大學(xué)英語網(wǎng)上作業(yè)和在線考試系統(tǒng)的研究*

鐘寧 吳曙光

湖南工業(yè)大學(xué)現(xiàn)代教育技術(shù)中心 湖南株洲 412007

作者：鐘寧，研究生，研究方向為軟件工程和教育技術(shù)。

英語是人們相互了解學(xué)習(xí)的“橋梁”工具之一，也是當(dāng)下有知識的年輕一代應(yīng)該掌握的基本技能之一。大學(xué)英語作為在校大學(xué)生必開的一門公共課程，承擔(dān)著讓大學(xué)生熟練地掌握與運用英語的重?fù)?dān)。但目前的課堂教學(xué)，具有教學(xué)時間長、任務(wù)重、實踐性強、短時間難以提高等特點，因而必須采取有效的措施改善學(xué)生學(xué)習(xí)英語的環(huán)境，進一步促進學(xué)生熟練地掌握和運用英語的能力。大學(xué)英語網(wǎng)上作業(yè)和在線考試系統(tǒng)將是行之有效的改進措施之一。

1 系統(tǒng)采用的技術(shù)平臺

本系統(tǒng)采用最新的Web技術(shù)開發(fā)包Asp.Net Ajax。它能讓開發(fā)的Web應(yīng)用程序直接通過客戶端的Ajax引擎向服務(wù)器傳送需要更新的數(shù)據(jù)信息并返回，然后利用客戶端的JavaScript處理返回的數(shù)據(jù)，避免了“閃屏”現(xiàn)象的發(fā)生。同時，區(qū)別于傳統(tǒng)Web信息獨占式請求發(fā)送方式，Ajax采用信息異步請求發(fā)送方式，并且有一些操作就是在客戶端上處理的，因而服務(wù)器處理響應(yīng)所需的時間大大減少[1]。兩種信息發(fā)送方式如圖1、圖2所示。

圖1 Web獨占式發(fā)送請求

2 系統(tǒng)主要功能

2.1 學(xué)習(xí)功能

系統(tǒng)添加了聽力、完形填空、閱讀理解、翻譯、作文等題型，讓學(xué)生在課外的時間通過對各題型的學(xué)習(xí)，進一步理解和鞏固所學(xué)知識；并提供客觀題的正確答案與解題思路以及主觀題的參考答案供學(xué)生學(xué)習(xí)，以便及時發(fā)現(xiàn)問題，糾正錯誤。

圖2 Ajax異步式發(fā)送請求

2.2 網(wǎng)上作業(yè)功能

在本系統(tǒng)中，教師可以通過此功能模塊對學(xué)生布置大量的客觀題以及翻譯等簡單類型的主觀題作業(yè)，并設(shè)置好客觀題的正確答案和客觀題的關(guān)鍵詞語，實現(xiàn)學(xué)生完成作業(yè)后點擊提交，由系統(tǒng)實現(xiàn)學(xué)生作業(yè)的較準(zhǔn)確的自動批閱，并記錄學(xué)生成績。它既鞏固了學(xué)生的所學(xué)知識，又減輕了教師批閱作業(yè)的負(fù)擔(dān)。

2.3 在線考試功能

在本系統(tǒng)中，教師可以通過系統(tǒng)在原有的試題庫或者修改后的試題庫里通過遺傳算法進行組卷，學(xué)生在特定的時間、地點通過計算機完成考試。考試提交后，將由系統(tǒng)對學(xué)生的客觀題進行批閱，并將分?jǐn)?shù)保存記錄下來；主觀題則由教師批改后記錄為學(xué)生的主觀題得分，最后由系統(tǒng)將學(xué)生考試的主客觀題所得分?jǐn)?shù)相加作為學(xué)生的考試成績。在一定程度上，克服了教師出題的片面主觀性，客觀題由計算機自動批閱，在減輕教師負(fù)擔(dān)的同時也降低教師人為失誤所造成的記分錯誤，提高考試檢測的準(zhǔn)確性。

3 系統(tǒng)構(gòu)成模型與主要模塊功能介紹

3.1 系統(tǒng)構(gòu)成模型

為了更好地實現(xiàn)大學(xué)英語作業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化與考試的在線化以及試題的自動批閱等功能，設(shè)計出符合要求的系統(tǒng)來，設(shè)計好系統(tǒng)構(gòu)成模型圖，如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)構(gòu)成模型圖

3.2 主要模塊功能介紹

本系統(tǒng)在開發(fā)時為了能全面可靠地實現(xiàn)大學(xué)英語網(wǎng)上作業(yè)與考試的在線化，設(shè)計了以下相互作用的模塊。

1)用戶模塊：對用戶的賬號和權(quán)限進行管理，主要包括對管理員、教師、學(xué)生的操作權(quán)限進行設(shè)置，添加用戶，修改用戶資料，刪除用戶等操作。

