基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

的考試評價系統(tǒng)的應(yīng)用研究答辯人：劉雅惠指導(dǎo)老師：裘國永副教授2005.4陜西師范大學(xué)2002級教育碩士論文答辯報告1/12/20231主要內(nèi)容一、課題研究的背景和現(xiàn)狀二、課題研究的目的和意義三、課題研究的主要內(nèi)容四、課題研究的展望2一、課題研究的背景和現(xiàn)狀1.1教育測評的產(chǎn)生和發(fā)展1.2教育測評的功能1.3國內(nèi)外考試分析和評價的現(xiàn)狀1.4存在的問題31.1教育測評的產(chǎn)生和發(fā)展公元606年，我國隋朝開始的科舉制度被認(rèn)為是教育測量和評價的萌芽。由于歷史原因，自恢復(fù)高考后才恢復(fù)了教育評價的研究和實踐。國外是在19世紀(jì)開始發(fā)展起來的，經(jīng)歷了四個階段。1、前系統(tǒng)評價階段：1904年桑代克（美）《心理和社會測量學(xué)導(dǎo)論》2、系統(tǒng)評價過渡期（約1930～1957）：泰勒測評的目標(biāo)實現(xiàn)3、系統(tǒng)評價理論化時期（1957－1972）：克龍巴赫和斯塔佛比姆強調(diào)評價的決策、鑒定和改進功能。4、系統(tǒng)評價專業(yè)化時期（1972年至今）：強調(diào)評價是種“心理建構(gòu)”過程，提倡價值多元、全面參與和共同建構(gòu)。

41.2教育測評的功能目標(biāo)導(dǎo)向功能鑒定功能診斷指導(dǎo)功能反饋調(diào)節(jié)功能強化激勵功能教學(xué)提高功能51.3國內(nèi)外考試分析和評價的現(xiàn)狀

教學(xué)測驗依然是檢驗教學(xué)效果和學(xué)生學(xué)習(xí)情況的主要手段之一。

目前我國中小學(xué)對于考試的分析和評價普遍存在以下幾種方式。（1）在農(nóng)村或經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)的學(xué)校，主要還是手工計算學(xué)生總成績、求均值、排名次等，處理的數(shù)據(jù)量很有限，因此評價指標(biāo)也僅限于此。6

（2）在有條件的學(xué)校，教師和管理人員熟悉計算機技術(shù)后，普遍使用常用的Excel軟件進行成績的常規(guī)統(tǒng)計和計算，提高了工作效率。但是幾乎很少涉及對試卷質(zhì)量的分析和評價。

7簡單易學(xué)、易操作，但是重復(fù)勞動太多界面不友好,數(shù)據(jù)完全開放8（3）在技術(shù)成熟的學(xué)校中，使用編制的程序軟件，也很少有對試卷質(zhì)量的分析，即使有，對試題的相關(guān)度的計算仍是采用傳統(tǒng)的統(tǒng)計公式，其缺點是這些公式都要求考試成績呈正態(tài)分布。

9分析項目過于繁瑣，沒有試題質(zhì)量的分析101.4存在的問題

(1)重橫向比較，輕縱向比較。(2)重總結(jié)性測評，輕形成性測評。(3)重考試成績分析和評價，輕試題質(zhì)量的分析和評價,在中小學(xué)這種現(xiàn)象尤為突出。(4)利用計算機實現(xiàn)考試成績的統(tǒng)計和分析逐漸普及，但是評價指標(biāo)的傳統(tǒng)算法還有一定的局限性11二、本研究的目的和意義

調(diào)整教學(xué)側(cè)重點優(yōu)化教學(xué)方法和手段等考試評價系統(tǒng)管理者教師學(xué)生檢驗教學(xué)目標(biāo)的落實，提供決策依據(jù)等強化激勵學(xué)生的優(yōu)勢，轉(zhuǎn)移學(xué)習(xí)重心到弱勢意義：通過考試評價系統(tǒng)建立一套科學(xué)合理的計算機分析和評價系統(tǒng)，同時可以節(jié)約大量的人力、物力，提高工作效率。為推動本校教育教學(xué)信息化管理積累經(jīng)驗。12三、本研究的主要內(nèi)容3.1基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的考試評價系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)3.2基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的考試評價系統(tǒng)的框架組成3.3用實驗數(shù)據(jù)進行測試系統(tǒng)133.1基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的考試評價系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)(1)數(shù)據(jù)挖掘的概念數(shù)據(jù)挖掘（DM，DataMining）就是從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的、隨機的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)隱含在數(shù)據(jù)中的關(guān)系，建立模型，提取具有潛在價值、可信、新穎、有效，并能被人所理解的信息和知識的過程。知識發(fā)現(xiàn)＝數(shù)據(jù)預(yù)處理＋數(shù)據(jù)挖掘＋解釋評估14(2)教育測量和評價理論

教育測量是對評價對象（教師或?qū)W生）的現(xiàn)狀、屬性與規(guī)律做出客觀的、定性或定量的描述，這種描述的結(jié)果是對測評對象的某些屬性分配數(shù)值。教育評價就是在教育測量的基礎(chǔ)上，對評價對象做出價值判斷。

