楊斐，張峰

（榆林學(xué)院信息工程學(xué)院，陜西榆林719000）

學(xué)生成績(jī)是衡量學(xué)生是否掌握所學(xué)知識(shí)的重要標(biāo)志，也是評(píng)估教學(xué)質(zhì)量的重要依據(jù)[1]。從表面上看，考試成績(jī)僅僅是數(shù)字，但是從這些似乎毫不相關(guān)的數(shù)字中卻可以提煉出對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)的信息。目前大部分校各數(shù)課程的考試基本上都采用傳統(tǒng)的考試方式，組織一次考試至少要經(jīng)過(guò)人工出題、教研組組長(zhǎng)與主管教學(xué)的系領(lǐng)導(dǎo)審核批準(zhǔn)制卷、試卷打印裝訂、考生考試、人工閱卷、成績(jī)?cè)u(píng)定和試卷分析等多個(gè)步驟，再加上考試教室安排、監(jiān)考教師分配等等，使學(xué)校消耗大量的人力、物力、財(cái)力，嚴(yán)重影響學(xué)校的工作效率，教師的工作量也越來(lái)越大，而考試工作本身就是一件十分繁瑣和非常容易出錯(cuò)的事情，顯然傳統(tǒng)的考試方式已經(jīng)越來(lái)越不能適應(yīng)現(xiàn)代教學(xué)的需求。為推動(dòng)考核方法改革，加快考核手段的現(xiàn)代化，根據(jù)教學(xué)的實(shí)際需求，應(yīng)改變傳統(tǒng)的紙張考試的方式，充分利用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)考試，從而使考試更趨于公證、客觀，并進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，所以開(kāi)發(fā)一套基于Web的考試分析系統(tǒng)以滿足學(xué)校和學(xué)生之間的需求。

1 試卷分析系統(tǒng)的主要功能模塊

1.1 試卷成績(jī)的統(tǒng)計(jì)分析

在對(duì)試題、試卷進(jìn)行各種指標(biāo)的分析的基礎(chǔ)上對(duì)學(xué)生考試成績(jī)進(jìn)行必要的統(tǒng)計(jì)分析，通過(guò)對(duì)學(xué)生成績(jī)整理、分析，才能清楚地把握整體和個(gè)體的知識(shí)掌握情況，進(jìn)而尋求改進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的途徑和方法。試卷的統(tǒng)計(jì)分析主要包括成績(jī)統(tǒng)計(jì)分析以及學(xué)生成績(jī)分布曲線分析。

1）成績(jī)統(tǒng)計(jì)分析

成績(jī)統(tǒng)計(jì)可以對(duì)考試的成績(jī)進(jìn)行較為直觀的統(tǒng)計(jì)分析。成績(jī)統(tǒng)計(jì)分析一般包括統(tǒng)計(jì)學(xué)生總數(shù)、參加考試人數(shù)、最高分、最低分、平均分與標(biāo)準(zhǔn)差，通過(guò)平均分、標(biāo)準(zhǔn)差可以反映考生群體成績(jī)的個(gè)體差異程度，統(tǒng)計(jì)最大值、最小值及全距可以反映考生成績(jī)的最大差距[2]。

平均分可以反映全體考試學(xué)生的學(xué)習(xí)水平，但平均值易受極端分?jǐn)?shù)的影響。平均值用表示，平均分計(jì)算公式如下：

其中n為考試人數(shù)，X為考試成績(jī)。

標(biāo)準(zhǔn)差能夠表征考試成績(jī)的波動(dòng)大小，反應(yīng)考試分?jǐn)?shù)的離散趨勢(shì)，它的計(jì)算方法是求出每個(gè)學(xué)生成績(jī)與平均分的差的平方和，計(jì)算公式如下：

