摘要：組卷和試卷測評是網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)的核心內(nèi)容，為此，在深入研究的基礎(chǔ)上，提出了基于難度級別的多約束組題算法，實(shí)現(xiàn)了快速組卷過程?；谠摻M卷方式，介紹了試卷的3個主要評測指標(biāo)。該算法已經(jīng)成功應(yīng)用于實(shí)際網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)中。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)；難度級別；評標(biāo)；多約束組題算法

中圖分類號：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2008)08-1pppp-0c

1 引言

試題庫隨機(jī)組卷系統(tǒng)是CAI的重要組成部分之一，它的主要功用就是幫助教師利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息化教學(xué)，其主要功能就是利用計(jì)算機(jī)對試題進(jìn)行分類管理及試卷的自動生成、輸出、排版和打印等輔助工作?？纱蟠蟠龠M(jìn)教學(xué)信息化、減輕教師工作量、提高教學(xué)效率、改善教學(xué)方法和增強(qiáng)教學(xué)質(zhì)量等。本文自行研究開發(fā)了基于面向?qū)ο蟮脑囶}庫隨機(jī)組卷系試題選取策略等關(guān)鍵性技術(shù)，并根據(jù)教學(xué)要求提出了系統(tǒng)開發(fā)的結(jié)構(gòu)和方案。

2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

題庫系統(tǒng)是一個信息管理系統(tǒng)，它用于對數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理并且從中進(jìn)行有用信息的輸出。試題庫信息系統(tǒng)主要用于試題的管理和試題的輸出，在進(jìn)行試題的有效輸入之后，使得大量的信息存儲于數(shù)據(jù)庫之中，然后通過參數(shù)的設(shè)置對庫中數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的提取。

試題庫隨機(jī)組卷系統(tǒng)是由七個模塊組成的，分別是系統(tǒng)維護(hù)模塊、試題維護(hù)模塊、試題查詢模塊、試卷管理模塊、答案管理模塊、打印模塊和試題選取標(biāo)準(zhǔn)模塊。如圖1所示。另外，考慮到系統(tǒng)的安全性，系統(tǒng)還必須有身份驗(yàn)證功能。身份驗(yàn)證功能應(yīng)該由三部分組成：用戶名驗(yàn)證、密碼驗(yàn)證和容錯驗(yàn)證。其中容錯驗(yàn)證是指當(dāng)用戶名和密碼輸入三次或者N次不正確時，系統(tǒng)會自動判斷身份驗(yàn)證錯誤，并退出系統(tǒng)。從而防止惡意登錄。

圖1 試題庫組題系統(tǒng)總體方案圖

系統(tǒng)管理模塊包括密碼管理、用戶管理、以及系統(tǒng)退出三個子功能模塊；試題維護(hù)模塊包括試題輸入、試題修改和試題刪除三個子功能模塊；試題查詢模塊包括按章節(jié)查詢和按難度查詢兩個子功能模塊；試題管理模塊包括試卷設(shè)置、試卷生成、試卷輸出三個子功能模塊；答案管理模塊包括答案生成、答案輸出、試卷答案三個子功能模塊；打印模塊包括試卷打印和答案打印兩個子功能模塊。試題選取標(biāo)準(zhǔn)由難度計(jì)算、區(qū)分度計(jì)算和信度計(jì)算三個子功能模塊。

3 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

3.1 試題類型

試題庫中的試題是本系統(tǒng)的最基本信息，依章節(jié)按教學(xué)內(nèi)容、測試形式、測試目的等不同要求，將試題分成不同類型(一般均將試題分成:基礎(chǔ)知識、概念理解、簡單應(yīng)用、綜合應(yīng)用、發(fā)展應(yīng)用五大類) 。試題的類型越多，組卷方案越多，試題庫的適應(yīng)性越強(qiáng)，適用面越廣，但過多的試題和組卷方案，會使組卷工作變得煩瑣和低效。

3.2 試題特征符號

本題庫以章為基礎(chǔ)，按類型進(jìn)行編號，Ti，j代表試題分類庫，Di，j代表試題分類庫對應(yīng)的答案庫，其中：i表示課程的章節(jié)，j表示該題型類型。如以數(shù)學(xué)分析試題庫自動組卷系統(tǒng)為例：

