在線考試系統模塊設計及組題策略分析

摘要：隨著網絡應用的普及，在線考試系統已成為現代網絡教育的熱點之一。本文對在線考試系統進行介紹，論述在線考試系統中的各個模塊的功能及流程，重點對常用組題策略進行了研究分析，并結合常用的選題策略對選題策略進行了設計。

關鍵詞：在線考試系統 模塊設計 組題策略

在線考試是現階段WEB研究開發的一個熱點。其優勢在于：其一建立在廣域網上，客戶端的配置極為普遍，且不受地域的局限[1]；其二高度自動化，在線考試系統中只要形成題目，試卷的組成、提交、批改等由系統自動完成。組織考試可以將精力放在題目的設計、題庫的維護上，提高考試的效率。

1 系統總體設計

1.1 系統需求分析及設計原則 在線考試系統充分利用網絡，通過網頁使得訪問簡便，系統題庫在平時可以積累、充實，根據要求自主成卷、提高出題質量。故系統的設計原則為：①實用性：用戶界面清晰、簡介，方便用戶操作。②穩定性：采用較為成熟的網頁設計技術及數據庫技術。

③安全性：極大保護數據庫數據安全及頁面的安全跳轉。

④開放性：采用B/S模式，使得用戶容易接入系統。

1.2 系統物理結構與流程設計 由于大部分在線考試系統采用B/S網絡體系，其結構為三層體系結構，即用戶界面層、應用邏輯層及數據存取層：①用戶界面層主要是指在客戶端上瀏覽Internet信息的軟件，擔負著人機對話功能。②應用邏輯層是具體實現系統功能所在。接受用戶界面層發送的請求，執行相應的操作，將結果反饋給用戶界面層。③數據庫存取層用于組織、管理和存儲數據，并解釋應用邏輯層發送來的指令。

1.3 系統邏輯結構 登錄模塊通過用戶輸入用戶名及密碼確認該用戶的權限，進入系統后如果是學生權限，則系統自動跳轉到考試模式，當單擊“考試開始”按鈕時，由系統將組好的試卷給學生進行測試。測試完畢后，系統自動評分并保存相關考試信息。如果是教師權限，則系統自動跳轉到試題管理模式，讓教師對題庫進行添加、刪除和修改，在對應的操作完成后保存操作結果。如果是系統管理員權限，則系統自動跳轉至系統管理員界面，在此界面中，系統管理員可以進行添加新用戶、刪除用戶、修改用戶信息及權限、查看用戶信息及權限等操作。

2 模塊設計

系統包括6大模塊，分別是登錄模塊、試題管理模塊、組卷模塊、考試模塊、自動評分模塊、用戶管理模塊。

2.1 基于角色的訪問控制訪問登錄模塊 系統中用戶主要有3類，分別是系統管理員、教師及學生。如何保證不同用戶能在登錄后轉跳至不同功能的界面完成不同的操作成為本模塊的重點。在傳統的用戶管理中，通常對每一個用戶設置權限來規定其訪問權限，即用戶與操作的關聯，而用戶身份的多樣性使得這不能很好的表示實際用戶與權限的關系，越來越多的的系統采用了一種基于角色的訪問控制[2]。

RBAC的基本思想是：RBAC中的許可授給了“角色”，而對用戶授予“角色”[3]。因此，角色是一個已命名的權限的集合，用戶通過角色對系統進行許可的操作。

2.2 試題管理模塊 該模塊由系統管理員及教師兩類角色操作。主要功能為：根據不同角色，通過頁面對象向題庫發送指令，對題庫中的信息進行添加、修改和刪除。

2.3 組卷模塊 教師對試卷參數進行設置，系統根據教師提供的參數形成約束條件，從選題的題庫數據表中進行選題，將選出的題目編號進行保存，保存到考試試卷數據表中，方便學生考試時調用。

