白偉

（太原廣播電視大學(xué)，山西 太原 030002）

試論遠程教育網(wǎng)考試題管理系統(tǒng)開發(fā)

白偉

（太原廣播電視大學(xué)，山西 太原 030002）

遠程教育網(wǎng)上考試系統(tǒng)題庫的設(shè)計和建設(shè)是整個考試系統(tǒng)的前端和基礎(chǔ)，要求在題庫建設(shè)理論的指導(dǎo)下，研究題庫種類及設(shè)計建設(shè)的一般程序和方法，實現(xiàn)整個數(shù)據(jù)庫中試題授權(quán)、錄入、編輯、傳送、啟用過程中系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性及安全性目標。

遠程教育；網(wǎng)絡(luò)考試；題庫建設(shè)

隨著信息技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展以及遠程教育的普及，網(wǎng)絡(luò)化考試已廣泛應(yīng)用于各種形式的遠程教育。網(wǎng)絡(luò)考試對遠程教育的實施提供了有效的檢驗手段，對促進教育現(xiàn)代化有著非常重要的影響，對國家終身教育體系建設(shè)的研究具有重要的理論意義和現(xiàn)實意義。按照現(xiàn)代考試理論，試題管理定義為按照一定的教育測量理論，在計算機系統(tǒng)中實現(xiàn)某個學(xué)科題目的有序集合。其目的是建立一個存儲大量且符合一定質(zhì)量標準的試題集。在這個過程中。首先要建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，確定試題屬性和標準，然后編寫試題，同時還要組織大量樣本測試，對試題參數(shù)有效性進行校正。這就要求在進行試題管理活動時，應(yīng)考慮到試題的建立是否可以滿足對學(xué)生知識水平的準確測試及能否給出正確的評估需求。這樣就可以為網(wǎng)絡(luò)考試帶來管理和測試兩方面巨大的幫助。因此，建立一個先進的試題管理系統(tǒng)就成為試題庫功能最大化的首要重點。

一、系統(tǒng)介紹

試題管理系統(tǒng)是一個基于B/S架構(gòu)能夠制作標準化試題資源的工具軟件。本系統(tǒng)采用模塊化思想，基于Windows環(huán)境和SQL2000數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，使用VB6.0軟件作為應(yīng)用開發(fā)平臺。系統(tǒng)包括考試科目管理、試題錄入管理、試卷生成管理三大功能模塊，每個大模塊都有各自獨立功能的子模塊。這樣的結(jié)構(gòu)一方面可以減少各模塊之間的依賴，降低系統(tǒng)開發(fā)的復(fù)雜性；另一方面也便于將來系統(tǒng)功能擴充，利于維護。系統(tǒng)輔助經(jīng)過授權(quán)的教師在線進行試題的錄入、編輯和上傳；提供手工與自動相結(jié)合的組卷方式；支持在線考試及電子試卷導(dǎo)出等方面的功能。尤其系統(tǒng)對各種題型、附件格式的要求采用了目前網(wǎng)絡(luò)上的主流格式，實現(xiàn)了覆蓋遠程教育各專業(yè)課程的通用試題管理系統(tǒng)，極大地方便了各學(xué)校之間進行優(yōu)勢課程試題的交叉建庫、共享、互補，達到資源利用最大化的目標。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

二、考試科目管理

考試科目管理采用分級手段管理試題資源，在試題編輯前將院校代碼、專業(yè)代碼、課程代碼提前進行設(shè)置。本模塊根據(jù)科目的不同以課程為單位開發(fā)試題。為了兼顧效率與開發(fā)難度，用一個數(shù)據(jù)庫表exam_database保存所有試題資源，通過專業(yè)和課程代碼區(qū)分不同的科目，將以往雜亂的試題資源組織成按級分類設(shè)置的有序組合，使試題資源更具規(guī)范性，方便查找、共享和更新。操作過程中，各個角色教師全部實名注冊，且權(quán)限等級不同：超級管理員負責維護系統(tǒng)正常運行和定義系統(tǒng)字典，設(shè)置系統(tǒng)所需的院校、專業(yè)、課程等數(shù)據(jù)；教務(wù)管理員負責為專業(yè)責任教師和課程責任教師進行相關(guān)課程的授權(quán)；專業(yè)責任教師擁有本專業(yè)全部課程試題審核和建議修改的權(quán)限，但無編輯修改試題的權(quán)限，試題審核通過后方可進入正式題庫；課程責任教師有權(quán)查看和編輯被授權(quán)的課程試題，設(shè)置試題為考試題、模擬題、作業(yè)題，但只能看到和修改本人編輯的題目。整個系統(tǒng)內(nèi)所有登錄、操作痕跡都會在試題管理服務(wù)器后臺數(shù)據(jù)庫中留有記錄?！皩Ｈ藢Ｕn、各負其責”的模式使系統(tǒng)管理高效、便捷，也使系統(tǒng)安全性從入口即得到了必要的保障。

