Traditional synchronous STEM assessments face growing challenges including accessibility barriers, security concerns from resource-sharing platforms, and limited comparability across institutions. We present a framework for generating and evaluating large-scale isomorphic physics problem banks using Generative AI to enable asynchronous, multi-attempt assessments. Isomorphic problems test identical concepts through varied surface features and contexts, providing richer variation than conventional parameterized questions while maintaining consistent difficulty. Our generation framework employs prompt chaining and tool use to achieve precise control over structural variations (numeric values, spatial relations) alongside diverse contextual variations. For pre-deployment validation, we evaluate generated items using 17 open-source language models (LMs) (0.6B-32B) and compare against actual student performance (N>200) across three midterm exams. Results show that 73% of deployed banks achieve statistically homogeneous difficulty, and LMs pattern correlate strongly with student performance (Pearson's $ρ$ up to 0.594). Additionally, LMs successfully identify problematic variants, such as ambiguous problem texts. Model scale also proves critical for effective validation, where extremely small (<4B) and large (>14B) models exhibit floor and ceiling effects respectively, making mid-sized models optimal for detecting difficulty outliers.


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ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
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