智能组卷系统设计开题报告

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1、开题报告智能组卷系统设计一、选题的背景、意义组卷系统的诞生是从计算机用于教学开始的，那时的组卷系统并没有一个明确的概念，并且也不是计算机辅助教学的重点，只是用于一个小型的试卷库对学生进行简单的测验。到上世纪60年代初，伴随着计算机辅助教学(CAI)的发展智能考试系统才逐步完善起来的，其中包括考试系统、课表编排、管理教学系统等。这个阶段的辅助教学系统利用计算机为媒介，通过存入计算机程序（教案）运行来实现课堂教学、辅助答疑、实验仿真以及测验考试等教学活动的综合技术是当时国外教学技术领域中最重要、最活跃的组

2、成部分之一。自70年代开始，一些研究者开始把人工智能(AI)的基本技术引进到计算机辅助教学中，组卷系统作为计算机辅助教学一个侧面有了很大的提高，并在教学中发挥越来越大的重要性。此后，自动组卷系统作为试题库系统的一个重要子系统出现。在试题库系统的研究上，国外对标准化考试系统建立的试题库软件系统有美国的TOEFL,GRE,GMAT考试计算机系统[1],新加坡的化学标准化考试计算机系统。但是这些试题库在组卷功能上存在着针对性、随机性太强的缺点，原因有二点:一是不能处理用户的不同层次的、模糊或不完整的组卷要求

3、信息；二是如果考试偶然和考生的学习相悖，则无法测试真实水平，不能很好的适应个性教育。1986年以来，国内也建立了许多各种学科的试题库系统，如计算机辅助英语设计系统、高等数学试题系统MATBAS、大学工科物理试题库(PBICS)、南京大学计算机科学与技术系研制的PASCAL题库系统，高教司的重点项目“基于知识的成卷系统通用外壳软件”等系统。但那时的系统大多数还停留在题库管理上，对试题和试卷的度量指标，组卷理论及教育测量的研究还不够，在模拟专家组卷方面能力较差，大多几乎没有智能组卷功能，并且其规模和软件质

4、量参次不齐，存在着专用、封闭、功能单一、单用户使用等不足。此后，许多高校和科研单位对科学智能组卷进行研究，采用不同的方法实现组卷，如随机法[2]、回溯法[3]、动态规划法[4]等，都取得了一定的成效。近年来，随着网络日益广泛的发展，网络教学已经成为了传统教学的重要补充，而作为其主要组成部分的组卷系统发挥了很大的作用。目前组卷系统采用的算法大致有三种：以随机算法为主的自动组卷系统、以回溯试探法为主的自动组卷系统和以人工智能与信息处理为主的智能组卷系统。基于随机算法的自动组卷系统是最早出现的系统，它采用随

5、机算法从题库中随机抽取一定数量的试题构成试卷。基于随机选取的组卷系统结构简单、组卷快速，但是使用面窄，只能适用于题库中的试题结构相似、组卷要求低的使用范围，不能满足较高的教学实践中的组卷要求。如果将这样的系统运用到高质量的组卷任务，为了满足用户提出的各种要求系统将不得不进行大量的随机选取、判断、抛弃、再选取的重复过程，系统容易陷入死循环。为了改进基于随机组卷算法的组卷系统[5]，出现了利用回溯算法的组卷系统。回溯试探法是将随机选取法产生的每一状态类型纪录下来，当搜索失败时释放上次纪录的状态类型，然后再

6、依据一定的规律（正是这种规律破坏了选取试题的随机性）变换一种新的状态类型进行试探，通过不断的回溯试探直到试卷生成完毕或退回出发点为止。这种有条件的深度优先算法，对于状态类型和出题量都较少的题库系统而言，组卷成功率较好，但是在实际到一个应用时发现这种算法对内存的占用量很大，程序结构相对比较复杂，而且选取试题缺乏随机性，组卷时间长，后两点是用户无法接受的，因此它也不是一种很好地用来自动组卷的算法。二、研究的基本内容与拟解决的主要问题智能组卷是按照教师和教学的要求，由计算机自动从试题库中选择试题，组成符合要

7、求的试卷，它是考试系统智能化或半智能化操作的核心目标之一，是计算机辅助教学的重要组成部分。智能组卷系统首先需要调用相应的组卷策略，设计出符合用户要求和一定约束条件的试卷模式，然后再按试卷模式选取试题组成试卷。组卷过程是在题目分数、难度系数、试题覆盖面、题型比例等约束都满足的条件下，根据经验和考试目的，通过对不同的知识点赋予恰当的题型组合，由计算机从题库中抽出合适的题目组成试卷。组卷问题是一个多重约束条件下的组合优化问题，组卷策略的优劣直接影响着组卷系统的性能[6]。智能组卷涉及组卷模型和组卷方法两个方

8、面的内容。在智能组卷中如何保证生成的试卷能最大程度地满足用户的不同需要，并具有随机性、科学性、合理性等特点是系统设计和实现的关键所在。尤其在交互式环境下用户对于组卷速度、题目多样性、试卷合理性等要求较高，而一个理论上较完美的算法可能会以牺牲时间作为代价，往往还不能达到预期的效果。因此，一个良好的组卷系统对于考生考试来说起着很重要作用。三、研究的方法与技术路线、研究难点，预期达到的目标(一)研究的方法由组卷系统所生成的试卷必须符合考试学的基本原理，符合各具