教育智能軟件試卷生成系統設計

摘要：在現代教育教學支撐系統中，高校的教務管理工作在高等教學管理中有著舉足輕重的地位和作用。而試卷管理工作是高校教務管理中最為重要的部分，每學期各專業考試，從組織出卷到試卷的印制及試卷的管理等工作非常繁瑣且工作量很大，這種組織管理方式不僅工作任務繁重而且試卷的標準化程度、難易程度、題量大小等各方面難以控制，難以形成有效的試題庫，為了提高工作效率，使試卷管理逐步走向正規化，自動化試卷生成系統將起到十分重要的作用。

關鍵詞：試卷生成系統；自動化試卷

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044(2008)17-21563-03

1 引言

目前，在教育系統中，試卷生成系統環節存在的問題十分突出。反復的測驗和模擬考試都離不開試卷，每次考試為了能出一份難易適中，又能體現對能力和知識點全面考察的試卷，教師需花費相當多的時間和精力。即使如此，也很難保證所出的試卷的科學性、合理性，甚至可能會出現試卷偏難或偏易的現象，達不到預期的考察目標。在這種背景下，一個基于互聯網的非接觸式、智能型、開放式、跨學科、多層次的通用試卷生成系統應運而生。該系統突破了計算機試卷生成系統的隨機性設計構架，充分運用人工智能技術解決了包含選擇題、判斷題、填空題、組合題、計算題和證明題等多種題型在內的試卷生成系統問題，實現了題目錄入、題目管理、試卷管理、試卷分析、手工調整、試卷生成系統和答案生成等環節的全程微機化和網絡化，為教師的工作提供了極大的便利；同時它與網絡在線考試的無縫連接，也使之成為網絡課程不可缺少的一部分。

2 系統結構

Web試卷生成系統作為一個教育測量工具，它不僅僅是只有試題管理和試卷生成系統的功能，它更重要的功能是收集測試數據，并對這些測試數據進行統計與分析，發現題庫中所存在的問題，發現教師教學過程中的問題，發現學生學習過程中的問題。這些問題都隱藏在考試分數的后面，題庫系統應該通過分析考試數據，發掘信息，提供給教師以更多的教學過程信息。“遠程通用試卷生成系統”以網絡數據庫基礎，借助互聯網技術組織、實施試卷生成系統過程，利用ASP的內置組件，發揮計算機強大的數據處理功能，來實現試卷生成系統的目的。系統實現的目標主要包括：

實現系統通用性：試卷生成系統突破了學科的限制，普遍適用于需要大量練習的課程考察頻繁的學科。對于任何學科，只要教師事先將所講授學科的相關試題信息按章節、知識點錄入數據庫中，在以后的使用中即可一勞永逸的享受到該系統所帶來的便利快捷。

實現試卷生成系統與手工試卷生成系統相結合：系統根據用戶的不同使用目的，定制了試卷生成系統與手工試卷生成系統兩種方式供用戶選擇，以滿足不同層次用戶的使用需要。

綜合體現對能力和難度的考察 ：對于試題庫中的試題，事先可依據教育測量中難度和區分度的計算方法求出相應的數值，記錄在數據庫中，試卷生成系統時，系統會按照用戶對能力、難度的總體考察要求對試題庫中的題目進行選擇，組出符合要求的試卷。

多層次性：本系統不僅可以幫助任課教師完成試卷生成系統工作，學生還可以利用該系統，根據自己實際情況組出相應難度的試卷，并通過試卷生成系統的姊妹系統，即在線考試系統進行考核，檢查自己的學習情況。

3 設計思想

開放性：整個試卷生成系統基于互聯網技術，采用開放式設計構架，用戶只需通過瀏覽器就可以訪問本系統，簡化了試卷生成系統的組織和實施。教師可以通過家里或辦公室里的計算機上網，登陸系統，生成試卷。學生也可以通過家里、宿舍或學校機房里的計算機上網，生成試卷，答題作業。同樣教師可利用遠程錄入子系統，根據需要自行添加、編輯和修改作業題庫中的課程、章次知識點和所有的題目。

試卷生成系統的科學性：試卷生成系統中的題目都經過管理員的審核，并且在后臺數據庫中對每一條題目都依實際測量情況，對不同難度等級（即難、中、易）、不同能力等級（即識記、領會題、簡單應用、綜合應用）賦以相應的分值；此外系統設有互斥功能，可以避免同一知識點在不同的題型中被重復考察，以保證所生成試卷的科學性和合理性。

智能化試卷生成系統：整個系統充分利用人工智能技術，對包括計算題和證明題等在內的各種題型自動試卷生成系統，用戶可以根據自身的需要定制試卷生成系統標準，包括難度、能力、題型、分值、章節、知識點的設定。系統將會按照用戶的要求進行智能化的處理，生成滿足用戶需要的試卷。對于所生成的試卷，教師無需分析，同樣可以從網上獲取一份有關試卷情況的詳盡的數據分析報告。

試卷生成系統結果的雙向處理：經手工或試卷生成系統后，所生成的試卷既可以是WORD格式，打印出可供學生考試用；亦可生成一定格式的網絡試卷，直接提供給在線考試系統的試卷庫，作為網絡課程考察成績的基礎，滿足教育考試對高質量、個性化試卷的需求。

