华东师大cbe第7章

第七章计算机辅助教学中的数据库及其管理 教学目标 了解试题库 资源库和知识库的共同特性和差异理解多媒体资源库的检索技术和知识库中知识的表示方法掌握试题库中题目的分类和选择 试卷组成的基本方法 主要内容 试题库及其管理多媒体资源库及其管理知识库及其管理 试题库及其管理 阐释题库系统的基本构成与功能计算机自动生成试卷对题型有什么要求 网络教学中的试卷库应该怎样构成 如何管理 试题库及其管理 题库是按照一定的教育测量理论利用计算机技术构成的某种学科题目的集合 题库中的题目属性有一些量化指标是一个统计量 如题目的难度 区分度 这是题库重要指标项 被称为项目统计量 或项目参数 是根据教育测量理论提供的方法计算出来的 题库系统是支持题库建立的和对题库进行有效管理的计算机软件 试题库及其管理 目前在题库建设中使用的测量理论有两种 即经典测量理论 CTT ClassicalTestTheory 和项目反应理论 IRT ItemResponseTheory 两种理论的核心部分是数学模型 它们是基于不同的假设提出的 经典测量理论采用的是线性的确定性模型 依赖于被试团体 项目反应理论采用的是非线性的概率模型 与被试团体无关 经典测量理论 通过项目分析和整体分析来鉴定测验试题的质量和衡量测验的有效性和可靠性 项目分析 项目分析是对考试中的每一试题进行分析 整体分析 利用测验的结果对试卷进行全面的分析和评价 经典测量理论项目分析 学业成绩考试可以用来衡量学生的实际水平 也可以用于衡量学生的相对水平 当用作衡量学生的相对水平时 对测验所做的项目分析一般包括难度分析 区分度分析和迷惑答案的有效性分析等 难度分析 是衡量测验试题难易水平的数量指标 采用 0 1 记分法 即答对1题记1分 答错时记0分 式中Pj表示第j题的难度 Cj为答对第j题的人数 n为考生数 由上面的式子可知 Pj取值范围为0 Pj 1 Pj 1时表明无一人做对该题 该题难度大 Pj 0时表明每个考生都做对了该题 该题难度小 在组成试卷时 应尽量使试卷题目的平均难度接近0 5 同时要使试题的难度有一个较合理的分布 区分度分析 是衡量测试题对不同水平被试者区分程度的指标 常用的是两端分组法 先将考生的总成绩从高分到低分排列 然后从中划出一个高分组 H组 和一个低分组 L组 二组人数相等 并分别统计两组对某题j的答对人数 各组人数为n RH和RL分别为高分组和低分组答对第j题的人数 D的取值在 1和 1之间 D 0且D值越接近 1 题目的区分能力越强 一般认为 D在0 4以上的试题就有足够好的区分能力了 而n占总人数的最佳比例是27 迷惑答案的效力 是指多重选择题中供选择用的非正确答案被挑选的可能性 如果在考试中某一选项无一人挑选 则说明该选项没迷惑力 如果被选用的人数多且低分组选用的多于高分组 则说明该选项具有较强的迷惑力 如果高分组和低分组对某选项选用的人数都很少且人数接近 说明该选项的迷惑力很小 迷惑力很小的选项被认为有效性低或没有效性 对这样的选项要修改或调整 例 100个学生 n为27 0 570 0 69 0 11 0 900 19 经典测量理论整体分析 通过信度和效度两个数量指标来描述的 用以衡量测验的可靠性和有效性 信度 是对测量一致性程度的估计 即多次测验的测量结果是一致的 测量误差是引起测验结果不一致的原因 这种不一致是非系统的 随机的 测量误差越小 测验所得结果与被试的真实水平差异越小 信度系数为真实分数与测验所得实际分数的方差之比 影响信度的因素有 试题的数量 难度 分数的分布及评分者的主观因素等 效度 是对测量准确程度的估计 即测验所要测量的东西测量到什么程度 是否如实反映了学生的知识和能力 分为三大类 内容效度 学业成绩考试题目与教材内容和教学目标的一致性程度 构造效度 考试题目与学生实际认知结构水平或某种心理特质相一致的程度 准则关联效度 统计效度 测验分数与效度准则之间的相关系数 