基于Excel的智能化自測系統的設計與實現

姚建萍

（無錫機電高等職業技術學校電子信息工程系，無錫 214028）

0 引言

完成章節教學任務之后，教師與學生家長均需要通過練習題來深化學生對于知識點的掌握情況，通過檢測了解其對于知識點的掌握情況。隨著信息技術在教育領域的應用和傳播，教師教學和學生學習過程漸漸融入了各種現代教學方法。計算機輔助教學是教師經常使用的教學方法。通過計算機技術對題庫實現信息化管理，改變了傳統的人工出題模式，由傳統的出題演變到智能化的計算機隨機出題，是提高學校教學質量的根本途徑，也是現代教育改革的成果。以計算機技術為基礎的考試系統及出題系統也已逐漸普及，各校購置的部分大型自動考試設置系統多是針對集體考試及大型考試而設計的，而不是針對師生分別設計的，針對性不強。從網絡上下載的試卷自動生成小軟件有很多不足之處，如問題類型單一、題目和教師的課堂內容不完全符合，以及教師無法進行自行修改等問題。近年來國內興起了智學網、松鼠AI、猿題庫等一些在線測試平臺，雖然這些測試平臺較于傳統的手工操作流程方便許多，但仍不能完全滿足學校對于智能化的需求。因為學校特殊的行業以及有針對性的教育形式，這使它更加需要一個專業的形式，因此學校迫切需要一個效率高、交互性強的試卷管理系統［1］，運用到各學科的考試中來。

本課題基于Excel 的智能化出題系統針對以上問題加以改進，系統主要應用于教師針對課堂內容自定義課堂練習與考試、學生對學習結果的自我測試來排查薄弱環節等［2］。系統操作方便，應用范圍廣，針對性強。它不僅可作為課堂中的常用練習，還可對所教知識點進行綜合性測驗，題庫便于教師隨時修改，并可隨意出題，確保同一試卷中沒有重復題目，避免雷同知識點，利用大數據的智能優勢實現做題計時，并對數據的可視化分析提供及時且直觀的反饋。

1 該系統實現的功能

該系統主要實現了題庫管理、用戶權限管理、隨機抽題、計時功能、自動評分、重做以及重出試題等功能，切實有效地提高了教師的教育教學效率。

（1）系統題庫管理。系統管理員是完成該功能的主要人員，管理員可以是教師，也可以是家長。手動輸入問題或將Excel 題目文件預先準備好，導入Access 數據庫中都是可行的選項。此外，可以在數據庫表中設置增加、刪除和修改問題等功能。

（2）用戶權限的管理。Excel程序在運行時，會將用戶分為管理員（MASTER）和普通用戶（USER）兩種類型。管理員可以直接訪問Excel程序并在VBA 編輯器中進行代碼修改，這是MASTER 用戶的特權。學生作為用戶，可以通過選項進入選題主界面并生成簡明的試卷。

（3）隨機抽題。使用VBA 編程語言生成不重復的隨機數，作為數據庫表中的“序號”，可以方便地提取相應的題目內容和答案。這種方法可以避免重復，確保每個題目都有一個唯一的標識［3］。雖然這個功能的實現方式可能與其他功能類似，但它的重要性和實用性不能被低估。因此，在編寫代碼時要仔細考慮各種情況，以確保其可靠性和穩定性。

（4）計時功能。學生能夠通過計算系統開始做題的時間和結束做題的時間的差值來得出自己完成該題所花費的時間，并以此來評估自己的做題效率。

（5）自動評分系統。將學生做題的答案和事先輸入的標準答案進行比較，得到學生的練習情況。

（6）重做題目。將學生做題輸入的答案以及之前的得分狀況全部清除，重新生成一組隨機題目，學生就能重新進行做題。

（7）重新出題。返回到上一個界面，要求學生重新選擇問題類型，或者根據之前選擇的題目類型創建一組新的題目。此時，系統會根據學生的分數來增加難度或是降低難度重新生成一組題目。

