基于ＸＭＬ的考試評分系統的設計與實現

天津師范大學計算機與信息工程學院

摘 要分析在計算機應用的考試評分系統設計中遇到的難點，介紹了系統的設計思路組織結構，將新一代語言XML引入到標準答案表示的問題中來，用實例說明系統開發中使用的關鍵技術。

關鍵詞：XML；計算機應用；評分系統；設計

中圖分類號：TP311 文件標識碼：A 文章編號：1671-489X（2007）03－0057-03

Design and Implementation of Computer Examination Evaluating System based on XML// Liang Yan

This paper analyses the difficulties of the computer examination evaluating system at first. Then it proposes the development frame for the system. In this frame， the new generation language XML is adopted to the representation of correct answers. Finally， examples are given to illuminate the ways of using key technologies during developing period.

Key words: computer application; graded system; design

Author's address College of Computer and Information Engineering ， Tianjin Normal University，Tianjin 30000

近幾年，計算機在人們的日常工作、學習中的作用日益突顯，各層次的教學單位中開始出現以考核計算機應用水平為目的的考試。但是計算機應用的學科特點使得這類考試不但注重考核基礎理論，而且還非常重視考查考生的實際動手能力。這樣的考核目標使得計算機應用水平考試在形式上有別于傳統意義上的考試，它主要采用上機考試的手段。隨著考試規模的不斷擴大，考試評分工作需要從手工完成轉變成自動完成。然而開發考試評分系統存在著的兩個難點：其一，采用何種方法對考生的軟件操作水平進行評判；其二，選擇一種性能優良的標準答案描述

方案。結合筆者的實踐經驗，將考試評分系統開發中遇到的問題和解決方法進行介紹。

1 系統設計思路

下面對考試系統中設有基礎理論、Windows操作、Word操作和Excel操作等多項考核內容。

1.1評判軟件操作題目

雖然計算機應用水平考試系統中考核內容的范圍較大，但就考核形式而言，基礎理論往往采用客觀題型，軟件應用采用現場操作的形式。從評判答題結果的角度來看，客觀題型更容易被系統開發人員接受。這是因為此類題的標準答案具有唯一性，通過字符匹配就可以完成評判。相比較而言，軟件操作題目的評判過程將要復雜得多。

1.1.1 Windows操作題

鑒于本系統的Windows操作題主要是考核考生在Windows環境下的文件管理能力，例如文件和文件夾的復制、移動、刪除、改名等操作，所以對Windows操作題的評判工作主要集中于搜索考生目錄，依據標準答案文件中列出的知識點，考查考生目錄中的內容是否發生了正確的變動。

1.1.2 Word，Excel操作題

Word是使用廣泛的一款文字編輯軟件，具有許多文字處理功能。Word操作題的考核重點是考生的排版能力而不是文字錄入能力，因此通過檢驗文字內容的匹配程度是不可行的。事實上，評判Word操作題的關鍵就是從考生操作文件中提取非文字性的特征信息。在實現過程中可以采用以下2種思路：其一，將.doc文件轉換為能夠注明格式的文件（如.htm文件）；其二，使用Word對象模型，通過提取Word模型中特定對象的屬性值獲得特征信息。同樣地，Excel也不是簡單的文字處理軟件，為了考查考生的操作能力，在評判過程中也要提取與表格操作有關的特征信息。在實現過程中，可以將.xls文件轉換為.htm文件，或者使用Excel對象模型。本系統在評判Word和Excel操作題時，通過利用對象模型分別完成考生操作文件的特征提取工作。

1.2 描述標準答案

在考試評分系統中，標準答案的描述方法實際上是影響該系統評判準確性的一個非常重要的因素，特別是對那些答案形式比較復雜的軟件操作題的評判。由于系統本身很難判斷軟件操作題目所涉及的知識點，所以標準答案最初是人工完成的，顯然它是以自然語言進行描述的。但是若使其能為考試評分系統所用，必須將其轉述為計算機便于處理的形式。而在實際開發中，這一環節卻很容易被忽視。由于方法不當，在轉述過程中引入了較多噪聲，最終造成大量的誤判，嚴重地降低了系統的實用性。

1.2.1 答案描述方式的選擇

系統采用XML文檔充當規范化后標準答案的存在形式。與一般的純文本文件、數據庫等傳統方法相比，XML文檔具有很多優勢。XML是保存信息的結構化載體，其中定義有一個框架結構。在XML文檔中信息是以純文本形式存放的，因此，編輯這種文檔的方法和編輯純文本文件一樣簡單，不易受到軟件平臺的局限。在數據處理方面，XML文檔可以達到的自動化程度與處理數據庫所能達到的程度相同。可見，XML文檔同時具有一般純文本文件和數據庫的優點。

1.2.2 答案描述規范的制定

在制定描述規范之前，首先要考慮的問題就是：應該采用什么樣的粒度來描述標準答案。無論一張試卷中的所有操作題，一張試卷中的同類操作題，某一道操作題，還是更細致的單位，經過分析和比較，系統在兼顧Windows，Word，Excel3種操作題的評判策略的情況下，將知識點作為了答案描述規范的基本單位。這一選擇主要出于三方面的考慮：其一，這種描述方法有利于精確刻畫標準答案的局部細節；其二，在考生解題不完全時，這種描述方法有利于合理評分；其三，按這種描述方法制定的標準答案文件會具有良好的可讀性。