其中xi為學(xué)生該卷得分，為該卷平均分，n為樣本人數(shù)。

分段統(tǒng)計(jì)是試卷分析工作中最常用最形象直接的指標(biāo)。根據(jù)考生人數(shù)，將考試成績(jī)劃分若干分?jǐn)?shù)段進(jìn)行各分段人數(shù)的統(tǒng)計(jì)：即每隔10分為一段，0～59為不及格，60～69為及格、70～79為中等、80～89為良好，90～100為優(yōu)秀，通過(guò)計(jì)算優(yōu)秀、良好、中等、及格與不及格的人數(shù)分布及百分比，從中可以大致地看出成績(jī)的分布類(lèi)型。

2）學(xué)生成績(jī)分布曲線分析

檢驗(yàn)試卷是否符合考試要求，通常采用學(xué)生成績(jī)分布曲線分析來(lái)描述[3]。通過(guò)編繪直方圖，了解成績(jī)分布的類(lèi)型。用直方圖直觀表示學(xué)生成績(jī)的分布情況，即以分?jǐn)?shù)段作為橫坐標(biāo)，每個(gè)分?jǐn)?shù)段的學(xué)生的人數(shù)作為縱坐標(biāo)。如果分?jǐn)?shù)段劃分的越細(xì)，直方圖就越準(zhǔn)確地代表了學(xué)生成績(jī)的實(shí)際分布。

總的說(shuō)來(lái)，學(xué)生的成績(jī)?cè)跀?shù)量上分布應(yīng)符合統(tǒng)計(jì)學(xué)上的正態(tài)分布。如果曲線峰值中間高、兩頭低、左右大體對(duì)稱(chēng)，那么表示分布呈正態(tài)或近似正態(tài)分布：如曲線峰值向右偏，則呈負(fù)偏態(tài)分布，說(shuō)明試題總體難度偏低：如曲線峰值向左偏，則呈正偏態(tài)分布，說(shuō)明試題偏難[4]。因此在考試設(shè)計(jì)上要求對(duì)試題的難度組合進(jìn)行合理的搭配，當(dāng)試題總體過(guò)難或過(guò)易，其分布特征亦隨之改變；當(dāng)試題難易組合不合理，將會(huì)對(duì)分布峰的形態(tài)產(chǎn)生影響。

1.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

無(wú)紙化考試系統(tǒng)的系統(tǒng)目標(biāo)是在校園網(wǎng)環(huán)境中，使用計(jì)算機(jī)來(lái)代替人工實(shí)現(xiàn)考試過(guò)程中需要完成的考務(wù)安排、題庫(kù)管理、智能組卷、在線考試、自動(dòng)評(píng)分（客觀題部分）、主觀題與操作題評(píng)分、成績(jī)統(tǒng)計(jì)分析等一系列工作任務(wù)。

無(wú)紙化考試系統(tǒng)應(yīng)該具備6大功能：考務(wù)管理、題庫(kù)管理、組卷管理、在線考試、閱卷管理、試卷分析。圖1展示了無(wú)紙化考試系統(tǒng)的功能構(gòu)成。

圖1 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)Fig.1 System function and structure

試卷分析是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的考試數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以便于讓老師更好地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，讓學(xué)生更好地掌握自己的學(xué)習(xí)情況，其功能包括：該子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)考生的成績(jī)統(tǒng)計(jì)分析（如對(duì)平均分、最高分、最低分、及格率、分?jǐn)?shù)段等分析）和對(duì)試卷進(jìn)行綜合分析（如難度分析、區(qū)分度分析、信度分析、效度分析）等功能，并將相關(guān)分析信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)，作為下一次出題組卷的重要依據(jù)。

1.3 系統(tǒng)主要用例分析

本系統(tǒng)參與者只涉及教師，可以分解為報(bào)表輸出和試卷評(píng)價(jià)兩個(gè)用例，其中試卷評(píng)價(jià)用例可分解為選擇分析策略（按科目分析、按班級(jí)分析、按題型分析）、試卷分析、試題分析等子用例。

