基于教考分离的试题库建设

基于教考分离的试题库建设

“机械制造技术基础”是机械类专业的一门重要的专业课程，由四个部分组成：金属钻头原理和刀片、金属钻孔机和夹具、机械制造技术和先进制造技术。课程所涵盖内容丰富庞杂,既有理论,又有实践,且综合性、实践性强。为了加强本门课程的课程建设与教学,机械学院于2010年将其纳入校级精品课,在重新修订教学计划、教学大纲及加强课程教学管理的基础上,增设了课程设计环节,配备了教学与实践经验较丰富的中老年教师担任课程主讲教师,组织相关人员编写了“机械制造技术基础课程学习指导”,同时,还重点加强了多媒体教学、实验教学、课程设计、试题库建设等环节,以期不断提高该课程的教学质量。试题库建设是课程建设的组成部分,是实现教考分离的基本前提,是稳定考试命题水准的重要手段,同时也为方便学生复习备考提供参考依据。20世纪90年代初,曾经购买过西安交通大学等重点院校的部分专业课试题库,但使用2届后发现并不理想,以后只好又回到本校人工命题的路子上去。究其原因,主要在于:(1)原有的试题库多为试题集,功能简单,智能化与自动化水平低,往往需要人工干预;(2)受版权及成本制约,原题库的更新与扩充不便自行开发;(3)随着教学改革的深入发展,教学计划不断调整,原有的课程体系结构大为改组(如将机制专业的3门专业课(金属切削原理及刀具设计、金属切削机床、机械制造工艺学)统一为1门专业基础平台课,即机械制造技术基础),且各院校相关课程的教学内容根据其培养目标及师资和科研力量的不同各有所侧重,不可能简单划一。故有必要在课程内容体系重构的基础上,结合本校实际自主研发更为实用的课程试题库,且不断更新。智能化专家系统试题库的设计可以很好地解决上述问题。下面仅就机械制造技术基础课程智能化专家系统试题库建设的相关问题做一详细分析与探讨,其原理和方法具有普遍意义。1测试库的主体试题库顾名思义,就是大量试题的组合(含标准/参考答案),该组合为试卷命题提供可选择的基础支撑。因此,足够量的试题及其组合就构成了试题库的主体。这里所谓足够量的试题,不仅要求题库的题量应足够多,同时每一题还包括下列特征信息:(1)判断正误题试题类型可以设计为:(1)概念/术语题;(2)判断正误题;(3)选择题;(4)简答题;(5)分析论述题;(6)计算题;(7)作图题;(8)设计题等。(2)标题标题根据分值不同,每一题可以是小题、中等题或大题。(3)客观每一题可以是客观题,也可以是主观题(如系统结构、工艺方案设计)。(4)困难分为基本题/简单题、中等难度题和难题3个难度等级。(5)章节属性即该题隶属于大纲中的哪一章节,是重点章节,还是非重点章节。(6)资格训练的信息代码对于每一知识点,可以考察其理论层面,也可以考察其应用层面;可以考察其局部知识层面,也可以考察其综合知识层面。上述试题特征信息可以通过信息代码的方式给出,信息代码表的每一位即表示一个特征,多位信息代码的组合构成了试题的总体特征,以方便试卷组题、评价时提取。一个好的题库设计,从每一套试卷来看,应该是上述试题特征的全面合理组合,方可考察出学生对课程知识体系的整体理解与掌握程度。2设计原则和集权体系2.1知识+推理本机专家系统(expertsystem,ES)是人工智能研究中最活跃、取得成果最多和最实用化的一个分支。专家系统早期先导者之一,斯坦福大学的EdwardFeigenbaum教授,把专家系统定义为“一种智能的计算机程序,它运用知识和推理来解决只有专家才能解决的复杂问题”。也就是说,专家系统是一种模拟专家决策能力的计算机系统。模拟一词表明专家系统要在所有方面都做得像专家一样。所以在这里把专家系统解释为在某一特定领域内,以人类专家水平去有效解决该领域内有关问题的计算机程序。任何类型的专家系统都是围绕知识库(knowledgebase)和推理机(inferenceengine)来组织的。简单地说,知识+推理=专家系统。在此基础上,再加上数据库、知识获取、解释机构和人机接口等功能模块,就构成了一个专家系统基本结构,如图1所示。对于智能化专家系统试题库设计而言,其主要模块为试题数据库(包含试题特征信息)、试卷组题规则及试卷评价体系,后二者均在推理机的机理下工作。2.2成绩考核环节题库建设的基础工作是收集积累足够量的符合上述试题特征的试题(包括本校及外校的历年考题),即试题库数据库的建立,而试卷评价指标体系及组题规则的建立则是衡量试卷命题水平、稳定试卷质量及反馈成绩考核环节教学信息的关键所在。试卷评价指标体系应包括如下内涵(以120min、闭卷考试、满分100分为例):(1)覆盖教学大纲全部章节内容及知识点,且满足试题重复度要求;(2)难易度中等偏上;(3)题量中等偏上,即半数以上学生答完试卷时间为100min左右;(4)题型、题量、客观性、知识层面、章节分布比例合理;(5)期望值及格率85%～90%,且总体考试成绩正态分布,即优秀(≥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根据每小题的要求,有4个题的试题依据如上试卷评价指标体系,即可确定试卷组题规则:(1)重点章节所占比例不小于60%;(2)基本题占60%左右,中等难度题占35%左右,难题占5%左右;(3)客观题30%左右,主观题70%左右;(4)综合题与应用题所占比例不小于60%;(5)概念题10%左右,为小题,若每小题为2分,则每份试卷可出5个题;(6)判断题10%左右,为小题,若每小题为2分,则每份试卷可出5个题;(7)填空题10%左右,为小题,若每小题为2分,则每份试卷可出5个题;(8)选择题10%左右,为小题,若每小题为2分,则每份试卷可出5个题;(9)简答题15%左右,为小题,若每小题为3分,则每份试卷可出5个题;(10)计算题10%左右,为中题,若每小题为10分,则每份试卷可出1个题;(11)作图题5%左右,为小题,若每小题为5分,则每份试卷可出1个题;(12)设计题10%左右,为中题,若每小题为10分,则每份试卷可出1个题;(13)分析论述题20%左右,为中到大题,若每小题为10分,则每份试卷可出2个题。有了上述题库数据库及试卷组题规则,即可通过程序自动设计试卷,随机抽取任一试卷,皆可作为满足评价指标体系要求的考卷,并可方便地提供所需评价信息,无需任何人工干预,此即智能化试题库设计的基本思想。3试题库的原理和方法对于专业基础专家系统作为人工智能最活跃的分支,其应用日益广泛。本文提出的智能化专家系统试题库建设的构想,将专家系统的原理和方法