此外，為了盡可能地降低數據冗余的程度，在設計知識點的數據結構時，每類題型分別采用一種內部通用的格式。但是無論是哪類題型，知識點的數據結構中大致要具備操作類別、操作范圍、屬性名稱、屬性值等信息。

下面是一段Excel操作題的標準答案文件：

1.2.3 標準答案文件的生成

在生成標準答案文件這一環節中，標準答案的提供者要把握題目要求，從正確操作得到的結果中提取出以知識點為基本單位的特征信息。標準答案中提出的特征信息應該達到某種意義上的平衡：一方面，特征信息要全面，應足以覆蓋正確操作步驟所涉及的全部知識點；另一方面，特征信息中不應夾雜著影響評判結果的有害信息。

2 系統組織結構

筆者參與設計開發的考試評分系統是在答案轉換器和評判模塊的配合下完成主要的試題評判工作。考試評分系統組織結構如圖1所示。其中答案轉換器的功能是，在用戶的適當干預下，將自然語言描述的標準答案轉換成考試評分系統可以接受的規范化格式，即XML文檔。這個工具主要是針對Windows、Word、Excel操作題的答案表示問題而設計的。而評判模塊則是負責根據答案轉換器生成的XML格式的標準答案文件，對考生提交的文件進行評估，在評分標準的指導下為考生文件打分，并將最終得分寫入考生數據庫。

3 關鍵技術及其實現

在這里以C＃.Net作為開發工具，舉例說明對考生文件進行評判時所要完成的主要操作。鑒于系統會用到Word和Excel對象模型，所以在.Net環境中要借助COM技術。于是在為項目添加引用時需要選取Word和Excel的類型庫文件msword9.olb和Excel9.olb，此后Visual Studio.Net就會生成Interop程序集，它們會被.Net的應用程序引用。下面將對Excel文件的評判問題進行重點討論。

3.1打開文檔

在評判工作開始之前，首先需要使用Excel對象模型中的Application對象和Workbook對象將考生的操作文件打開。這里Application對象與Excel應用程序相對應，而Workbook對象則是與Excel中的工作簿相對應。

Excel.Application app = new Excel.Application();

Excel.Workbook wb=app.Workbooks.Open(StuFilePath，Missing.Value，Missing.Value

，Missing.Value，Excel.XlTextQualifier.xlTextQualifierNone

，Missing.Value，Missing.Value，Missing.Value，Missing.Value

，Missing.Value，Missing.Value，Missing.Value，Missing.Value);

3.2讀取標準答案文件

由于操作題的標準答案存放在XML文檔中，因此在評判考生的操作文件之前，還需要讀入與題目對應的標準答案，并將其暫時存放在數據集中。此后，評判模塊才能依次依據標準答案中的各條知識點對考生文件進行驗證。

ds.ReadXml(AnsFilePath);//將標準答案從XML文檔讀入到數據集ds中

for(int i=0;i

{switch (ds.Exl[i].type.ToString().ToLower())

{case \"style\":

{……}

……

}

}

3.3讀取文件特征信息

在Excel中執行某項操作時，需要先選擇對象，然后才能實施操作。類似地，通過編程方式讀取文件特征信息也要遵循這樣的基本流程。首先使用Application對象的get_Range方法獲取代表Excel連續區域的Range對象，然后借助Range對象的屬性提取連續區域的特征信息。在評判Excel文檔的實踐中發現，文檔的特征信息主要集中在文本格式、邊框樣式和圖表樣式這三個方面。

讀取文本格式的特征信息可以直接利用Range對象的屬性來實現：

Excel.Range r = app.get_Range(app.Cells[1，2]，app.Cells[1，2]);

if (r.Font.Name.ToString()==\"隸書\")//判斷單元格中文本的字體是否為隸書

return true;

讀取邊框樣式的特征信息，則需要使用Range對象中的Borders集合來實現：

Excel.Range r = app.get_Range(app.Cells[1，2]，app.Cells[1，2]);

if (r.Borders.LineStyle.ToString()==\"Double\") //判斷邊框線型是否為雙線

return true;

讀取圖表樣式的特征信息相對復雜一些，此時需要使用ChartObject對象，這個對象與Excel中的圖表相對應。圖表的一般特征都可以在ChartObject對象的屬性中體現出來，如下面代碼所示。但是有些特征的提取還要借助其它對象，例如判斷圖表的數據源就會使用到Series對象。

Excel.Worksheet xSheet=(Excel.Worksheet)_xBook.Sheets[xSt];

Excel.ChartObject chObj = (Excel.ChartObject)xSheet.ChartObjects(ChtName);

if (chObj.Chart.ChartTitle.Text==\"成績單\")//判斷圖表的標題是否為\"成績單\"

return true;

3.4關閉文檔

考生操作文件評判結束后需要使用Workbook對象的Close 方法將工作簿關閉。必要時還需要使用Application對象的Quit方法退出Excel程序。

wb.Close( missingValue，missingValue， missingValue);

app.Quit();

考試評分系統是計算機考試規模逐漸擴大的必然選擇。但是在開發過程中，若對軟件操作題目評判問題和標準答案描述問題處理不當，將直接影響系統的工作效率及其實用價值。本文提出的解決方案在實際系統開發中發揮了重要的作用，不但提高了評判操作題的準確率，而且還在一定程度上降低了教師用戶的工作量。

注：本文中所涉及到的“圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。”