CN108346117A - 一种基于qti标准的云测评***实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于QTI标准的云测评***实现方法，包括：云测评插件、试题处理模块、测评模块、数据分析模块、可视化展现模块；教师通过测评插件获取试题数据信息并进行预处理操作，生成基于QTI标准的试题资源文件，然后上传至云端服务器；学生获取试题信息并作答，***依据经典测量理论以及基于关联规则的数据挖掘算法分析学生作答结果数据，并以图表的形式展示分析结果。本发明能够为师生提供教学测评活动支持，通过对测评结果的数据分析，客观反映学生的学习状况以及分析评价试题质量，有助于改善教学过程计划，调整教学侧重点，把握教学质量，对师生的教学帮助具有重大意义。
Description
技术领域
本发明涉及信息化、数字化教育技术领域，特别涉及一种基于QTI标准、应用于教学测评活动的云测评***实现方法。
背景技术
以云计算、大数据、移动互联网和物联网等为代表的新一代信息技术已成为国家战略性新兴产业的重点，云计算引领IT行业进入了一个新的开端，加快了终端、内容和服务一体化的新型产业生态形成与发展，也为解决教育信息化发展瓶颈问题带来新的机遇。
练***台的不同，不同练***台之间很难实现题库或试题的交流与共享。
IMS(Instructional Management System)是美国高等教育协会的非盈利机构EDUCOM(现为EDUCAUSE)下的一个项目组，现已发展为全球学习联合公司(Global LearningConsortium)。它是一家非盈利性质的国际组织，一直在致力于为E-Learning制定通用的国际化标准。为了解决不同的练习与测评***之间的内容交互问题，IMS组织制定了QTI(Question Test and Interoperability)规范，这组规范由一系列单个规范文本组成，主要解决目前练习/测试数据的独享性和缺乏开放性等问题，核心目标是为现代远程学习的不同***和用户提供具有互操作性的标准格式的联系/测试数据。该规范参照IMS、IEEE、ADL等相关标准，形成ASI信息模型、结果报告信息模型以及XML绑定势力三部分文档草案。
经典测验理论是最早实现数学形式化的测量理论。它从十九世纪末开始兴起，二十世纪30年代形成比较完整的体系而渐趋成熟。50年代格里克森的著作使其具有完备的数学理论形式，而1968年洛德和诺维克的《心理测验分数的统计理论》一书，将经典测验理论发展至颠峰状态，并实现了向现代测量理论的转换。经典测量理论又称真分数理论，由基本假设、信度、效度概念组成，其基本思想是把测验的得分看做真分数和误差分数的线性组合，可以归结为简单的数学模型：X＝T+E，X是观察分数，T是真分数，E是误差分。
经典测量理论的可行性在于，如果测量的次数足够多或者被测试的团体足够大，随机误差E会相互抵消，则观察分数与真分数将十分接近。换句话说，测试的结果可以有效地排除偶然因素，使其最大限度的反映出被测者的真实水平和试题本身的问题。
FP-Growth算法是韩家炜等人在2000年提出的关联分析算法，它采取如下分治策略：将提供频繁项集的数据库压缩到一棵频繁模式树(FP-tree)，但仍保留项集关联信息。在算法中使用了一种称为频繁模式树(Frequent Pattern Tree)的数据结构。FP-tree是一种特殊的前缀树，由频繁项头表和项前缀树构成。FP-Growth算法基于以上的结构加快整个挖掘过程。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于QTI标准的云测评***实现方法，以QTI标准为试题信息传输的格式规范，提供一种满足教师与学生在教学过程中完成测评活动的云测评***实现方法。
本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种基于QTI标准的云测评***实现方法，包括以下步骤：
1)通过云测评插件，获取现有教学资源文档中相关试题信息数据；
2)试题处理模块，首先对原始试题信息数据进行预处理操作，形成符合规范的特征数据，然后将预处理后的试题信息数据以QTI标准写入XML文件中，形成通用、可共享的基于QTI标准的试题资源XML文件；
3)测评模块，教师将试题资源文件包括XML文件、图片，上传至云端服务器，学生获取试题信息并在***中进行作答；
4)数据分析模块，对学生的测评结果进行基于经典测量理论的统计分析以及基于关联规则的试题分析，以此评价试题的质量和挖掘试题中信息的潜在关系规则；
5)可视化展现模块，用于将数据分析结果进行可视化展现，便于直观地了解分析结果，并据此分析教学活动中存在的问题，优化教学内容、侧重教学重点、提高教学质量。
