試論遠程教育網考試題管理系統開發

白偉

（太原廣播電視大學，山西 太原 030002）

試論遠程教育網考試題管理系統開發

白偉

（太原廣播電視大學，山西 太原 030002）

遠程教育網上考試系統題庫的設計和建設是整個考試系統的前端和基礎，要求在題庫建設理論的指導下，研究題庫種類及設計建設的一般程序和方法，實現整個數據庫中試題授權、錄入、編輯、傳送、啟用過程中系統運行的穩定性及安全性目標。

遠程教育；網絡考試；題庫建設

隨著信息技術和計算機技術的發展以及遠程教育的普及，網絡化考試已廣泛應用于各種形式的遠程教育。網絡考試對遠程教育的實施提供了有效的檢驗手段，對促進教育現代化有著非常重要的影響，對國家終身教育體系建設的研究具有重要的理論意義和現實意義。按照現代考試理論，試題管理定義為按照一定的教育測量理論，在計算機系統中實現某個學科題目的有序集合。其目的是建立一個存儲大量且符合一定質量標準的試題集。在這個過程中。首先要建立系統數學模型，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，對試題參數有效性進行校正。這就要求在進行試題管理活動時，應考慮到試題的建立是否可以滿足對學生知識水平的準確測試及能否給出正確的評估需求。這樣就可以為網絡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就成為試題庫功能最大化的首要重點。

一、系統介紹

試題管理系統是一個基于B/S架構能夠制作標準化試題資源的工具軟件。本系統采用模塊化思想，基于Windows環境和SQL2000數據庫管理系統，使用VB6.0軟件作為應用開發平臺。系統包括考試科目管理、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。這樣的結構一方面可以減少各模塊之間的依賴，降低系統開發的復雜性；另一方面也便于將來系統功能擴充，利于維護。系統輔助經過授權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合的組卷方式；支持在線考試及電子試卷導出等方面的功能。尤其系統對各種題型、附件格式的要求采用了目前網絡上的主流格式，實現了覆蓋遠程教育各專業課程的通用試題管理系統，極大地方便了各學校之間進行優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。系統功能結構如圖1所示：

圖1 系統功能結構圖

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、專業代碼、課程代碼提前進行設置。本模塊根據科目的不同以課程為單位開發試題。為了兼顧效率與開發難度，用一個數據庫表exam_database保存所有試題資源，通過專業和課程代碼區分不同的科目，將以往雜亂的試題資源組織成按級分類設置的有序組合，使試題資源更具規范性，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，且權限等級不同：超級管理員負責維護系統正常運行和定義系統字典，設置系統所需的院校、專業、課程等數據；教務管理員負責為專業責任教師和課程責任教師進行相關課程的授權；專業責任教師擁有本專業全部課程試題審核和建議修改的權限，但無編輯修改試題的權限，試題審核通過后方可進入正式題庫；課程責任教師有權查看和編輯被授權的課程試題，設置試題為考試題、模擬題、作業題，但只能看到和修改本人編輯的題目。整個系統內所有登錄、操作痕跡都會在試題管理服務器后臺數據庫中留有記錄。“專人專課、各負其責”的模式使系統管理高效、便捷，也使系統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，主要實現試題錄入、查詢、編輯等功能。教師登錄授權課程頁面后，先將試題對應的章節設置好，再選擇題型和難度及分值。在完成以上設置后，就可以開始試題內容的錄入。試題編輯完成后選擇提交，系統會在數據庫中自動生成該題目的代碼，其內容由專業代碼、科目代碼、章節代碼、題型代碼構成。試題和答案由于內容的復雜性VB無法全部實現，因此，系統通過激發Word程序，將試題和答案的內容保存在一個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課程教學要求和考試大綱要求的不同，除傳統的選擇題、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，如大學英語的聽力測試文件、計算機應用基礎的圖片和動畫等等。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。教師在編輯試題過程中可以調用特殊字符號庫、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，專業責任教師審核通過后自動導入最終試題庫，保證了試題的質量和考試的嚴肅性。

