互動型知識問答系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

文家朝 王波

摘要：互動型知識問答環(huán)節(jié)在許多比賽中仍然是非常重要的一個部分。在許多比賽中，選手的綜合成績，包括了才藝表演成績和知識問答成績，兩個各占有一定的比例。為了公平起見，知識問答系統(tǒng)必須也是一個隨機抽題系統(tǒng)。該文從一場學校大禮堂為場景的實際要求出發(fā)，根據(jù)比賽會場所具備的條件，研究設計出適合于該會場所需要的知識問答系統(tǒng)，實踐表明，該系統(tǒng)可以取得很好的效果。

關鍵詞：知識問答;互動;問答系統(tǒng);VBA;隨機抽題系統(tǒng)

中圖分類號：TP311? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）16-0053-04

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Abstract： Interactive knowledge Q&A is still a very important part in many competitions. In many competitions， the overall performance of the players， including the performance of talent and knowledge of the question and answer results， each occupies a certain proportion. In order to be fair， the KQA system must also be a random question extraction system. Starting from the actual requirements of a school auditorium as a scene and according to the conditions of the competition venue， this paper studies and designs a knowledge question-and-answer system suitable for the needs of the venue. Practice shows that the system can achieve good results.

Key words： knowledge Q&A; interactive; question answering system; VBA; random question extraction system

1 問題提出

在現(xiàn)實生活中，學校或者單位組織的許多節(jié)目中，除了必要的才藝表演外，也加入知識問答環(huán)節(jié)，兩者的綜合成績，作為選手的最終成績。例如在凱里學院舉行的第十一屆中國-東盟教育交流周“中國-東盟大學生旅游形象大使選拔賽”中，為了達到想要的節(jié)目效果，在知識問題環(huán)節(jié)中，做出以下要求：

1）從49道選擇題中抽取一道題目、從49道判斷題中抽取出一道題目，組成一個新的題目，一共49道題目，每道題包括1個選擇題和1個判斷題，這新組成的49道題，作為選手的知識問答的題目。

2）所有的抽取的題目不重復、并且在某道題目被抽取之后，下一個選手，不可以再選擇該題。

3）在選手答完題之后，顯示題目答案。

4）除了這個基礎要求之外，另外要求抽題界面簡潔、易于操作、不易出錯。

2 問答系統(tǒng)的技術分析

此類問題，歸根結底是要從給定的題庫中實現(xiàn)隨機抽題。

傳統(tǒng)的方法，是讓選手從1-49個題目中，選擇一個序號作為他/她的題目，主持人從現(xiàn)有的紙制的題目中，念出題目，讓選手聽題后并回答，最后由主持人或者指定的其他人給出題目答案。此種方法由于選手和觀眾并沒有看到題目，難度較大、互動性較差，在本系統(tǒng)中，被排除。

在較為成熟的方法中，根據(jù)比賽場所的條件，在具有大屏幕投影的環(huán)境中，可以讓所有現(xiàn)場的人看得見題目的抽取過程、抽取的題目內(nèi)容，在選手回答后，所有人都可以看得見答案的互動方式，雖然可能不是最好，但無疑是最適合的。

3 問答系統(tǒng)的解決方案

此類的解決方案，可以有許多種。接下來分析各種解決方案的優(yōu)勢和劣勢。

3.1 客戶端/服務器模式

C/S（Client/Server）模式，即客戶機/服務器模式。它以服務器為整個網(wǎng)絡的核心，客戶端通過單機或者網(wǎng)絡訪問服務器。當客戶機和服務器安裝在同一臺計算機時，通過本機訪問，也就是單機訪問。當服務器安裝在網(wǎng)絡上時，需要通過網(wǎng)絡進行訪問。客戶端/服務器模式的優(yōu)點是可以充分發(fā)揮客戶端的處理能力，在客戶端處理完后再一同提交給服務器[1]。該模式也同樣存在缺點，即任何的一臺計算機如果出現(xiàn)問題，例如病毒、木馬、硬件問題等，都需要重新安裝軟件，嚴重情況下，還需要先重裝安裝操作系統(tǒng)，再安裝服務器或客戶端程序。即使計算機不出現(xiàn)問題，在需要進行客戶端升級時，同樣也需要重新安裝軟件。可見，使用客戶端/服務器模式，維護和升級成本非常高[2]。

