魏路通，萬(wàn)艷麗，陳慶錕，胡紅濮

衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)作為醫(yī)學(xué)相關(guān)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，其理論與方法是從事醫(yī)學(xué)研究工作的重要工具，但該學(xué)科公式繁多、概念抽象、邏輯性強(qiáng)，高校普遍認(rèn)為難教、難學(xué)［1］，該學(xué)科試題練習(xí)需求較大，題目分布散亂，考核內(nèi)容存在一定不合理性［2］，且傳統(tǒng)的手動(dòng)組卷考試工作存在消耗大、效率低、周期長(zhǎng)等弊端［3］。傳統(tǒng)的人工手動(dòng)組卷模式已無(wú)法適應(yīng)當(dāng)下的衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)及學(xué)習(xí)工作需求，結(jié)合信息化技術(shù)的衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)組卷系統(tǒng)亟待設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。本文就衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)組卷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與構(gòu)建研究做一綜述。

1 研究意義

智能組卷［4］（Intelligent test paper generation）是指依靠一定的試卷生成算法，根據(jù)指定試卷限定參數(shù)與約束條件，自動(dòng)、準(zhǔn)確地從題庫(kù)中挑選出符合預(yù)設(shè)條件約束的試題集合，組成高質(zhì)量目標(biāo)試卷。構(gòu)建整合學(xué)科知識(shí)點(diǎn)的衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)組卷系統(tǒng)，將有利于學(xué)生針對(duì)自身學(xué)習(xí)需求開(kāi)展個(gè)性化練習(xí)，有利于教師結(jié)合培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行命題組卷，解決衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)面臨的自主練習(xí)困難、人工組卷效果不盡如人意等問(wèn)題，從而使學(xué)生可以充分利用零碎時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)，接觸到更加豐富的試題資源，減少傳統(tǒng)衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)模式下教師的重復(fù)勞動(dòng)，提高工作效率，提升教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)學(xué)科發(fā)展。

2 理論方法

2.1 題庫(kù)建設(shè)理論 作為智能組卷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)，題庫(kù)建設(shè)首先需要結(jié)合大綱確定課程體系及相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，收集整理試題并進(jìn)行屬性標(biāo)注，然后將設(shè)置好屬性的試題存儲(chǔ)到試題庫(kù)中，并結(jié)合課程體系的變化進(jìn)行題庫(kù)的維護(hù)與使用［5］。本研究主要參考人民衛(wèi)生出版社的《衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)》第7 版教材［6］，結(jié)合其他版本教材進(jìn)行課程體系梳理與題目收集，參考試卷相關(guān)研究［7］并結(jié)合衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)題目特征進(jìn)行屬性確定，在衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)專(zhuān)家及專(zhuān)業(yè)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行初步的屬性標(biāo)注，并利用Excel 模板錄入試題并導(dǎo)入系統(tǒng)。見(jiàn)表1。

表1 衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)試題屬性

2.2 組卷系統(tǒng)理論 完成組卷系統(tǒng)的核心點(diǎn)［8］在于對(duì)實(shí)際問(wèn)題中變量間的關(guān)系進(jìn)行分析、研究，將其轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型，使用計(jì)算機(jī)技術(shù)求最優(yōu)解。因此在實(shí)現(xiàn)試卷組成的過(guò)程中，數(shù)學(xué)模型決定了組卷質(zhì)量，做好智能組卷的基礎(chǔ)工作首先是建立數(shù)學(xué)模型。本研究依據(jù)衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)學(xué)科教學(xué)與課程學(xué)習(xí)需要，采用矩陣的形式建立數(shù)學(xué)模型，表示試卷中各試題及其元數(shù)據(jù)屬性，由n 道試題組成的試卷，每個(gè)試題有7 個(gè)元數(shù)據(jù)屬性，即n×7的試卷矩陣，其中每行代表一道題，每列代表一種屬性。根據(jù)矩陣中的試題屬性建立約束條件，進(jìn)行組卷模型的初步設(shè)計(jì)。見(jiàn)表2。

