陳明忠

（汕頭職業(yè)技術學院計算機系，廣東汕頭 515078）

1 引言

隨著計算機技術和網(wǎng)絡技術的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)考試模式逐漸被網(wǎng)上考試系統(tǒng)所代替.網(wǎng)上考試系統(tǒng)具有很多無可比擬的優(yōu)越性，它可以將傳統(tǒng)考試過程中的各個環(huán)節(jié)交給計算機網(wǎng)絡自動完成，既提高了考務工作的科學性，又大大減輕了教師的工作強度，提高了工作效率.

近年來，伴隨著網(wǎng)絡應用的不斷深入，各學科的網(wǎng)上考試系統(tǒng)如雨后春筍般出現(xiàn)，但多數(shù)網(wǎng)上考試系統(tǒng)以客觀試題為主，客觀題的自動閱卷實現(xiàn)起來比較容易，一般采用的辦法就是用考生的答案與預先設置的標準答案進行比較，比較結果一致，則答案正確，否則答案錯誤[1].然而，有些學科的考試可能會以主觀題為主或者全部是主觀題，這樣，網(wǎng)上考試系統(tǒng)就無法應用在這些學科的考試當中.由于主觀題的答題特點和復雜性，目前還沒有一種網(wǎng)上考試系統(tǒng)能很好地完成其自動閱卷.

筆者研發(fā)的適應于所有計算機科目的網(wǎng)上考試系統(tǒng)，克服了以往網(wǎng)上考試系統(tǒng)的一些弊端，具有如下特點：組卷算法先進；可以滿足主觀題、客觀題多種題型測試；考試時間靈活控制、意外中斷及時處理；采用語義理解的主觀題自動閱卷；考試過程的安全性高.系統(tǒng)基于B/S架構，采用ASP作為開發(fā)工具，SQL Server2005作為DBMS，實現(xiàn)自動組卷、在線考試、自動閱卷、成績查詢、試卷分析等功能于一體.

2 系統(tǒng)功能設計

2.1 系統(tǒng)總體設計

網(wǎng)上考試系統(tǒng)設置三種用戶類型[2]：系統(tǒng)管理員、任課教師和考生，不同用戶具有不同的操作權限.系統(tǒng)的使用流程是：首先由系統(tǒng)管理員創(chuàng)建試題庫、增刪任課教師資料和增刪考試科目；然后由任課教師對相關科目的試題庫進行維護、錄入考生資料、設置組卷參數(shù)生成固定試卷或隨機試卷的結構；最后由考生登錄考試系統(tǒng)，在固定試卷或隨機試卷上進行在線考試.整個考試系統(tǒng)被劃分為三個子系統(tǒng)：系統(tǒng)管理員子系統(tǒng)、教師子系統(tǒng)、考生子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)又細分出多個模塊.系統(tǒng)功能模塊如圖1所示.

圖1 系統(tǒng)總體框架圖

2.2 管理員子系統(tǒng)的設計

（1）科目管理：用于增刪、修改考試科目.

（2）試題庫創(chuàng)建：用于創(chuàng)建新增科目的試題庫表，使每個科目占用一個試題庫表.

（3）教師管理：用于增刪、修改任課教師的個人資料，包括用戶名、真實姓名、密碼等.

（4）新聞管理：用于發(fā)布、編輯各種考試新聞.

（5）數(shù)據(jù)庫維護：用于對數(shù)據(jù)庫進行備份和恢復.

2.3 教師子系統(tǒng)的設計

2.3.1 試題庫維護

為保證每個學科有一個成熟的題庫，使題庫全面反映學科的全部知識點，系統(tǒng)應當允許任課教師對題庫的試題及答案進行增刪、修改、保證題庫不出現(xiàn)雷同或相近的題目，增強題庫的生命力.試題庫表結構為：題庫ID、題型、試題內容、標準答案、難度系數(shù)、所屬章節(jié)、答案解析.

2.3.2 試卷管理

（1）試卷參數(shù)管理：包括設置試卷參數(shù)、修改試卷參數(shù)、刪除試卷參數(shù).

設置試卷參數(shù)：根據(jù)考試科目的特點，任課教師擬定將生成的試卷結構，包括試卷編號、科目ID、題型、題分、數(shù)量、難度系數(shù)、考試時間和能否查詢成績等.每次考試均有一個唯一的試卷編號.

修改試卷參數(shù)：當某次考試的全部試卷評分完畢后，任課教師將試卷結構中的“能否查詢成績”改為“能”，讓相關人員查詢本次考試的成績.

刪除試卷參數(shù)：當刪除一個試卷編號時，將同時刪除滿足該試卷編號的固定試卷、考生答卷和考生成績.

（2）自動組卷[3]：系統(tǒng)提供隨機試卷和固定試卷供教師選擇.

當任課教師選擇“隨機試卷”后，試題不會從試題庫中隨機取出，必須等到考生單擊【開始考試】按鈕，試題才會從試題庫中隨機取出到考生試卷中，每個考生的試卷均不同.

