疫情防控期间人工智能试卷命题与分析系统的研发与应用

发布时间：2021-04-06

　　摘要:新冠肺炎疫情防控期间，在“互联网+教育”时代背景下，主动适应新技术变革，利用人工智能技术将中医诊断学课程试卷命题、分析、反馈的各项要求加以规范化和标准化，以提高试卷考核在学习效果评价中的可信度和有效性，同时系统的无纸化考核功能，支持疫情防控期间进行线上考核。按照需求设计研发人工智能试卷命题与分析系统，实践过程中，系统功能完善、操作便捷、能够满足考核需求，为疫情防控期间及以后的教学过程提供高效服务。

　　关键词:疫情防控;智能组卷;试卷命题与分析;中医诊断学

　　2020年疫情防控期间，中医诊断学课程组积极响应教育部和省教育厅的号召，坚持“停课不停教、停课不停学”，在线开展教育教学。秉承“人人皆学、处处能学、时时可学”的原则，推进线上教学资源共享和教育教学方式创新，加强对疫情防控期间线上教学的建设和研究。为保证教学效果，使教学目标不折不扣达成，中医诊断学课程组在“互联网+教育”时代背景下积极探索。

　　1研发目的

　　在注重过程评价的高等人才培养过程中，对学生的学习效果评价强调形成性评价与终结性评价相结合的评价方式，试卷考核依然是其中重要环节，在学习效果评价过程中有不可替代的作用[1]。既往在教学过程中，缺乏科学有效的试卷命题手段，传统人工命题方式存在着缺点，如:教师不可避免的主观随意性、耗时耗力、大量重复劳动[2-4]。以致试卷质量出现不足，如:从试卷形式上看，主客观题目比例、题型分类、题目数量等达不到相关试卷命题规定;从内容上看，难易度把握不足，掌握、熟悉、了解的内容比例不当，评分标准把握不严等;从考试结果分析及反馈上看，试卷分析深度不够、缺少考试结果反馈;从考试对象的分类上看，不同专业、不同学时学生用同一张试卷，影响课程在学习效果评价上的客观性和有效性。

　　针对上述问题，在“互联网+教育”时代背景下，特别在疫情防控期间，需要运用新技术手段，推动教师更新观念、提升素质、增强能力，将考核的各项要求加以规范和标准化[5-6]。当前基于人工智能的计算机辅助教学系统是其重要的实现工具，构建人工智能试卷命题与分析系统，极具应用价值[7]。

　　2研发需求

　　中医诊断学在中医学、针灸推拿学、中西医结合专业开课。课程采用形成性评价方式，期末考核采用闭卷形式，题型包括选择题、填空题、判断题、名词解释、简答题、论述题、案例分析题，内容涉及每个章节，其症状繁多、实践性强、重点难点多，且开课班级多为一、二年级，学生在学习过程中较难掌握课程核心[8-9]。如何在教学改革中做到教、学、练、考、评相结合，帮助学生提高学习能力，并通过考核检测出学生的学习能力，达到以考促学的最终教学目的[10]?在现有从“教”的角度出发进行的多种教学改革外，还应从“考”的角度着手，开发高效、实用、智能的试卷命题与分析系统。根据《安徽中医药大学试卷管理规定》对试题库及考试的具体要求，结合学科性质，设计建立人工智能试卷命题与分析系统，以针对不同专业、不同层次教学对象的教学要求，实现试卷的智能组卷、无纸化考核，有利于实现命题的准确性、科学性和规范性，真正做到教考分离，为疫情防控期间及之后的教学提供高效服务。

　　3总体设计

　　基于人工智能技术，建设一套功能完善、可根据不同高校的试卷命题标准和要求进行适当调整，能够针对不同类别学生学习效果考核的试卷命题与分析系统。真正提高命题效率与质量、有效实现无纸化考核及考试结果的分析反馈，进一步提升教学质量。

　　以中医诊断学课程为例，以教学大纲为依据，遵照《安徽中医药大学试卷管理规定》的要求，针对中医学、针灸推拿学、中西医结合等不同专业，本科生、研究生等不同层次学生对中医诊断学学习要求，检测本系统的运行效果，为进一步在校内外推广打下良好基础。

　　4功能模块

　　人工智能试卷命题与分析系统的设计，需要实现用户角色管理、题库建设与管理、人工智能组卷、无纸化考核、考试结果分析与反馈等功能模块。

　　4.1用户角色管理

　　主要是对用户权限进行分配，系统设置:管理员、教师、课程组负责人、学院审核、教务处审核等人员。不同级别对系统有不同需求，对应设置不同权限，以保证系统安全。

　　4.2题库建设与管理

　　首先由课程组老师梳理知识点出题，所出试题需要设置完备参数，分类标识，以便后期系统智能组卷抽取试题。试题参数主要包括熟练程度、难易程度、知识点、适用对象、题型管理。

