試題自動提取系統的設計與實現

[摘要]文章設計與實現了一個試題自動提取系統，論述了該系統的特點及構建原則；闡述了系統的結構和功能；并詳細描述了系統所采用的關鍵技術。系統針對考試系統中試題的自動提取展開研究，把試卷中的問題歸類為試題庫中若干張表，以解決試題庫中人員管理問題、題型問題、課程問題及安全問題等。同時該系統對試題提取過程中的重復性問題、難度問題、章節問題等進行重點處理，在試題添加過程中加進適當的因子進行控制，以保證試題抽取的科學性、合理性和規范化。

[關鍵詞]試題；自動提取；設計與實現

[中圖分類號]G40-057[文獻標識碼]A[論文編號]1009-8097(2011)01-0103-04

引言

在精品課程和網絡課程建設過程中，試題庫建設問題是一個值得研究的問題，教師要建立試題庫，以前都是依靠學科教師把每年的考題積存在檔案袋里，然后調出來，供學生練習或教師下次出題用。這樣很不方便，而且題量有限。隨著信息化建設步伐的加快，各級學校的校園網都已建成，試題自動抽取、網上考試正被越來越多的學校重視。因此我們有必要研究一個試題自動提取系統，更科學地對知識進行考查，更好地發揮校園網的作用，同時試題庫的建設，可以更好地實現資源共享，促進教育教學改革和教學質量的提高。通過對大量文獻研究分析，發現試題自動抽取系統，正在被越來越多的學校和專家所關注，因為它正改變著人們的教育觀念、考試模式和教學模式。有些專家研究了試題自動抽取系統的算法，如題庫系統試卷自動生成算法研究；有些專家研究了用VB和ACCESS數據庫實現試題自動抽取的方法；有些專家研究了基于遺傳算法的試題庫智能組卷系統；但受VB系統自身所限在網絡環境下路徑問題一直困擾著人們，實際真正應用于實踐的系統還存在一些問題需不斷解決。我們在前人研究的基礎上，采用基于Brower／Server(B／S)模式架構設計，以Windows 2003+IIS6.0作為服務器的運行環境，采用ACCESS建立數據庫進行數據管理，采用ASP和JSP技術作為開發工具，并以ADO作為數據庫訪問技術，使用了VBScript和JavaScript作為腳本語言，對試題自動抽取系統進行了設計、研究和實現。

一、系統特點及構建原則

1.系統特點

(1)適合不同學科

對不同的學科都可以使用該系統，只需要改變題型就可以。

(2)可詳細定義試卷屬性

對考試科目、考試類別、考試學校、適用班級、考試時間等進行動態定義。

(3)分章節、按知識點抽題

在數據庫中加進章節和知識點標識，保證試題知識點的全面性。

(4)可手動和自動兩種方法提取試題

通過手動抽題保證試題的全面性和系統性，自動抽題保證了試題的隨機性和快捷性。

(5)分工明確

前臺由學生和教師抽題使用和練習考試使用，后臺由學科教師出題、建題庫使用。

(6)動態管理

不論是試題追加還是試題抽取都可以動態進行，可以隨時完善題庫和對所出試題進行修改。

試題庫中試題類型可以隨科目不同而追加或修改。

(7)試題難易可控

對不同的試題設有難度層級。

(8)方便靈活

界面采用智能化管理，不熟悉程序設計的教師也可以使用。

(9)自動導入Word文檔形成試卷，并可在線考試。

2.構建原則

(1)方便實用原則

試題錄入和抽取都可以采用手動和自動兩種方式。兩種方式的使用保證了試題在抽出后的重復率降低、知識面覆蓋廣。

(2)試題的審核原則

在抽出試題后，有專門的系統，讓學科專家審核，如果通過才能形成一份試題，不能通過就不能形成試題，保證了試題的可靠性和可信度。

(3)安全可靠原則

系統專門設計了管理和安全模塊，保證了試題的安全性。

(4)美觀易用原則

界面設計美觀大方，用戶使用簡單易操作。

二、系統結構設計

系統結構及主要模塊的功能，如圖1所示。試題自動提取系統主要功能是解決隨機抽取、自動生成試卷等問題的。主要模塊有：課程配置、試題與組卷、人員管理、試題管理和系統安全等，如圖2所示。系統的主要功能特點如下：

1.B／S模式簡單易用，分布式管理方便實用

試題輸入、抽題、審卷都在該模式下運行，便于維護升級，并能夠與校園網集成。試題和考試都可以進行分布式管理，教師可以隨時和隨地進行試題錄入和試題抽取。學生可以隨時在互聯網或校園網上抽取試題檢測自己的學習情況。

2.教師出題、學生練習、在線考試都可進行

試題及組卷模塊，教師可以方便的抽取試卷，。并配有答案，計算機可以批閱客觀題，教師手工批閱主觀題。同樣學生可以在線上做題練習，并查詢答案。

3.靈活的題庫抽取策略

隨機出題，保證了考試的公平性、保密性。

可以按題型、知識點、難度、章節等參數讓系統自動抽題；根據需要給定試題分數和修改試題分數：還可以修改題型。

4.完善的試題管理功能

對試卷可以進行修改，教師可以對不滿意的試題進行手工處理；定義的試卷可以導入Word文檔，即可滿足傳統考試和練習的要求，也可進行在線考試。

5.完整的用戶管理和權限控制

系統包括管理員、學科教師、學生等用戶，不同用戶對系統的使用權限不一樣，保證題庫的安全性。

三、系統關鍵技術設計與實現

1.數據庫設計

數據庫結構的設計是整個系統設計中最為重要的環節，合理的數據庫不僅能簡化數據庫操作程序的編寫，提高系統的工作效率，而且能方便系統的擴充與維護。本系統采用ACCESS作為數據庫。

