自動(dòng)閱卷功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：文章介紹了自動(dòng)閱卷算法的關(guān)鍵技術(shù)，按照不同類試題的特點(diǎn)分別提出了不同的匹配算法。在此基礎(chǔ)上提出了同義詞庫的建設(shè)的設(shè)計(jì)思想，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)主觀題公平公正判分，實(shí)現(xiàn)了閱卷全過程的自動(dòng)的自動(dòng)化，對(duì)推進(jìn)學(xué)校的教學(xué)創(chuàng)新，減少教師工作量，提高考務(wù)效率，節(jié)約資源有重要意義。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)閱卷；模式匹配；同義詞庫；答案因子；標(biāo)準(zhǔn)答案集合；模式匹配算法

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）01-0048-03

自動(dòng)閱卷算法的基礎(chǔ)是模式匹配算法。無論是計(jì)算機(jī)，還是人類本身，批改作業(yè)的過程歸根結(jié)底是一個(gè)匹配的過程。客觀題的標(biāo)準(zhǔn)答案是唯一的，很明顯其批改的過程是一個(gè)精確匹配的過程。主觀題，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)答案在表示形式上常常不是唯一的，并且每種表示形式的標(biāo)準(zhǔn)答案一般是由提煉出來的多個(gè)“答案因子”共同組成。所以，在標(biāo)準(zhǔn)答案的編制時(shí)，應(yīng)該建立一個(gè)由多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)答案組成的同義詞庫，同時(shí)需要對(duì)各個(gè)“答案因子”建立同義詞庫；在評(píng)卷時(shí)采用分析性評(píng)分法，對(duì)各個(gè)解答關(guān)鍵因素個(gè)別給分。于是對(duì)一道主觀題的批改就是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)答案中的各個(gè)解答關(guān)鍵因素進(jìn)行匹配，這也是精確匹配。

一、試題類型分析

自動(dòng)閱卷首先需要將試題進(jìn)行分類，然后針對(duì)每一種題型進(jìn)行相應(yīng)的處理。（1）簡單題型：包含判斷題、單選題等。對(duì)于這類題，計(jì)算機(jī)可以采用字符串比較的方法，將考生的答案與標(biāo)準(zhǔn)答案進(jìn)行精確的匹配評(píng)分。（2）多選題：對(duì)于這類題，計(jì)算機(jī)可以采用“排列比較”或“排序比較”的方法閱卷。所謂“排列比較”，是指只要答題者答案集合中的各個(gè)元素能夠與標(biāo)準(zhǔn)答案中的各個(gè)元素一一對(duì)應(yīng)，該答案才是正確的。所謂“排序比較”，是指先按照相同的規(guī)則，分別對(duì)考生答案集合和標(biāo)準(zhǔn)答案集合中的各個(gè)元素進(jìn)行排序，得到的兩個(gè)結(jié)果必須相等，該答案才是正確的。（3）主觀題：對(duì)于某些主觀題目，要由考生綜合自己所學(xué)的知識(shí)給出答案，只要答案屬于標(biāo)準(zhǔn)答案的集合，便為正確。所以主觀題閱卷科學(xué)性的關(guān)鍵在于標(biāo)準(zhǔn)答案的集合的建立。

二、主觀題自動(dòng)閱卷算法分析

1．一道主觀題的標(biāo)準(zhǔn)答案是一個(gè)由多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)答案組成的集合。而每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)答案由多個(gè)“答案因子”組成。所謂“答案因子”，可以理解為標(biāo)準(zhǔn)答案中的一個(gè)詞組，它可以通過教師在建立同義詞庫時(shí)通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)答案拆分得到。我們用A表示標(biāo)準(zhǔn)答案集合，Ai表示標(biāo)準(zhǔn)答案集合中的第i個(gè)標(biāo)準(zhǔn)答案，B表示“答案因子”，Bij表示Ai的第j個(gè)“答案因子”。因此，A={A1，A2……An}，Ai={Bi1，Bi2，......Bij}，其中i，j=1，2，……，m。

由上可知，標(biāo)準(zhǔn)答案集合中的每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)答案的“答案因子”的個(gè)數(shù)可以相同，也可以不同。另外，標(biāo)準(zhǔn)答案集合中有滿分的標(biāo)準(zhǔn)答案，也可以有零分的標(biāo)準(zhǔn)答案，只需要正確的確定標(biāo)準(zhǔn)答案Ai中的每一個(gè)“答案因子”Bi的分?jǐn)?shù)，就可以確定Ai的分?jǐn)?shù)，進(jìn)而確定A的總分。這里說的正確的確定是指，在標(biāo)準(zhǔn)答案集合中，每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)答案的總分應(yīng)該與該標(biāo)準(zhǔn)答案的各“答案因子”的分?jǐn)?shù)之和相等。教師根據(jù)教學(xué)需要和教學(xué)策略合理地分配各“答案因子”的分?jǐn)?shù)。

我們用Ti表示標(biāo)準(zhǔn)答案Ai的總分，用Tij表示Ai的每一個(gè)“答案因子”Bij的分?jǐn)?shù)。因此，Ti=Ti1+Ti2+......+Tij，其中i，j=1，2，……，m。

既然標(biāo)準(zhǔn)答案集合中有多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)答案，當(dāng)計(jì)算機(jī)批改作業(yè)時(shí)，到底選擇哪一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)答案與學(xué)生的答案進(jìn)行匹配呢?我們定義了一個(gè)“相似度”的概念。這里講的“相似度”是指學(xué)生的答案與標(biāo)準(zhǔn)答案集合中每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)答案的相似程度，用S表示。下面介紹“相似度”的計(jì)算方法。

