Mô hình phần mềm quản lý Ngân hàng câu hỏi và đề kiểm tra phục vụ kiểm tra và đánh giá học sinh trong nhà trường
07/05/2008

Bùi Việt Hà, công ty công nghệ Tin học Nhà trường School@net.
Báo cáo tại hội thảo Triển lãm thiết bị trường học Hà Nội 20/5/2008.

1. iQB là gì?

iQB (intelligent Question Bank) là tên gọi một chuỗi các giải pháp và công nghệ liên quan đến phần mềm quản lý ngân hàng câu hỏi (tự luận, trắc nghiệm) và đề kiểm tra kiến thức do Công ty công nghệ tin học nhà trường School@net đưa ra từ năm 2004. Bài viết này sẽ giới thiệu tổng quát các khái niệm chính liên quan đến công nghệ iQB.


2. Các đối tượng và khái niệm cơ bản

Các đối tượng chính mà chúng ta quan tâm là CSDL câu hỏi (Question Bank), đề kiểm tra (Test) và câu hỏi (Question, Item).

Bank - CSDL câu hỏi (Ngân hàng câu hỏi)

Bank là tập hợp các Câu hỏi (Question) được lưu trữ trong một CSDL. Bank là đối tượng làm việc chính của phần mềm. Có thể nói chức năng chính của phần mềm là khởi tạo và làm việc với các Ngân hàng câu hỏi này. Trong Bank không chỉ mô tả và lưu trữ các câu hỏi mà còn lưu trữ nhiều thông tin khác nữa, ví dụ:

- Thông tin về mẫu và cấu trúc Đề Kiểm tra.

- Thông tin Ma trận kiến thức.

- Thông tin người dùng và bảo mật dữ liệu.

- Thông tin thống kê và đánh giá ngân hàng câu hỏi.

Test - Đề Kiểm tra

Đề Kiểm tra là một đối tượng quan trọng nhất của phần mềm. Đối với người dùng, đề TEST là sản phẩm chính của phần mềm. Theo hiểu chung, Test là một tập hợp các câu hỏi trong CSDL được tạo ra dùng cho học sinh làm bài kiểm tra. Như vậy người thụ hưởng các TEST này là giáo viên và học sinh trong nhà trường. Các vấn đề cần chú ý liên quan đến đề TEST:

- Cấu trúc của TEST (bao nhiêu câu, tự luận hay trắc nghiệm, ....).

- Cách lưu trữ TEST bằng file trên đĩa.

- Các chức năng lưu trữ liên quan đến Test File: New, Open, Save, Save As, Close.

- Chức năng PrintPreview và In ra giấy theo các khuôn dạng khác nhau.

- Chức năng trộn câu hỏi ngẫu nhiên và sinh ra các Test khác cùng nội dung.

- Chức năng Kiểm tra Onlie trên máy tính có lưu trữ kết quả đối với các Test trắc nghiệm.

Question (Item) - Câu hỏi

Câu hỏi (question) là các phần tử (unit) chính trong Ngân hàng CSDL (Bank). Câu hỏi cũng là thành phần chính của một TEST. Các vấn đề chính liên quan đến câu hỏi là:

- Phân loại câu hỏi

- Cấu trúc tổng quát của câu hỏi.

- Câu hỏi trắc nghiệm?

- Câu hỏi với tham số động.

- Quan hệ của câu hỏi với Ma trận kiển thức.

Quan hệ giữa 3 đối tượng chính: BANK, TEST và QUESTION được mô tả trong hình vẽ dưới đây.

