李帥+云微

【摘要】本文提出了一種智慧題庫(kù)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方案，從系統(tǒng)維護(hù)、試題采編、智能組卷、題庫(kù)維護(hù)、反饋分析等功能模塊出發(fā)，打造一個(gè)智能的題庫(kù)平臺(tái)。全文從闡述了整個(gè)平臺(tái)的架構(gòu)體系、基礎(chǔ)模塊、關(guān)鍵技術(shù)及其發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】題庫(kù) 量化模型 近似匹配 高并發(fā)

1引言

近年來，各種題庫(kù)系統(tǒng)如雨后春筍般應(yīng)運(yùn)而生，但卻一直難以解決管理平臺(tái)單一化，組卷模型靜態(tài)化，數(shù)據(jù)反饋嚴(yán)重缺失等諸多痛點(diǎn)，因此，教育市場(chǎng)迫切需要一款具有跨平臺(tái)操作特性，智能化組卷模型以及復(fù)雜數(shù)據(jù)分析能力的綜合性智慧題庫(kù)平臺(tái)，以更好更快地推進(jìn)高?，F(xiàn)代化教學(xué)改革，實(shí)現(xiàn)“科教興國(guó)”的發(fā)展戰(zhàn)略。

2 平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 架構(gòu)體系。智慧題庫(kù)平臺(tái)采用B/S架構(gòu)模式，使用Spring-MVC開源框架進(jìn)行基礎(chǔ)架構(gòu)，為了確保平臺(tái)在高并發(fā)場(chǎng)景下的高可用性，考慮到平臺(tái)負(fù)載壓力主要來源于應(yīng)用層HTTP協(xié)議的頻繁調(diào)用， 在負(fù)載分配層使用獨(dú)立的Nginx負(fù)載方案，根據(jù)用戶的請(qǐng)求規(guī)則，將不同的請(qǐng)求類型分派到不同的服務(wù)器上，進(jìn)行實(shí)時(shí)分布處理，減少單點(diǎn)訪問壓力，增強(qiáng)平臺(tái)的可用性。而平臺(tái)有著眾多的業(yè)務(wù)模塊，這些業(yè)務(wù)不可能獨(dú)立存在，同時(shí)在開發(fā)過程中會(huì)涉及到子系統(tǒng)間脫藕，這樣一來業(yè)務(wù)的通訊層又是一個(gè)逃不掉的話題，使用阿里巴巴的Dubbo開源框架搭建業(yè)務(wù)通訊層。在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層，考慮到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化，共享化以及安全性等方面的要求，使用數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)方案中的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)。

2.2基礎(chǔ)模塊。智慧題庫(kù)平臺(tái)主要包括以下功能模塊：系統(tǒng)管理、試題管理、試卷管理等模塊。

2.2.1系統(tǒng)管理

⑴系統(tǒng)日志。負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，記錄平臺(tái)以及平臺(tái)用戶所產(chǎn)生的所有行為，并按照既定的規(guī)范存入本地，形成完整的日志文件，為應(yīng)用的維護(hù)以及用戶的操作提供安全保障。

⑵用戶管理。創(chuàng)建和管理用戶，設(shè)置用戶的用戶名、密碼、頭像、郵箱等基本信息以及平臺(tái)主題皮膚、字體等個(gè)性化屬性的選擇。

⑶權(quán)限管理。平臺(tái)圍繞用戶-角色-權(quán)限展開，構(gòu)建整個(gè)平臺(tái)的權(quán)限管理系統(tǒng)，超級(jí)管理員角色具有平臺(tái)所有的操作權(quán)限，另外只允許超級(jí)管理員進(jìn)行角色和權(quán)限的添加、修改、刪除等管理操作，允許管理員將控制范圍內(nèi)的權(quán)限賦予角色，角色與權(quán)限之間是一對(duì)多的關(guān)系，也允許其將控制范圍內(nèi)的角色賦予用戶，用戶與角色是一對(duì)多的關(guān)系，這樣層層遞進(jìn)，有序安全地進(jìn)行平臺(tái)的權(quán)限管理。

2.2.2試題管理

⑴題庫(kù)管理。平臺(tái)根據(jù)試題的題型、所屬學(xué)科、知識(shí)點(diǎn)、難度系數(shù)、曝光時(shí)間及組卷次數(shù)等參數(shù)為用戶提供了強(qiáng)大的試題檢索功能，允許用戶對(duì)試題進(jìn)行預(yù)覽，編輯，刪除等管理操作，并支持個(gè)性化的題庫(kù)導(dǎo)出服務(wù)。

⑵題庫(kù)導(dǎo)入。平臺(tái)提供了準(zhǔn)確簡(jiǎn)潔的操作引導(dǎo)服務(wù)，支持系統(tǒng)參數(shù)配置、導(dǎo)入模板下載、上傳內(nèi)容預(yù)覽等個(gè)性化功能，通過試題的題型、所屬學(xué)科等屬性精細(xì)化導(dǎo)入，提高題庫(kù)組織的規(guī)范性，保證試題數(shù)據(jù)的完整性，另外平臺(tái)允許試題以普通文本，圖片，表格，數(shù)學(xué)公式等復(fù)雜文檔格式導(dǎo)入，力求最大化還原現(xiàn)實(shí)世界中試題的呈現(xiàn)方式。

