編譯原理專業課程試題庫建設

黃革新 董奧根 胡慧君 劉路

摘 要 試題庫建設是高等學校教學質量工程和教學改革的重要內容。本文分析了專業課程試題庫建設現狀和存在的問題;以計算機專業課程“編譯原理”為范例，本文探討了編譯原理專業課程試題庫建設的必要性與可行性，同時，針對教學實踐中專業課程試題庫建設存在的具體問題，提出了專業課程試題庫系統的設計思想和具體建設方法，進而推進專業課程的標準化考試。

關鍵詞 專業課程試題庫 編譯原理 教學改革

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2015.10.020

Compiler Theory Courses Question Bank Construction

HUANG Gexin， DONG Aogen， HU Huijun， LIU Lu

（Wuhan University of Science and Technology， Wuhan， Hubei 430065）

Abstract Question Bank is an important part of Teaching Quality engineering and teaching. This paper analyzes the curriculum item bank construction situation and existing problems; computer courses "Compiler Principle" as an example， this paper discusses the necessity and feasibility of compiler theory courses test database construction， while the curriculum for the teaching practice specific questions question Bank， proposes a design professional courses and specific questions library construction methods， thus promoting standardized test professional courses.

Key words curriculum test database; Compiler theory; teaching reform

0 引言

高等教育改革的中心是教學改革，而教學改革的中心是教學質量的提高。為了保證教學質量，教學工作必須做到科學化、標準化，完善試題庫建設是實現以上目標的有效途徑。“編譯原理”作為計算機專業的一門重要專業課，主要講解了編譯器生成的理論和方法，是眾多專業課程中理論與實踐相結合的典范。本文充分利用計算機這一現代化工具進行編譯原理專業課程試題庫建設，從而優化教學質量管理。

題庫被定義為按照一定的教育測量理論，在計算機系統中實現的某個學科題目的集合，是在數學模型基礎上建立的教育測量工具。從該定義可以解讀出題庫的幾個特點：（1）題庫以一定教育測量理論作為理論基礎，以特定的數學模型作為技術基礎;（2）題庫為精心挑選的擁有相當數量、較高質量且附有試題性能參數或屬性的題目的有序集合，通過計算機系統進行分類編碼實現;（3）題庫本身是一個測量工具，承擔教育測量和評價的功能。專業課程試題庫建設顧名思義就是結合某一專業課學科特點設計的有專業特色的題庫，本文將會結合編譯原理專業課特點給出題庫的建設方法。

早在上個世紀，國外就有將計算機應用于教育教學實踐的先例，現代很多發達國家的高校和教育機構都建立了比較完善的題庫系統。國內題庫建設起步相對較晚，大部分高校還沒能完成一套完整系統且規范的題庫。僅僅只有高等數學等應用范圍廣、使用人數多的基礎課程存在題庫的概念。在中國幾千年傳統文化的熏陶下，試圖改變紙質考試制度絕非一朝一夕的事;另外，在當前的建設過程中，往往缺少科學的理論指導，這也使得題庫建設變得困難重重，具體表現在如下幾個方面：

（1）題庫系統中存放的試題沒有很好的分類，并且大多數試題沒有設置相關屬性，或者屬性設置不合理，導致組卷過程生成的試卷質量不能滿足要求。（2）部分題庫系統以試卷作為基本單元，而不是試題，如果所組試卷中的試題不符合要求時，很難對此試卷的試題做相應調整。（3）題庫主要是根據教材建立的，高校教育中教材發生改版，考核內容也會發生變化，則相應題庫內容也應該做出調整，這導致工作量巨大。（4）題庫結構不夠科學，題庫內側重某些重點和章節的題目過多，重復率高，而較冷門知識點題目數量不足，質量不高。

1 編譯原理專業課程試題庫建設方法

結合題庫建設現狀與存在的問題，為了提高編譯原理專業課程教學質量與效率，本文提出了編譯原理題庫的建設思想和方法。

1.1 系統框架

編譯原理專業課程題庫建設方法的總體框架結構如圖1所示。

從圖1可知，編譯原理題庫建設框架包含如下主要功能。

（1）用戶管理功能。改功能主要完成用戶管理、用戶登錄以及用戶識別。用戶分為管理員和普通用戶，管理員擁有最高權限，普通用戶可完成組卷與試卷管理。（2）試題管理功能。該功能只對管理員身份的用戶開放，提供對題庫的管理，包括試題的錄入、刪除、查詢、修改等功能。本文的編譯原理專業課程題庫按題型分為填空題、選擇題、判斷題、名詞解釋題、簡答題以及計算題。（3）試題查詢功能。該功能可通過試題編號、知識點編號、章節編號、試題關鍵字等多種方式查詢試題，對試題進行精確定位。（4）試題組卷功能。該編是題庫的核心功能，由命題人根據試卷各題型分值、題量選擇、章節知識點設置，自動生成試卷，并由人工審核生成的試卷質量，可選擇生成試卷或重新組卷。（5）試卷管理功能。該功能提供對試卷的瀏覽、刪除、存儲等功能。