3. Mô hình các chức năng chính của phần mềm

Stt Function Name Tên chức năng Mô tả ý nghĩa
1 Item Bank Store Lưu trữ Ngân hàng câu hỏi Chức năng lưu trữ ngân hàng câu hỏi (Item Bank) trong CSDL dùng làm dữ liệu chính của phần mềm. Phần lớn các phần mềm của nhóm iQB đều có chức năng này.
2 Item Bank Editor Nhập thông tin câu hỏi Cho phép nhập, điều chỉnh, xóa từng câu hỏi trong Ngân hàng đề bài. Trước mắt, đã thiết kế 2 lệnh nhập liệu chính là: QQI - Quick Question Input và FQI - Full Question Input.
3 TEST generation: quick Khởi tạo nhanh TEST Chức năng khởi tạo nhanh đề kiểm tra (TEST) từ mẫu đề kiểm tra. Không cho phép chỉnh sửa thông tin trong quá trình tạo TEST.
4 TEST generation: full functioning Khởi tạo và chỉnh sửa TEST Chức năng đầy đủ của việc khởi tạo một TEST, cho phép xem, điều chỉnh từng câu hỏi của TEST.
5 Curriculum Matrix Editor (Latent trait) Nhập thông tin Ma trận kiến thức Chức năng cho phép nhập, điều chỉnh Ma trận kiến thức của CSDL ngân hàng đề bài.
6 TEST print & preview In và xem trước TEST Chức năng cho phép xem preview một TEST trước khi in TEST này ra máy in. Hầu hết các phần mềm đều sẽ có chức năng này.
7 TEST Online: MC Test Kiểm tra trực tuyến đề trắc nghiệm Cho phép học sinh kiểm tra trực tuyến trên máy tính theo đề loại TRẮC NGHIỆM đã được tạo ra từ trước. Ngay sau khi nộp bài, chương trình sẽ tự động chấm điểm và hiện kết quả ngay trên màn hình.
8 TEST Online: general Test Kiểm tra trực tuyến TEST bất kỳ Đây là một chức năng rất mạnh: cho phép học sinh thực hiện việc làm theo đề kiểm tra ngay trên máy tính theo một đề TEST bất kỳ. Với các câu hỏi kiểu tự luận hoặc đáp số tường minh, học sinh sẽ gõ lời giải ngay trên màn hình. Nội dung bài làm của học sinh sẽ được lưu lại và giáo viên sẽ "chấm" bài làm của học sinh cũng ngay trên màn hình. Có thể in lời giải của học sinh ra giấy để giáo viên chấm tại nhà.
9 TEST content stored Lưu nội dung TEST trong CSDL Chức năng này cho phép lưu toàn bộ nội dung của các TEST trong CSDL Ngân hàng đề bài. Mỗi một TEST được tạo ra sẽ lưu thành 1 bản ghi trong CSDL. Chức năng này chỉ dành cho các CSDL ngân hàng đề lớn phục vụ các ngành và cơ quan lớn.
10 Record Item assessment Nhập thông tin đánh giá câu hỏi Chức năng này cho phép nhập thông tin đánh giá của từng câu hỏi trong ngân hàng đề bài. Việc đánh giá thông qua cho điểm. Thang điểm là 10. Thông tin đánh giá này chỉ có ý nghĩa tham khảo mà thôi.
11 Record Item Use Tự động thống kê lịch sử dụng câu hỏi Chức năng tự động ghi lại và thống kê tần suất sử dụng câu hỏi của ngân hàng đề qua các TEST được khởi tạo. Chức năng này cũng ghi lại thời gian sử dụng gần đây nhất của câu hỏi này. Các thông tin này có tác dụng nhắc nhở và gợi ý cho người thiết tạo TEST chú ý hơn đến thông tin câu hỏi khi đưa câu hỏi này vào TEST của mình.
12 Record Item Response: automatic Tự động nhập thống kê kết quả làm bài của học sinh Chức năng tự động cập nhật thông tin làm bài của học sinh trực tuyến trên máy vào CSDL. Các thông tin này phục vụ việc phân tích và đánh giá câu hỏi và TEST theo lý thuyết IRT trong tương lai.