3.2 瀏覽器/服務器模式

B/S（Browser/Server）模式，是在網(wǎng)頁興起后的結構模式，它最主要的特點是，通過瀏覽器訪問服務器的內(nèi)容，與客戶端/服務器相比，它簡化了系統(tǒng)的開發(fā)、維護。瀏覽器/服務器模式的最大優(yōu)點是：在使用上，只需要安裝服務器即可，在客戶機上只需要安裝一個瀏覽器，有時候瀏覽器需要安裝某些插件。瀏覽器/服務器主要是利用不斷成熟的瀏覽器技術和網(wǎng)絡技術，借助網(wǎng)絡和瀏覽器，完成對服務器資源的訪問，并在瀏覽器端展示。在現(xiàn)實中，瀏覽器/服務器模式是很常見的，例如各政府、學校、購物網(wǎng)站。

3.3 只使用PowerPoint演示文檔

在思考針對本問題提出的解決方案中，除了以上兩種常用的方案外，本文創(chuàng)造性地提出，就使用常見的微軟公司的演示文檔軟件PowerPoint來處理該問題。只使用PowerPoint軟件處理該問題，有以下好處。

1）可以借助PowerPoint強大的制作功能、強大的文字編輯功能、豐富的段落格式以及強大的色彩表現(xiàn)力，來制作出豐富的抽題內(nèi)容。另外，在使用普及上，微軟的PowerPoint，許多人都使用過，使用起來也比較方便。

2）通用性極強。使用微軟的PowerPoint做出來的問答系統(tǒng)，只需要在安裝有微軟的Office辦公軟件的計算機就可以使用，有時候跟版本有關系，可以在多臺計算機中安裝同一個版本的Office軟件。甚至使用金山的WPS Office也可以很好地兼容。

3）展示功能強大。微軟的PowerPoint演示內(nèi)容，可以包括文本、圖形、圖表、圖片、音頻和視頻等信息，可以做出較好的交互功能和演示效果。本案例可以通過加入PowerPoint動畫，很好地展示出抽題的題目及顯示答案。

4）支持VBA編程。微軟的PowerPoint軟件，除了以上的強大的功能和好處外，它還內(nèi)置了系統(tǒng)開發(fā)工具VBA（Visual Basic for Application），它是Visual Basic的一種宏語言[3]。可以很好地實現(xiàn)對程序的編程，例如某個題目被選擇（即，單擊）之后，它不可以再被點擊。

舉辦比賽的場地有如下設施：一個可以通過計算機投影的超大屏幕，投影的計算機所在位置無網(wǎng)絡。根據(jù)這個條件，將以上提到的三種方案出比較，如表1所示。

可見，第三種方案，優(yōu)勢明顯。本文選擇第三種方案開展進一步研究。

4 系統(tǒng)設計

系統(tǒng)設計，可分為三大部分，分別是抽題首頁界面設計、題目展示設計、相關的編程。

4.1抽題首頁界面設計

抽題首頁，要求有一個顯眼的標題和一個簡潔的抽題界面。為達到這個要求，可以使用PowerPoint的“標題和內(nèi)容”版式，如圖1所示。將顯眼的標題放置在“標題”中，將抽題的序號圖標放置在“內(nèi)容”中。

標題顯示當前舉辦的活動名稱，例如本次的案例：第十一屆中國-東盟教育交流周“中國-東盟大學生旅游形象大使選拔賽”。抽題界面，可以看到所有的題目序號，例如1至49。在選手選擇了相應的題目之后，顯示該題目內(nèi)容，在返回抽題首頁后，該題目序號打上已抽題的標記，并且不可再抽該題目。設計如圖2所示的抽題界面。

為了重置所有題目到初始狀態(tài)，即可抽題狀態(tài)，另外在頁面最底端設置了一個按鈕，在點擊該按鈕后，所有題目恢復到初始狀態(tài)。

4.2 題目展示設計

借助PowerPoint強大的制作功能，題目展示可以很輕松地做出來。由于抽到的題目，包括兩個小題，在選手答案完畢后，顯示答案。可以將題目展示設計為圖3所示。

題目展示的五個部分，出場順序如下：

第一部分：出現(xiàn)并自始至終存在。

第二部分：動畫設置為“進入_飛入”，自底部。

第四部分：動畫設置為“進入_飛入”，自底部。

第三部分：動畫設置為“進入_飛入”，自右側。

第五部分：動畫設置為“進入_飛入”，自右側。

根據(jù)總要求，除了第一頁作為抽題首頁外，剩余的49頁都要以統(tǒng)一的背景、標題和動畫順序。顯然，單獨去設置每一頁的標題、背景和動畫順序的做法不現(xiàn)實。為此，本文提出使用幻燈片自定義版式的方法，在該自定義版式中，設定好標題、背景和動畫順序。在所有的五個部分都全部展示完畢后，在頁面底端出現(xiàn)“返回抽題頁”的超鏈接，點擊返回抽題頁。新的版式如圖4所示。