T0109:代表第1章發(fā)展型應(yīng)用型中的計(jì)算類試題；D0109:代表對應(yīng)試題答案；

T2101:代表第21章基礎(chǔ)知識型中的填空類試題；D2101:代表對應(yīng)試題答案。

題庫中每道試題及與其對應(yīng)答案以3位數(shù)字開始順序編號，以“f”和“～”兩字符結(jié)尾，以便系統(tǒng)組卷抽題時能正確識別每道試題和對立的答案。試題和答案以文本文件的方式順序存放。

3.3 試題難度系數(shù)確定

一套試卷是否合理，主要由試題的難易程度結(jié)構(gòu)來體現(xiàn)，故準(zhǔn)確確定試題的難度是優(yōu)化試卷的核心。本系統(tǒng)將各種題型的難度值分為五級，其難度系數(shù)分別為0.5 (容易的題) ，1.0(較容易的題)，1.5 (中等難度的題)，2.0 (較難的題)，2.5 (難題)。這里的難度系數(shù)0.5～2.5 只是用以表示試題難易程度的標(biāo)示符，位于每道題的末端。

4 隨機(jī)自動化組卷的算法設(shè)計(jì)和賦分原則

4.1 試題庫隨機(jī)組卷系統(tǒng)的算法

試題庫隨機(jī)組卷系統(tǒng)主要采用的是多約束組題算法，所謂多約束組題算法就是在系統(tǒng)進(jìn)行隨機(jī)組題時所必須滿足的一些條件，這些條件也就是所說的約束問題。一般情況下，在進(jìn)行試題抽取時都要考慮試題的類型、試題的知識點(diǎn)、試題的難度以及試卷分?jǐn)?shù)等約束條件。如果用向量坐標(biāo)來表示的話，可以用Y(V，M，N)來表示試題的抽取。其中，V表示一個有限變量集，它對應(yīng)于試題的每一個屬性，其數(shù)學(xué)表示為:V(v1，v2，…，vn)；M表示一個有限數(shù)字集，表示各種屬性的取值范圍，其數(shù)學(xué)表示為:M(m1，m2， …，ms)；N表示一個有限規(guī)則集，表示各試題應(yīng)滿足的約束條件，其數(shù)學(xué)表示為:N(nl，n2，…，nt)。即:試題的抽取過程Y是在同時滿足V，M，N的條件進(jìn)行的一個約束滿足過程。

對于V來講試題屬性一般是指知識點(diǎn)，試題類型以及難度等，這里如果所要抽取的試題有L個知識點(diǎn)，類型有X個，難度有P種。而所抽取的題目數(shù)量為Q，則Q(l，x，p)與試題分?jǐn)?shù)S(l，x，P)之間滿足如下規(guī)則：

規(guī)則M:設(shè)卷面總分為S；則卷面總分:S =∑ Q(l，x，p)S(l，x，p)

多約束組題的一般算法如下:

(l)進(jìn)行試題約束條件判斷，判斷試題類型、知識點(diǎn)、難度以及分?jǐn)?shù)等規(guī)則，使得滿足條件的試題作為下一步抽取的總體。

(2)利用隨機(jī)函數(shù)Rand()進(jìn)行隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生，使產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)在試題抽取的題數(shù)范圍內(nèi)，并利用A[i]數(shù)組記下這個隨機(jī)數(shù)。

(3)進(jìn)行第2步操作，記下此時的隨機(jī)數(shù)A[i+1]。

(4)判斷A[i]是否等于A[i+1]，若相等則說明試題抽取重復(fù)，放棄后重新進(jìn)行隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生，并返回第2步。否則讀取相關(guān)試題，抽取成功。

(5)重復(fù)第2到4步，直到試題抽取完畢。

在利用該方法進(jìn)行數(shù)據(jù)庫開發(fā)過程中主要存在以下幾點(diǎn)問題:①所產(chǎn)生隨機(jī)是否與上次已經(jīng)產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)重復(fù)。②如果重復(fù)如何解決。③如何利用這個隨機(jī)訪問數(shù)據(jù)庫。鑒于以上問題，我們利用上面講過的多約束求解算法對此進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中x為試題數(shù)，A[i]為一維數(shù)組。其算法2所示。