13 Record Item Response: Manually Nhập kết quả làm bài học sinh bằng tay Cho phép nhập bằng tay kết quả làm bài TEST của học sinh. Giống như chức năng trên, các thông tin này phục vụ việc phân tích và đánh giá câu hỏi và TEST theo lý thuyết IRT trong tương lai.
14 Store student solution online Kiểm tra và lưu trữ kết quả và lời giải của học sinh khi làm bài kiểm tra trực tuyến. Lưu trữ kết quả, nội dung làm bài kiểm tra của học sinh trên máy tính. Các thông tin này có thể lưu trữ ngay trong CSDL hoặc lưu trữ trên các tệp data ngoài. Chức năng này cho phép các giáo viên chấm bài Offline trực tiếp trên máy tính.
15 Marking Online by solution Chấm bài bằng tay theo dữ liệu bài làm lưu trữ của học sinh. Chức năng cho phép giáo viên chấm bài trên máy tính theo kết quả bài làm của học sinh đã được ghi lại trước đó.
16 Full Meaning Item Bank Added Bổ sung một Ngân hàng câu hỏi hoàn chỉnh. Chức năng khởi tạo một Ngân hàng Đề bài mới.
17 Add-in Value for Test Các chức năng bổ sung cho việc tạo TEST Đây là chức năng đặc biệt dành riêng cho một số Ngân hàng đề bài cần thêm các chức năng bổ sung cho việc tạo TEST. Ví dụ Ngân hàng đề bài A+ hoặc IQ Test sẽ có những chức năng này.
18 Dynamic TEST Tạo TEST động Chức năng cho phép tạo ra các TEST động hoặc sau khi tạo TEST rồi có thể xáo trộn các câu hỏi theo nhiều cách khác nhau.
19 Item Statistics Thống kê thông tin phân loại của câu hỏi. Chức năng lập các báo cáo thống kê phân loại câu hỏi của Ngân hàng đề.
20 TEST Statistics Thống kê thông tin khởi tạo TEST Chức năng cho phép lưu trữ thông tin lịch sử khởi tạo các TEST và thông tin có liên quan để dùng trong các báo cáo thống kê khác của phần mềm.
21 IRT analysis by Item Phân tích các tham số IRT của câu hỏi Chức năng thực hiện các báo cáo thống kê IRT và đánh giá liên quan đến các câu hỏi và các TEST.
22 TEST Calibration Phân tích TEST Chức năng phân tích dữ liệu làm bài của học sinh và đánh giá dữ liệu TEST dựa trên IRT, từ đó đưa ra các đánh giá về học sinh và về TEST.
23 Open Connection to SVR Kết nối kết quả với dữ liệu của SVR Chức năng kết nối với phần mềm quản lý học sinh (ví dụ phần mềm SVR) để có thể kiểm tra trực tuyến học sinh theo đề kiểm tra cho trước và tự động kết nối với hệ thống điểm học sinh.
24 Add-in Template iQB Bổ sung một số mẫu ngân hàng đề bài với Ma trận kiến thức đầy đủ Chức năng này cho phép người dùng tạo ra các Ngân hàng đề bài theo một số mẫu có sẵn của phần mềm.
25 LogFile Result Ghi kết quả bài làm học sinh ra file Chức năng tự động ghi kết quả điểm của bài làm Test Online của học sinh ra LogFile (text file). Các Logfile này sau đó dùng để tổng hợp kết quả làm bài kiểm tra của học sinh.
26 TEST question auto permutation (test clone) Trộn thứ tự các câu hỏi của đề kiểm tra Chức năng tự động từ 1 TEST tạo ra nhiều đề khác sau khi đã hoán vị ngẫu nhiên các câu hỏi trắc nghiệm.
27 User Permision System Hệ thống quản trị người dùng Chức năng cho phép tạo và điều khiển hệ thống người dùng bảo đảm tính bảo mật và an toàn dữ liệu cao.