2.2.3 試卷管理

（1）人工組卷。支持用戶手動(dòng)選取試題、自定義試卷結(jié)構(gòu)，允許多條件檢索試題，系統(tǒng)按照試卷結(jié)構(gòu)對(duì)已選試題進(jìn)行組織，為用戶提供調(diào)整試卷位置、修改試題分值、預(yù)覽試卷以及試卷導(dǎo)出下載的服務(wù)，另外考慮到實(shí)際考試場(chǎng)景中的防作弊環(huán)節(jié)，系統(tǒng)支持試卷一鍵重組排序，形成相應(yīng)的A、B、C試卷。

（2）智能組卷。平臺(tái)通過用戶預(yù)設(shè)抽取試題的基本規(guī)則和參數(shù)進(jìn)行智能組卷?？蛇x參數(shù)有抽題的所屬學(xué)科、題型、知識(shí)點(diǎn)、題量、曝光時(shí)間、組卷次數(shù)以及各難度系數(shù)占比，組卷之前系統(tǒng)會(huì)根據(jù)預(yù)設(shè)參數(shù)計(jì)算可選試題數(shù)量，提示用戶合理安排抽題數(shù)量，提高智能組卷的成功率，最終系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算得出的動(dòng)態(tài)組卷模型，進(jìn)行智能組卷，組卷完成后，用戶仍可自由編輯，刪除不當(dāng)題目，支持二次追加抽題。同時(shí)平臺(tái)為用戶提供調(diào)整試卷位置、修改試題分值、預(yù)覽試卷以及試卷導(dǎo)出下載的服務(wù)，另外考慮到實(shí)際考試場(chǎng)景中的防作弊環(huán)節(jié)，系統(tǒng)支持試卷一鍵重組排序，形成相應(yīng)的A、B、C試卷。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 數(shù)據(jù)反饋實(shí)時(shí)計(jì)算。題庫(kù)平臺(tái)以大量數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)，因此數(shù)據(jù)的全面性與精確性就顯得尤為重要，平臺(tái)通過開放數(shù)據(jù)反饋接口，采集數(shù)據(jù)，最終利用題庫(kù)優(yōu)化模型對(duì)題庫(kù)中相應(yīng)試題的關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行智能優(yōu)化，提高試題庫(kù)的普適性。以下將重點(diǎn)介紹題庫(kù)優(yōu)化模型的建立。系統(tǒng)以試卷綜合成績(jī)、試題專項(xiàng)成績(jī)、試卷綜合評(píng)價(jià)、試題專項(xiàng)評(píng)價(jià)四個(gè)維度作為考量標(biāo)準(zhǔn)。

首先結(jié)合試題專項(xiàng)成績(jī)和試題專項(xiàng)評(píng)價(jià)相關(guān)數(shù)據(jù)，利用題庫(kù)優(yōu)化模型對(duì)試題的難易程度、知識(shí)點(diǎn)范圍進(jìn)行科學(xué)修正，試題相應(yīng)屬性根據(jù)反饋結(jié)果上調(diào)或下調(diào)一定的百分點(diǎn)，而百分點(diǎn)按照差異值/原始值進(jìn)行計(jì)算。然后根據(jù)試卷綜合成績(jī)、期望值以及試卷綜合評(píng)價(jià)形成智能組卷的建議模型，在這個(gè)過程中主要是提取關(guān)鍵信息，根據(jù)系統(tǒng)擬定的標(biāo)準(zhǔn)格式輸出為建議模型，以供在智能組卷的過程中作為參考，幫助提高組卷的科學(xué)性與客觀性。

3.2 構(gòu)建動(dòng)態(tài)組卷模型。平臺(tái)為了提高用戶的體驗(yàn)度，采用了一種新的組卷算法構(gòu)建動(dòng)態(tài)組卷模型完成智能組卷。首先根據(jù)用戶的命題要求計(jì)算出本次試卷的量化模型，包括各種題型的試題題分分配矩陣和各難度類型的試題在各知識(shí)點(diǎn)中的題分分配矩陣，然后采用隨機(jī)抽取和近似匹配的策略進(jìn)行抽題組卷。用戶的命題要求通過人機(jī)交互的方式給出，它反映了用戶對(duì)試卷的整體難度、各知識(shí)點(diǎn)分布情況以及各類型試題的比例要求。為了避免題庫(kù)系統(tǒng)盲目地選題：首先將用戶對(duì)試卷整體的命題要求進(jìn)行分解，得到有關(guān)試卷的各項(xiàng)局部指標(biāo)；然后在試題庫(kù)中有目的性地選題，這樣可以大大提高組卷的效率與成功率。

4 結(jié)語

在對(duì)傳統(tǒng)題庫(kù)系統(tǒng)的深刻剖析之后，本文結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)主流的技術(shù)手段，針對(duì)管理平臺(tái)單一化，組卷模型靜態(tài)化，數(shù)據(jù)反饋嚴(yán)重缺失等用戶痛點(diǎn)，成功設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)融合高并發(fā)處理、數(shù)據(jù)分析以及動(dòng)態(tài)化模型等策略的智慧題庫(kù)平臺(tái)，其具有良好的平臺(tái)適應(yīng)性和人機(jī)交互模式，尤其是科學(xué)、客觀的智能組卷方案大大提升了組卷的成功率與準(zhǔn)確率，最終實(shí)現(xiàn)了試題庫(kù)的全方位、多層次管理。

項(xiàng)目：教育部“春暉計(jì)劃”合作科研項(xiàng)目(Z2015014); 吉林省教育廳項(xiàng)目（2016285）。