2.4 考試模塊 通過登錄界面進入到考試界面，考試頁面從考試數據表中提取相關考試的內容，并由學生作答。考畢，由考試頁面對學生做出的答案進行保存。

2.5 自動評分模塊 自動評分是從保存學生考試答案數據表中讀取數據由自動評分頁面與保存在參考答案數據表的數據進行校對，并將其分數保存至成績數據表中。

2.6 用戶管理模塊 系統管理員在該模塊中維護戶信息，操作有添加新用戶、刪除用戶、用戶信息修改、角色管理。

3 組題策略

3.1 通用的組題策略 題庫系統中試題庫是基礎，組題策略則核心。組題策略的好與壞決定了該系統的整體性能[4]。常見的組題策略有以下幾種：

3.1.1 隨機選取法。在這種策略中有兩條思路：第一，由教師系統給出每一道題目的參數，由系統隨機選取該題；第二，教師給出總體參數，由系統隨機組卷[5]。可以看出第一條思路是人工組卷模式。第二條思路核心是在對組題試卷整體量化，根據不同題的細化約束條件，利用隨機函數從題庫中選擇題目添加至試卷中[6]。

3.1.2 回溯法。回溯法是一種基于約束條件的深度或廣度優先算法，是隨機算法的一種改進形式[7]。其思想為：將隨機選取產生的每一條狀態類型記錄下來，當下一題選取失敗時則釋放上次成功組卷的記錄，再依據規則變換一種新的狀態進行試探選題，直至試卷組卷成功[8]。

3.1.3 遺傳算法。遺傳算法是目前在題庫系統中使用較多的組卷算法，其思想在于從試卷整體上優化組卷的控制目標，使得算法能收斂到全局最優解[9]。從中可以看出這種算法在性能上與前兩者有著明顯的改觀，能很好的處理約束，能很好的挑出局部最優，最終得到全局最優解且全局搜索能力強。

3.2 在線考試系統組題策略

3.2.1 組題策略要求。組題策略主要是為了由系統選擇符合要求的題目，而“要求”主要體現在：①范圍：定義考試的范圍，如某課程的考試章節，各章節所占分值。②主策略：定義試卷總體難度。③子策略：定義題型及各題型所占總分比率。

3.2.2 組題策略的新思路。在隨機組題策略的基礎上進行改進，第一步我們稱之為“初選”，根據約束條件，在達到某一難度值的題目較多，系統記錄所有符合條件的題目號，然后進入第二步，我們稱之為“精選”。“精選”是根據試卷的總體難度，從試題類型選擇第一題后開始推算出下一道題的難度系數，使得能平衡整體難度系數。

一份試卷總體難度系數計算公式為：P=1-其中P越小表示該試卷越簡單，P越大表示該試卷越難，

而平均分我們又可以認為是由各個小題的得分率構成，即：平均分=∑Pi*該題分值。

程序設計類試卷題型為選擇題、填空題、判斷題，較為簡單，而問答題、程序設計題為綜合性題目，較為難。一般分值大的題目多為試卷中最后幾題，相對難度也大，而后逐步抽取下一題，逐漸逼近總體難度系數。

4 結束語

在線考試系統的設計中，主要從系統的功能模塊及組題策略兩個角度進行設計和分析。在線考試系統是一項復雜、長期的工程，它會隨著環境、需求和技術的變化而發展，只有將在線考試系統長期的研究、實現、推廣，其必然會推動教學的進程，必然會推進教育的發展。

參考文獻：

[1]楊煥春.也談通用試題庫計算機管理系統的設計[J].教育信息化，1997（11）.

[2]熊杰穎.RBAC訪問控制系統分析、設計和實現[D].電子科技大學，2004.

[3]姜俊萍.基于RBAC模型的通用權限管理組件的設計與實現[D].復旦大學，2010.

[4]熊偉清，胡軍.一種題庫模型與組卷算法[J].蘭州鐵道學院學報，1999（02）.

[5]應繼儒，胡立新，龍毅，徐洪濤.試題庫隨機選題數學模型的構建及實現[J].計算機應用，2000（01）.

[6]劉彬，糜長軍，李勇.智能組卷系統試題庫結構的研究[J].信息技術，2002（03）.

[7]華如海，王俊普，鄭全，徐楊.基于約束滿足的智能組卷方法的研究與實現[J].計算機應用研究，2000（11）.

[8]魏先民.一種基于知識的組卷系統組卷策略庫設計[J].濰坊學院學報，2004（6）.

[9]尚瑩.基于遺傳算法的組卷系統應用研究[D].大連海事大學，2010.