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　　熟悉程度配置为熟悉、掌握、了解;难易程度配置为难、中、易，并可定义每个难度系数值;知识点配置到望诊、舌诊、闻诊、问诊、脉诊、按诊、八纲辨证、病性辨证、脏腑辨证、其他辨证方法等各章节具体内容;适用对象配置为本科生、研究生等;题型管理配置为选择题A1、A2、A3、B1、X型题，以及填空题、名词解释、简答题、论述题、案例分析题等。

　　试题内容支持多种格式，包括标准答案、评分标准等内容，存储在常规办公软件。系统支持常规办公软件直接导入功能。导入试题时，系统同时记录出题时间、教师信息等资料以备审核，审核通过后的试题方可进入试题库。教师定期对试题库进行增加、删除、备份、导入、导出等维护工作。

　　4.3人工智能组卷

　　试卷由教师在线进行智能组卷或人工抽题创建，按题型、知识点、难度系数等定义出题数量，由系统智能组卷生成多批次高质量试卷。如果对智能组卷的部分试题不满意，可选择人工修改、替换进行调整。试卷支持在线预览、自动排版，同时满足无纸化考核、传统考试和作业模式。

　　4.4无纸化考核

　　疫情期间，线上教学的同时可实现学生在线无纸化考核。教师设置口令考核，学生输入教师发布的实时口令后进入考核。考核全程教师可通过系统查看考试人数、考生信息、答题进度等多项信息。系统设置智能防作弊功能，自动随机打乱试题顺序及选项顺序，避免学生抄袭;支持随机抓拍考生考试画面，实现“云监考”;设置切屏次数，学生超过规定次数则自动提交试卷;禁止复制功能，不允许考生从其他地方复制、粘贴、剪切内容等。

　　4.5考试结果分析与反馈

　　通过系统可统计各分数段学生人数分布、优秀率、不及格率、主客观题得分率等信息，综合分析判断本次考试信度、效度及难易度。针对学生或某一场考试进行深入分析，一方面对错误率较高的知识点汇总生成错题集，及时反馈，供学生强化练习和教师重点讲解，并对前期的教学进行总结;另一方面通过人工智能设计知识点的关联度，导出错误率较高题目的关联知识点，达到供学生自主学习的目的。

　　5系统应用及特色

　　人工智能试卷命题与分析系统，是利用现代网络技术解决实际问题的一次尝试。课程组整合资源，建设中医诊断学试题库，涵盖各章节知识点、各种难度、各种题型及大纲要求的题目约2700多题。系统各项功能通过试运行，已投入使用。教师在教学过程中根据教学内容指定范围，通过智能组卷，系统生成试卷，用于作业模式、随堂考核、期末考核。系统在应用过程中便捷高效，收到学生和教师良好的反响，并有以下特色:①通过浏览器直接输入网址进入，不用安装客户端，操作简便、安全、稳定、易用。②题库管理有利于试题储备与知识传承，在线存储试题具有稳定性与动态性。题库建设是长期的过程，经过一段时间的建设与维护，题库中的海量试题信息将为组卷命题提供丰富的试题资源。③人工智能组卷提高了命题的客观性、科学性，降低人力物力消耗，从而避免大量重复劳动，减轻教师负担。④无纸化考核灵活、方便、快捷，特别在疫情防控期间，可以实现线上考核，检测学生学习能力。⑤考试分析可以及时收集信息用于诊断和分析，改进教师的“教”与学生的“学”“练”。客观识别学生距离目标、能力的差距和不足，并在分析原因的基础上同时调整“教”“学”“练”“考”“评”这5个环节，有利于形成性评价的运用。⑥中医诊断学是中医学专业的核心课程，以此为例具有很好的示范效应，不仅有助于基本理论、基本知识和基本技能的掌握，而且有利于中医四诊采集能力的培养，中医辨证思维能力的提高，激发学生学习兴趣。

　　6结语

　　在2020年这次疫情防控期间，人工智能试卷命题与分析系统运行稳定，功能完善，效果良好，在今后的教学中也应极具应用价值。本系统的研发与应用，是推进课程学习效果和考核评价模式改革的有益尝试，将有效提高组卷命题的科学性、规范性、针对性和公正性，大幅度降低教师精力消耗，实现课程考核的系统化和试卷管理的标准化，无纸化考核实现了线上考核模式，考试结果分析反馈及时、准确、有效，进而提高了课程学习效果及人才培养质量。——论文作者：汪莉1周雪梅1李玲秀1吴凡1陈仁明2黄稳2董昌武1#