效度准则具有一定的参照性和预测性 如 高考模拟考试 经典测量理论 各项指标的计算都与被试整体的个体特征密切相关 并随测试对象的变化而变化 主要适合于检测学生相对水平的测验 较难适应考察学生实际水平的测验 项目反应理论 项目反应理论是针对经典测量理论的不足而提出来的一种新的测量理论 它的最大优点是项目参数和被试能力参数的不变性 可以用来衡量学生的实际水平 一个成功应用就是自适应测验 Adaptivetest 的编制 由测验本身自动地去适应被试的具体情况 在施测试题的难度和数量上去适应被试特点而灵活变通 题库系统 题库系统是一个相当复杂的系统 它的建立需要专业课教师 程序设计人员和教育测量专家的分工合作 教育测量专家的工作是为建立题库提供经典的或现代的教育测量理论 使题库具有科学的数学模型 专业课教师的任务是为建立题库提出目标 按照需求挑选题目 并根据已确定的题库结构为每个题库建题卡 程序设计者的任务是设计程序 使之实现题库系统所要求的各种功能 并能快速 协调和可靠的工作 题库系统功能结构图1 题库系统功能结构图2 网络 题库系统的基本构成1 建库与维护子系统查询与检索子系统交互式组卷子系统自动组卷子系统打印与输出子系统测试分析子系统 题库系统的基本构成2 网络 远程考试组卷远程联机考试远程联机阅卷考试结果查询 题库结构设计 考虑三个基本特征 题库中的题目按学科领域分类 这些题目组合可用于特定的教学目标 或测验特定的概念或能力 题库中的每一题目由两部分组成 即题目属性指标和题目本身 题库具有构成和给出等价形式测验的能力 最基础的工作应包括 确定题目类型 规定试题属性及题库总体数据结构的确立等几方面 题库结构设计确定题目类型 计算机可以评阅 可采用是非型 多重选择型 匹配型及短答填充型等形式 题库结构设计确定题目类型 人工评阅 计算题 证明题 作图题等 题库结构设计规定试题属性 除题文以外能反映试题某些情况的指标项 常用的有题目的内容范围 目标分类层次 题目类型 难度 区分度 选中计数等 是计算机管理 产生与测验目标相符的有效试卷以及对试题进行分析评价的重要指标 题库结构设计确立题库总体数据结构 是指试题及其所有相关信息被组织存储的形式结构 分层分块 如题文 题图 答文 答图 属性指标等 各子库用关键字把同一道题的各种信息联系在一起 有时需要建立各种索引文件 设计时要考虑图形存储问题 组卷策略设计 是指系统进行组卷的方式方法 根据出卷者的需求产生一份对于测验目标 如教学评价 学生能力水平评价等 有价值的测验试卷 是题库系统自动生成有效 对测验目标来说 试卷的关键 组卷策略设计主要涉及成卷要求的数量化 卷面分数分配 库中选题等问题的处理 组卷策略设计 由三部分组成 试题属性项定义 组卷参数的定义 变换算法的说明 根据组卷方式和评价的类型不同 可划分为三大类型 智能组卷 相对评价组卷 绝对评价组卷 组卷策略设计 例 智能组卷 P207 设置总体参数设置题型比例表题型与知识点分布对应试卷难度比例的分配试卷区分度比例的分配形成最终抽题的组卷参数表 多媒体资源库及其管理 阐述多媒体资源库的基本组成如何设计进一个多媒体资源库系统多媒体资源库有哪些检索技术 多媒体资源库及其管理 支持多媒体网络教学的核心是多媒体资源库的配套建设 适用于校园网内部 为以教师为主导的教学和以学生为主体的学习提供直接的技术支持 多媒体资源库可由多媒体素材库 多媒体课件库 VOD视频点播系统 网络课程库 教学案例库和试题库等部分组成 多媒体资源库基本组成 多媒体素材库中包含大量的多媒体信息 如各类教育教学所需的文字材料 图片资料 图表资料 各种动画 声音 视频等 多媒体课件库中存放有各专业各门课程的多媒体教学软件 购买或自己制作 VOD视频点播系统内装有大量的教育教学用视频资料 如教育电视片 教学电视片 各类经典影视片 爱国主义教育片 各门课程的实操教学环节录像片等 多媒体资源库基本组成 网络课程库内存放有成熟的网络课程 一般自己制作 