據(jù)以上分析，得出程序的主要用例圖，如圖2所示。主要的角色（Actor）包括企業(yè)管理員（Administrator）、企業(yè)用戶（Customer）、程序系統(tǒng)（System）和數(shù)據(jù)庫(kù)（Database）。

圖2 試卷分析用例圖Fig.2 Diagramofuse case

2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)的架構(gòu)的設(shè)計(jì)

用例圖分析了該應(yīng)用系統(tǒng)的主要功能需求，這些需求是設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的依據(jù)。下面開(kāi)始講解試卷分析系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)（除了客戶端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）基于J2EE技術(shù)體系設(shè)計(jì)，客戶端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用的是桌面單機(jī)應(yīng)用程序[5]。

J2EE體系包括JSP、Servlet、EJB、Web Service等多項(xiàng)技術(shù)。這些技術(shù)的出現(xiàn)給Web應(yīng)用開(kāi)發(fā)提供了一個(gè)非常有競(jìng)爭(zhēng)力的選擇。怎樣把這些技術(shù)組合起來(lái)，形成一個(gè)適應(yīng)項(xiàng)目需要的穩(wěn)定架構(gòu)是項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程中一個(gè)非常重要的步驟[6]。

一個(gè)成功的軟件需要有一個(gè)成功的架構(gòu)，但軟件架構(gòu)的建立是一個(gè)復(fù)雜而又持續(xù)改進(jìn)的過(guò)程，軟件開(kāi)發(fā)者們不可能對(duì)每個(gè)不同的項(xiàng)目做不同的架構(gòu)，而總是盡量重用以前的架構(gòu)，或開(kāi)發(fā)出盡量通用的架構(gòu)方案[5]，Struts就是其中之一，Struts是流行的基于J2EE的架構(gòu)方案，其他常用的基于J2EE的架構(gòu)方案還有Hibernate、Spring等。

本系統(tǒng)嚴(yán)格按MVC模式設(shè)計(jì)，按J2EE分層設(shè)計(jì)的理念，將中間層嚴(yán)格分成業(yè)務(wù)邏輯層、DAO層和數(shù)據(jù)持久層等。MVC層的控制器絕對(duì)禁止持久層訪問(wèn)，甚至不參與業(yè)務(wù)邏輯的實(shí)現(xiàn)。表現(xiàn)層采用傳統(tǒng)JSP技術(shù)。JSP技術(shù)結(jié)合Struts的標(biāo)簽庫(kù)，讓?xiě)?yīng)用的表現(xiàn)層層次清晰，可讀性比較好。架構(gòu)模型如圖3所示。

2.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)是在系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上由抽象到具體的過(guò)程。主要目標(biāo)是將系統(tǒng)分析階段所提出的反映了信息需求的系統(tǒng)邏輯方案轉(zhuǎn)換成可以實(shí)施的基于計(jì)算機(jī)與通信系統(tǒng)的物理（技術(shù)）方案，進(jìn)行系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)和各子模塊的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)基于B/S多層結(jié)構(gòu)的試卷分析系統(tǒng)，為下一階段系統(tǒng)實(shí)施提供必要的技術(shù)資料。

圖3 架構(gòu)模型Fig.3 System architecture model

業(yè)務(wù)實(shí)體在內(nèi)存中表現(xiàn)為實(shí)體域?qū)ο?，在?shù)據(jù)庫(kù)中表現(xiàn)為關(guān)系數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)實(shí)體包括以下內(nèi)容：

1）設(shè)計(jì)域模型，創(chuàng)建域模型實(shí)體對(duì)象；

2）設(shè)計(jì)關(guān)系數(shù)據(jù)模型；

3）創(chuàng)建對(duì)象-關(guān)系映射文件。

其中，前兩項(xiàng)適用于大多數(shù)由持久化數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用程序，最后一項(xiàng)是特定于Hibernate應(yīng)用的。不同的實(shí)現(xiàn)方式可能需要不同的步驟。

