基于微信小程序的手機在線考試系統設計

李娟 邊玲 李海瑛 張東圓

摘要：為提高手機在線考試系統生成試卷中知識點的覆蓋率，為線上考試提供全面的技術指導，文章提出基于微信小程序的手機在線考試設計。系統將微信小程序作為載體，規劃手機在線考試系統架構：進行用戶身份實名驗證：設計手機在線考試數據庫管理表，實現在線試題庫的規范化管理：構建以某知識點為核心的試卷矩陣，設計手機在線考試題目組合，完成系統設計。實驗結果表明，設計系統生成在線考試習題信度在80-100．提高了試卷中知識點的覆蓋率。

關鍵詞：微信小程序：在線考試系統：題目組合：數據庫管理

中圖分類號：TP311

文獻標志碼：A

0 引言

2011年，騰訊公司開發并推行了微信軟件，越來越多的用戶開始使用智能手機、電腦等移動設備進行信息交流與資源交互。相比市場內發行的其他通信程序，微信具有跨平臺操作、適用范圍廣、支持與好友實時溝通等特點。在溝通過程中，用戶可以使用短信、視頻、音頻等方式，進行資源的傳輸[1]。加之此軟件在使用中不收取任何費用，更是吸引了大量用戶。根據不完全統計數據，截至2016年，我國微信軟件的用戶已經超過了8億人次，其中超出半數的微信用戶為薪生代年輕群體，尤其是學生群體，在校園內微信的推廣率、覆蓋率基本達到了100%。為發揮微信在線交流軟件更高的效能與價值，開發單位推出了微信小程序，小程序是一款無需下載便可直接使用的軟件。經過數年的發展與完善，微信小程序的新生態已經形成。現階段，微信小程序的開發者數量已經達到了1 000萬，并擁有超過2億的活躍用戶[2]。小程序通過微信App進行登錄，既經濟又方便，能夠滿足不同的商業需要。為線上教育工作的推廣，本文以微信小程序作為切入點，開發基于互聯網技術的在線教育教學輔助程序——一種全新的手機在線考試系統，旨在通過此次設計，為各大高校的素質教育工作給予全面的拓展，推動教育教學體系的優化與成熟化。

1 手機在線考試系統架構

手機在線考試系統將微信小程序作為設計載體，整體采用微信網頁的形式，通過網絡連接各個模塊，確保數據互通和業務聯系[3]。系統服務前端配置微信公共平臺服務器，后臺配置于數據中心管理服務器。利用互聯網獲得在線用戶的注冊信息，普通用戶可以通過手機微信登錄，在前端完成內容的學習和考核，管理員則可以在小程序上管理相關信息。在數據中心內，集成X86服務器，將其作為資源庫的構建基礎，以此確保系統在運行中的高效率和穩定性[4]。按照上述內容，設計系統架構如圖1所示。

按照上述方式，服務器集成在管理終端，確保在線考試系統在實際應用中可以發揮預期效果。2硬件設備選型

為滿足系統的穩定運行需求，本文系統選用X86服務器作為主要硬件[5]。集成此硬件設備前，進行設備技術參數的設計，相關內容如表l所示。

按照上述方式，對硬件設備進行參數調試與試運行，確保此硬件的綜合性能良好后，按照標準將其安裝在系統中。3基于微信小程序的用戶身份綁定與認證

在硬件設備的支撐下，使用微信小程序的身份認證功能，進行手機在線考試系統用戶身份的綁定與認證。在認證過程中，用戶需要輸入正確的賬號與密碼進行微信登錄。下拉微信聊天界面，在搜索框中輸入在線測試，找到微信小程序[6]。此時，系統會自動彈窗，并顯示是否授權，用戶需要點擊“權限”，通過App綁定微信小程序賬號即可登錄，完成首次登錄后，下次不會出現任何權限提示，用戶便可以直接進入小程序系統。