當任課教師選擇“固定試卷”后，試題馬上從試題庫中隨機取出到固定試卷表中，教師可以根據(jù)需要人工調整試題內容，所有考生從固定試卷表提取試題，所有考生的試卷均相同.

（3）系統(tǒng)可存放歷次考生的答卷，隨著考試科目、考試次數(shù)的增加，數(shù)據(jù)庫的容量變得越來越龐大，任課教師可以將幾年前某個試卷編號的考生答卷和考試成績刪掉.

（4）當某次考試結束后，任課教師可刪除本次考試使用的固定試卷.

2.3.3 手工閱卷

考生提交試卷后，客觀題（包括選擇題、判斷題、填空題）由系統(tǒng)自動評分，主觀題按其答案是否固定分為兩類：一類是答案比較固定的題型，如名詞解釋和簡答題，這類題可采用多關鍵詞智能閱卷.另一類是答案不固定的如論述題和編程題等，系統(tǒng)提供考生的主觀題答題頁面，由任課教師人工評閱.

當教師選擇一個試卷編號，即可瀏覽到全部考生答卷的列表.批閱時教師可以看到客觀題自動評分結果、主觀題標準答案和考生答案.

2.3.4 成績查詢

當某次考試的全部試卷評分完畢后，任課教師可以查詢所有考生的考試成績，以及每位考生的答卷情況，了解考生對各知識點的掌握程度.

2.3.5 考生管理

包括添加考生、刪除考生、修改考生考試狀態(tài)（未考試、正在考試、已交卷）和修改考生信息四部分.

刪除考生要同時刪除考生的個人資料、該考生的答卷和考試成績.

2.4 考生子系統(tǒng)的設計

2.4.1 在線考試

（1）當考生登錄，并選擇一個考試科目后，便進入“考生注意事項”界面.考生閱讀注意事項，并單擊“開始考試”按鈕后，系統(tǒng)會提供一份固定試卷或隨機試卷給考生，考生可開始答題.

（2）當考生開始考試時系統(tǒng)自動計時，并在試卷主界面顯示剩余時間，當考試剩余15分鐘會顯示對話框，提醒考生抓緊答題.

（3）在答題過程中，如出現(xiàn)故障，考生可重新登錄，“考生注意事項”界面中的“開始考試”變?yōu)椤袄^續(xù)考試”.當單擊“繼續(xù)考試”按鈕時，系統(tǒng)不重新抽題，考生在原來的試卷繼續(xù)考試.

（4）在試卷主界面中，當考生單擊“保存”按鈕，就會將考生的答案保存到考生答卷中，考生可繼續(xù)考試.當考生單擊“交卷”按鈕，就會保存考生的答案，退出考試系統(tǒng)，考生不能繼續(xù)考試.

（5）當考試時間用完，系統(tǒng)會強制交卷，中止考生的考試.

2.4.2 自動閱卷

對于客觀題，如單選題、多選題、判斷題、填空題，把考生答案與題庫中的標準答案進行對比，并記錄考生的考試成績.

對于答案比較固定的主觀題，如名詞解釋和簡答題，也可采用自動閱卷評分.主觀題的自動閱卷是本網(wǎng)上考試系統(tǒng)中的一個關鍵問題，它涉及到詞法分析、語義識別等人工智能、模式識別等方面的問題[3-4].主觀題在答題時一般采用文字敘述，由于每個人對問題的理解程度不一樣，思維方式也不盡相同，很難將考生的答案同標準答案完全匹配.系統(tǒng)通過模擬教師人工閱卷的過程，將學生答案與標準答案之間的特征作為相似度識別重點，設計了一套基于語義理解的文本相似度的自動閱卷算法[4].

（1）分詞處理：采用基于詞典的分詞方法將考生答案和標準答案分割為一系列詞匯.

（2）關鍵詞提?。褐怀槿渥右饬x表達起決定作用的實詞，忽略掉沒有實在意義的虛詞.

（3）詞匯語義相似度計算：根據(jù)知網(wǎng)語義樹，將詞語相似度的計算轉化為概念之間相似度的計算，又將概念相似度計算歸結為義原相似度的計算，而義原相似度的計算可以根據(jù)義原樹結構的相對位置關系很容易得出.

（4）句子語義相似度計算：根據(jù)詞匯的相似度就可計算出兩個句子的相似度，從而在語義層面比較了學生答案與標準答案的相似度.學生答案與標準答案相似度越高，其得分也越高.

2.4.3 成績查詢

當某次考試的全部試卷評分完畢后，考生可以查詢自己的考試成績和答卷情況.

3 數(shù)據(jù)庫設計

根據(jù)系統(tǒng)功能設計，首先設計了E-R圖，再轉化為各數(shù)據(jù)表.

（1）系統(tǒng)用戶表：存儲系統(tǒng)管理員、教師的登錄信息.表結構為：（用戶名，真實姓名，密碼，用戶身份），其中用戶身份為系統(tǒng)管理員、教師.