該系統(tǒng)應(yīng)用中的業(yè)務(wù)實(shí)體包括用戶表、教師信息實(shí)體、課程信息實(shí)體、學(xué)生成績(jī)實(shí)體、學(xué)生信息實(shí)體、院系屬性實(shí)體、任課類(lèi)別實(shí)體。下面將詳細(xì)介紹這些實(shí)體模型含義。

1）用戶實(shí)體有兩個(gè)屬性，分別是用戶名、密碼。用戶名包括管理員用戶名、普通教師用戶名、用戶密碼（password）、電子郵件、用戶狀態(tài)、聯(lián)系地址、聯(lián)系電話等。

2）教師用戶有4個(gè)屬性，分別是用戶名、身份證、姓名、密碼。用戶名是教務(wù)處分配給每個(gè)教師的教師號(hào)；身份證、姓名用以確保教師身份的唯一性；密碼屬性有初始默認(rèn)值，教師用戶可自行修改。

3）課程實(shí)體有6個(gè)屬性，其中教師號(hào)包含授課教師信息；開(kāi)課院系包含學(xué)生所在院系；學(xué)年、學(xué)期、課程名、課程號(hào)包含課程相關(guān)信息。

4）成績(jī)實(shí)體有7個(gè)屬性，開(kāi)課院系包含代課教師相關(guān)信息；學(xué)號(hào)、班號(hào)包含學(xué)生相關(guān)信息；課程號(hào)、課程名包含課程相關(guān)信息；成績(jī)、記錄方式包含學(xué)生試卷成績(jī)相關(guān)信息。

5）學(xué)生實(shí)體有7個(gè)屬性，身份證號(hào)、出生日期、籍貫包含學(xué)生自身信息；專(zhuān)業(yè)編號(hào)、班號(hào)、學(xué)號(hào)、姓名包含試卷成績(jī)相關(guān)信息。

6）試卷實(shí)體有14個(gè)屬性，總分、客觀題總分、主觀題總分、試題總數(shù)、試題類(lèi)型包含了成績(jī)相關(guān)信息；考試院系、學(xué)科名、課程號(hào)、學(xué)分、學(xué)時(shí)、考試時(shí)間包含了課程相關(guān)信息；考生人數(shù)、班級(jí)名稱(chēng)包含學(xué)生相關(guān)信息；教師姓名包含授課教師相關(guān)信息。

3 系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及具體應(yīng)用實(shí)現(xiàn)

3.1 主要模塊實(shí)現(xiàn)

試卷評(píng)價(jià)模塊主要實(shí)現(xiàn)3個(gè)方面的分析。其中試卷質(zhì)量分析通過(guò)對(duì)分?jǐn)?shù)數(shù)據(jù)的處理完成信度、標(biāo)準(zhǔn)差、難度、區(qū)分度及各分?jǐn)?shù)段的統(tǒng)計(jì)等指標(biāo)的計(jì)算，利用以上的公式，通過(guò)編寫(xiě)腳本來(lái)實(shí)現(xiàn)。試題分析與試卷質(zhì)量分析大致相同，通過(guò)對(duì)小題的分?jǐn)?shù)的處理完成試題的分析。如圖4所示。用戶成功登錄系統(tǒng)后，選擇試卷分析界面，根據(jù)之前的試卷錄入情況，從試題名稱(chēng)表、成績(jī)表、課程表、試題詳細(xì)信息表等表里獲取相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行分析，試卷評(píng)價(jià)模塊數(shù)據(jù)流圖。