圖4中的“1、2、3、4”的阿拉伯數(shù)字為設定的動畫。除了抽題首頁，其他頁都全部應用該自定義版式。

4.3 隨機抽題

從49道選擇題、49道判斷題的題庫中，隨機抽出1道選擇題和1道判斷題，作為新的題目。本文使用的方法是在EXCEL中插件公式“=RANDBETWEEN（1，49）”，隨機生成兩次1-49之間的整數(shù)，第一次生成的整數(shù)，作為選擇題的第1個題目序號，第二次生成的整數(shù)，作為判斷題的第1個題目序號。假設生成的兩次整數(shù)是20和40，則新題庫中的第20號選擇題和40號判斷題組成第一組新題目。通過加一的方式，得出第21號選擇題和41號判斷題組成第二組新題目。如表2所示，從選擇題和判斷題中，各抽取一道題，作為新的題目。

根據(jù)抽題結果，將題目和答案，復制到對應的幻燈片中。其中，第一頁幻燈片作為抽題頁，第二頁幻燈片作為新題的第一題，第三頁幻燈片作為新題的第二題，依此類推。

4.4 相關的編程

本系統(tǒng)涉及的編程包括了49個同類型抽題按鈕和1個重置按鈕的編程。

由于有了首頁作為抽題頁，因此，設計這49個按鈕的動作為：點擊1號按鈕，跳轉(zhuǎn)到第2頁，點擊2號按鈕，跳轉(zhuǎn)到第3頁，依此類推，點擊第49號按鈕，跳轉(zhuǎn)到第50頁。在點擊了某號按鈕之后，設計該按鈕的文字顯示為“已抽”，并設置該按鈕的Enabled屬性為False，即不可使用。第1號按鈕的代碼如下所示：

點擊重置按鈕，則所有題目，皆可重新抽題，設置所有按鈕的Enabled屬性為True，即可用，并設置該按鈕的顯示內(nèi)容為原來的序號。部分代碼如下所示：

4.5 系統(tǒng)運行

本系統(tǒng)運行，如圖5所示。所有題目都未抽題。表面上，本系統(tǒng)使用的展示和平常所見的演示文檔無異。但是，由于使用了VBA編程，在保存時，使用的擴展名為啟用宏pptm。

運行本系統(tǒng)后，抽題總量及當前已被抽取的題目一目了然，參賽選手可以選擇其中未抽過的題目進行知識問答。通過后臺技術人員人工點擊題目的形式，選擇并跳轉(zhuǎn)至對應的題目。例如選擇了第22題。第22題的具體題目展示如圖6所示。

在參賽選手回答出答案之后，通過后臺技術人員操作演示文檔，顯示出答案。如圖7所示。

點擊底部的“返回抽題頁”，返回到首頁，此時，首頁的第22題已經(jīng)出現(xiàn)了變化，“22”的字已經(jīng)被修改為“已抽”，并且不可再進行抽題，如圖8所示。

5 創(chuàng)新點與不足

創(chuàng)新點：

在實現(xiàn)互動型知識問題上，本系統(tǒng)使用的方法在創(chuàng)新點在于使用現(xiàn)有的成熟，也是較為簡單的技術，來實現(xiàn)所有的需求。本系統(tǒng)對計算機硬件和軟件的要求都不高，只需要一臺普通的計算機，安裝上辦公軟件MS Office。通過測試，使用學生的普通筆記本電腦，也可以完美運行該系統(tǒng)。最后，本系統(tǒng)順利的零差錯通過了第十一屆中國-東盟教育交流周“中國-東盟大學生旅游形象大使選拔賽”知識問答環(huán)節(jié)的實踐考驗。

不足：

當然，本系統(tǒng)在界面設計上仍有許多可以美化的工作可以做，在抽題的算法上，仍有提升的空間，在與觀眾的互動上，仍需要進一步優(yōu)化。

參考文獻：

[1] 張敏. C/S與B/S混合軟件體系結構系統(tǒng)的設計與應用[J].嘉應學院學報： 自然科學， 2013， 31（2）： 34-36.

[2] 張友生. 軟件體系結構[M]. 北京： 清華大學出版社， 2008.

[3] 維基百科. VBA[EB/OL]. https：//en.wikipedia.org/wiki/VBA.

【通聯(lián)編輯：謝媛媛】