2 系統設計

2.1 用戶主界面設計

卷面是學生進行練習的主界面，由于本系統針對的對象是五年制高職校數字媒體專業學生，所以卷面的設計既要美觀，能夠吸引他們的注意，又不能喧賓奪主。本系統卷面的卷頭、卷尾以及題目部分的背景都是以淡藍色調為主，題目文字是黑色。這樣的色調搭配自然清新，讓人眼前一亮，但又不會感覺忽視主體。而且學生長期都是通過紙質媒介進行學習和練習，為了消除學生對在電腦上做題的陌生感，本系統采用了具有紙質質感的背景。卷面上學生做題的流程主要是通過五個宏來控制，宏實際上是存儲在VB 模塊中的一系列命令和函數，在Excel 中可以通過給宏指定快捷鍵來執行宏中的命令和函數。宏的使用非常方便、靈活，宏還可以實現針對不同的情況進行命令的任意組合，從而快速、準確地完成任務［4］。本系統中五個宏的功能分別是：輸出標準答案和判分、重新選擇題型或再做一遍剛才做過的題目、開始計時、結束計時及在界面中顯示答題時間。

2.2 Access數據庫設計

本系統所使用的數據庫Access 由于其先進的數據導入系統，大大簡化了數據庫中數據的錄入。本系統在數據庫中共建立了四個表：選擇題表、判斷題表、填空題表、計算題表。每個表都設有四個字段，分別是題號、題目內容、答案、得分，其中題號的數據類型設置為長整型數據，并將其設為主鍵，從題庫中抽取題目就是在題號的數字范圍內產生隨機數進行抽取的；題目內容和答案的數據類型設置為文本型數據，以方便題目內容的提取和答案的對比；得分字段的數據類型設置為整型數據，得分字段的內容將和題目內容、答案一起復制到“中間數據”表中。這四個題目表的建立并不需要將題目一一輸入，Access 數據庫可以將Excel 表格、XML 格式的表格等直接導入到數據庫中成為數據庫中的一個表對象。本系統將事先整理好的Excel 表格直接導入到了Access 數據庫中，根據導入數據向導的提示，設置字段名稱、主鍵和表對象的名稱［5］。為了防止本系統在使用過程中數據庫被誤刪、誤改，所以將數據庫設置了保護密碼，只有數據庫的管理人員才可根據密碼進入數據庫修改或增減題目內容。數據庫的內容如圖1所示。

圖1 數據庫表圖

2.3 系統流程設計

本系統運行的大致流程如下：

用戶在進入登錄界面后首先進行身份驗證，如果是管理員，用戶可以直接進入卷面，進行卷面修改和代碼的工作；如果是學生，則進入第二個界面選擇要做的題型，然后程序從Access 題庫中隨機抽出學生所選擇的題型題目各10道輸出到卷面中，學生進入卷面后，點擊“開始計時”按鈕開始答題，答完題后，學生還需要單擊“結束計時”按鈕，查看自己的答題時間。最后，學生單擊“答案判分”按鈕，了解自己的答題情況和得分，如果學生對所做結果不滿意可以單擊“重做題目”按鈕再做一次本組題目，學生還可返回第二個界面重新選擇題型做題。反映本系統操作狀況的流程如圖2所示。

圖2 操作流程圖

2.4 系統實現

進入登錄界面需要對Excel 程序進行初始化，初始化的目的是保證程序的正常運行，在程序運行之初Excel 的主界面不顯現，只顯示登錄窗口，主界面上的時鐘由于只需要在計時的時候顯示，所以也要將其可見屬性設為假。具體代碼如下：

3 結語

本系統采用Excel 作為Office 組件的開發平臺。通用性強，執行速度快，數據讀寫方便，界面簡潔直觀，操作門檻低。同時，Access 作為Office的組件之一，可以作為數據庫同時處理數據，減少計算機內存占用，提高計算機系統運行速度，且提高系統的智能性和功能性。

本系統的管理人員、教師都可以輕松操作和維護，對于學生用戶來說，他們可以很容易地掌握Excel 軟件，并且Excel 本身擁有強大的數據處理、存儲和展示功能。為了確保出題的隨機性，本系統中題庫所包含的數據量相當龐大。為了在系統內存資源有限的情況下提高管理人員使用和管理的效率，我們決定將題庫數據存儲在Access 數據庫中，并利用ADO 在VBA中實現Excel 與Access 數據庫之間的數據共享。本系統的開發滿足了當前大環境下的教學需求，對計算機配置包容性強，具有較強的普適性。