（2）考生用戶表：存儲考生的個人資料和考試狀態(tài)（未考試、正在考試、已交卷）.表結構為：（學號，科目ID，姓名，密碼，性別，出生日期，聯(lián)系電話，工作單位，考試狀態(tài)）

（3）科目表：存儲考試科目的名稱和對應的數(shù)據(jù)庫表，每個科目都有一個主管教師.表結構為：（科目ID，科目名稱，試題庫表名，主管教師）

（4）試題庫表X：每一個科目占用一個試題庫表.表結構為：（題庫ID，題型，試題內容，標準答案，難度系數(shù)，所屬章節(jié)，答案解析），其中難度系數(shù)為難、中、易.

（5）試卷結構：每次考試都要擬定一個試卷結構，每個試卷結構都有唯一的試卷編號.表結構為：（試卷編號，科目ID，題型，題分，難題數(shù)，中題數(shù)，易題數(shù)，總題數(shù)，考試時間，成績查詢），其中成績查詢?yōu)閎it型，1表示可查詢，0表示不能查詢.

（6）固定試卷表：存儲從試題庫中隨機取出的固定試卷.表結構為：（試卷編號，題號，題型，題分，試題內容，標準答案，答案解析）

（7）考生答卷：用于存儲試卷各道題的標準答案和用戶答案.表結構為：（學號，試卷編號，題號，題型，題分，試題內容，標準答案，答案解析，用戶答案，用戶得分）

（8）成績表：用來存儲考生的學科成績和考試用時.表結構為：（學號，試卷編號，成績，考試用時）

4 考試計時的實現(xiàn)

要使考試順利進行，整個過程的時間控制相當重要.由于計算機的軟硬件故障、考生操作熟練程度均可能影響考生的開考時間，導致開考時間的不統(tǒng)一性，因而不可能像傳統(tǒng)考試那樣要求統(tǒng)一結束，因此，讓計算機自動計時、時間用完自動結束考試成為設計中的重點[5].

4.1 考試計時的核心問題

當考生開始考試時，系統(tǒng)自動計時，并在試卷主界面顯示剩余時間，考試計時的核心問題有四個：

（1）考試計時應以服務器端時間為準，若根據(jù)客戶端時間計時，容易發(fā)生用戶篡改本機時間，造成考試的不公平.

（2）客戶機意外死機或掉線時，應暫停計時.

（3）客戶機恢復考試時應繼續(xù)計時.

（4）考試時間用完，系統(tǒng)應強制交卷，禁止考生繼續(xù)答題.

4.2 流程描述

當考生“開始考試”時，系統(tǒng)向成績表插入該生的考試用時為0分鐘，并在試卷主界面顯示剩余時間為：考試時間.當考生單擊試卷主界面的“保存”或“交卷”按鈕時，系統(tǒng)不僅將考生的答案保存到考生答卷表中，而且向成績表修改該生的考試用時，新的考試用時等于考試時間減去剩余時間.考慮到死機或掉線的意外情況，系統(tǒng)每隔5分鐘就自動保存考生的答案和考試用時.當考生重新登錄，按“繼續(xù)考試”按鈕時，系統(tǒng)會從成績表讀取該生的考試用時，并在試卷主界面顯示剩余時間為：考試時間-考試用時.

例如：考試時間為90 min，開考時間是9:00，9:30時考生按過“保存”按鈕，9:40時客戶機意外死機或掉線，9:50考生恢復考試，那么9:40考生的考試用時為40 min，9:40開始暫停計時，9:50繼續(xù)計時，此時考生的考試用時仍為40 min，試卷主界面顯示的剩余時間為50 min（00:50:00）.

4.3 程序實現(xiàn)

倒計時界面如圖2所示，其中第2個單元格的id為“clock”.

圖2 倒計時界面

（1）從試題結構表中取出考試時間sj

（2）當考生開始考試時，系統(tǒng)向成績表插入該生的考試用時為0分鐘，剩余時間為考試時間，當考生繼續(xù)考試時，系統(tǒng)從成績表讀取該生的考試用時，剩余時間為：考試時間-考試用時.

5 結束語

本考試系統(tǒng)設置了三種用戶類型：系統(tǒng)管理員、任課教師和考生，實現(xiàn)的主要功能包括試題庫維護、組卷參數(shù)管理、考生管理、在線考試、自動閱卷、成績查詢等，對考試的自動計時進行了深入的研究，并給出算法實現(xiàn).通過功能測試和壓力測試表明，該系統(tǒng)具有操作方便、功能完備、安全性高、實用性強等特點，對改善試卷質量、減輕教師的工作負擔、提高考試的科學化、規(guī)范化水平起到了積極的作用.目前，該系統(tǒng)已投入使用且運行良好.

[1]歐陽煒昊.基于NET的網(wǎng)絡考試系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].長沙：中南大學，2007.

[2]楊勛.基于Web的在線考試系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].計算機時代，2012，10：50-52.

[3]李小勇.題庫管理系統(tǒng)中的自動化組卷算法[J].西北師范大學學報：自然科學版，2002，38（4）：80-82.

[4]金博.基于語義理解的文本相似度算法[J].大連理工大學學報，2005，45（2）：60-62.

[5]鄭向陽，陳勝凱.網(wǎng)絡考試系統(tǒng)的安全性研究[J].溫州大學學報，2004，17（3）：57-58.