圖4 試卷評(píng)價(jià)功能模塊圖Fig.4 Paper evaluation modules

3.2 業(yè)務(wù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

依據(jù)上述的基本原理，本文基于J2EE平臺(tái)下設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了試卷分析系統(tǒng)，該原型系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了用戶登錄和注冊(cè)、試卷情況錄入模塊、試卷評(píng)價(jià)模塊、試卷分析結(jié)果輸出模塊等。由于各個(gè)試卷的不同，我們?cè)谠嚲沓煽?jī)錄入之前需要進(jìn)行試卷信息的錄入，并且要對(duì)試卷的一些信息進(jìn)行檢查。如果出錯(cuò)，則試卷信息錄入不成功。另外在錄入的時(shí)候會(huì)有一些附加信息，如院系等。試卷情況錄入界面如圖5所示。試卷評(píng)價(jià)模塊主要負(fù)責(zé)選擇錄入好的試卷，然后進(jìn)行分析，其界面如圖6所示。

圖5 試卷情況錄入界面Fig.5 Papers of the input UI

4 結(jié)論

通過(guò)試卷分析系統(tǒng)對(duì)學(xué)生考試成績(jī)進(jìn)行定量地統(tǒng)計(jì)分析，挖掘數(shù)據(jù)得出科學(xué)的信息并得以判斷學(xué)生學(xué)習(xí)情況和鑒定試卷質(zhì)量。將得到的反饋信息作為改進(jìn)后續(xù)教學(xué)工作的參考依據(jù)，使教師可有的放矢，在總結(jié)與反思過(guò)程中，不斷提高教學(xué)質(zhì)量。本文根據(jù)學(xué)校信息化建設(shè)的現(xiàn)狀，采用了Struts、Spring、Hibernate技術(shù)開(kāi)發(fā)試卷分析系統(tǒng)系統(tǒng)，試卷分析工作不斷的科學(xué)化和規(guī)范化是教育評(píng)價(jià)發(fā)展的必然要求，它對(duì)檢驗(yàn)教育質(zhì)量、深化教學(xué)改革有著重要作用。隨著教育測(cè)量理論的不斷發(fā)展，試卷質(zhì)量評(píng)估工作將更為深入細(xì)致，現(xiàn)代教育測(cè)量理論在考核評(píng)價(jià)中的應(yīng)用也將會(huì)進(jìn)一步豐富和發(fā)展。目前基于該方案開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)某高校安裝使用，今后將根據(jù)用戶的反饋繼續(xù)完善。

圖6 試卷評(píng)價(jià)界面Fig.6 Paper evaluation UI

[1]熊廣星.心理與教育測(cè)量若干概念的應(yīng)用問(wèn)題[J].廣西師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，36（3）：63-65.

XIONG Guang-xing.Issues in exercising some definitions of psychologic and pedagogic measurement[J].Journal of Guangxi Normal University，2000，36（3）：63-65.

[2]馬開(kāi)劍.孫銀祚.試卷信度計(jì)算公式探討[J].聊城師院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，1999，12（1）：85-87.

MA Kai-jian，SUN Yinzuo.The approach to the calculating formulas about reliablity of examination paper[J].Journal of Liaocheng Teachers University：Nat.Sci.，1999，12（1）：85-87.

[3]朱松濤.回歸方程的顯著性檢驗(yàn)的統(tǒng)一形式[J].曲阜師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，26（3）：43-45.

ZHU Song-tao.Unified form for the significance tests of the regression equation[J].Journal of Qufu Normal University：Natural Science，2000，26（3）：43-45.

[4]龔瑜，江紅，黃永.基于Struts的Web開(kāi)發(fā)[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2009，37（2）：58-62.

GONG Yu，JIANG Hong，HUANG Yong.Development of Web application based on struts framework[J].Computer&Digital Engineering，2009，37（2）：58-62.

[5]戚艷軍，刑繼軍.Ajax與Struts結(jié)合構(gòu)建Web應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2008，32（22）：57-58，66.

QI Yan-jun，XING Ji-jun.Web application using ajax and STRUTS[J].Modern Electronics Technique，2008，32（22）：57-58，66.

[6]Karam M，Keirouz W，Hage R.An abstract model for testing MVC and workflow based Web applications[J].Proceeding of the Advanced Int’l Conference on Telecommunications and Int’l Conference on Internet and Web Applications and Services，2006.