统一基于WEB格式 包含有多个功能模块 教学案例库中存有各个专业 各门课程的教学案例 案例以多媒体课件或是视频录像片的形式存在 试题库中存放有大量的试题 试题逐级分类存放 是开放式的 可扩展的 多媒体资源库系统设计 建立一套本校内部使用的多媒体素材库 这是整个资源库建设中最为重要 工作量最大 技术难度很高的工作 提供入库工具具有海量存储能力并行建立VOD视频点播系统可控视频流技术同时支持超过100个的视频流并行建立多媒体课件库支持上传与下载 多媒体资源库系统设计 三者集成集合后台内容多元化 按照一定的组织方式 存贮方式 分门别类存储在硬盘阵列中 前台为同一的门户网站 提供跨平台高查准率 高查全率的检索 多媒体资源库网络教学运作模式 教师网上多媒体备课教师网上多媒体上课教师网上集体备课学生自学网上课程教师可以利用试题库系统 在课堂上直接自动组卷 对学生进行测试 考试可以在网上进行 学生可以上试题库 进行模拟测试 强化学习 教师和学生都可以利用VOD视频点播系统进行教学和学习 教师可以直接调用案例库中的案例进行教学 学生可以自已进入案例库进行案例的观看和分析 实现自主学习 多媒体资源库检索技术 应用于提问与文件表示的匹配比较技术准确匹配技术 要求文献中包含的需求模式必须与提问表达的模式完全匹配 才能作为命中文献输出 模糊匹配技术 部分匹配提问与文件表示的方式发展 P214基于关键词的检索基于概念的检索基于内容的检索 体现思维实质 知识库及其管理 知识库与数据库有哪些相同 哪些不同 怎样理解知识库中的的概念 事实和规则 一个知识库系统的主要特征是什么 知识与知识表示 知识是一种用符号表示的信息 信息是知识的内涵与实体 而符号是信息的外延与形式例 f x 2x 数学知识 人有两条腿 完全知识 明天可能下雨 不完全知识 f ma 力学知识 知识与知识表示 计算机中所能表示的知识均要满足下面的条件 知识表示需要有一个统一的结构模式 知识表示需要有有限一致的符号 上述的符号与模式能构成一个合理的体系 一般所采用的知识表示体系是用 概念 事实 规则 所表示的三级知识体系 这种体系将知识分成为三个层次 即概念知识层 事实知识层和规则知识层 知识与知识表示 花 红色 太阳 人 手 世界 美丽 太阳是红的 人有一双手 人能改造世界 花是红的 花是美丽的 人有一双手 故人能改造世界 花是红的 因此花是美丽的 产生事实 产生规则 知识与知识表示 目前知识表示方法很多 有产生式规则 语义网络 框架 面向对象以及谓词逻辑等知识表示方法 但是 在知识库系统中目前一般采用谓词逻辑表示方法 在谓词逻辑中 知识构造概念 事实与规则可分别用个体 或变元 谓词与谓词公式表示 例 is flower red beautiful flower 知识库 知识库 与数据库对照 知识库是知识的集合 知识包括概念 事实与规则数据库是数据的集合 包括属性值与元组属性值 概念 元组 事实 数据库中没有规则知识库的基本内容可描述如下 KB F R 其中KB代表知识库 F代表事实集 R代表规则集 知识库 从数据库的角度引入AI技术 数据库界 具有智能的数据库系统 着重逻辑程序的设计性能上体现在演绎推理能力的扩充 语义知识的引入 知识的获取 知识和数据的有效组织及管理 效率上体现在数据库对用户查询的快速响应与查询优化上 从AI的角度引入数据库技术 人工智能界 基于知识的信息处理利用现有知识进行推理 联想 学习和问题求解 知识库管理系统 知识库是知识的集合 当这种集合的元素量很大时就需要管理 而管理知识库的计算机软件就称为知识库管理系统 知识库管理系统应具有支持传统 关系 数据库管理系统的一切功能 包括对数据 知识的有效地存取 事务处理等 还应有一个描述性语言 用于对知识的操纵与处理 知识库系统 知识库系统是一种资源的集成 它包括硬件 软件 信息以及有关的人员 具体有如下内容 知识库及相应的存储机构 知识库管理系统及相应的机制 知识获取机构及相应的人