自适应考试系统组卷算法的研究与设计.pdf

中文摘要摘要随着计算机和网络技术的发展和普及，计算机～，了姒u 肚厂口越来越广泛这种考试形式可以相对减少考试环节中的人为主观因素，可以更快捷、更方便、更准确地组织考试工作，并大大减少教师的工作量目前，基于计算机的考试已经被广泛应用到各种学历考试、职称考试和证书考试中但大部分考试系统只是简单的将传统的人工出题改为计算机出题，其基本思想并没有突破传统的经典测试理论，不能很好的体现出考生的真实水平而基于项目反应理论( I t e mR e s p o n s eT h e o r y ，I R T ) 的计算机自适应考试( C o m p u t e rA d a p t i v eT e s t ，C A T ) 是以考生作为对象，根据不同考生在考试过程中所反应出来的能力和水平，动态的调整适合考生难度的试题，以求更准确的反映出考生的真实能力水平本文首先对自适应考试系统的背景和现状进行了研究，论述了C A T 考试的理论基础一项目反应理论，并阐述了考生能力参数估计的几种方法；然后确定了考生能力值估计的方法和初始题目选择策略，给出了自适应考试系统的设计思路和解决方案组卷算法是本文研究的重点，通过对多种选题策略的深入分析和比较，本文在基于可操作性和实用性的基础上，提出了一种优化的组卷方法，既可以对考生的初始能力值进行估计又可以完成自适应题目选择。

’最后对系统进行了测试，验证了系统的可行性和实用性，统计并分析了实验结果，以便今后对系统做进一步改进和完善关键字：项目反应理论；计算机自适应考试；组卷算法；能力值英文摘要A b s tr a c tW i t ht h ed e v e l o p m e n ta n dp o p u l a r i z a t i o no fc o m p u t e ra n dn e t w o r kt e c h n o l o g y ,C o m p u t e r i z e de x a m i n a t i o nh a sb e e na p p l i e dm o r ea n dm o r ee x t e n s i v e ．T h i sf o r mo fe x a m i n a t i o nC a nr e d u c et h eh u m a ns u b j e c t i v ef a c t o r si nt h ee x a m i n a t i o n ，i ta l s oC a no r g a n i z et h ee x a m i n a t i o nm o r eq u i c k l y , m o r ec o n v e n i e n t l y , a n dm o r ea c c u r a t e l y , m o s ts i g n i f i c a n t l y , i tC a nr e d u c et h ew o r k l o a do ft h et e a c h e r s ．A tp r e s e n t ，c o m p m e r - b a s e dt e s th a sb e e nw i d e l ya p p l i e dt ov a r i o u se d u c a t i o ne x a m i n a t i o n s ，t i t l ee x a m i n a t i o na n dc e r t i f i c a t i o ne x a m i n a t i o n s ．B u tm o s to ft h ee x a m i n a t i o ns y s t e m so n l yc h a n g et h et r a d i t i o n a lw a yo fm a n u a lq u e s t i o n si n t oc o m p u t e rq u e s t i o n s ，t h eb a s i ci d e ah a sn o tb r o k e nt h r o u g ht h et r a d i t i o n a lc l a s s i c a lt e s tt h e o r y ，a n di tC a nn o tr e f l e c tt h et r u el e v e lo ft h ee x a m i n e ew e l l ．I no r d e rt oa s s e s st h et r u el e v e lo fe x a m i n e em o r ea c c u r a t e l y , t h eC o m p u t e rA d a p t i v eT e s tw h i c hb a s e do nt h eI t e mR e s p o n s eT h e o r yt r e a t st h ee x a m i n e ea sao b j e c t ．a c c o r d i n gt od i f f e r e n te x a m i n e ew h or e f l e c tt h ea b i l i t ya n dl e v e li nt h ee x a m i n a t i o n ，a d j u s tt h ed i f f i c u l t yo ft h ee x a m i n a t i o nd y n a m i c a l l y ．T h ep a p e rf i r s t l yr e s e a r c ht h eb a c k g r o u n da n ds t a t u so ft h eC A Ts y s t e m ，d i s c u s s e st h et h e o r e t i c a lb a s i sf o rC A Te x a m - C A T , e l a b o r a t es e v e r a lm e t h o d so fp a r a m e t e re s t i m a t i o no fe x a m i n e e ’Sa b i l i t y ．A n d ．t h e ni td e t e r m i n e st h em e t h o do ft h ea b i l i t yv a l u ee s t i m a t i o n ．a n dt h ei n i t i a ls u b j e c ts e l e c t i o ns t r a t e g y , a n dp u tf o r t l lad e s i g ni d e aa n ds o l u t i o nf o rC A Ts y s t e m ．T e s tp a p e rc o m p o s i t i o na l g o r i t h mi st h ef o c u so ft h i sp a p e r ,t h r o u g ht h ea n a l y s i sa n dc o m p a r i s o no ft h ev a r i o u ss t r a t e g i e sa b o u tt o p i c ss e l e c t i o n ，t h ep a p e rb r i n gf o r w a r dao p t i m i z e dm e t h o da b o u tt o p i c ss e l e c t i o n , w h i c hi sb a s e do nf e a s i b i l i t ya n dp r a c t i c a l i t y ．I tn o to n l yC a ne s t i m a t et h ei n i t i a la b i l i t yo ft h ee x a m i n e e ，b u ta l s oC a nc o m p e t et h es e l f - a d a p t i v ec h o s e n ．F i n a l l y ，i no r d e rt ov e r i f yt h ef e a s i b i l i t ya n dp r a c t i c a l i t yo ft h es y s t e m ，t h ep a p e rt e s tt h es y s t e m ，r e c o r da n da n a l y z et h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t sf o rf u t u r ei m p r o v e m e n ta n dp e r f e c t i o n ．K e yW o r d s ：I t e mR e s p o n s eT h e o r y ；C o m p u t e rA d a p t i v eT e s t ；T e s tP a p e rC o m p o s i t i o nA l g o r i t h m ；A b i l i t yV a l u e自适应考试系统组卷算法的研究与设计第1 章绪论1 ．1 论文研究背景和意义随着网络技术的迅速发展，利用网络进行学习已成为现实。