三、試題錄入管理

試題錄入管理為課程責任教師提供試題編輯平臺，主要實現(xiàn)試題錄入、查詢、編輯等功能。教師登錄授權(quán)課程頁面后，先將試題對應(yīng)的章節(jié)設(shè)置好，再選擇題型和難度及分值。在完成以上設(shè)置后，就可以開始試題內(nèi)容的錄入。試題編輯完成后選擇提交，系統(tǒng)會在數(shù)據(jù)庫中自動生成該題目的代碼，其內(nèi)容由專業(yè)代碼、科目代碼、章節(jié)代碼、題型代碼構(gòu)成。試題和答案由于內(nèi)容的復(fù)雜性VB無法全部實現(xiàn)，因此，系統(tǒng)通過激發(fā)Word程序，將試題和答案的內(nèi)容保存在一個Variant類型的Word文件中。另外，為了達到科目覆蓋的廣泛性，試題錄入模塊還根據(jù)課程教學(xué)要求和考試大綱要求的不同，除傳統(tǒng)的選擇題、判斷題、簡答題和論述題編輯外，增加了各種插件和多媒體素材支持功能，新增一些類型的試題來滿足不同課程對知識點的考核需求，如大學(xué)英語的聽力測試文件、計算機應(yīng)用基礎(chǔ)的圖片和動畫等等。其中MP3等體積較大的文件以附件形式保存在服務(wù)器上，容量較小的圖片文件是以二進制存儲的，所以采用SQL中的Image類型來實現(xiàn)。教師在編輯試題過程中可以調(diào)用特殊字符號庫、圖文公式編輯器等插件，也可以提前將準備使用的各種類型資源按指定格式制作完成，編輯試題時直接以附件形式加入，生成試題后，學(xué)生點擊即可打開附件查看和操作。編輯完成的試題保存在臨時試題庫中，專業(yè)責任教師審核通過后自動導(dǎo)入最終試題庫，保證了試題的質(zhì)量和考試的嚴肅性。

四、試卷生成管理

網(wǎng)上考試的試卷是考前在題庫中按照一定的組卷策略進行選擇、組合后生成的試題集合。組卷策略設(shè)置了試卷中各個題型的分布和數(shù)量，規(guī)定了試題的難易度分布，還引入了曝光率來控制試題出現(xiàn)的頻繁度。本系統(tǒng)支持自動組卷與手工組卷。自動組卷時，考試系統(tǒng)根據(jù)組卷策略中的參數(shù)篩選符合條件的試題，并隨機抽取以保證試題的隨機性；手工組卷時，在課程責任教師選定了考試范圍、時間限制、題目數(shù)量、各類型題目難度分布等條件后，系統(tǒng)直接篩選出符合條件的試題池供教師手工選定最終試題。兩種組卷方式最后都要經(jīng)過總分函數(shù)驗證無誤后生成正式試卷。

1.自動組卷算法

在網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)中，自動組卷占到很大的比例，其效率與質(zhì)量主要取決于組卷算法的設(shè)計。如果設(shè)計一個算法，要求其從龐大題庫中抽出一組符合參數(shù)設(shè)置要求的試題，就需要考慮到全局尋優(yōu)和收斂速度快慢的問題。經(jīng)過廣泛查閱相關(guān)資料并實際研究有關(guān)隨機選取法、回溯試探法、遺傳算法等組卷算法后，筆者最終選定了基于遺傳算法的智能組卷策略，它具有自適應(yīng)全局尋優(yōu)和智能搜索特性，因此可以比較好地滿足中小規(guī)模題庫自動組卷的要求。