1.2 改進的專業課程題庫建設方法

針對專業課程題庫的傳統建設方法，本文進行了題庫更新和題干與知識點匹配兩個方面的改進。

現有的試題數據庫建設基本上是以某一教材為中心，以教材中的具體章節為基礎進行組卷，僅僅用章節作為題庫試題范圍的參數。當使用改版或新教材時，其內容的章節排列結構可能會存在差異，甚至會增加新知識點內容。在這種情況下，就會出現題庫中新教材章節與原題庫不對應的情況，這會給題庫的更新帶來巨大的麻煩。為了避免這種情況，本文采用基于知識點分類的題庫，主要基于相應知識點進行試題的更新管理，更加方便、高效，大大提高了題庫的使用壽命、試題質量和使用效率，再也不用擔心教材的更新對試題庫的影響。

在傳統的題庫建設中，將知識點與試題綁定完全由操作人員憑經驗手動輸入，增大了人力資源的開銷，也存在一定的人為誤差。在編譯原理專業課程題庫建設過程中，本文引入了向量空間模型，利用向量空間模型實現知識點與試題的自動匹配，能夠較大程度上提高題庫擴充的工作效率。針對試題和知識點文本，首先采用分詞工具進行中文分詞，使用停用詞表進行停用詞過濾，獲取待錄入試題及文本預處理結果;接著使用word2vec為試題和知識點文本中的詞生成詞向量，由詞向量組合得到試題和知識點文本向量;然后基于余弦公式求得試題向量與知識點向量間的余弦距離，使用余弦距離來表示試題文本與知識點文本間的語義相似度;最后采用事先設定的閾值來判斷知識點與試題是否具有語義關聯，即知識點是否為試題的考察對象。

數據結構設計的優劣直接決定了試題組卷的效率和質量。在題庫的數據結構中，一道試題不僅僅只保存其內容和答案，還應當保存其相關屬性。由于編譯原理課程教學內容的特殊性，在考核的試題中有可能出現語法樹、優先關系圖和矩陣圖等圖片，本文給試題添加了picture屬性，試題具體設置屬性如表1（以簡答題為例）。

由表1可以看出，簡答題設置了圖片和難度系數屬性。對于圖片屬性的值為圖片的，每一個對應圖片文件夾中的一張圖片，在試卷生成的過程中自動在本地進行分類保存的圖片文件夾中取得圖片所對應的圖片。

試題難度的初始值由專業教師根據自己教學經驗給定，帶有一定的主觀性。因此，根據教育測量理論的指導，對試題的難度系數實現了動態修正。在每次測試后，均可得到每道題的具體得分，由得分統計出該題更加真實的難度系數。具體算法如公式（1）所示。

其中，表示第題的難度系數;表示第道試題得分的平均分;表示第道試題的分值。

2 編譯原理專業試題庫建設結果

目前，編譯原理專業課程題庫收錄試題的統計信息如表2所示。

其中知識點列表來源于武漢大學計算機學院何炎祥教授在國家精品課程網站上公布的編譯原理知識點列表，六類題型試題來源于編譯原理歷年來考試試卷。

從表2中可以看出，由于編譯原理專業課程題庫還未正式投入使用，資源有限，收集的六類題型共計680道題，就從試題庫角度而言，仍需不斷收集資料，補充試題，以達到知識點的全面覆蓋。同時對試題質量需嚴格監督，對試題的難度系數，需要通過后期不斷地測試進行修正，使之更趨向于科學化、合理化。

編譯原理專業課程題庫的部分結果如圖2所示。

在目前的編譯原理專業課程題庫建設中，有關題庫安全方面僅限于用戶識別等簡單的控制訪問權限策略，在后期的局域網安全控制與管理、黑客入侵檢測、避免用戶數據泄露等方面還需做出更大努力。

3 結論

專業課程題庫的建設和改進是高等教育課程改革的重要內容，它是提高教學質量的重要途徑。從編譯原理專業課程題庫建設中不難看出，高校專業課程題庫建設還存在一些問題，這就要求在分析高校教學過程存在問題的同時，還要借助于科學的理論指導，科學、有效地提高專業課程題庫質量，真正發揮題庫系統應有的功能，對教師的教學和學生的學業水平做出公正、公平的考量，保證教育質量，深化教學改革。

參考文獻

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