优选的，所述步骤1)通过云测评插件，获取现有教学资源文档中相关试题信息数据，实现了IDTExtensibility2和IRibbonExtensibility两个接口，教师可直接在office文档中，通过插件提供的Ribbon自定义功能区，轻松完成命题工作。
优选的，步骤2)中对原始试题信息数据进行预处理操作，包括：正则表达式匹配、筛选、过滤、标记。
优选的，步骤2)中试题处理模块，对原始数据信息进行预处理操作并生成基于QTI标准的试题资源XML文件，具体包括以下步骤：
2.1)根据预先设定规则，对原始试题信息数据进行标记、过滤工作；
2.2)通过正则表达式匹配，自动筛选出符合要求的试题信息内容并按照一定规则排列；
2.3)对于预处理完成后的试题数据信息，在各标记位置处依照QTI规范中字段规定标准，添加XML书写规范所要求的字段名称字符串，为用于分隔试题信息；
2.4)将试题数据通过XmlTextWriter以流的形式写入XML文件中，生成符合QTI规范的试题资源XML文件。
具体的，XmlTextWriter首先设置所需创建的XML文件格式，然后可以通过WriteStartElement和WriteElementString方法来创建元素，如果有子结点的元素，那么创建的时候就用WriteStartElement，然后去创建子元素，创建完毕后，要调用相应的WriteEndElement来告诉编译器，创建完毕，用WriteElementString来创建单个的元素，用WriteAttributeString来创建属性；至此生成符合QTI规范的试题资源XML文件。
优选的，步骤3)中测评模块，采用基于云服务的应用集成，实现面向应用场景的业务整合；教师将试题资源相关文件包括文本、图片，通过HTTP协议上传至云端服务器；学生从不同终端上获取试题信息并在***中进行作答，解决了多终端情境下数据、信息难以交互的问题。
优选的，步骤4)中数据分析模块，对测评结果进行基于经典测量理论的统计分析以及基于关联规则的试题分析，具体包括以下步骤：
4.1)基于经典测量理论的统计分析，从信度、效度、难度、区分度、平均数、方差与标准差六个衡量指标来统计学生的测评结果，通过统计分析反应学生的学习情况，以便于调整教学方案；
4.2)基于关联规则的试题分析，采用FP-growth算法，通过学生的测评结果中表现的知识点掌握情况，对得分率低的题目进行分析，挖掘试题信息中知识点之间的关联，从而有效地调整教学计划与侧重点。
优选的，步骤5)中可视化展现模块，将测评作答结果进行个性化展示，包括以柱状图和表格的形式展现，通过某次测评结果数据分析可以得出相应学生的学习掌握情况以及试题本身知识点之间的相互关联，促进教育决策和教育辅助应用的科学化、合理化、***化，分析出教学活动中存在的问题，为教学管理和组织提供科学依据。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1)能将现有的大量试题信息资源(多以office文档形式存在)，通过云测评插件提供的Ribbon自定义功能区，直接在office文档中进行命题操作，试题信息转化为符合QTI标准的国际通用的练习/测试试题数据，有效地解决目前练习/测试试题数据的独享性和缺乏开放性等问题，实现试题信息的交流与共享。
2)以云端作为数据交互的服务方式，减轻了数据存储和管理的负担，实现了与位置无关的广泛数据访问，同时采用基于云服务的应用集成，实现面向应用场景的业务整合，解决了多终端情境下数据、信息难以交互的问题，完美地切合教学测评活动应用场景需求。
3)提供了一款帮助师生教学测评活动的云测评***，通过对测评作答结果的统计分析及关联分析，客观评价试题质量、了解学生知识点的掌握情况，帮助教师更好地掌握学生的课堂学习状况，优化教学内容，把握教学重点，提高课堂授课质量与效率。
附图说明
图1为基于QTI标准的云测评***实现方法的示意图。
图2为试题处理模块详细步骤流程图。
图3为测评模块中教师与学生操作流程示意图。
图4为数据分析模块及可视化展现模块示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
如图1所示，一种基于QTI标准的云测评***实现方法的示意图。一种适用于教师与学生教学测评活动的云测评***实现方法，包括以下步骤：
1)通过云测评插件，获取现有教学资源文档中相关试题信息数据。
2)试题处理模块，首先对原始试题信息数据进行正则表达式匹配、筛选、过滤、标记等预处理操作，形成符合规范的特征数据，然后将预处理后的试题信息数据以QTI标准写入XML文件中，形成通用、可共享的基于QTI标准的试题资源XML文件。
3)测评模块，教师将XML文件、图片等试题资源文件上传至云端服务器，学生获取试题信息并在***中进行作答。
4)数据分析模块，将学生的测评结果进行基于经典测量理论的统计分析以及基于关联规则的试题分析，以此科学评价试题的质量和挖掘试题信息中的潜在关系规则。
