專利名稱：基于蟻群優(yōu)化搜索的智能題庫試卷構(gòu)造技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算機(jī)輔助系統(tǒng)和智能計算兩大領(lǐng)域，主要涉及一種基于蟻群優(yōu)化 搜索的智能題庫試卷構(gòu)造技術(shù)。
背景技術(shù)：
在當(dāng)代的教育體系中，計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展帶來了很多的好處和便利。各 種各樣的計算機(jī)輔助應(yīng)用平臺已經(jīng)被廣泛利用，例如智能授課系統(tǒng)、遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)系統(tǒng)、虛 擬實驗室、自適應(yīng)測試系統(tǒng)等。這些被認(rèn)為是網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)的一部分的系統(tǒng)讓傳統(tǒng)模式的 學(xué)習(xí)和授課更為輕松、靈活和多樣化。一般來說，作為測試學(xué)生知識水平和能力的方法，考試是最為常見和有效的。 傳統(tǒng)上，教師需要花費(fèi)大量的時間去設(shè)計一份試卷，但往往所設(shè)計的試卷不能滿足試卷 難度、區(qū)分度以及所需的完成時間等要求。而如今，計算機(jī)輔助系統(tǒng)有望更為有效地設(shè) 計試卷用以測試學(xué)生的知識水平。早在20世紀(jì)90年代，一些考試機(jī)構(gòu)，例如GRE、托 福等，已經(jīng)開始采用計算機(jī)輔助系統(tǒng)來設(shè)計試卷。目前這些系統(tǒng)包括MultitestII、CATES 等，雖然這些系統(tǒng)生成的試卷在難度、區(qū)分度等的要求下存在不足，與傳統(tǒng)的手工設(shè)計 試卷相比，通過這些系統(tǒng)可以更加快速地生成試卷，縮短了考試的時間間隔。此外，針 對不同的學(xué)生，采取個性化的評估測試方案是目前的發(fā)展趨勢，而智能題庫試卷構(gòu)造技 術(shù)能很好地滿足這一要求。因此，智能題庫試卷構(gòu)造技術(shù)顯示出其光明的前景和巨大的 價值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一個能夠設(shè)計具有高區(qū)分度，滿足難度、題型和時間要求的高質(zhì) 量智能題庫試卷構(gòu)造技術(shù)。雖然目前市面上已經(jīng)有很多這種類型的技術(shù)，可是這些技術(shù) 在設(shè)計考卷的時候只是簡單地從題庫中隨機(jī)挑選一些試題，而我們提出的技術(shù)充分考慮 了所設(shè)計的試卷的難度、區(qū)分度、涉及的考點、題型以及完成試卷所需的時間。本發(fā)明 提出的技術(shù)具有以下特點(1)自適應(yīng)性題庫中題目的屬性會自動地更新以反映學(xué)生最近的學(xué)習(xí)狀態(tài)。 當(dāng)一個學(xué)生登錄系統(tǒng)并完成某道試題之后，該試題的一些屬性，包括所需完成時間、難 度、區(qū)分度等，會隨之被更新。(2)可靠性由于試題的屬性會隨著學(xué)生做練習(xí)的時候不斷被更新，所以老師 或者管理員新加入到題庫中的試題對于我們構(gòu)造的試卷是可靠的。當(dāng)老師給出測試的要 求后，可以構(gòu)造出一份具有很高評估性的試卷。(3)組織考試的靈活性當(dāng)某些考生由于個人原因缺考時，可以靈活地為該考 試另外組織一次考試，并且保證試卷難度、區(qū)分度等屬性的一致。除此之外，該技術(shù)內(nèi)嵌了強(qiáng)大的蟻群優(yōu)化算法來挑選題目以構(gòu)造一份高質(zhì)量的 試卷。自從Dorigo提出蟻群算法以來，這種算法已經(jīng)在各種領(lǐng)域得到應(yīng)用。但是，用該算法來構(gòu)造試卷還是一種新的嘗試。根據(jù)分析，蟻群算法中的“螞蟻”挑選結(jié)點來構(gòu)造路徑的過程跟一般的挑選試題的過程是相符的，如圖1，因此，可以用該算法來挑選試題。


