智慧題庫平臺的設計與實現

李帥+云微

【摘要】本文提出了一種智慧題庫平臺的設計與實現方案，從系統維護、試題采編、智能組卷、題庫維護、反饋分析等功能模塊出發，打造一個智能的題庫平臺。全文從闡述了整個平臺的架構體系、基礎模塊、關鍵技術及其發展方向。

【關鍵詞】題庫 量化模型 近似匹配 高并發

1引言

近年來，各種題庫系統如雨后春筍般應運而生，但卻一直難以解決管理平臺單一化，組卷模型靜態化，數據反饋嚴重缺失等諸多痛點，因此，教育市場迫切需要一款具有跨平臺操作特性，智能化組卷模型以及復雜數據分析能力的綜合性智慧題庫平臺，以更好更快地推進高校現代化教學改革，實現“科教興國”的發展戰略。

2 平臺架構設計

2.1 架構體系。智慧題庫平臺采用B/S架構模式，使用Spring-MVC開源框架進行基礎架構，為了確保平臺在高并發場景下的高可用性，考慮到平臺負載壓力主要來源于應用層HTTP協議的頻繁調用， 在負載分配層使用獨立的Nginx負載方案，根據用戶的請求規則，將不同的請求類型分派到不同的服務器上，進行實時分布處理，減少單點訪問壓力，增強平臺的可用性。而平臺有著眾多的業務模塊，這些業務不可能獨立存在，同時在開發過程中會涉及到子系統間脫藕，這樣一來業務的通訊層又是一個逃不掉的話題，使用阿里巴巴的Dubbo開源框架搭建業務通訊層。在數據存儲層，考慮到數據結構化，共享化以及安全性等方面的要求，使用數據庫存儲方案中的關系型數據庫存儲。

2.2基礎模塊。智慧題庫平臺主要包括以下功能模塊：系統管理、試題管理、試卷管理等模塊。

2.2.1系統管理

⑴系統日志。負責實時監測平臺，記錄平臺以及平臺用戶所產生的所有行為，并按照既定的規范存入本地，形成完整的日志文件，為應用的維護以及用戶的操作提供安全保障。

⑵用戶管理。創建和管理用戶，設置用戶的用戶名、密碼、頭像、郵箱等基本信息以及平臺主題皮膚、字體等個性化屬性的選擇。

⑶權限管理。平臺圍繞用戶-角色-權限展開，構建整個平臺的權限管理系統，超級管理員角色具有平臺所有的操作權限，另外只允許超級管理員進行角色和權限的添加、修改、刪除等管理操作，允許管理員將控制范圍內的權限賦予角色，角色與權限之間是一對多的關系，也允許其將控制范圍內的角色賦予用戶，用戶與角色是一對多的關系，這樣層層遞進，有序安全地進行平臺的權限管理。

2.2.2試題管理

⑴題庫管理。平臺根據試題的題型、所屬學科、知識點、難度系數、曝光時間及組卷次數等參數為用戶提供了強大的試題檢索功能，允許用戶對試題進行預覽，編輯，刪除等管理操作，并支持個性化的題庫導出服務。

⑵題庫導入。平臺提供了準確簡潔的操作引導服務，支持系統參數配置、導入模板下載、上傳內容預覽等個性化功能，通過試題的題型、所屬學科等屬性精細化導入，提高題庫組織的規范性，保證試題數據的完整性，另外平臺允許試題以普通文本，圖片，表格，數學公式等復雜文檔格式導入，力求最大化還原現實世界中試題的呈現方式。

2.2.3 試卷管理

（1）人工組卷。支持用戶手動選取試題、自定義試卷結構，允許多條件檢索試題，系統按照試卷結構對已選試題進行組織，為用戶提供調整試卷位置、修改試題分值、預覽試卷以及試卷導出下載的服務，另外考慮到實際考試場景中的防作弊環節，系統支持試卷一鍵重組排序，形成相應的A、B、C試卷。

（2）智能組卷。平臺通過用戶預設抽取試題的基本規則和參數進行智能組卷。可選參數有抽題的所屬學科、題型、知識點、題量、曝光時間、組卷次數以及各難度系數占比，組卷之前系統會根據預設參數計算可選試題數量，提示用戶合理安排抽題數量，提高智能組卷的成功率，最終系統根據實時計算得出的動態組卷模型，進行智能組卷，組卷完成后，用戶仍可自由編輯，刪除不當題目，支持二次追加抽題。同時平臺為用戶提供調整試卷位置、修改試題分值、預覽試卷以及試卷導出下載的服務，另外考慮到實際考試場景中的防作弊環節，系統支持試卷一鍵重組排序，形成相應的A、B、C試卷。

3 關鍵技術

3.1 數據反饋實時計算。題庫平臺以大量數據為驅動，因此數據的全面性與精確性就顯得尤為重要，平臺通過開放數據反饋接口，采集數據，最終利用題庫優化模型對題庫中相應試題的關鍵指標進行智能優化，提高試題庫的普適性。以下將重點介紹題庫優化模型的建立。系統以試卷綜合成績、試題專項成績、試卷綜合評價、試題專項評價四個維度作為考量標準。

首先結合試題專項成績和試題專項評價相關數據，利用題庫優化模型對試題的難易程度、知識點范圍進行科學修正，試題相應屬性根據反饋結果上調或下調一定的百分點，而百分點按照差異值/原始值進行計算。然后根據試卷綜合成績、期望值以及試卷綜合評價形成智能組卷的建議模型，在這個過程中主要是提取關鍵信息，根據系統擬定的標準格式輸出為建議模型，以供在智能組卷的過程中作為參考，幫助提高組卷的科學性與客觀性。

3.2 構建動態組卷模型。平臺為了提高用戶的體驗度，采用了一種新的組卷算法構建動態組卷模型完成智能組卷。首先根據用戶的命題要求計算出本次試卷的量化模型，包括各種題型的試題題分分配矩陣和各難度類型的試題在各知識點中的題分分配矩陣，然后采用隨機抽取和近似匹配的策略進行抽題組卷。用戶的命題要求通過人機交互的方式給出，它反映了用戶對試卷的整體難度、各知識點分布情況以及各類型試題的比例要求。為了避免題庫系統盲目地選題：首先將用戶對試卷整體的命題要求進行分解，得到有關試卷的各項局部指標；然后在試題庫中有目的性地選題，這樣可以大大提高組卷的效率與成功率。

4 結語

在對傳統題庫系統的深刻剖析之后，本文結合互聯網主流的技術手段，針對管理平臺單一化，組卷模型靜態化，數據反饋嚴重缺失等用戶痛點，成功設計并實現了一個融合高并發處理、數據分析以及動態化模型等策略的智慧題庫平臺，其具有良好的平臺適應性和人機交互模式，尤其是科學、客觀的智能組卷方案大大提升了組卷的成功率與準確率，最終實現了試題庫的全方位、多層次管理。

項目：教育部“春暉計劃”合作科研項目(Z2015014); 吉林省教育廳項目（2016285）。