5)可视化展现模块，用于将数据分析结果进行可视化展现，便于直观地了解分析结果，并据此分析教学活动中存在的问题，优化教学内容、侧重教学重点、提高教学质量。
如图2所示，通过云测评插件获取试题数据信息，进行预处理操作并生成基于QTI标准的试题资源XML文件，细化步骤如下：
1.1)实现两个接口IDTExtensibility2和IRibbonExtensibility。前者提供了5个可用来操纵加载项以及宿主应用程序的事件：OnConnection、OnDisconnection、OnAddInsUpdate、OnStartupComplete和OnBeginShutdown，使数据信息的预处理工作得以通过功能插件的形式在office文档本身进行完成；后者用于实现office文档中Ribbon界面的呈现。
1.2)根据预先设定规则，对试题文档具体内容信息，选择所需要编入试题信息的数据，过滤一些无关数据信息如空格、回车、换行符、制表符等。
1.3)通过正则表达式，匹配文档中的内容信息，将试题内容一题一题的筛选出来，按照顺序进行排列，并在关键位置如题与题之间设置标记，便于下一步读取数据写入XML中。
1.4)对于预处理完成后的试题数据信息，在各标记位置处依照QTI规范中字段规定标准，添加XML书写规范所要求的字段名称字符串，为用于分隔试题信息。
1.5)将试题数据通过XmlTextWriter以流的形式写入XML文件中。XmlTextWriter首先设置所需创建的XML文件格式，然后可以通过WriteStartElement和WriteElementString方法来创建元素，如果有子结点的元素,那么创建的时候就用WriteStartElement，然后去创建子元素，创建完毕后，要调用相应的WriteEndElement来告诉编译器，创建完毕，用WriteElementString来创建单个的元素，用WriteAttributeString来创建属性。至此生成符合QTI规范的试题资源XML文件。
表1中列举了部分QTI规范字段与其对应含义。
表1：部分QTI规范字段及其含义
| QTI规范字段 | 含义 |
| <qmd_renderingtype> | 试题类型 |
| <qmd_topic> | 试题名称 |
| <qmd_weighting> | 试题权重 |
| <qmd_levelofdifficulty> | 试题难度 |
| <qmd_material> | 试题呈现方式 |
| <response_lid> | 试题题干 |
| <render_choice> | 试题选项 |
| <conditionvar> | *** |
| <setvar> | 试题分值 |
| <itemfeedback> | 试题反馈 |
如图3所示，教师将XML文件、图片等试题资源文件上传至云端服务器，学生获取试题信息并在***中进行作答，细化步骤如下：
2.1)教师将符合QTI标准的试题资源文件，上传至云端服务器。这里文件的传输使用的是HTTP协议，通过HttpWebRequest处理客户程序同WEB服务器之间的HTTP通讯，模拟HTTP的POST动作来实现。
2.2)学生进入测评模块，通过云端服务器获取试题资源文件。若试题资源文件中含有图片，则一并从云端服务器下载下来。这里文件的传输同样使用的是HTTP协议。
2.3)***自动解析获取的试题资源XML文件，通过XmlTextReader读取数据，首先创建一个流，然后用read()方法来不断的向下读，根据读取的结点的类型来进行相应的操作，读取属性的时候，根据哪一个结点具有哪几个属性，然后通过GetAttribute方法来读取。最终将试题资源文件还原为试题信息并在***中呈现。若资源文件中含有图片，则一并将图片在试题中展现出。
2.4)学生根据试题信息在***内进行作答，作答结果会自动反馈至云端服务器，客观题会自动进行判别，主观题可传输至教师端进行批改。最终结果会导入统计分析模块。
如图4所示，对测评结果进行基于经典测量理论的统计分析以及基于关联规则的试题分析，并对分析结果进行可视化展示，细化步骤如下：
3.1)基于经典测量理论的统计分析，从信度、效度、难度、区分度、平均数、方差与标准差六个衡量指标来统计学生的测评结果，通过统计分析反应学生的学习情况，以便于调整教学方案。
3.2)基于关联规则的试题分析，采用FP-growth算法，通过学生的测评结果中表现的知识点掌握情况，对得分率低的题目进行分析，挖掘试题信息中知识点之间的关联，从而有效地调整教学计划与侧重点。
3.3)将测评作答结果进行个性化展示，主要以柱状图和表格的形式展现，通过某次测评结果数据分析可以得出相应学生的学习掌握情况以及试题本身知识点之间的相互关联，促进教育决策和教育辅助应用的科学化、合理化、***化，分析出教学活动中存在的问题，为教学管理和组织提供科学依据。