网络化学习的核心要素是利用现代信息技术提供的具有全新沟通机制与丰富资源的学习环境，实现全新的既能充分发挥教师指导作用又能充分体现学生学习主体作用的“学教并重”的网络学习环境网络教学为学生的学习创建了广阔自由的环境，提供了丰富的资源，拓延了教学时空的维度考试是教学过程中的重要环节，它担负着因材旌教、选拔人才、评价教学等众多功能当前，计算机“无纸化考试系统”由于安全性高、便于组卷和评阅、资源消耗低、自动化程度高、可以实现远程考试等特点，在学历考试、各种职称考试、证书考试中已被广泛使用【l 】但大部分考试系统只是简单的将传统人工出题改为计算机出题，或者将笔试改成上机考试，其基本思想仍没有突破传统的经典测试理论( C l a s s i c a lT e s tT h e o r y ，C T T ) 在传统的考试中，考生不论水平高低全部要接受同一批题目的测试，结果对水平低的考生来说，那些难度大的题目，根本无法作答，反而引起焦虑；对高水平考生来说，那些难度小的题目，又测不出考生的真实水平，徒然浪费精力理论分析与实践经验证明，当题目难度跟考生水平相适应时，题目所提供的信息量最大，考生的积极性最高，测验效度也就最好【2 1 。

除了上面的心理学因素外，传统测验还存在以下问题：( 1 ) 考生成绩和题目难度密切相关，即题目太难或太易，可能导致考生成绩普遍偏低或偏高，差距不大 2 ) 如果考题偶然和考生的学习相悖或考生偶然答题失误，则无法测试出其真实水平 3 ) 考试测量误差与样本相关八十年代中期兴起的计算机自适应测验( C o m p u t e rA d a p t i v eT e s t ，C A T ) 是一种量裁性( T a i l o r i n g ) 考试【3 1 它根据每个考生的实际能力定制考试内容，即根据考生第1 章绪论对最初几道题目的答题情况对考生的能力作初步估计，再通过试题选择算法从试题库中选取与考生能力水平最接近的试题继续进行测试直到能够准确地标定考生的能力值为止其理论基础一项目反应理论( I t e mR e s p o n s eT h e o r y ，I R T ) 是针对经典测量理论的不足而提出来的，是一种先进的测量理论，它估计出的能力水平不依赖于特定的施测题目样本，而且能明确算出信息量即测量精度。