遺傳算法是一種并行的、能夠有效優(yōu)化的算法，以morgan的基因理論及eldridge與gould間斷平衡理論為依據(jù)，同時融合了mayr的邊緣物種形成理論和bertalanffv一般系統(tǒng)理論的一些思想，模擬達爾文的自然界遺傳學(xué)：繼承（基因遺傳）、進化（基因突變）、優(yōu)勝劣汰（優(yōu)的基因大量被遺傳復(fù)制，劣的基因較少被遺傳復(fù)制）。其實質(zhì)就是一種把自然界有機體優(yōu)勝劣汰、自然選擇、適者生存的進化機制與同一群體中個體與個體間的隨機信息交換機制相結(jié)合的搜索算法。運用遺傳算法求解問題首先需將所要求解的問題表示成二進制編碼，然后根據(jù)環(huán)境進行基本的操作：selection，crossover，mutation……這樣進行不斷的所謂“生存選擇”，最后收斂到一個最適應(yīng)環(huán)境條件的個體上，得到問題的最優(yōu)解。

遺傳算法的主要特點是群體搜索策略和群體中個體之間的信息交換，搜索不依賴梯度信息，所以對目標函數(shù)不做可微的要求（目標函數(shù)可以是離散的）。它尤其適用于處理傳統(tǒng)搜索方法難以解決的復(fù)雜問題和非線性問題，可廣泛應(yīng)用于組合優(yōu)化、機器學(xué)習(xí)、自適應(yīng)控制、規(guī)劃設(shè)計和人工智能等領(lǐng)域。它同時還具有內(nèi)在的并行性、全局尋優(yōu)和收斂速度快的特點，它的求解問題是從多個可解行開始，然后通過一定的法則進行迭代以產(chǎn)生新解，直到得到最優(yōu)結(jié)果，能有效解決計算量大的問題，這些都適宜于處理試題庫組卷的問題。遺傳算法尋優(yōu)的主要步驟如下：（1）基因編碼；（2）初始群體生成；（3）群體中個體適應(yīng)度值的計算；（4）對群體中個體進行遺傳操作（選擇、交叉、變異）；（5）適應(yīng)度值的再次計算；（6）如滿足停止搜索的條件，迭代停止，輸出問題的最優(yōu)化解；否則轉(zhuǎn)向步驟。本系統(tǒng)組卷算法流程如下：（1）獲取試題難度、知識范圍、總分、各種題型的數(shù)量；（2）計算題庫中滿足要求的試題量；（3）如果某類型試題不足則提示失??；（4）計算試卷總分，如果與設(shè)置不符則提示失敗；（5）提取一個類型滿足要求的全部試題；（6）利用函數(shù)定位記錄并存入試題表，重復(fù)操作直到達到本類型題目要求的數(shù)量；（7）重復(fù)之前兩步，直到取得所有類型的試題。

2.試題上傳

作為試題管理系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，試題上傳起到了規(guī)范試題資源的重要作用，可以實現(xiàn)題目資源的廣泛共享。本系統(tǒng)要求用戶登錄規(guī)范的試題編輯頁面制作、上傳試題。除文本內(nèi)容外，圖片、數(shù)學(xué)公式、視頻、動畫、音頻等其他格式文件也提供支持功能，其內(nèi)容以HTML語言形式編碼。例如，系統(tǒng)可以對圖片的代碼部分進行預(yù)操作，在存入數(shù)據(jù)庫前，把圖片代碼改成服務(wù)器端上傳圖片目錄加名稱。完成組卷后的正式試卷需要在試題管理系統(tǒng)與考試系統(tǒng)間傳輸，采用通用的HTTP、FTP、TCP等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來進行數(shù)據(jù)傳輸，協(xié)議的通用性簡化了傳輸?shù)膹?fù)雜性，特點是不受時間和地域的限制，但同時又要保證考試數(shù)據(jù)的相對安全，因此需要對考試數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)壓縮，減少數(shù)據(jù)量，然后采用多層私鑰加密，這樣即使數(shù)據(jù)在傳輸過程中丟失，也不會發(fā)生泄密。

遠程教育網(wǎng)上考試系統(tǒng)充分利用計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，將現(xiàn)實環(huán)境下的考試映射為數(shù)字業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)模型，將考核內(nèi)容錄入數(shù)字化題庫中，綜合利用分級授權(quán)、題庫共建、合理組卷、實時傳輸、審核啟動等技術(shù)手段，實現(xiàn)傳統(tǒng)考試形式向網(wǎng)絡(luò)化、現(xiàn)代化、高效化的全面邁進，促使遠程教育更快更好地發(fā)展。

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［3］王驥.基于Web下的遠程教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)［D］.吉林大學(xué)，2006.

［4］董納.網(wǎng)絡(luò)教育平臺暨在線考試系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)［D］.山東大學(xué)，2006.

［5］張巍.網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)［D］.電子科技大學(xué)，2009.

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1673-0046（2011）11-0171-02