4. Phân loại câu hỏi trong mô hình iQB

Mô hình phân loại câu hỏi trong bộ phần mềm iQB được mô tả sơ bộ trong sơ đồ dưới đây.

Theo sơ đồ trên, mô hình hệ thống các câu hỏi của CSDL sẽ được chia thành 2 loại: câu hỏi ngắn và câu hỏi dài (phức tạp). Mỗi câu hỏi dài lại bao gồm nhiều câu hỏi phụ. Mỗi câu hỏi phụ sẽ tương đương với một câu hỏi ngắn.

Có 5 loại câu hỏi (ngắn hoặc phụ) được thiết kế chính trong phần mềm dùng làm mẫu để nhập thông tin câu hỏi. Các câu hỏi này được ký hiệu lần lượt là Q1, Q2, Q3, Q4, Q5.

Các câu hỏi dạng Q1, Q2, Q3 thuộc kiểu trắc nghiệm.

Các câu hỏi dạng Q4, Q5 thuộc kiểu tự luận.

Sau đây là mô tả chi tiết 5 dạng câu hỏi trên với mô tả và ví dụ cụ thể.

Stt Mã câu hỏi Mô tả Ví dụ
1 Q1
Trắc nghiệm 		- Câu hỏi ngắn hoặc là một SubTask.
- Câu hỏi dạng trắc nghiệm, nội dung và đáp án lưu cùng nhau (trong trường Content, có thể có 1 hoặc nhiều đáp án đúng.
- Mỗi phần tử là một câu hỏi hoàn chỉnh. 		Nội dung:
Tên nào trong các danh từ sau là tên một tỉnh của Việt Nam?
A. Việt Bắc
B. Miền Trung
C. Tây nguyên
D. Cà Mau.
2 Q2
Trắc nghiệm 		- Câu hỏi ngắn hoặc là một SubTask.
- Câu hỏi dạng trắc nghiệm, nội dung và đáp án lưu riêng rẽ, loại Đáp án tường minh. Có thể có một hoặc nhiều đáp án đúng.
- Mỗi phần tử là một câu hỏi hoàn chỉnh. 		Nội dung:
Hãy tìm phần tử tiếp theo hợp lý của dãy các số sau đây:
15 57 69 75 ?
Đáp án:
SL đáp án = 4
đáp án 1 = ‘57’ , sai
đáp án 2 = ‘97’ , sai
đáp án 3 = ‘85’ , đúng
đáp án 4 = ‘45’ , sai
3 Q3
Trắc nghiệm 		- Phải là một câu hỏi ngắn.
- Câu hỏi dạng trắc nghiệm, nội dung và đáp án lưu riêng rẽ. Các đáp án được lưu riêng thành 2 loại: các đáp án đúng và các đáp án sai.
- Mỗi phần tử không là một câu hỏi hoàn chỉnh, khi khởi tạo TEST, các câu hỏi loại này sẽ được tự động chuyển đổi sang dạng câu hỏi Q2. 		Nội dung:
Các từ nào dưới đây có liên quan đến CNTT?
Các đáp án đúng:
- Computer
- Virus
- Programming
- Algorithm
Các đáp án sai:
- Politics
- History
- Company
- Unify
- Mathematics
4 Q4
Tự luận 		- Câu hỏi dạng Tự luận.
- Dạng câu hỏi với Đáp án tường minh, có nghĩa là các đáp án được cố định hoặc là SỐ hoặc là CHỮ. 		Nội dung:
Điền từ đúng vào các vị trí trống trong bài thơ sau đây:
Tháp ..(1)... đẹp nhất hoa ..(2)..
Việt Nam ..(3)... nhất có ..(4)... Bác Hồ
Đáp án:
đáp án 1 = ‘mười’
đáp án 2 = ‘sen’
đáp án 3 = ‘đẹp’
đáp án 4 = ‘tên’
5 Q5
Tự luận 		- Câu hỏi dạng Tự luận.
- Dạng câu hỏi với Đáp án không tường minh, có nghĩa là đáp án, trả lời chỉ có thể mô tả bằng chữ và không dùng để tự động so sánh hoặc chấm điểm được. 		Nội dung:
Tìm a để phương trình sau có 4 nghiệm:
(x-1)2 = 2|x-a|
Đáp án:
½ < a < 3/2 và a  1

Câu hỏi ngắn và dài trong CSDL

1. Mô hình câu hỏi ngắn

Các câu hỏi ngắn đóng vai trò quan trọng nhất trong mô hình câu hỏi của phần mềm iQB. Trên thực tế đa số các câu hỏi sẽ là câu hỏi ngắn. Câu hỏi ngắn là những câu hỏi kiến thức hoàn chỉnh nhằm kiểm tra một kỹ năng hoặc một phạm vi kiến thức hẹp nào đó. Mỗi câu hỏi ngắn là một câu hỏi hoàn chỉnh và độc lập với tất cả các câu hỏi khác trong CSDL.