圖1螞蟻的路徑構(gòu)造示意2 (a) ACO-TC整體流程圖(b)螞蟻構(gòu)造過程流程圖
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)作進(jìn)一步的描述。設(shè)一張試卷中有η道題目，每道題目都有它們各自的屬性，包括ID號i，類型 Y1,難度φ，分度ei，所需完成時間I1以及涉及的知識點S。假設(shè)有Y種類型的題目，每 種類型k的題目對應(yīng)一個分值V1,該類型題目在試卷中所占的比重Sk可以被定義為
權(quán)利要求
1.一個基于蟻群優(yōu)化搜索的智能題庫試卷構(gòu)造技術(shù)，其特征是采用了一種新型的 蟻群優(yōu)化搜索技術(shù)構(gòu)造具有高區(qū)分度的試卷，并在構(gòu)造試卷的過程中充分考慮了試卷的 難度、區(qū)分度、涉及的考點、題型以及完成試卷所需的時間，具有適應(yīng)性、可靠性、靈 活性等特點，并包括以下主要步驟和操作(1)按照每道題目所具有的屬性，建立問題屬性描述方案包括ID號i，類型y1;難度頭，區(qū)分度所需完成時間I1以及涉及的知識點s，各個屬性的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下
2.根據(jù)權(quán)利要求1所描述的基于蟻群優(yōu)化搜索的智能測試試卷構(gòu)造技術(shù)，其特征是 建立問題屬性描述方案，并根據(jù)試卷中所有題目的平均屬性得出試卷的整體屬性，試卷 整體難度D和整體區(qū)分度E的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下
3.根據(jù)權(quán)利要求1所描述的基于蟻群優(yōu)化搜索的智能題庫試卷構(gòu)造技術(shù)，其特征是建立題目的候選列表，是通過上述公式確定所涉及的知識點、題型以及難度來建立候選 列表的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所描述的基于蟻群優(yōu)化搜索的智能題庫試卷構(gòu)造技術(shù)，其特征是 以問題的區(qū)分度作為啟發(fā)信息素，螞蟻a按照啟發(fā)式信息素的概率分布隨機(jī)地從候選列 表中選擇下一道題目。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所描述的基于蟻群優(yōu)化搜索的智能題庫試卷構(gòu)造技術(shù)，當(dāng)螞蟻完成 L份試卷的構(gòu)造之后，利用評價方程對試卷進(jìn)行評價，如果將試卷的最后一道題刪去，該 評價方程的函數(shù)值更小，則將該題刪去，并且對新產(chǎn)生的試卷再做一次評估。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所描述的基于蟻群優(yōu)化搜索的智能題庫試卷構(gòu)造技術(shù)，其特征是 構(gòu)造完一份試卷后，進(jìn)行局部搜索，隨機(jī)更換試卷中的一小部分題目，看看結(jié)果是不是 更優(yōu)，如果是的話，則更新該試卷，否則保留原試卷。
全文摘要
本發(fā)明提出了一個基于蟻群優(yōu)化搜索的智能題庫試卷構(gòu)造技術(shù)。該技術(shù)充分考慮了試卷的難度、區(qū)分度、涉及的考點、題型以及完成試卷所需的時間，采用了新型的蟻群優(yōu)化搜索技術(shù)構(gòu)造具有高區(qū)分度的試卷，具體做法是以題目的區(qū)分度作為啟發(fā)信息素，并且引入建立候選列表、信息素全局和局部更新以及局部搜索等策略，高效、快捷地構(gòu)造具有高區(qū)分度、科學(xué)合理的試卷。此外，該技術(shù)還具有自適應(yīng)性、可靠性、靈活性等特點。使用者可利用該技術(shù)構(gòu)造一份或多份具有高區(qū)分度的試卷并組織考試。
文檔編號G06F19/00GK102012970SQ20101056686
公開日2011年4月13日 申請日期2010年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月29日
發(fā)明者張軍, 胡曉敏, 謝振宇 申請人:中山大學(xué)