計(jì)算機(jī)將學(xué)生的答案與標(biāo)準(zhǔn)答案集合A中的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)答案Ai進(jìn)行匹配，假設(shè)匹配成功的“答案因子”的個(gè)數(shù)為m，Ai的“答案因子”個(gè)數(shù)為n，則學(xué)生的答案相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)答案Ai，“相似度”Si=m/n，其中m

在計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)批改時(shí)，先將學(xué)生的答案與標(biāo)準(zhǔn)答案集合中的各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)答案分別進(jìn)行匹配，得到與各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)答案相對(duì)應(yīng)的“相似度”的得分。然后，從這些“相似度”中選取最大的“相似度”，找到與之對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)答案的得分。

例如A={A1，A2……An}，Ai={Bi1，Bi2，......Bij}，其中i，j=1，2，……，m。用A0表示學(xué)生答案，用T'i表示A0與Ai進(jìn)行匹配后的得分，用T'表示A0最后的得分，那么自動(dòng)閱卷過程的形式化描述如下。

具體算法流程如下：

（1）i=1；

（2）將A0與A中的Ai進(jìn)行匹配得Si；

（3）i=i+1；

（4）if i

（5）從S1，S2，......，Sm，中選取Sk，使Sk=MAX（S1，S2，......，Sm）；

（6）T'=T'k；

2．同義詞庫的建設(shè)。在上一部分我們提到，需要利用同義詞庫才能使填空題的自動(dòng)閱卷得以實(shí)現(xiàn).所以義詞庫的建設(shè)對(duì)實(shí)現(xiàn)智能批改，進(jìn)行模糊匹配相當(dāng)重要。同義詞庫的好壞直接影響著整個(gè)試卷填空題的批閱效果以及無紙化水平的程度。同義詞庫是根據(jù)學(xué)科進(jìn)行劃分和建立的，其使用的范圍受到學(xué)科的限制.也就是說，不同學(xué)科的同義詞庫存在巨大差異。所以說，某一學(xué)科的同義詞庫即使在該學(xué)科內(nèi)是相當(dāng)完善的，它也不能在其它學(xué)科的閱卷中使用。否則會(huì)出現(xiàn)一些非常低級(jí)的閱卷錯(cuò)誤，這樣的話根本不可能促進(jìn)教學(xué)，反而會(huì)誤導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)。

同義詞庫的使用，使得我們可以完成填空題的自動(dòng)閱卷。而隨著同義詞庫的不斷豐富，其閱卷精確率會(huì)不斷提高。這就給我們實(shí)現(xiàn)簡答題的自動(dòng)閱卷提供了一個(gè)很好的思路，目前市面上流行的考試系統(tǒng)對(duì)簡答題的閱卷都是通過人工閱卷來完成的。其工作量大，效率低。

通過建立簡答題答案的“答案因子庫”，在輔以一定的算法，我們可以實(shí)現(xiàn)簡答題的自動(dòng)閱卷。

例如用A表示考生簡答題的答案，用Bi表示標(biāo)準(zhǔn)答案中的第i個(gè)答案因子，其中i=1，2，……，m。則可以將學(xué)生的答案A與“答案因子庫”中的每一個(gè)答案因子Bi進(jìn)行匹配，假設(shè)匹配成功的“答案因子”的個(gè)數(shù)為m，該題的“答案因子”個(gè)數(shù)為n，則考生該題的成績?yōu)閙/n*權(quán)值。

簡答題“答案因子庫”的建設(shè)要相當(dāng)謹(jǐn)慎，因?yàn)樗苯佑绊懼麄€(gè)試卷簡答題的批閱效果。必須從標(biāo)準(zhǔn)答案中挑選出有代表性的關(guān)鍵詞組，而且要不斷的修改和擴(kuò)充，只有待相當(dāng)完善后，方可投入使用。

三、自動(dòng)改卷算法關(guān)鍵代碼

下面是使用存儲(chǔ)過程和函數(shù)實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)改卷算法：

select @cnt=len（@answer），@ucnt=len（@uanswer）

select @i=1，@j=1

if @cnt<@ucnt

return "0"

else

begin

while @j<=@ucnt

begin

set @sql ="false"

set @gs1=substring（@uanswer，@j，1）

while @i<=@cnt

begin

set @gs2=substring（@answer，@i，1）

if @gs1=@gs2

begin

set @sql ="true"

break；

end

else

set @i=@i+1

end

set @j=@j+1

end

end

if @sql="true"

set @sql="1"

else

set @sql="0"

return @sql

四、結(jié)語

一般來說，同義詞庫在使用前已經(jīng)錄入了大量的同義詞組。隨著同義詞庫的不斷使用，需要不斷的對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)充，這就要求對(duì)同義詞庫進(jìn)行定期的維護(hù)。當(dāng)同義詞庫的規(guī)模不大時(shí)，計(jì)算機(jī)可能會(huì)把本來是正確的學(xué)生答案判定為錯(cuò)誤的，這時(shí)要通過學(xué)生和教師的交流（譬如：學(xué)生認(rèn)為存在判定錯(cuò)誤，通過電子郵件或其它渠道向教師反映情況并提出疑問），由教師把學(xué)生的正確答案增加到標(biāo)準(zhǔn)答案集合中，或者擴(kuò)充同義詞庫，使學(xué)生本來正確的答案被計(jì)算機(jī)判定為正確。所以，通過人工的干預(yù)，完全可以做到對(duì)同義詞庫的不斷擴(kuò)充，使同義詞庫逐漸完善，計(jì)算機(jī)自動(dòng)閱卷能力會(huì)逐漸接近甚至超過人的水平。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：陳強(qiáng)（1977-），男，河南南陽人，供職于南陽市中心醫(yī)院，研究方向：軟件理論、算法、數(shù)據(jù)庫技術(shù)。

（責(zé)任編輯：陳 倩）