摘要

• 文章編號：2005004
• 投稿日期：2005/04/24
• 作者：尤黎明、張騉翔、黃國豪、廖韋傑
• 備註：

摘要

隨著網際網路（Internet）與資訊科技（Information Technology）不斷的在進步，促使產業推動著企業e化（electronic-Business，e-Business，EB），也讓政府當局對 於教育改革也走向e化的方式，對於行政作業與教育研究都有著一大的突破。但e化後的資訊，其實是非常零亂，因為e化時間與地點的不同使在資訊上無法有效的 整合，除了在資料的高重覆性，在彼此之間的溝通也出了很大的問題。如何的利用DSA[1]來有效的整合，解決系統間交流的問題。在本論文中的學習診斷系統 保留了配題機制服務在未來使用DSA的空間，將功能從系統中分離，能與其他需求者達到資源共享的目的。

關鍵詞：校務自動化、線上學習、診斷系統、DSA。

1.前言

近幾年隨著教育部教改政策的推動，及資訊技術的進步，讓校園e化工作已經勢在必行。因教改政策的改變，常讓行政人員對校務行政處理上成為極大的負擔。

如何應用資訊科技建立一所有效能的學校，學者吳清山（民92）[2]提到：「善用資訊科技力量，帶動學校教育革新，未來學校經營的做法如資 訊教育的推動、校務行政資訊化、教學科技的應用、教師資訊技能的提升、資訊設備的充實等，都應該列入未來學校經營的重點，透過資訊科技的有效運用，不管在 行政效率提升，教學方法改進、學生學習效果都有積極的效果。教育行政機關應該協助各校建置良好的資訊科技平台基礎建設。」，在我們推行e化的同時，資訊技 術它只是一項工具而已，最終還是需要達成學校教育的目標，才能顯現出它真正的價值。

所以我們針對校務系統裡的教學輔助系統部份建立了一套學習診斷展示平台系統。在一般傳統的測驗系統[3]中，若只使用題目的難易度方式出題或是隨機的方式將無法適當的評估學習者的學習狀態，及產生有效的診斷結果[4][5]。

2.文獻探討

2.1校務自動化

將校園e化定義為利用網路與資訊技術改變校園行政效率與提供學生良好的學習環境，進而提升校園之競爭力[6]。 在校務自動化的過程中常見的系統有排課系統[7]、本論文的線上學習診斷系統、及由中等資管學會[8][9]所提出的學分制整合資訊系統（ICIS，Integrated Campus Information System），主要是針對高中職課程中學分制所設計的。

• 圖1.ICIS與各子系統

除了在ICIS中所提到較偏教務系統外，在論文[12][13]中提到學務系統、人事薪資管理系統、招生管理系統、總務行政管理系統、會計行政管理系統運用知識管理方式妥善的規劃校園各單位管理系統，使其資訊相互交流、做有效的整合管理以提升行政效率。

但在事實上規劃校務系統時，常礙於資源有限與開發時間先後不同，出現整合上的問題，在此中等資管學會提出了一套文件服務架構 DSA（Document Service Architecture）[1]，即所謂的整合伺服器，系統架構採用W3C所制定XML（Extensible Markup Language）及Http（Hypertext Transfer Protocol）為基礎，主要可利用DSA的再利用性，對於異質間的平台系統也能互相整合交流。

• 圖2.未使用DAS的狀況

在尚未使用文件服務架構的情況如圖2，各個子系統擁有自己的資料庫，例如當教務系統需要向學務系統索取學生資料時，學務系統就必須開放資料庫存取的 權限給其他系統，其實是非常不安全及不便。當我們加入了文件服務架構的整合伺服器後，系統與整合伺服器間只要定義好資料描述（XML Schema）即可直接在多種不同平台使用，如圖3。

• 圖2.使用DAS的狀況

2.2概念繼承關係

在本系統中的診斷模組利用題目中所包含概念[10][11]，找出概念之間的先後關係如圖4，建立出「概念繼承關係圖」。

• 圖4. 概念繼承關係圖

假設有10題試題，分別是Q1、Q2、…、Q10，課程裡共包含有10個概念，分別是C1、C2、…、C10，試題與概念間的關係比重如表1。

• 表1. 概念分配表

		Cj
	C1	C2	C3	C4	C5	C6	C7	C8	C9	C10
Q1	5	1	0	0	0	0	0	0	0	0
Q2	0	4	2	1	2	0	0	0	0	0
Q3	0	0	3	5	0	0	0	0	0	0
Q4	0	0	0	0	5	0	0	0	0	0
Q5	0	0	0	0	0	4	1	0	0	0
Q6	1	0	0	0	0	0	5	0	0	0
Q7	0	0	0	0	0	0	0	3	1	2
Q8	0	0	0	0	0	0	0	0	4	0
Q9	0	0	0	0	0	0	0	0	0	5
Q10	0	0	0	0	0	0	0	2	0	0
SUM	6	5	5	6	7	6	6	5	5	7
ERROR	０	0	０	０	5	0	6	3	5	2
ER(Cj)	０	0	０	０	0.71	0	1	0.6	1	0.28