表2 組卷系統(tǒng)的約束條件

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 題庫(kù)構(gòu)建設(shè)計(jì) 衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)的練習(xí)或考核目標(biāo)應(yīng)緊密?chē)@醫(yī)學(xué)研究、衛(wèi)生工作中所用到的統(tǒng)計(jì)學(xué)理論與方法，這要求試題庫(kù)構(gòu)建之前，梳理課程體系與知識(shí)點(diǎn)，將獲得的題目按知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行歸類(lèi)，以知識(shí)點(diǎn)而非章節(jié)作為試題的屬性［9］。在衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)題庫(kù)題量方面，錄入題庫(kù)的題目數(shù)量越多、知識(shí)點(diǎn)覆蓋越全面為好，但在實(shí)際的題目收集過(guò)程中，由于符合知識(shí)點(diǎn)要求且滿(mǎn)足練習(xí)需求的優(yōu)質(zhì)題目數(shù)量有限，可先根據(jù)已有衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)題目資源進(jìn)行題庫(kù)的構(gòu)建，然后根據(jù)使用效果，對(duì)試題屬性參數(shù)進(jìn)行不斷修正，并適時(shí)淘汰劣質(zhì)題目，吸收納入新的題目，保持題庫(kù)持續(xù)動(dòng)態(tài)更新，使題庫(kù)不斷地發(fā)展完善。

本研究在前期依據(jù)衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)教材梳理的知識(shí)點(diǎn)基礎(chǔ)上，從相應(yīng)的教材、習(xí)題冊(cè)與公開(kāi)的網(wǎng)絡(luò)素材等資源點(diǎn)搜索題目，盡可能地為每條知識(shí)點(diǎn)配備一道試題，在衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)學(xué)科專(zhuān)家教師的指導(dǎo)下，對(duì)各題目進(jìn)行各項(xiàng)屬性初步標(biāo)注，再由專(zhuān)家進(jìn)行題目審核，將審核通過(guò)的題目錄入題庫(kù)系統(tǒng)，對(duì)于審核不通過(guò)的題目進(jìn)行修改價(jià)值判斷，將一些本身無(wú)法滿(mǎn)足使用需求的題目舍棄。題庫(kù)構(gòu)建流程見(jiàn)圖1。

3.2 功能模塊設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)主要通過(guò)模塊化實(shí)現(xiàn)，根據(jù)不同類(lèi)型功能進(jìn)行劃分，共4 個(gè)模塊，見(jiàn)圖2。（1）試題模塊：提供衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)試題的添加功能，包括手動(dòng)錄入和批量導(dǎo)入兩種形式：手動(dòng)錄入時(shí)依次輸入試題題干和參考答案并設(shè)置各項(xiàng)屬性，批量導(dǎo)入功能提供導(dǎo)入模板，需按要求將題目錄入模板文件中，再上傳模板文件進(jìn)行題目的批量錄入；另外提供試題編輯功能，包括修改試題屬性或刪除試題等［10］。（2）試卷模塊：是系統(tǒng)的主要功能模塊，提供自動(dòng)組卷、管理試卷功能，根據(jù)用戶(hù)設(shè)定的參數(shù)，系統(tǒng)抽取試題完成組卷；提供試卷的查看、發(fā)布、刪除、下載等功能［11］。（3）用戶(hù)模塊：主要服務(wù)于系統(tǒng)的使用單位及個(gè)人，用于實(shí)現(xiàn)用戶(hù)個(gè)人、班級(jí)與單位信息管理［12］，包括對(duì)使用單位、用戶(hù)信息的增添、刪除、編輯等功能，按單位對(duì)用戶(hù)群體進(jìn)行劃分，便于限定試卷可見(jiàn)范圍及考生范圍；設(shè)計(jì)用戶(hù)及單位注冊(cè)、密碼等信息修改功能。（4）測(cè)評(píng)模塊：提供測(cè)評(píng)工作管理功能，測(cè)評(píng)操作包括發(fā)布考試任務(wù)、設(shè)置考試時(shí)間、分配試卷等［13］；改卷評(píng)分包括收回考卷、評(píng)閱試卷、發(fā)布成績(jī)等功能。

3.3 系統(tǒng)架構(gòu)分析 作為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)最常用的架構(gòu)，瀏覽器/服務(wù)器模式（B/S 模式）具有使用方便、開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單、擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)［14］，只需一臺(tái)連入互聯(lián)網(wǎng)的電腦并安裝瀏覽器即可使用。本研究設(shè)計(jì)的衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)組卷系統(tǒng)主要面向教師與學(xué)生，受眾群體基本都分布在校園，利用B/S 模式易在校園里搭建平臺(tái)，方便師生使用，因此本研究采用該模式進(jìn)行系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)。B/S 架構(gòu)屬于三層結(jié)構(gòu)模式［15］，每一層分別進(jìn)行不同的工作形式，分別為數(shù)據(jù)層、表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)層。