主要由以下9張表組成，如表1所示：

另外一些表是常規管理中常用表，如：管理人員表、公告表、系統日志表等；還有各類型的題庫信息表，每個類型占一張表。

2.自動提取試題算法設計與實現

(1)當完成了數據庫中表的設計后，又設計了專門的錄入、修改等界面(如圖3)，與數據庫中的各表關聯，完成數據添加任務和修改任務，給各字段賦值。

(2)錄入參數包括題型總數、各種類型試題數、難度及試題總分等數據，如圖4和圖5所示。

根據錄入的參數建立循環處理函數。第一層循環為試題類型的循環，第二層為試題類型中的難度循環，第三層為試題類型中的試題數量的循環。若循環體中沒有相應的參數，系統會自動跳到下一層循環。

(3)試題中難度問題的解決

在試題庫數據添加時，直接由學科教師根據經驗按各型試題的要求，把試題難度分成幾類：很難、難、較難、較易、易幾個等級，保證出題需求和質量，如圖5所示。

(4)試題中隨機提取試題問題的解決

獲得試題庫表中試題類型和要求難度的試題總數后與前面相應參數作對比，如果試題總數小于或者等于抽取題型數量，則將試題庫中的所有試題都插入試卷表中，如果試題總數大于抽取試題數量，則運行randomize函數，產生不同的種

子數，再用Rnd()函數獲得一組隨機數字，存放在數組中，然后通過這組隨機數字從試題庫中抽取試題。

(5)重復問題的解決

在獲得隨機數字的時候，系統會判斷前面所獲得的數字，如有重復，則刪除該數字，以防止數字重復，也就是試題重復。

(6)上下題知識點重復問題的解決

除了在建立表時有章節字段可以解決章節知識點問題，同時若同一知識點在不同題型中出現的解決也很關鍵，我們在建立數據庫時，可以給各知識點以標識，通過不同的標識來區分知識點，在試題抽取時可以對標識進行判斷，后面題型所抽試題避免出現前面知識點。

在獲得需要插入的試題數據之后，我們設計了系統插入過程，在插入過程中，系統會將試題庫中的試題ID(關鍵字)存到試題表中，并插入試題類型分值和排序號，以及試題的總分。

(7)試卷的生成

該系統設計了自動組卷和手工添加試卷兩種操作方式，自動和手工添加試卷不同的是：自動組卷在選擇試題時只需要操作者輸入相應的參數，系統便會根據參數值從系統數據庫自動選擇試題，完成組卷操作。

在輸入完試卷信息后，該系統設計有試卷參數設定頁面。在頁面中列出此門課程中的題型和試題(試題數據按試題的難度劃分)，操作者可以在后面輸入需要的試題數量以及設定試題分值和排序號。設定之后，系統將根據設定的參數值，自動從試題庫抽取試題，從而組成試卷，如圖6和圖7所示。

在生成試卷時，系統從數據庫中獲取所要生成的試卷信息，然后從試卷表中獲得試題信息，最后通過試題ID(關鍵字)將試題表中的試題循環顯示。

3.試卷的管理與打印

試卷生成之后，有專門的試卷管理頁面，可以查看試卷的信息，以及修改和預覽試卷。

(1)在修改頁面中可以修改試卷的參數，以及試卷里面的試題和調整試題類型的分值。試卷總分是按照試題的類型數量和試題類型的分值計算的，如圖8所示。

(2)在預覽頁面中可以看到試卷最后的組成效果，在試卷的最下面可以點擊打印和打印答案按鈕。試卷生成實現之后，可以將試卷導入到Word中，系統會自動生成一份Word格式的試卷。同時，該系統還可以進行在線考試。

四、結語

該系統通過多個維度對數據庫進行了設計，保證了試卷的信度和效度、試題的難易度和區分度；采用隨機抽取的方法保證了試題的隨機性和安全性；利用B／S模式保證了試題的分布式管理；利用數據庫技術保證了數據的可存儲和再利用。該系統在《C語言精品課程》、《現代教育技術應用》、《教育軟件與開發》等多門精品課程和網絡課程中試運行效果良好，較好地滿足了教學需要。教師可以很容易地形成所需試題，學生可以通過試題的形成對所學知識進行檢驗，從而促進了教學改革，實現教考分離；同時又可以把教師從繁重的出題判卷中解放出來，使大量精力用在如何提高教育質量上，試題庫的建設也極大地豐富了教學資源，使更多的教師和學生分享網絡資源的成果。

當然，系統中還有一些問題需要完善，如該系統試題自動提取采用的是隨機函數的數學模型，雖然加進了許多約束條件來保證試題的信度、難度及效度，但還不能完全保證試題在抽取時覆蓋面的問題；在主觀題的判卷上還要進一步引進人工智能和自然語言的分詞系統進行處理。

基金項目：本文系山西師范大學教改項目課題組課題“試題自動提取系統研究”(編號：SD2007ZDET-04)和“C程序設計精品課程”(編號：SD2008JPKC-09)的研究成果。

作者簡介：康桂珍，山西師范大學教育技術與傳媒學院教師，副教授，碩士。研究方向：教育技術學和信息技術應用。

收稿日期：2011年11月1日

編輯：小西