153.2

基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的考試評價系統(tǒng)的框架組成數(shù)據(jù)庫服務(wù)器SQLServer2000WIDOWSXP試題質(zhì)量分析和評價模塊數(shù)據(jù)庫管理模塊學(xué)生集體成績分析和評價模塊學(xué)生個體成績分析和評價模塊應(yīng)用程序163.2.1數(shù)據(jù)管理模塊后臺數(shù)據(jù)庫（使用SQL語言建立），包括以下7張表：1、考試名稱2、考試題型3、考試答案（標(biāo)準(zhǔn)答案）4、班級學(xué)號5、考試成績（某個學(xué)生的每道題答案）6、成績（按題型得到的該大題的得分）7、總成績（某次考試的總分）前臺用戶界面：使用BlandC++語言編寫相應(yīng)程序173.2.2試題質(zhì)量分析和評價模塊1、試卷的宏觀整體分析和評價指標(biāo)及其意義：（1）成績頻數(shù)分布圖

（2）平均分（3）標(biāo)準(zhǔn)差182、項目質(zhì)量分析和評價方法：數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)評價指標(biāo)及其意義：(1)難易度(2)區(qū)分度(3)相關(guān)度19(1)難易度

其中Xi表示該大題的某個得分，Yj表示總分的某個分?jǐn)?shù)段，Vij表示該大題分?jǐn)?shù)為Xi且總分為Yj的人數(shù)20(2)區(qū)分度算法：極端分組法

其中和分別為高分組學(xué)生和低分組學(xué)生在該項目上的平均得分，H和L分別為該項目的最高得分和最低得分。缺點：分組的比例要根據(jù)成績的總體分布狀態(tài)來定，一般介于25％～33％之間，結(jié)果不夠精確，適合一般教學(xué)測驗中使用。21(3)相關(guān)度意義：確定該題得分和考生總分的相關(guān)程度，從而間接分析出本次考試學(xué)生的薄弱知識點。方法：數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的粗糙集算法波蘭數(shù)學(xué)家Z.Pawlak于1982

年提出了粗糙集（roughset）理論，是一種分析不完整、不確定性數(shù)據(jù)的新的數(shù)學(xué)理論。優(yōu)點：體現(xiàn)了“讓數(shù)據(jù)自己說話”的思想。算法：數(shù)據(jù)預(yù)處理建立數(shù)據(jù)表屬性重要性分析得到?jīng)Q策結(jié)果22建立原始數(shù)據(jù)表確定條件屬性Ci（i＝1，2，…，m）和決策屬性Dj(j=1，2，…，n)計算i=1計算ifi<=m輸出結(jié)果目的：分析該試卷中哪個大題得分和總分的相關(guān)度最大。因此，條件屬性集合C={聽力，詞匯語法，閱讀理解，日常交談，學(xué)習(xí)技能，寫作}，為方便表示，記作：C={I，II，III，IV，V，VI}決策屬性集合D按照總分排序分為5等，分別為優(yōu)（10％），良（20％），中（40％），及格（20％），不及格（10％）記作：D＝{1，2，3，4，5}數(shù)據(jù)預(yù)處理23數(shù)據(jù)預(yù)處理后的表原始數(shù)據(jù)表243.2.3學(xué)生集體考試成績的分析和評價模塊橫向比較學(xué)生集體成績評價模塊縱向比較例如：比較其平均分、標(biāo)準(zhǔn)差、成績的分布狀態(tài)等，進一步還可使用Z檢驗分析先把成績經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化處理，再比較該集體若干次考試中的均值、標(biāo)準(zhǔn)差等的變化25是一種絕對評價，宜于診斷學(xué)生的學(xué)習(xí)困難，避免排名給學(xué)生心理帶來的不利影響學(xué)生目標(biāo)參照評價管理者和教師常模參照評價是一種相對評價，發(fā)現(xiàn)學(xué)生之間的差距，但不宜診斷學(xué)生的學(xué)習(xí)困難3.2.4學(xué)生個體考試成績的分析和評價模塊263.3測試結(jié)果分布直方圖：均值：82.8方差：13.95相關(guān)度與難度系數(shù)：27四、課題研究的展望1、擴展數(shù)據(jù)庫中每條記錄中的信息項，以獲取更多的有價值信息及預(yù)測信息。

如：增加愛好、獲獎情況、父母文化程度等項目。

2、完善記錄的連續(xù)性。 即記錄每次測驗成績，在大的時間跨度上研究學(xué)生的發(fā)展情況。28小結(jié)本研究實現(xiàn)了考試成績和試卷質(zhì)量的計算機網(wǎng)絡(luò)化和自動化的數(shù)據(jù)分析和簡單的結(jié)果解釋。對于試卷的質(zhì)量分析和評價部分，采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的粗糙集算法，其最大優(yōu)點是無需知道任何先驗信息，真正體現(xiàn)“讓數(shù)據(jù)來說話”，而且當(dāng)