圖1 題庫(kù)構(gòu)建流程圖

圖2 衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)組卷系統(tǒng)功能模塊圖

衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)組卷系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)見(jiàn)圖3，數(shù)據(jù)層對(duì)衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)試題及試卷資源、用戶(hù)及單位數(shù)據(jù)、測(cè)試信息等數(shù)據(jù)資源進(jìn)行存儲(chǔ)、管理與維護(hù)，位于系統(tǒng)架構(gòu)的底層［16］，為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持；業(yè)務(wù)層是衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)組卷系統(tǒng)B/S 模式架構(gòu)中的重要分層［17］，用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中涉及的功能應(yīng)用，是數(shù)據(jù)層與表現(xiàn)層之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的橋梁［18］。表現(xiàn)層是為用戶(hù)提供服務(wù)的圖形表現(xiàn)頁(yè)面，幫助用戶(hù)快速理解與高效使用系統(tǒng)各項(xiàng)功能，以實(shí)現(xiàn)用戶(hù)與系統(tǒng)間的交互。表現(xiàn)層根據(jù)用戶(hù)類(lèi)型分為衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)學(xué)生、教師與系統(tǒng)管理員三種界面，不同用戶(hù)分別使用對(duì)應(yīng)的入口登錄系統(tǒng)，使用相應(yīng)的系統(tǒng)功能。

4 構(gòu)建成果

4.1 衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)試題庫(kù) 構(gòu)建衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)試題庫(kù)應(yīng)盡可能全面地收集相關(guān)試題［19］，試題的來(lái)源應(yīng)盡可能準(zhǔn)確、廣泛且具有代表性，例如各版本公開(kāi)出版的教材及配套習(xí)題冊(cè)、流行病與衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)多年來(lái)積累的考試真題、網(wǎng)絡(luò)資源中公開(kāi)發(fā)布的教學(xué)與習(xí)題材料、公開(kāi)的醫(yī)學(xué)科研實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及典型案例等，但應(yīng)用時(shí)需注意避免版權(quán)糾紛。

本研究以前期梳理的衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)點(diǎn)（樹(shù)形圖部分展示見(jiàn)圖4）為導(dǎo)向，自主命題并結(jié)合從各類(lèi)公開(kāi)資源中收集的題目，經(jīng)初步篩選與屬性標(biāo)記，目前共納入題庫(kù)336 道題目。按題型劃分，選擇題、判斷題等考察衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)記憶與方法應(yīng)用的題目約140 道，名詞解釋類(lèi)考察衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)理解程度的題目約110 道，簡(jiǎn)答、計(jì)算與案例分析題等考察衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)方法理解及應(yīng)用條件的題目約70 道；按重要程度與難易度劃分，要求掌握的題目與中等難度的題目占題庫(kù)中題目大多數(shù)，旨在強(qiáng)化衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)理論知識(shí)基礎(chǔ)，為學(xué)習(xí)更高層次的知識(shí)做足準(zhǔn)備。題庫(kù)中各類(lèi)題型、重要程度、難易度、區(qū)分度對(duì)應(yīng)的題目數(shù)量構(gòu)成占比見(jiàn)圖5。

圖3 衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)組卷系統(tǒng)B/S 模式架構(gòu)圖

4.2 組卷系統(tǒng)初步構(gòu)建 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路，初步構(gòu)建了衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)組卷系統(tǒng)。在主頁(yè)面（見(jiàn)圖6）進(jìn)行登錄時(shí)，不同的用戶(hù)需選擇進(jìn)入與其身份相對(duì)應(yīng)的入口，學(xué)生選擇答題入口，教師選擇組卷入口，管理員選擇管理系統(tǒng)入口，只有輸入正確的用戶(hù)名和密碼才能登入系統(tǒng)進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。學(xué)生用戶(hù)進(jìn)入答題系統(tǒng)可使用測(cè)評(píng)模塊的答題與查詢(xún)成績(jī)功能，教師用戶(hù)進(jìn)入組卷系統(tǒng)可使用試卷模塊的組卷與發(fā)布功能，同時(shí)利用測(cè)評(píng)模塊的改卷功能回收答卷進(jìn)行評(píng)閱。管理員用戶(hù)分為超級(jí)管理員與普通管理員，超級(jí)管理員是衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)組卷系統(tǒng)的擁有者，可以使用系統(tǒng)的全部功能，并且可設(shè)置普通管理員。普通管理員登錄進(jìn)入系統(tǒng)后可對(duì)試題進(jìn)行添加、導(dǎo)入與編輯，對(duì)用戶(hù)信息進(jìn)行增添、查看與刪除，以及對(duì)試卷與測(cè)試安排進(jìn)行管理與操作等系統(tǒng)功能。

