大學英語網上作業和在線考試系統的研究*

鐘寧 吳曙光

湖南工業大學現代教育技術中心 湖南株洲 412007

作者：鐘寧，研究生，研究方向為軟件工程和教育技術。

英語是人們相互了解學習的“橋梁”工具之一，也是當下有知識的年輕一代應該掌握的基本技能之一。大學英語作為在校大學生必開的一門公共課程，承擔著讓大學生熟練地掌握與運用英語的重擔。但目前的課堂教學，具有教學時間長、任務重、實踐性強、短時間難以提高等特點，因而必須采取有效的措施改善學生學習英語的環境，進一步促進學生熟練地掌握和運用英語的能力。大學英語網上作業和在線考試系統將是行之有效的改進措施之一。

1 系統采用的技術平臺

本系統采用最新的Web技術開發包Asp.Net Ajax。它能讓開發的Web應用程序直接通過客戶端的Ajax引擎向服務器傳送需要更新的數據信息并返回，然后利用客戶端的JavaScript處理返回的數據，避免了“閃屏”現象的發生。同時，區別于傳統Web信息獨占式請求發送方式，Ajax采用信息異步請求發送方式，并且有一些操作就是在客戶端上處理的，因而服務器處理響應所需的時間大大減少[1]。兩種信息發送方式如圖1、圖2所示。

圖1 Web獨占式發送請求

2 系統主要功能

2.1 學習功能

系統添加了聽力、完形填空、閱讀理解、翻譯、作文等題型，讓學生在課外的時間通過對各題型的學習，進一步理解和鞏固所學知識；并提供客觀題的正確答案與解題思路以及主觀題的參考答案供學生學習，以便及時發現問題，糾正錯誤。

圖2 Ajax異步式發送請求

2.2 網上作業功能

在本系統中，教師可以通過此功能模塊對學生布置大量的客觀題以及翻譯等簡單類型的主觀題作業，并設置好客觀題的正確答案和客觀題的關鍵詞語，實現學生完成作業后點擊提交，由系統實現學生作業的較準確的自動批閱，并記錄學生成績。它既鞏固了學生的所學知識，又減輕了教師批閱作業的負擔。

2.3 在線考試功能

在本系統中，教師可以通過系統在原有的試題庫或者修改后的試題庫里通過遺傳算法進行組卷，學生在特定的時間、地點通過計算機完成考試。考試提交后，將由系統對學生的客觀題進行批閱，并將分數保存記錄下來；主觀題則由教師批改后記錄為學生的主觀題得分，最后由系統將學生考試的主客觀題所得分數相加作為學生的考試成績。在一定程度上，克服了教師出題的片面主觀性，客觀題由計算機自動批閱，在減輕教師負擔的同時也降低教師人為失誤所造成的記分錯誤，提高考試檢測的準確性。

3 系統構成模型與主要模塊功能介紹

3.1 系統構成模型

為了更好地實現大學英語作業的網絡化與考試的在線化以及試題的自動批閱等功能，設計出符合要求的系統來，設計好系統構成模型圖，如圖3所示。

圖3 系統構成模型圖

3.2 主要模塊功能介紹

本系統在開發時為了能全面可靠地實現大學英語網上作業與考試的在線化，設計了以下相互作用的模塊。

1)用戶模塊：對用戶的賬號和權限進行管理，主要包括對管理員、教師、學生的操作權限進行設置，添加用戶，修改用戶資料，刪除用戶等操作。

2)登錄模塊：用戶在登錄界面上輸入用戶名和密碼后，系統將判斷用戶是否非法；輸入正確的用戶名和密碼后，系統會根據用戶的權限讓用戶進入到相應的頁面進行操作。

3)學習模塊：教師在此模塊可以添加各個類型的學習資料及其參考答案；學生則通過此模塊進行學習。

4)作業模塊：教師通過此模塊布置作業給學生；學生在網上完成作業，提交系統進行批改并計入學生的平時成績。

5)題庫模塊：對試題庫進行管理，將設定好的題型、分值、難度等屬性的試題添加到試題庫中，以及刪除修改試題。

6)組卷模塊：由系統通過改進后的遺傳算法實現對試題的低重復使用(同一試題在近兩年試卷中的使用率)與難度適中的合理搭配，完成試題組卷。

7)考試模塊：教師在此模塊導入系統已組卷好的試卷；并設置考試的開始和結束時間；學生通過此模塊調用試卷進行考試，并提交系統批改。

8)成績模塊：教師在此模塊主要是設定好學生作業及在線考試的標準答案，由系統對學生提交的客觀題和作業中的諸如翻譯等簡單主觀題進行評分，并記為學生的部分成績，與教師對學生考試主觀題考試得分相加，計為學生考試成績。