圖2 優(yōu)化算法流程圖

在進(jìn)行試題抽取中，首先應(yīng)指定約束條件，該約束條件為試題類型、所在章節(jié)、試題難度等。然后利用srand()產(chǎn)生一個時間片種子，并通過rand()函數(shù)產(chǎn)生一個隨機(jī)數(shù)，而這個隨機(jī)數(shù)就是題庫中試題的編號，這個隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生是面向題庫中整個試題而產(chǎn)生的。利用該隨機(jī)號就可以訪問數(shù)據(jù)庫并提取相應(yīng)的試題。SQL語句NewID()創(chuàng)建uniqueidentifier類型的唯一值，uniqueidentifier是隨機(jī)產(chǎn)生的。NewID()語句使數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息隨機(jī)排序，然后按一定的題數(shù)從數(shù)據(jù)庫中讀取試題。

4.2 試卷質(zhì)量測評

應(yīng)用難度級別分割遞歸算法和基于狀態(tài)鏈表的隨機(jī)抽題算法自動組成的試卷是否能真實(shí)地反映出教師的教學(xué)水平以及學(xué)生對知識技能的掌握程度，需要我們對試卷質(zhì)量進(jìn)行質(zhì)量測評。測量試卷的主要檢驗(yàn)指標(biāo)是：難度、信度、區(qū)分度和覆蓋度。我們用設(shè)待抽樣的試卷題目數(shù)量為n，以M分制計(jì)，每題滿分為Aj(j=1，2，3，...，n )；抽查的容量為N，其樣本值為Xi(i=1，2，3，...，N) 為抽查的試卷數(shù)；抽查的N份試卷各題的實(shí)際得分為Xij(i=1，2，3，...，N；j=1，2，3，...，n）。

則樣本值為 hwl03.tif

4.4 區(qū)分度

題目的區(qū)分度也叫題目的鑒別力，它是衡量題目對不同水平被測試者的心理特質(zhì)的區(qū)分程度的指標(biāo)。區(qū)分度的取值范圍于-1.00~+1.00 之間，值越大，區(qū)分的效果越佳。一般0.2~0.4 為佳。設(shè)Hj、Lj 分別表示高分組和低分組第j 題的平均分（高低分組各占樣本量的25 %~30 %為佳）。

第j題的區(qū)分度為VP=(Hj-Lj)/Aj ，則試卷的總區(qū)分度為hwl07.tif

評測標(biāo)準(zhǔn)：0.4以上：優(yōu)秀題目；0.3~0.39：良好題目；0.2~0.29：勉強(qiáng)合格；0.19 以下：差的題目。

4.5 可信度

指測量數(shù)據(jù)和結(jié)論的可靠性程度，它是表明考試質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性的一個重要指標(biāo)。信度一般規(guī)定是真分?jǐn)?shù)的方差在總體方差S (n 個學(xué)生總分的方差) 中所占的比例。測量信度系數(shù)的方法較多，這里采用a系數(shù)法(該公式由克朗巴赫提出)。

6 總結(jié)

本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于通過分析隨機(jī)組卷系統(tǒng)重在對數(shù)據(jù)庫中的試題進(jìn)行隨機(jī)數(shù)據(jù)的抽取，本文提出了多約束情況下的優(yōu)化隨機(jī)算法，利用通用開發(fā)語言和SQL語言中的隨機(jī)函數(shù)進(jìn)行了混合編程。這樣，一方面利用了VC程序的靈活性，另一方面利用了SQL語言的訪問快速性。通過系統(tǒng)的運(yùn)行發(fā)現(xiàn)此算法優(yōu)于以往的單純以開發(fā)語言進(jìn)行設(shè)計(jì)的隨機(jī)算法；其次通過應(yīng)用3 個評測指標(biāo)評測，經(jīng)過有關(guān)專業(yè)教師評判，認(rèn)為算法設(shè)計(jì)科學(xué)，組卷合理，能真實(shí)地反映出教師的教學(xué)水平以及學(xué)生對知識技能的掌握程度。

參考文獻(xiàn)

[1]劉建華，宋志光，徐金祥.基于單用戶數(shù)據(jù)庫的多用戶系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2000.4.

[2]曾一，冉忠，郭永林.試題庫中自動組卷的算法及試卷測評策略[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2006.8.

[3]張克.基于c/s結(jié)構(gòu)的試題庫隨機(jī)組卷系統(tǒng)的研究[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2006.12.

[4]周紅濤，季新生. 三層C/S結(jié)構(gòu)中數(shù)據(jù)庫連接管理器的構(gòu)造[j].微計(jì)算機(jī)信息.

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