4.2.1 試題模塊 試題模塊面向通過(guò)組卷系統(tǒng)登錄驗(yàn)證的管理員用戶(hù)，可以對(duì)系統(tǒng)試題庫(kù)中的試題進(jìn)行查看、刪除、修改等操作，并可以將新的試題錄入系統(tǒng)，設(shè)置新試題的知識(shí)點(diǎn)、難易度、區(qū)分度等相關(guān)屬性，或者通過(guò)批量導(dǎo)入功能，利用系統(tǒng)提供的表格模板進(jìn)行試題的一次性大量錄入。點(diǎn)擊試題管理菜單下的試題列表可以進(jìn)入圖7 所示的衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)組卷系統(tǒng)試題管理界面，單擊任意試題可對(duì)該題目進(jìn)行屬性編輯或信息修改操作。

4.2.2 用戶(hù)模塊 用戶(hù)模塊包括用戶(hù)管理與測(cè)評(píng)單位管理兩大功能項(xiàng)，供超級(jí)管理員與普通管理員使用，超級(jí)管理員可以通過(guò)點(diǎn)擊添加管理員與管理員列表兩個(gè)功能進(jìn)行對(duì)普通管理員的添加、修改與刪除。普通管理員可以使用添加用戶(hù)、用戶(hù)列表、添加測(cè)評(píng)單位、單位列表等功能，進(jìn)行用戶(hù)、單位的管理，包括用戶(hù)賬號(hào)注冊(cè)、密碼修改、信息修改、測(cè)評(píng)單位增刪改等操作。點(diǎn)擊用戶(hù)管理菜單下的用戶(hù)信息可進(jìn)入圖8 所示的衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)組卷系統(tǒng)的用戶(hù)信息管理界面，進(jìn)行用戶(hù)姓名、賬號(hào)、密碼、學(xué)號(hào)及所在單位年級(jí)等身份信息進(jìn)行修改。

4.3 組卷功能 作為衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)組卷系統(tǒng)的核心功能，組卷功能根據(jù)用戶(hù)設(shè)置的試卷約束條件，從試題庫(kù)中抽取試題進(jìn)行初步組卷，并計(jì)算初始試卷對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)矩陣模型中各項(xiàng)約束條件的數(shù)值，與用戶(hù)的設(shè)定進(jìn)行比較，如知識(shí)點(diǎn)是否與預(yù)選集合一致、難度是否符合用戶(hù)要求等。若滿(mǎn)足全部約束條件則輸出試卷供用戶(hù)在線(xiàn)發(fā)布或直接打印使用，否則系統(tǒng)將刪掉不滿(mǎn)足用戶(hù)預(yù)設(shè)條件要求的題目或題目組合，從試題庫(kù)中抽取其他試題組成新試卷并計(jì)算約束值，至滿(mǎn)足約束條件后輸出試卷結(jié)果供用戶(hù)使用。

圖4 衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)點(diǎn)樹(shù)圖

圖5 衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)試題庫(kù)題目屬性構(gòu)成圖

圖6 衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)組卷系統(tǒng)管理員登錄頁(yè)面圖

圖7 衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)組卷系統(tǒng)試題管理界面圖

點(diǎn)擊試卷管理功能下的添加試卷，即可進(jìn)入衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)組卷系統(tǒng)的設(shè)置試卷參數(shù)頁(yè)面，根據(jù)考核需求設(shè)定完成試卷名稱(chēng)、題型題量與難度等各項(xiàng)參數(shù)后，單擊提交按鈕，等待系統(tǒng)完成組卷，進(jìn)入試卷列表界面選擇剛才設(shè)置的試卷名稱(chēng)，預(yù)覽組卷結(jié)果并完成試卷輸出。

圖8 衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)組卷系統(tǒng)用戶(hù)信息管理界面圖

5 小 結(jié)

本文介紹的衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)組卷系統(tǒng)是目前建設(shè)中的衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)智能化教學(xué)體系的重要組成部分，該系統(tǒng)在教學(xué)體系的其他部分內(nèi)容的支持下進(jìn)行設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，具有扎實(shí)的構(gòu)建基礎(chǔ)。組卷系統(tǒng)在大學(xué)英語(yǔ)考試［20］、計(jì)算機(jī)理論考試［21］、醫(yī)學(xué)類(lèi)學(xué)科考試［22-23］等多類(lèi)學(xué)科中已有廣泛應(yīng)用，這些都為本研究的開(kāi)展提供了理論支撐，提供了許多可借鑒的優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)。本研究針對(duì)衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，充分利用學(xué)科試題特征，構(gòu)建便于教學(xué)的衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)新工具。目前系統(tǒng)已初步構(gòu)建完成，下一步將針對(duì)系統(tǒng)功能展開(kāi)測(cè)試與完善，并收集整理更多的衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)優(yōu)質(zhì)題目進(jìn)行標(biāo)注，以擴(kuò)充試題資源庫(kù)，為系統(tǒng)的高效使用提供數(shù)據(jù)支撐。