登錄軟件后，用戶應在“個人中心”界面，進行身份實名驗證，驗證內容包括姓名、身份證、職業、單位、近期免冠照片等[7]。完成身份填寫后，程序將上傳用戶信息，并將其與小程序終端信息平臺上的登記人員進行對比，通過此種方式對用戶身份進行驗證，確認符合，即可完成用戶身份綁定。對此過程進行描述，如計算公式（1）所示。

公式（1）中：k表示基于微信小程序的用戶身份綁定；K表示用戶通信端口；i表示輸入信息；a表示用戶免冠照片與其面部識別的適配度。通常情況下，k的輸出值有3種，分別為k=1，k=2與k=0。k取值為1表示用戶身份信息輸入內容準確，點擊確定即可完成用戶身份綁定[8]。k取值為2表示用戶身份信息輸入內容與真實信息存在偏差，需要用戶進行身份信息的修正。k取值為0表示用戶身份信息輸入內容無效或用戶免冠照片與其面部識別存在不適配的問題，需要用戶重新上傳照片。

在認證過程中，如發現未登記信息或登記資料不符合標準的用戶，系統會提示用戶進行身份信息的查缺補漏，并以通知系統操作人員手機號碼的方式，建立與注冊用戶之間的直接通信[9]。此時，用戶可以通過手機與系統操作人員取得聯系，說明原因后，由系統運維人員通知用戶信息注冊的有效時間，并進行用戶現有個人信息在程序中的維護。用戶需要在管理員通知的指定時間內，完成身份信息的填寫與注冊。

4 在線試題庫管理

在線考試系統數據庫中主要數據包括：用戶信息、試卷信息、成績信息、考題庫信息等，不同信息模塊之間的數據內容存在關聯[10]。為實現在線試題的規范化管理，采用設計資源庫的方式，進行題庫的管理。本系統的用戶分為管理員、前端人員、用戶（后端人員）3種。在生成題庫時，建立此程序與多個國家在線資源庫之間的連接，通過此種方式，收集來自多渠道的專業知識信息，形成一個多元化的知識庫，此過程如公式（2）所示。

公式（2）中：E表示在線試題庫的生成過程；x表示用戶身份屬性；c表示連通渠道；A表示國家在線資源庫。在此過程中，考慮到多渠道采集的數據之間可能存在格式上的差異，要對不同類別與不同規模的數據進行規范化管理，可在現有工作的基礎上，對錄入題庫的資源信息進行統一處理。處理過程如公式（3）所示。

公式（3）中：Y'表示資源信息格式的統一化處理；a表示數據字典；γ表示信息所在場景；β表示標準化格式；B表示錄入信息當前格式。按照上述方式，統一數據格式，將多渠道獲取的數據信息按照表2所示的格式，錄入數據庫。

按照上述方式，對在線試題庫進行規范化管理。管理過程中，設計信息錄入時間點，對題庫中的內容進行定期更新。更新過程如公式（4）所示。

公式（4）中：P表示在線題庫更新；q表示更新內容；X表示更新周期。通過上述計算公式，完成在線題庫更新管理。

5 手機在線考試題目組合設計

完成上述設計后，進行手機在線考試系統中的試卷題目組合設計，挖掘在資源庫內的知識點屬性，構建以某知識點為核心的試卷矩陣，矩陣表達式如下。

公式（5）中：D表示試卷組合矩陣；d表示核心知識點。完成組合矩陣的設計后，通過對生成試卷難度的約束、知識點的規劃部署、試卷結構的調整，建立手機在線考試題目組合目標函數。將手機在線考試題目組合設計過程作為一個多目標同步優化求解的過程，對目標函數進行設計。函數表達式如下。