一种基于QTI标准的云测评***实现方法，可以方便的应用于教师与学生教学测评活动，同时实现如下功能：(1)将现有office试题信息资源转化为符合QTI标准的通用试题资源XML文件；(2)帮助教师与学生完成教学测评活动；(3)根据测评作答结果进行数据分析，了解学生的学习掌握情况以及试题知识点之间的相互关联，促进教育决策和教育辅助应用的科学化、合理化、***化，分析出教学活动中存在的问题，为教学管理和组织提供科学依据。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于QTI标准的云测评***实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)通过云测评插件，获取现有教学资源文档中相关试题信息数据；
2)试题处理模块，首先对原始试题信息数据进行预处理操作，形成符合规范的特征数据，然后将预处理后的试题信息数据以QTI标准写入XML文件中，形成通用、可共享的基于QTI标准的试题资源XML文件；
3)测评模块，教师将试题资源文件包括XML文件、图片，上传至云端服务器，学生获取试题信息并在***中进行作答；
4)数据分析模块，对学生的测评结果进行基于经典测量理论的统计分析以及基于关联规则的试题分析，以此评价试题的质量和挖掘试题中信息的潜在关系规则；
5)可视化展现模块，用于将数据分析结果进行可视化展现，便于直观地了解分析结果，并据此分析教学活动中存在的问题，优化教学内容、侧重教学重点、提高教学质量。
2.根据权利要求1所述的基于QTI标准的云测评***实现方法，其特征在于，步骤1)通过云测评插件，获取现有教学资源文档中相关试题信息数据，实现了IDTExtensibility2和IRibbonExtensibility两个接口，教师可直接在office文档中，通过插件提供的Ribbon自定义功能区，完成命题工作。
3.根据权利要求1所述的基于QTI标准的云测评***实现方法，其特征在于，步骤2)中对原始试题信息数据进行预处理操作，包括：正则表达式匹配、筛选、过滤、标记。
4.根据权利要求1所述的基于QTI标准的云测评***实现方法，其特征在于，步骤2)中试题处理模块，对原始数据信息进行预处理操作并生成基于QTI标准的试题资源XML文件，具体包括以下步骤：
2.1)根据预先设定规则，对原始试题信息数据进行标记、过滤工作；
2.2)通过正则表达式匹配，自动筛选出符合要求的试题信息内容并按照一定规则排列；
2.3)对于预处理完成后的试题数据信息，在各标记位置处依照QTI规范中字段规定标准，添加XML书写规范所要求的字段名称字符串，为用于分隔试题信息；
2.4)将试题数据通过XmlTextWriter以流的形式写入XML文件中，生成符合QTI规范的试题资源XML文件。
5.根据权利要求4所述的基于QTI标准的云测评***实现方法，其特征在于，步骤2.4)中，XmlTextWriter首先设置所需创建的XML文件格式，然后通过WriteStartElement和WriteElementString方法来创建元素，如果有子结点的元素，那么创建的时候就用WriteStartElement，然后去创建子元素，创建完毕后，要调用相应的WriteEndElement来告诉编译器，创建完毕，用WriteElementString来创建单个的元素，用WriteAttributeString来创建属性；至此生成符合QTI规范的试题资源XML文件。
6.根据权利要求1所述的基于QTI标准的云测评***实现方法，其特征在于，步骤3)中测评模块，采用基于云服务的应用集成，实现面向应用场景的业务整合；教师将试题资源相关文件包括文本、图片，通过HTTP协议上传至云端服务器；学生从不同终端上获取试题信息并在***中进行作答。
7.根据权利要求1所述的基于QTI标准的云测评***实现方法，其特征在于，步骤4)中数据分析模块，对测评结果进行基于经典测量理论的统计分析以及基于关联规则的试题分析，具体包括以下步骤：
4.1)基于经典测量理论的统计分析，从信度、效度、难度、区分度、平均数、方差与标准差六个衡量指标来统计学生的测评结果，通过统计分析反应学生的学习情况调整教学方案；
4.2)基于关联规则的试题分析，采用FP-growth算法，通过学生的测评结果中表现的知识点掌握情况，对得分率低的题目进行分析，挖掘试题信息中知识点之间的关联，从而有效地调整教学计划与侧重点。
8.根据权利要求1所述的基于QTI标准的云测评***实现方法，其特征在于，步骤5)中可视化展现模块，将测评作答结果进行个性化展示，包括以柱状图和表格的形式展现。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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