成績考核環(huán)節(jié)題庫建設(shè)的基礎(chǔ)工作是收集積累足夠量的符合上述試題特征的試題(包括本校及外校的歷年考題),即試題庫數(shù)據(jù)庫的建立,而試卷評價指標體系及組題規(guī)則的建立則是衡量試卷命題水平、穩(wěn)定試卷質(zhì)量及反饋成績考核環(huán)節(jié)教學(xué)信息的關(guān)鍵所在。試卷評價指標體系應(yīng)包括如下內(nèi)涵(以120min、閉卷考試、滿分100分為例):(1)覆蓋教學(xué)大綱全部章節(jié)內(nèi)容及知識點,且滿足試題重復(fù)度要求;(2)難易度中等偏上;(3)題量中等偏上,即半數(shù)以上學(xué)生答完試卷時間為100min左右;(4)題型、題量、客觀性、知識層面、章節(jié)分布比例合理;(5)期望值及格率85%～90%,且總體考試成績正態(tài)分布,即優(yōu)秀(≥90分)5%～10%,良好(80～90分)20%左右,中等(70～80分)40%左右,及格(60～70分)20%左右,不及格(<60分)10%～15%.2.3根據(jù)每小題的要求,有4個題的試題依據(jù)如上試卷評價指標體系,即可確定試卷組題規(guī)則:(1)重點章節(jié)所占比例不小于60%;(2)基本題占60%左右,中等難度題占35%左右,難題占5%左右;(3)客觀題30%左右,主觀題70%左右;(4)綜合題與應(yīng)用題所占比例不小于60%;(5)概念題10%左右,為小題,若每小題為2分,則每份試卷可出5個題;(6)判斷題10%左右,為小題,若每小題為2分,則每份試卷可出5個題;(7)填空題10%左右,為小題,若每小題為2分,則每份試卷可出5個題;(8)選擇題10%左右,為小題,若每小題為2分,則每份試卷可出5個題;(9)簡答題15%左右,為小題,若每小題為3分,則每份試卷可出5個題;(10)計算題10%左右,為中題,若每小題為10分,則每份試卷可出1個題;(11)作圖題5%左右,為小題,若每小題為5分,則每份試卷可出1個題;(12)設(shè)計題10%左右,為中題,若每小題為10分,則每份試卷可出1個題;(13)分析論述題20%左右,為中到大題,若每小題為10分,則每份試卷可出2個題。有了上述題庫數(shù)據(jù)庫及試卷組題規(guī)則,即可通過程序自動設(shè)計試卷,隨機抽取任一試卷,皆可作為滿足評價指標體系要求的考卷,并可方便地提供所需評價信息,無需任何人工干預(yù),此即智能化試題庫設(shè)計的基本思想。3試題庫的原理和方法對于專業(yè)基礎(chǔ)專家系統(tǒng)作為人工智能最活躍的分支,其應(yīng)用日益廣泛。本文提出的智能化專家系統(tǒng)試題庫建設(shè)的構(gòu)想,將專家系統(tǒng)的原理和方法