公式（6）中：H表示手機在線考試題目組合多目標函數：ω表示知識點的規劃部署目標：δ表示試卷難度約束條件；Q表示試卷結構調整目標；J表示調節次數；j表示難度等級。利用系統中的專家決策算法，對此函數進行求解，得到一個可多目標同步最優求解的方案，將此方案作為生成試卷的結構方案。通過此種方式，實現手機在線考試題目的組合設計，以此完成基于微信小程序的手機在線考試系統設計。6對比實驗

完成上述設計后，采用設計對比實驗的方式，對開發的考試系統進行檢驗。手機考試系統必須是以網絡為基礎，因此要求用戶在使用過程中，手機必須處于聯網狀態。在此基礎上，設計如表3所示的系統測試環境。

完成測試環境的布置后，先使用微信小程序，進行用戶身份的綁定與認證，同時，使用數據庫技術，進行在線試題庫生成與管理，引進智能化組合算法，進行手機在線考試題目組合設計，生成手機在線考試習題。

為確保實驗結果具有一定的對比性，引進基于OSCE技術的手機在線考試系統作為傳統系統。在使用傳統系統進行用戶在線測試時，需要將系統數據庫接口與國家教育考試數據庫進行對接，通過此種方式，獲取大量真題數據。同時，參照OSCE考試模式，為登錄與認證的用戶提供微服務。用戶可以在登錄小程序中的系統后，選擇個人標簽，系統將根據用戶選擇的標簽，進行題型、難度的適配，并構建對應的用戶模型，通過模型與用戶身份的對接，生成與其適配度較高的考試習題。

將本文開發的系統與傳統系統部署在測試環境中，將系統生成試卷的信度作為評價系統綜合性能的關鍵指標。對系統生成試卷的信度進行計算，計算公式如下。

公式（7）中：r表示系統生成試卷的信度；R表示試卷效度：S表示試卷中知識點的時效性：e表示無效習題總數。按照上述公式，對系統隨機生成的習題進行信度計算，統計實驗結果如圖2所示。圖2中，實線表示本文系統生成在線考試習題的信度：虛線表示傳統系統生成在線考試習題的信度。

從圖2所示的實驗結果可以看出，本文系統生成在線考試習題的信度為80 - 100．傳統系統生成在線考試習題的信度為50-80。前者大于后者，說明本文系統在實際應用中，生成在線考試習題的信度較高，即試卷可靠度較高。

在上述內容的基礎上，對兩個系統生成在線測試習題中的知識點覆蓋率進行對比。對知識點覆蓋率進行計算，計算公式如下。

公式（8）中：F表示系統生成在線測試習題中的知識點覆蓋率；f1表示有效知識點數量；f2表示與專業相關的知識點總數。使用本文系統與傳統系統，生成10張在線考試試卷，對試卷中的知識點覆蓋率進行比較，統計實驗結果，如表4所示。

根據表4所示的實驗結果可以看出，本文系統生成試卷中知識點覆蓋率大于90%，顯著高于傳統系統生成試卷中知識點覆蓋率。因此，相比基于OSCE技術的考試系統，本文設計的基于微信小程序的手機在線考試系統，在實際應用中的效果更佳，可以在保證生成在線考試習題信度在80- 100的基礎上，提高試卷中知識點覆蓋率，為在線學習用戶提供更加前沿、優質、有效的渠道。

7 結語

本文通過用戶身份綁定與}人證、在線試題庫管理、手機在線考試題目組合設計，設計了基于微信小程序的手機在線考試系統。引進基于OSCE技術的手機在線考試系統作為傳統系統，將其與本文系統進行對比，通過實驗測試的方式，證明了本文設計系統，可以在提高生成在線考試習題信度的基礎上，提升試卷中知識點覆蓋率，旨在通過此種方式，為我國教育市場與相關領域的發展提供技術支撐。但要將此次設計的成果在市場相關領域內進行推廣，還應在現有工作的基礎上，根據線上教育發展的具體需求，加大對本文系統實驗測試的投入，以此種方式，深度優化系統功能。

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（編輯王雪芬）