4 關鍵模塊功能的實現

4.1 改進遺傳算法，實現組卷的優化

傳統遺傳算法中最普遍的問題是早熟收斂，主要是因為選擇、交叉以及變異算子應用不正確或相關的控制參數選擇不恰當等原因的影響，造成通過試題的適應度函數所抽取的試題不一定就是試題庫中最具適應性的試題[2]。試題的最準確適應值是通過試題的各個屬性值來界定的，因而為每道試題在導入試題庫之前要添加增加難度、區分度、知識點、章節、題型、總時間、總分數等屬性值。在試題抽取的過程中，通過試卷的題型、每題型分值、總分數、總時間、難度區間值、難度系數等數值，由系統將試題庫中符合設定好難度區間值的試題篩選出來，然后從各題型中選取設定好數目的試題，

讓其滿足下列公式1：其中，Stotal為試卷的總分數值，Ttotal為試卷的總時間值，Dtotal為試卷的總難度值，而St[i]、 Tt[i]、Dt[i]則分別為抽取出來的各道試題的分數值、時間值和難度值。滿足以上條件的試題組成的試卷將是一份最優化的考試試卷。

4.2 簡單類型主觀題自動評分算法的實現

現有的在線考試系統中，已實現客觀題的自動批閱，技術成熟；但主觀題的自動批閱因受同義詞、語言敘述方式的影響，難以給出一個標準答案而難以實現。這也成為影響在線考試系統應用的一大技術難關。在本系統，為了減輕教師批改作業和試卷的部分負擔，同時又不影響準確率，對填空題采用基于詞典的逆向最大匹配算法的切分詞技術來統計每道題的得分點數，并將得分點數相加作為本主觀題的最后得分；而對翻譯題采用切分詞技術和語義相似度相結合的方式計算最后得分。

基于詞典的逆向最大匹配算法的切分詞技術，就是在數據庫中為每道題建立一個與題號相對應的關鍵詞詞典庫，在自動批閱時系統對學生的答案按照從右到左先提取m個字符(m為詞典中設定的最長詞條的漢字數)，與對應的詞典中關鍵字進行匹配。如匹配成功，則得到一個得分點；如不成功，就將部分字符串切取出來重新與詞典關鍵詞進行匹配，直到剩下最后一個字。語義相似度主要考慮到教師在批改主觀題時，給出的分數不僅僅是得分點多少，同時會考慮語義表述是否達意。因而還要考慮得分點所在句子與標準答案的語句相似度，給出一個修正得分權值，兩者相加得出此題的最后分值[3]。這就需要進行語義相似度計算，如公式2：

Sim(A,B)表示A、B兩個句子的相似程度，NSame(A,B)表示A、B兩個句子中相同字個數，Numb(A)則表示A句子中字的個數，Numb(B)則表示B句子中字的個數。當Sim(A,B)值大于0.9時，基本上完全相似，語句相似度分值給滿分；當Sim(A,B)值在0.7～0.9時，語句相似度分值給75%；當Sim(A,B)值在0.4～0.7時，語句相似度分值給50%；當Sim(A,B)值在0.1～0.4時，語句相似度分值給25%；當Sim(A,B)值小于0.1時，語句相似度分值給10%[4]。

最后，將切分詞后所得的關建詞分值加上語義相似度修正權值得到該主觀題的總分值。因考慮到正式考試時的高準確率要求，在目前主觀題評分技術還不成熟的情況下，對語言表達形式的主觀題，還是采用人工閱卷的方式進行。

5 總結

本系統為學生提供了課外學習和自我檢測的相關資料，利用改進的遺傳算法提高了組卷的科學性，利用基于詞典的逆向最大匹配切分詞技術和語義相似度相結合的方法來自動批閱簡單類型主觀題，在促進學生提升自身英語技能和考試公正性的基礎上進一步減輕教師的負擔。

[1]于明鑫.利用AJAX引擎提升在線考試的性能[J].遼寧師專學報,2009,11(2):64-65.

[2]王淑佩.基于改進的遺傳算法組卷系統應用研究[D].長沙:湖南大學,2005.

[3]賈電如,李陽明.基于語句結構及語義相似度計算主觀題評分算法的研究[J].信息化縱橫,2009,28(5):5-7.

[4]鐘寧.基于Asp.Net Ajax技術的在線考試系統研究與實現[D].長沙:中南大學,2011.