四、試卷生成管理

網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。組卷策略設置了試卷中各個題型的分布和數量，規定了試題的難易度分布，還引入了曝光率來控制試題出現的頻繁度。本系統支持自動組卷與手工組卷。自動組卷時，考試系統根據組卷策略中的參數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、題目數量、各類型題目難度分布等條件后，系統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過總分函數驗證無誤后生成正式試卷。

1.自動組卷算法

在網絡考試系統中，自動組卷占到很大的比例，其效率與質量主要取決于組卷算法的設計。如果設計一個算法，要求其從龐大題庫中抽出一組符合參數設置要求的試題，就需要考慮到全局尋優和收斂速度快慢的問題。經過廣泛查閱相關資料并實際研究有關隨機選取法、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，它具有自適應全局尋優和智能搜索特性，因此可以比較好地滿足中小規模題庫自動組卷的要求。

遺傳算法是一種并行的、能夠有效優化的算法，以morgan的基因理論及eldridge與gould間斷平衡理論為依據，同時融合了mayr的邊緣物種形成理論和bertalanffv一般系統理論的一些思想，模擬達爾文的自然界遺傳學：繼承（基因遺傳）、進化（基因突變）、優勝劣汰（優的基因大量被遺傳復制，劣的基因較少被遺傳復制）。其實質就是一種把自然界有機體優勝劣汰、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，然后根據環境進行基本的操作：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環境條件的個體上，得到問題的最優解。

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，所以對目標函數不做可微的要求（目標函數可以是離散的）。它尤其適用于處理傳統搜索方法難以解決的復雜問題和非線性問題，可廣泛應用于組合優化、機器學習、自適應控制、規劃設計和人工智能等領域。它同時還具有內在的并行性、全局尋優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生新解，直到得到最優結果，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，輸出問題的最優化解；否則轉向步驟。本系統組卷算法流程如下：（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敗；（4）計算試卷總分，如果與設置不符則提示失敗；（5）提取一個類型滿足要求的全部試題；（6）利用函數定位記錄并存入試題表，重復操作直到達到本類型題目要求的數量；（7）重復之前兩步，直到取得所有類型的試題。

2.試題上傳

作為試題管理系統的關鍵環節，試題上傳起到了規范試題資源的重要作用，可以實現題目資源的廣泛共享。本系統要求用戶登錄規范的試題編輯頁面制作、上傳試題。除文本內容外，圖片、數學公式、視頻、動畫、音頻等其他格式文件也提供支持功能，其內容以HTML語言形式編碼。例如，系統可以對圖片的代碼部分進行預操作，在存入數據庫前，把圖片代碼改成服務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與考試系統間傳輸，采用通用的HTTP、FTP、TCP等網絡協議來進行數據傳輸，協議的通用性簡化了傳輸的復雜性，特點是不受時間和地域的限制，但同時又要保證考試數據的相對安全，因此需要對考試數據進行數據壓縮，減少數據量，然后采用多層私鑰加密，這樣即使數據在傳輸過程中丟失，也不會發生泄密。

遠程教育網上考試系統充分利用計算機和網絡技術的發展，將現實環境下的考試映射為數字業務數據模型，將考核內容錄入數字化題庫中，綜合利用分級授權、題庫共建、合理組卷、實時傳輸、審核啟動等技術手段，實現傳統考試形式向網絡化、現代化、高效化的全面邁進，促使遠程教育更快更好地發展。

［1］劉瑞新.計算機網絡技術及設計［M］.北京：機械工業出版社，2004.

［2］趙池龍.實用軟件工程［M］.北京：電子工業出版社，2003.

［3］王驥.基于Web下的遠程教學系統的設計與實現［D］.吉林大學，2006.

［4］董納.網絡教育平臺暨在線考試系統的設計開發［D］.山東大學，2006.

［5］張巍.網絡考試系統設計與開發［D］.電子科技大學，2009.

TN

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1673-0046（2011）11-0171-02