Các câu hỏi ngắn có thể là trắc nghiệm hoặc tự luận.

Các câu hỏi ngắn trong iQB có thể được xây dựng theo một trong 5 dạng: Q1, Q2, Q3, Q4, Q5 như đã trình bày ở trên.

Các câu hỏi ngắn được thiết kế trong phần mềm bao gồm các cấu thành thông tin sau:

1. Thông tin phân loại chung

Bao gồm các thông tin mang tính phân loại chung và không liên quan đến kiến thức cụ thể của câu hỏi này. Các thông tin có thể là:

- Tên, mã của câu hỏi.

- Phân loại trắc nghiệm hay tự luận.

- Các thông tin khác.

2. Thông tin liên quan đến kiến thức

Bao gồm các thông tin liên quan đến kiến thức của câu hỏi này bao gồm kỹ năng, mức độ khó dễ và phạm vi kiến thức cụ thể liên quan đến câu hỏi này.

3. Nội dung chính

Đây chính là nội dung lõi của câu hỏi này. Nội dung của một câu hỏi dạng tự luận sẽ chỉ bao gồm một đoạn văn bản nào đó. Nội dung của câu hỏi trắc nghiệm sẽ phức tạp hơn sẽ bao gồm thông tin nội dung và đáp án của câu hỏi.

4. Đáp số hoặc đáp án

Bao gồm các thông tin liên quan đến đáp án, đáp số hoặc lời giải ngắn của câu hỏi hiện thời.

5. Thông tin lời giải

Nhóm thông tin này sẽ bao gồm lời giải chi tiết của câu hỏi, các gợi ý và thông tin về cách chấm điểm cho câu hỏi hiện thời.

6. Thông tin thống kê

Các thông tin liên quan đến việc thống kê, đánh giá câu hỏi.

2. Mô hình câu hỏi dài trong iQB

Câu hỏi dài trong mô hình phần mềm iQB là các câu hỏi với một nội dung chính nhưng kèm theo nhiều câu hỏi phụ. Các câu hỏi này thường dùng khi giáo viên muốn kiểm tra nhiều kỹ năng trong một phạm vi kiến thức hoặc trong trường hợp phạm vi kiến thức này rất lớn. Trên thực tế các câu hỏi dài thường có trong các môn học xã hội như Ngoại ngữ, Văn học, Lịch sử, Địa lý, ...

Mô hình câu hỏi dài, do vậy, sẽ có khuôn dạng sau:

Mô hình các câu hỏi được khởi tạo trong Đề kiểm tra (Test File)

5. Mô hình Ma trận kiến thức

Ma trận kiến thức là một khái niệm quan trọng trong mô hình phần mềm IQB. Mỗi CSDL ngân hàng câu hỏi (Bank) sẽ tương ứng với một Ma trận kiến thức chỉ ra phạm vi kiến thức tương ứng của các câu hỏi trong CSDL này.

Mỗi Ma trận kiến thức sẽ bao gồm một số chủ đề kiến thức (topic) nào đó. Tập hợp các chủ đề kiến thức được thể hiện trong một bảng có dạng lưới. Mỗi ô của lưới là một chủ đề kiến thức. Mô hình phạm vi kiến thức câu hỏi trong CSDL là một mô hình dạng cây đầy đủ. Mỗi CSDL câu hỏi trong phần mềm iQB sẽ tương ứng với một ma trận kiến thức duy nhất. Mỗi câu hỏi trong ngân hàng sẽ có tham chiếu đến một chủ đề kiến thức duy nhất.

Mô hình Ma trận kiến thức được thiết kế khá phức tạp trong phần mềm iQB. Có thể biếu diễn ma trận kiến thức theo khuôn dạng bảng hoặc khuôn dạng cây.

Vi dụ một ma trận kiến thức thể hiện dưới dạng bảng.