由概念分配表中顯示測驗中各概念的錯誤率ER（Cj）：

erj代表第r題答題的題目中，第j個概念的比重值；代表此測驗中，第i題的第j個概念的比重值。假設學生的答題結果是Q4、Q7、Q8答錯，由表2可得知錯誤率：

ER(C5)=(0+5)/7=0.71

ER(C8)=(3+0)/5=0.6，以此類推。

另外設一個門檻值θ，代表對錯誤率的容忍度。當ER(Cij)>θ時，代表我們可以認定學生對於Cj這個概念的認知程度未達到一個要求的水準。假設θ＝0.3，透過概念繼承關係圖[10][11]，可得到補救學習路徑：

PATH 1：C5→C8

PATH 2：C5→C9

再從每一條補救路徑計算權重：

其中error(Cij)代表第i條路徑中第j個概念的錯誤總比重值，sum(Cij)代表第i條路徑中第j個概念的總比重值。可求出以下的結果：

weight(PATH1) = 0.52

weight(PATH2) = 0.83

再利用以下之法則：

If weight(PATHi) >= δthen

PATHi is a critical path.

假設δ＝0.7則關鍵學習路徑是PATH2。

2.3多目標配題機制

在本系統的配題模組中主要是使用論文[5]已建置完成的多目標配題機制服務，利用此服務同時滿足多項限制條件與參數（題目數、測驗時間、測驗概念及比重、測驗題目），以達到鑑別度最佳化的試題配置，如圖5。

• 圖5. 多目標配題機制服務

2.4模糊解釋介面

在論文[11]中提到，在一般測驗評量系統測驗結束後，常只給予一個成績，學生無法從成績上取得實質的意義。因此希望能從學生測驗結果，對 於學習的狀況給予解釋，利用這樣的診斷方式讓學生了解學習的盲點，真正學習不佳的概念是什麼，並建議學生從那裡做為重新學習的出發點才是最好的。

• 圖6. 診斷評語

在概念部份我們分為「完全不了解」、「了解」、「完全了解」，並以百分比的圖示顯示了解程度。學習關鍵路徑我們設定了一個門檻值δ=0.3，當關鍵學習路 徑超過且等於0.3時，則顯示。診斷評語則是利用概念的了解程度，當了解程度大於0.8時，則會對學生給予不錯的評語，予以肯定。小於0.8時則會告誡學 生對於概念上的了解是不足的。

3.系統架構

為配合系統展示內容架構主要分為： I.教師角色功能

1. 多目標配題：可以依題目數、測驗時間上下限產生鑑別度最大之測驗卷。
2. 產生測驗卷：利用多目標配題條件自動產生測驗卷，或使用搜尋方式新增試卷。

II.學生角色功能

1. 線上測驗：在限定的考試期間內，選擇應考科目進行測驗。
2. 診斷：查看測驗包涵之能力指標了解程度、學習路徑、診斷建議。

• 圖7. 系統架構圖

4.系統實作

4.1配題目標組合

• 圖8. 配題模組圖

欲自動產生測驗卷之前，必須先設定所要的配題目標組合條件，之後在新增測驗卷時，再去選擇所要套用的方法。設定條件例如設定配題目標組合名稱、期望測驗時間上下限、試題題目數量、和欲測驗之能力指標。圖9為配題完成後所顯示的摘要。

• 圖9. 多目標配題組合畫面

4.2測驗卷管理

• 圖10. 測驗卷管理畫面

在測驗卷管理部份，根據出題時常使用到的方式，例如試卷類型（月考、小考、模擬考）、測驗卷的開放與截止測驗時間，在配題時可以選擇配題目標組合使用時間 配題或題數配題的兩種方法，產生一份測驗卷，供學生線上測驗使用。當使用多目標配題模組時，系統將設定好的條件讀出轉成條件XML檔，執行多目標配題的模 組，系統產生出鑑別度高的試題轉存試卷XML檔，系統使用網頁方式將試卷XML檔讀出呈現給使用者瀏覽，另外也會針對這次所產生試卷的平均鑑別度、平均難 易度、及這份試卷題中最大鑑度和最小鑑度供教師在製作試卷時的參考數據，如圖10所示。產生出的測驗卷，教師可以再另外使用搜尋方式對這份試卷加入或刪除 試題。