用戶的個性化設置：試卷生成系統采用用戶注冊和登錄機制，每個用戶使用惟一的用戶id和密碼登錄使用本系統。考慮到試卷生成系統的目的不同，系統允許用戶在該系統內選擇手工或試卷生成系統中的一種進行試卷生成系統，定制并保存自己的試卷。

平臺無關性：考慮到試卷生成系統后期的升級及跨平臺的需要，系統的設計與開發完全基于ASP技術，不同的瀏覽器都可以讀取和執行.asp文件，從而做到了與瀏覽器的無關。而ActiveX控件的使用又使得本系統具有無限的可擴充性。

4 技術和功能實現

4.1 系統架構

4.1.1 用web實現用戶界面，展現考試結果

用戶可在客戶端交互地進行分析請求。用戶對數據的訪問請求，最終由顯示和輸出用戶所需的結果。

4.1.2考試結果數據庫

采用關系數據庫實現，一般采用星型模型構建。事實表存放考試分析的目標數據，如試題得分，扣分，學生答案等。維表存放考試分析的分類數據，如學校、專業、時間、錯誤類型、知識點、難度等。

4.2 系統實現

4.2.1數據庫的設計

數據庫的設計是試卷生成系統中及其重要的一部分內容，整個系統建構在以試題為主的數據庫上，系統能否成功，關鍵在于數據庫的設計是否合理，是否有較強的伸縮性；是否能夠易于維護和擴充。試卷生成系統中所涉及的信息較多，如果將這么多的信息放到同一個數據表中，由于它們之間的性質并不完全相同或者類似，這樣勢必會造成信息冗余，為此，須將其中聯系比較緊密的信息單獨存放。

4.2.2系統管理結構

為便于對系統進行管理。整個系統的將用戶分為兩種類型，即普通用戶和系統管理員。

(1)普通用戶

普通用戶使用系統完成的活動包括： 注冊；登錄；瀏覽，包括瀏覽知識點，題型，臨時庫中的題目，臨時試卷庫中的試卷；實現試卷生成系統。為防止用戶的誤操作或惡意破壞，對普通用戶進行權限控制，所有操作僅能對臨時庫中的試題和題目進行修改；用戶無權對正式庫中的文件進行操作。

(2)系統管理員

系統管理員享有一切權限，主要負責對系統的管理、維護、對普通用戶申請的審批，對用戶添加試題的審閱等。

4.3系統功能分析與設計

試卷生成系統平臺主要由六個功能模塊：用戶管理模塊、課程管理模塊、知識點管理模塊、題目管理模塊、試卷生成系統模塊、試卷管理模塊組成。整個系統的功能結構圖如圖1所示。

其中試卷生成系統模塊是試卷生成系統的核心所在。它包括兩部分，試卷生成系統是為需要快速完成試卷生成系統過程的用戶而準備，用戶選定試卷生成系統所覆蓋的章節、知識點、以及用戶希望采用的題型，對整份試卷的難度、能力和互斥的知識點等參數進行設定，系統將按照用戶的需求，采用最久最近未用算法進行試卷的組織，避免所出試卷的雷同性，試卷生成系統結果可以實現手工微調。

對于手工試卷生成系統，是為那些想先看到題目的詳細信息，再決定是否采用的用戶而準備，用戶可以根據實際需要選擇需要試卷生成系統的章節、知識點以及題型，手工完成試卷生成系統的全過程。兩種試卷生成系統方式所生成的試卷均可實現瀏覽、微調、分析等諸多功能。

4.4 系統的技術支持

對于通用試卷生成系統中，在分析、設計與實現系統的過程中，結合使用了ASP技術，配合Javascript、VBSscript腳本語言以及XML的使用，實現了組件化的系統開發。

ASP（Active Server Page）是基于Microsoft Windows NT 和Microsoft Internet Information Server的開放式腳本開發環境，是新一代的動態網頁開發技術，比較容易地實現復雜的Web功能。利用ASP開發的腳本程序全部運行在服務器端，極大地減少了對客戶端的要求，同時也減少了系統后期的維護工作。

對于數據庫，本身并不能提供WWW的直接訪問，ASP采用ADO（ActiveX Data Object）技術可以訪問任何ODBC兼容的WEB數據庫，本系統采用的是SQL server數據庫。ADO是一種ActiveX對象，是一組優化的訪問數據庫專用對象集。ADO使用內置的RecordSet對象作為主要的數據接口，可以使用VBScript或者JavaScript語言來控制對數據庫的訪問及查詢操作結果的輸出顯示。ADO在訪問數據庫之前，必須先建立數據源，設置DNS（Data Source Name）連接并打開相應的數據庫，然后使用SQL命令完成相應的數據庫操作命令，再用ASP語句返回結果。

5 結論

處在當今網絡日益普及的信息時代，試卷生成系統滿足了隨時隨地、方便快捷開展試卷生成系統工作的需求。減輕了廣大教師的工作壓力，使他們能有更多的精力投入到教學研究中去。該系統以科學的評價標準為依據，采用能力、難度、知識點多向考察的指標體系，從而保證試卷生成系統結果的全面性、科學性，因此具有實際的應用前景。

參考文獻：

[1] 梁嘉超.新編網頁設計基礎教程.北京：冶金工業出版社，2002.

[2] 鄧文淵，等.ASP與網絡數據庫技術.北京：中國鐵道出版社，2003.

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