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1、分类号分类号学校代码学校代码 密密 级级研究生学号研究生学号 工程硕士学位论文 基基于于IRT理理论论的的计计算算机机自自适适应应考考试试系系统统的的设设计计与与实实现现 The Design and the Realization of Computerized Adaptive Testing System Based on the IRT Theory 学学位位申申请请人人x xx x 导导师师姓姓名名及及职职称称x xx x 副副教教授授 工工程程领领域域名名称称材材料料工工程程 研研究究方方向向计计算算机机应应用用 所所在在学学院院信信息息工工程程学学院院 论论文文提提交交日日期期
2、- 1 - 工程硕士学位论文原创性声明工程硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研 究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完 全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 日期： 年 月 日 工程硕士学位论文版权使用授权书工程硕士学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权 xxx
3、 学院可以将本学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等 复制手段保存和汇编本学位论文。 保密，在 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密。 （请在以上相应方框内打“” ） 作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 - I - 摘摘 要要 随着教育测量理论和计算机网络技术的发展，中国的教育考试也正在发生着 悄悄的变化，由传统的基于经典测验理论(CTT)的固定题目、同一试卷的考试向基 于项目反应理论(IRT)的计算机化自适应测试(CAT)的方向转轨。计算机化自适应 测试能针对不同考生的特质水平进行因人施考，且测试结果与样本的选择无关
4、;它 能更准确、客观地反映考生的实际能力水平，测试周期更短而不影响测试的可靠 性，是主流的测试类型。 本文首先分析了 CAT 的现状及发展趋势，然后对 IRT(CAT 的理论基础)的主 要概念进行了具体阐述，简要介绍了 CAT 的实现原理，对其主要流程及算法进行 了详细的说明。 接下来，在 IRT 项目参数估计模型中采用 M M L E/E M 算法进行参数估计， 对 IRT 项目参数估计模型进行了改进，与仅用 MMLE 算法相比可大大简化参数估 计的计算工作量，简化程序，并提高了估计的精度。同时，为了解决网络传输出 现阻塞的问题，加快网络传输速度，减少系统的响应时间，采用一种运用特征函 数计
5、算出难度系数的简洁适用的方法，对 CAT 考试系统抽题策略进行了改进。并 且提出了自适应考试系统的分析和设计思路，以建立一个C 语言程序设计课 程自适应考试系统为例，本文分析了系统的总体结构、各模块的详细设计、以及 系统设计和实现时需要考虑的有关问题和涉及的相关技术。并介绍了C 语言程 序设计课程自适应考试系统的实际实现过程。重点描述了改进 IRT 考试模块的 实现。 本文的最后结合本系统不足之处提出了一系列的改进方案，并进一步提出了 今后的研究方向。 关键词关键词: : 项目反应理论项目反应理论 计算机自适应考试计算机自适应考试 - II - Abstrct With the develo
6、pment of educational measurement theory and computer network technology, there are some underlying changes in educational examination system in china, from traditional fixed testing based on Classical Test Theory (CTT) to Computerized Adaptive Testing (CAT) based on Item Response Theory(IRT). In Com
7、puterized Adaptive Testing (CAT)，tests are automatically tailored to the proficiency level of the individual examinees，and the testing result is independent of examination items. CAT can measure the real competency of the examinees more exactly and with more impersonality, and shorten the time neede
8、d for the test but without affecting the reliability of the test. So，CAT will be the mainstream of the future examinations. This paper first sets out to analyze the present status and the latest development of CAT, then formulates concretely the main comprehension of the IRT 一 the theoretical basis
9、of CAT，and then gives an explanation to the implementing method of CAT and to the flow and arithmetic of CAT. In the following part, the paper tries to improve the parameter estimation model of the IRT item by employing M M L E/E M method in the parameter estimation model of the IRT item. Compared w
10、ith the method of just employing MMLE, the new method greatly reduces the work, simplifies the procedure and improves the accuracy. Meanwhile, in order to solve the problem of online blockade, speed up the online transmission and condense the time needed for the system to respond, this paper improve
11、s the strategies of the CAT system for selecting examination items by adopting a simple but useful method of using a peculiarities parameter to work out the degree of difficulty. This paper also designs a practical system-“C Program Design” Course CAT system and gives out some analyses to it. Moreov
12、er, this paper introduces in detail the system collectivity structure，fine design of the system modules，some other problems and the correlative technology, and deseribes the course of how to practically implement the forenamed system，and the stress on the implementation of the test module. In the en
13、d, the thesis points out the problems of the system that need betterment, provides some solutions for improvement, and puts forward research direction for further study. KeyWords: Item Response Theory Computerized Adaptive Testing .Net I 目 录 摘摘 要要I ABSTRCTII 1 1 引引 言言1 1.1 现有考试系统的现状1 1.2 计算机自适应考试系统的
14、发展现状2 1.3 本系统目标和系统技术要求 4 1.4 本文主要内容简介5 2 2 自适应考试系统理论及基础自适应考试系统理论及基础6 2.1 项目反应理论（ITEM RESPONSE THEORY）概述.6 2.2 自适应考试（CAT）系统的原理14 3 3 基于基于 IRTIRT 理论的理论的 CATCAT 系统的分析与设计系统的分析与设计18 3.1 CAT 系统的开发工具及运行平台.18 3.2 系统的可行性分析19 3.3 系统的需求分析22 3.4 基于 IRT 的 CAT 系统的功能模块设计24 3.5 数据库的设计29 3.6 系统安全性设计 33 4 4 基于基于 IRT
15、理论的理论的 CAT 系统的实现系统的实现.35 4.1 题库的设计和建设35 4.2 用户管理模块的实现35 4.3 考试模块的实现 40 4.4 IRT 考试功能模块的实现.44 4.5 IRT 算法的改进.47 5 5 系统测试与系统运行分析系统测试与系统运行分析55 5.1 基于 IRT 理论的 CAT 系统的使用测试55 5.2 系统运行分析55 6 6 总结与展望总结与展望60 6.1 总结60 6.2 展望 60 II 致致 谢谢62 参考文献参考文献63 工程硕士学位论文 1 引言 1 1 1 引引 言言 1.11.1 现有考试系统的现状现有考试系统的现状 学习和考试总是紧密结
16、合在一起的，随着学习方式走向电子化、远程化，考 试也在实现无纸化。无纸化考试系统就是把计算机作为工具来替代人类的手工出 题、发题、身份验证、监考、收卷、阅卷、统分和试卷分析等过程，使得考试更 加严格、真实可信，从而达到降低考试成本，提高考试效率的效果。同时组织考 试的机构通过计算机简化了发卷、收卷、评卷等考试过程，对考生的答题情况可 利用软件进行分析，以便进一步反馈指导教与学的活动，从而更加方便地利用计 算机来组织考试。 传统的测验，所有考生，不论学习水平高低全部要接受同一试题的检测，结 果对水平低的考生来说，那些难度偏大的试题，根本无从下手，反而引起焦虑， 不利于测试，反应不出对应的水平。而对于高水平考生来说，那些难度小的试题， 又测不出考生的真实水平，徒然浪费时间和精力1。实践经验和理论分析都证明， 当题目难度与考生水平相适应时，题目所提供的信息量最大，考生的积极性最高， 测验效