• 圖11. 配題模組圖

4.3線上測驗

 

• 圖12. 線上測驗畫面

學生在測驗卷開放時間選擇欲測驗的科目，依題目內容進行作答，作答完成後可以直接看到作答結果及正確答案、分數，及對此測驗卷的診斷結果。

• 圖13. 診斷模組圖

4.4診斷歷程

• 圖14. 診斷歷程畫面

學生可以查看過去的診斷記錄，可以了解自己對該次測驗能力指標的了解程度，系統也會針對測驗內容建議能力指標補救學習的路徑，讓學生可以知道學習的優先次 序。在診斷結果說明系統會直接對學生在該測驗中，顯示說明學習不錯的能力指標、或未來尚待加強學習的能力指標，內容也會直接說明最必需了解的能力指標，讓 學生不用再去花時間比較尚待學習的能力指標。教師或家長也可以針對此分析後的結果來改善教學方式。

5.結論

本系統建立一測驗診斷流程，提供建立題目、自動產生測驗卷、線上測驗、產生測驗結果診斷建議。自動產生測驗卷部份，教師能夠利用多目標配題的方式、 輸入題數、考試時間、及測驗的概念等條件，產出一份教師所想要的測驗卷。可省去教師在出考卷時所耗費的時間。在診斷建議，系統會依據概念關係針對學生所進 行的測驗找出學習較差的概念，知道真正問題的癥結點。

另外為符合未來使用DSA，在自動產生測驗服務，我們是使用XML方式與論文[5]多目標配題演算法做溝通。針對上面的幾點，在未來方向提出四點建議：

(1)希望讓本系統真正能上線讓學生教師使用。

(2)在配題服務利用XML溝通方式實作出DSA概念，提供Web Service讓不同的測驗系統也能使用本系統之配題服務。

(3)加入黃國豪（民92）多專家的概念在出題與新增概念時能讓多位教師聯合建置。

(4)完整的記錄各個學生的測驗歷程，分析各學生測驗結果，在適性化配題時能給與不同的測驗內容，予以幫助教師輔導學生的依據。

系統到目前為止並不完善，還有許多改良的空間，政府的教育政策是隨著環境與時間不斷的改變，本系統也是如此，需不斷的更新修正才能符合使用者的需求。

6.參考文獻

[1]澔學學習系統有限公司，九年一貫整合資訊系統介紹，中學資管月刊，創刊號，2004年10月，頁6~7。 [2]吳清山，鬆綁與績效：從學校再造談學校經營發展動向。現代教育論壇，第九期，2003年。70 頁。 [3]葉生正、黃星峰，網際網路上數位學習系統的研究開發，ECDL2004 電子商務與數位生活研討會。 [4]曾賢豪，基因演算法應用於電腦輔助測驗系統試題配置之研究，國立暨南國際大學資訊管理所碩士論文，2003年6月。 [5]葉書桓，禁忌搜尋法應用於多目標試題最佳化配置之研究，國立暨南國際大學資訊管理所碩士論文，2004年6月。 [6]李呈奇，大學推動校園e化之探討，國立中山大學人力資源管理研究所碩士論文，2002年7月。 [7]鄧少華、吳少琳、曾靜宜、董正談、顏志平、蘇莞筑，智慧型自動排課系統，ECDL2005 電子商務與數位生活研討會。 [8]台灣中等學校資訊管理人學會http://tsm.chvs.hcc.edu.tw/，2005/4/4。 [9]台灣中等學校資訊管理人學會，學年學分制整合資訊系統介紹，中學資管月刊，創刊號，2004年10月，頁8。 [10]許慶昇，概念繼承關係在網路智慧型學習診斷系統之應用，國立暨南國際大學資訊管理研究所碩士論文，1998年6月 [11]許慶昇、杜淑芬、黃國禎，” 概念繼承關係在網路智慧型學習診斷系統之應用”，第七屆國際電腦輔助教學研討會論文集，P602-P609，1998年 [12]姜自強、李天曲、林尚毅、黃炳勳、蔡定綸，運用知識管理於校務行政資訊系統研究與實作，ECDL2005 電子商務與數位生活研討會。 [13]吳承燕，國民小學知識管理平台建置與教育人員運用情形之研究–以彰化縣國民小學學校網站為例，臺中師範學院國民教育研究所碩士論文，2004年。