6. Mô hình đề kiểm tra

Đề kiểm tra (Test) là đối tượng quan trọng nhất của phần mềm iQB. Đối với người sử dụng phần mềm iQB, các đề kiểm tra chính là sản phẩm đầu ra của phần mềm. Từ bộ câu hỏi trong CSDL, người dùng sẽ được phép khởi tạo các đề kiểm tra theo các yêu cầu kiến thức khác nhau. Mỗi đề kiểm tra (TEST) do phần mềm khởi tạo sẽ được lưu trữ trong một file riêng biệt với phần mở rộng *.qbt. Các tệp này có thể dễ dàng sao chép và vận chuyển vì kích thước khá nhỏ.

Quan hệ giữa CSDL, câu hỏi, ma trận kiến thức và đề kiểm tra được mô tả trong sơ đồ sau đây:

Mẫu đề kiểm tra

Mẫu đề kiểm tra (Test Template) có thể hiểu như một bộ xương khung của các đề kiểm tra. Từ một mẫu có thể tạo ra nhiều đề kiểm tra khác nhau với cùng mục đích, đối tượng và phạm vi kiến thức.

Có nhiều cách tạo và nhiều mô hình của mẫu đề kiểm tra. Trong phần mềm iQB, chúng tôi sử dụng mô hình Mẫu đề kiểm tra với các thông số sau:

1- Các thông tin chung mang tính tiêu đề và tên gọi của đề kiểm tra. Các thông tin loại này bao gồm như tên đề, người ra đề, các tiêu đề trên, dưới của đề, ....

2- Thông tin về số lượng câu hỏi và kiểu của mỗi câu hỏi của đề kiểm tra.

3- Thông tin về phạm vi kiến thức: bao nhiêu % thông tin của các phạm vi kiến thức sẽ tham gia trong đề kiểm tra.

Mục đích của Mẫu đề kiểm tra là tạo nhanh các đề kiểm tra cụ thể theo đúng yêu cầu kiến thức của chương trình.

Ví dụ trong một ngân hàng câu hỏi môn Vật lý lớp 10, các mẫu đề kiểm tra có thể tạo ra là các mẫu đề kiểm tra 15 phút trong năm học theo các bài học hoặc các chương, mẫu đề kiểm tra 1 tiết theo các chương, mẫu đề kiểm tra học kỳ I, học kỳ II và mẫu đề kiểm tra ôn tập cuối năm.

Quan hệ giữa CSDL, mẫu đề kiểm tra và đề kiểm tra được mô tả trong sơ đồ sau:

Phân loại mẫu đề kiểm tra trong iQB

Mẫu đề kiểm tra là (Test Template – TST) bộ khung mẫu dùng để khởi tạo nhanh các đề kiểm tra theo ý muốn. Ngoài các thông tin cơ bản như tên gọi, mục đích, đối tượng sử dụng, thời gian làm bài, thang điểm, ... thông tin quan trọng nhất của mẫu đề kiểm tra là Phạm vi kiến thức liên quan. Căn cứ vào cách nhập thông tin phạm vi kiến thức, mẫu đề kiểm tra được chia thành 2 loại sau:

1. Mẫu đề kiểm tra theo tỉ lệ phạm vi kiến thức

Đây là loại mẫu đề kiểm tra đã được xây dựng từ phiên bản iQB 1.0. Mỗi đề kiểm tra sẽ tương ứng với môt bảng Tỉ lệ phần trăm kiến thức từ bảng Ma trận kiến thức của CSDL hiện thời.

2. Mẫu đề kiểm tra theo sơ đồ Test

Mẫu đề kiểm tra theo sơ đồ Test là một phát triển mới của phiên bản iQB 2.0. Theo mô hình này, mẫu đề kiểm tra được cho bởi một dãy các thông tin câu hỏi cụ thể. Như vậy mô hình Sơ đồ Test là dễ hiểu và gần gũi hơn với mô hình một đề kiểm tra thông thường.

7. Tóm tắt các chức năng chính của bộ phần mềm iQB

Sơ đồ sau mô tả tóm tắt các tính năng chính của bộ phần mềm iQB.
URL của bài viết này::http://www.schoolnet.vn/modules.php?name=Sanpham&file=article&sid=2083