摘 要：遺傳算法是數(shù)據(jù)庫技術(shù)應(yīng)用的一種表現(xiàn)形式，本論文從遺傳算法，改進的遺傳算法，智能組卷的基礎(chǔ)理論，依據(jù)改進的遺傳算法生產(chǎn)智能組卷系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：遺傳算法；智能組卷；應(yīng)用模式

中圖分類號：TP311.52

考試作為教育測量學(xué)和教育統(tǒng)計學(xué)和的基本原理，不僅是對學(xué)生學(xué)習(xí)能力和知識水平的檢驗方式，也是對教師教育教學(xué)水平評價和體現(xiàn)的重要手段之一。如何更加客觀公正地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，全面地掌握和評價教師的教學(xué)工作能力，進一步提升教師的教學(xué)水平，實現(xiàn)教學(xué)與考試相分離，使得院校整體工作效率得以提高，因而，開發(fā)出科學(xué)高效的組卷系統(tǒng)尤為重要。

1 遺傳算法的基本原理

遺傳算法（Genetic Algorithm）GA是以達(dá)爾文進化論和孟德爾遺傳學(xué)作為基礎(chǔ)，結(jié)合數(shù)學(xué)理論的一種自適應(yīng)隨機全局優(yōu)化算法。該算法模擬生物的自然選擇和遺傳規(guī)律，對目標(biāo)群體施以選擇、交叉、變異等一系列遺傳操作，使群體內(nèi)個體的適應(yīng)性提高，從而產(chǎn)生出新一代群體，個體不斷進化并逐漸接近最優(yōu)解的狀態(tài)，形成一種“生存+檢驗”的搜索尋優(yōu)算法。遺傳算法以編碼群體為進化基礎(chǔ)，將問題的參數(shù)空間以編碼空間加以替代，評價標(biāo)準(zhǔn)表示為適應(yīng)度函數(shù)，通過對群體中個體位串進行的遺傳操作實現(xiàn)選擇和遺傳，形成迭代過程。在此過程中，對編碼位串中重要的基因進行隨機重組，使位串集合的新一代總是優(yōu)于上一代，群體中的個體不斷地進化而接近最優(yōu)解，達(dá)到求解問題的目的。運用遺傳算法提供的通用模型，可以解決涉及到任何方面、何種類型的問題，因此遺傳算法的應(yīng)用正在向多學(xué)科領(lǐng)域滲透。遺傳算法與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制理論等正在成為二十一世紀(jì)計算機智能研究的熱點。

2 改進的遺傳算法

遺傳算法的選擇與設(shè)計取決于最初的編碼設(shè)計，而實現(xiàn)問題的解編碼成為染色體是編碼設(shè)計的關(guān)鍵問題。二進制編碼、實數(shù)編碼、字母排列編碼等編碼方式是目前較為常見的編碼方式。

遺傳算法適應(yīng)度函數(shù)的確定是采用該算法進行智能組卷的關(guān)鍵。適應(yīng)度函數(shù)值為遺傳進化過程設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)，以此標(biāo)準(zhǔn)有效地區(qū)分個體的優(yōu)劣。如果適應(yīng)度函數(shù)確定的好，在區(qū)分個體優(yōu)劣時，能夠防止好的個體過快擴散、壞的個體過快淘汰，從而對群體多樣性的保持起到積極作用，遏制“早熟”現(xiàn)象的出現(xiàn)。

3 與智能組卷系統(tǒng)相關(guān)理論

3.1 智能組卷原則及特點

智能組卷系統(tǒng)研究的重點是如何在短時間內(nèi)生成高質(zhì)量的試卷，并且保證生成的試卷能最大程度地滿足使用者的不同需求。由計算機考試系統(tǒng)的試題庫中抽取試題組成的試卷，必須能夠作為考察學(xué)生學(xué)習(xí)效果、體現(xiàn)教師教學(xué)水平的重要工具和手段，因而勢必對試卷的組成要求更加提高。

3.2 智能組卷系統(tǒng)指標(biāo)體系

指標(biāo)體系作為組卷問題的重要組成部分在試題庫系統(tǒng)中扮演著重要的角色，某些固有特性參數(shù)就包含在試題本身，描述這些固有特性參數(shù)需要設(shè)定相應(yīng)的指標(biāo)，多個指標(biāo)組織構(gòu)建成指標(biāo)體系，試題指標(biāo)體系的建立對組卷模塊功能加以支持。

4 智能組卷系統(tǒng)實現(xiàn)

4.1 系統(tǒng)設(shè)計

模塊化編程具有使程序結(jié)構(gòu)的設(shè)置更加科學(xué)合理，可讀性進一步增強，并且維護更加簡單易行等優(yōu)點。模塊化編程對輸出數(shù)據(jù)的保護表現(xiàn)在，模塊之間數(shù)據(jù)傳輸通過中間量，屬性數(shù)據(jù)存儲在各自的模塊中不宜被破壞或丟失，使系統(tǒng)的安全性大幅提高。模塊化編程具備較強的通用性，對于同一類型的控制可以直接或簡單修改就應(yīng)用其中。

4.2 系統(tǒng)基本功能

本系統(tǒng)的開發(fā)是采用PHP與MYSQL相結(jié)合的方式，服務(wù)器采用Apache。組卷管理、試題管理、用戶管理等是試題庫系統(tǒng)必須具備的基本功能。組卷管理包括自動組卷、手動組卷和測驗組卷三部分，是系統(tǒng)的核心。試題管理執(zhí)行試題的錄入、修改、刪除等功能。用戶管理執(zhí)行用戶增加、刪除、權(quán)限管理等功能。根據(jù)實際需要，系統(tǒng)還可以設(shè)置試題科目、題型、專業(yè)信息等等其他功能。系統(tǒng)功能模塊如表1如下：

表1 系統(tǒng)主要功能模塊示意圖

試題庫管理系統(tǒng)

組卷管理試題管理綜合管理

自動組卷手動組卷測驗組卷錄入試題修改試題刪除試題科目管理題型管理專業(yè)管理其他管理

下面以組卷管理模塊為例子進行組卷系統(tǒng)生成。

4.3 組卷管理模塊

（1）自動組卷。自動組卷生成如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)自動組卷界面

（2）手動組卷。手動組卷雖然在步驟上同自動組卷比較要繁瑣得多，但是用戶能夠根據(jù)實際需求組織試卷，因而更具自主性。用戶在進入手動組卷模式后，按照先選題型后選知識點的順序，將符合要求的所有試題選出，再逐一選擇試題。對所有題型采用上述操作即可完成手動組卷。

（3）測試組卷。測驗組卷與自動組卷在操作上相類似。由于只突出更便于教師測試的功能，因而無需設(shè)置試題分?jǐn)?shù)以及對分?jǐn)?shù)進行校驗。這種方式可以大幅度提高成卷速度，因而對于完成某些特定情況下的工作具有一定意義。比如要測試選擇題出現(xiàn)如圖2所示：

圖2 系統(tǒng)選擇試題界面

總之，通過對組卷問題相關(guān)理論的對比、分析、研究，總結(jié)出常見組卷策略各自的優(yōu)缺點。將項目測量理論IRT作為基礎(chǔ)，綜合考慮教師組卷時的實際需要以及組卷策略必須遵守的基本原則，在對考卷信度與效度、題目難度與區(qū)分度等基本屬性分析研究的情況下，建立了組卷問題的數(shù)學(xué)模型。

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作者簡介：李鈺（1980.01-），女，碩士，講師，研究方向：數(shù)據(jù)庫。

作者單位：黑龍江財經(jīng)學(xué)院，哈爾濱 150025