基于XML自适应考试系统设计与实现.docVIP

基于XML的自适应考试系统的设计与实现 Design and Implementation of XML-Based Computerized adaptive tests 袁国民 海军指挥学院教育技术中心 Tel:025-4829865 E-mail:yuangaoming@ 本文介绍了项目反应理论（IRT）和计算机化自适应考试（CAT）的基本理论和实现过程。并提出了一个基于XML语言的自适应考试系统的基本组成和三层结构模型，介绍了各个过程中的关键技术和实现手段。 关键词：XML CAT 远程教育 E-Learning 1 引言 当前，考试的指导理论主要有两种：1〕以真分数理论为代表的经典测试理论（CCT），2〕项目反应理论（IRT）。经过了近百年的发展，经典测试理论建立了一系列题目分析的公式，如表示难度的p值，表示区分度的题目与测试相关系数，估计分数真值的标准误差及由此推算出来的信度公式等。经典测试理论对建立试卷、考分转换与等值等均有一套较为完整的方法。但此理论仍有不够完善的地方：考生分数和题目难度有着密切关系，即题目难度是相对于考生而言的。如何使得题目参数稳定，不受受测样本影响，项目反应理论正是在这种背景下出现的。 项目反应理论是以受测者的回答问题的情况，经题目特征函数的运算，推测受测者的能力。根据项目反应理论，能力为θ的人答对题(u=1)的概率如公式(1)所示： （1） 式中： θ: 受测者能力值 a：题目的区分度 b：题目的难度 c：题目的猜测系数 P：能力为θ的人答对此题目的概率 2 计算机化自适应考试（Computerized Adaptive Test—CAT） 计算机自适应考试（CAT）。它的核心思想是：系统会根据用户答题情况不断计算被试者的能力值及信息量，并实时地根据这些参数调整出题策略，最终给被试者一个恰当的评价。简单的说就是：CAT在做测验时，先从题库中选取一个试题实施测试，如果受试者答对了就选取一个较难的题再施测；如果受试者答错了就选取一个简单的题目再施测；不断重复测验过程，一直到受试者的能力被精确估计出来为止。 整个测试过程如图1所示： 下面对CAT系统进行测试的各个环节加以详细描述。 2.1 建立IRT题库 建立题库是一个复杂的系统工程，首先要建立系统的IRT数学模型，然后确定试题的属性指标以及试题的组成结构，再组织大批量的优秀学科教师编写试题。 为了保证这些试题的科学性和有效性，还要组织大量的被试样本，进行抽样测试。题库作为一个教育测量工具，它不仅仅是只有试题管理和组卷的功能，它更重要的功能是收集测试数据，并对这些测试数据进行统计与分析，发现题库中所存在的问题，发现教师教学过程中的问题，发现学生学习过程中的问题。 2.2 系统初始化 参数的初始化是指在受测者在进行测试之前，对受测者的能力值进行初始估计，一般有以下几种方法： （1）选择中等难度的试题，即假定受测者的能力为中等，在题库中随机抽取难度为中等的题目，作为测试的开始点。 （2）根据历史记录确定受测者的初始能力值，受测者可能参加过测试，可以根据以前的测试记录决定此次的开始题目，或根据以前其他受测者的测试记录决定开始题目。 （3）受测者自行选择，由受测者自行决定自己的能力程度，选择测试起始题目。 2.3 根据考生的估算能力值选择合适的题目 不断抽取和受测者能力相适应的题目是CAT的基本原则。通常，我们利用IRT题库中题目的最大信息函数来确定所选择的题目。IRT用题目的信息函数I(θ)来表示题目参数与受测者能力的关系。 （2） 其中： θ：受测者能力估计值 aj，bj，cj：第i题的区分度、难度、猜测系数 对于不同能力的受测者，题目有不同的信息量，信息量取最大值时，它所对应的能力值即是最适合于采用此题目测试的人员的能力值。因此，在CAT系统中，根据前面推测的能力值，系统搜寻相应信息量最大的题目进行测试。另外，还可以采用Bayes方法选取试题。它是以能力估计值在测试之后的改变作为选择标准，即选择使得能力估计值在测试之后改变最小的题目进行测试。 2.4 估计考生的能力值 正确估计受测者的能力是CAT顺利进行的前提，为计算其能力值通过对下式进行反复迭代 （3） 其中： （4） 直到公式（3）的右边很小为止。 2.5 终止条件 式（5）用于计算其标准误差，当值小于某个给定值时，考试结束。 （5） 3 XML语言的特点及系统的DTD数据结构 XML是eXtensible Markup Language（可扩展的置标语言）的缩写，是W3C组织于1