2)登錄模塊：用戶在登錄界面上輸入用戶名和密碼后，系統(tǒng)將判斷用戶是否非法；輸入正確的用戶名和密碼后，系統(tǒng)會根據(jù)用戶的權(quán)限讓用戶進入到相應(yīng)的頁面進行操作。

3)學(xué)習(xí)模塊：教師在此模塊可以添加各個類型的學(xué)習(xí)資料及其參考答案；學(xué)生則通過此模塊進行學(xué)習(xí)。

4)作業(yè)模塊：教師通過此模塊布置作業(yè)給學(xué)生；學(xué)生在網(wǎng)上完成作業(yè)，提交系統(tǒng)進行批改并計入學(xué)生的平時成績。

5)題庫模塊：對試題庫進行管理，將設(shè)定好的題型、分值、難度等屬性的試題添加到試題庫中，以及刪除修改試題。

6)組卷模塊：由系統(tǒng)通過改進后的遺傳算法實現(xiàn)對試題的低重復(fù)使用(同一試題在近兩年試卷中的使用率)與難度適中的合理搭配，完成試題組卷。

7)考試模塊：教師在此模塊導(dǎo)入系統(tǒng)已組卷好的試卷；并設(shè)置考試的開始和結(jié)束時間；學(xué)生通過此模塊調(diào)用試卷進行考試，并提交系統(tǒng)批改。

8)成績模塊：教師在此模塊主要是設(shè)定好學(xué)生作業(yè)及在線考試的標(biāo)準(zhǔn)答案，由系統(tǒng)對學(xué)生提交的客觀題和作業(yè)中的諸如翻譯等簡單主觀題進行評分，并記為學(xué)生的部分成績，與教師對學(xué)生考試主觀題考試得分相加，計為學(xué)生考試成績。

4 關(guān)鍵模塊功能的實現(xiàn)

4.1 改進遺傳算法，實現(xiàn)組卷的優(yōu)化

傳統(tǒng)遺傳算法中最普遍的問題是早熟收斂，主要是因為選擇、交叉以及變異算子應(yīng)用不正確或相關(guān)的控制參數(shù)選擇不恰當(dāng)?shù)仍虻挠绊懀斐赏ㄟ^試題的適應(yīng)度函數(shù)所抽取的試題不一定就是試題庫中最具適應(yīng)性的試題[2]。試題的最準(zhǔn)確適應(yīng)值是通過試題的各個屬性值來界定的，因而為每道試題在導(dǎo)入試題庫之前要添加增加難度、區(qū)分度、知識點、章節(jié)、題型、總時間、總分?jǐn)?shù)等屬性值。在試題抽取的過程中，通過試卷的題型、每題型分值、總分?jǐn)?shù)、總時間、難度區(qū)間值、難度系數(shù)等數(shù)值，由系統(tǒng)將試題庫中符合設(shè)定好難度區(qū)間值的試題篩選出來，然后從各題型中選取設(shè)定好數(shù)目的試題，

讓其滿足下列公式1：其中，Stotal為試卷的總分?jǐn)?shù)值，Ttotal為試卷的總時間值，Dtotal為試卷的總難度值，而St[i]、 Tt[i]、Dt[i]則分別為抽取出來的各道試題的分?jǐn)?shù)值、時間值和難度值。滿足以上條件的試題組成的試卷將是一份最優(yōu)化的考試試卷。

4.2 簡單類型主觀題自動評分算法的實現(xiàn)

現(xiàn)有的在線考試系統(tǒng)中，已實現(xiàn)客觀題的自動批閱，技術(shù)成熟；但主觀題的自動批閱因受同義詞、語言敘述方式的影響，難以給出一個標(biāo)準(zhǔn)答案而難以實現(xiàn)。這也成為影響在線考試系統(tǒng)應(yīng)用的一大技術(shù)難關(guān)。在本系統(tǒng)，為了減輕教師批改作業(yè)和試卷的部分負(fù)擔(dān)，同時又不影響準(zhǔn)確率，對填空題采用基于詞典的逆向最大匹配算法的切分詞技術(shù)來統(tǒng)計每道題的得分點數(shù)，并將得分點數(shù)相加作為本主觀題的最后得分；而對翻譯題采用切分詞技術(shù)和語義相似度相結(jié)合的方式計算最后得分。

基于詞典的逆向最大匹配算法的切分詞技術(shù)，就是在數(shù)據(jù)庫中為每道題建立一個與題號相對應(yīng)的關(guān)鍵詞詞典庫，在自動批閱時系統(tǒng)對學(xué)生的答案按照從右到左先提取m個字符(m為詞典中設(shè)定的最長詞條的漢字?jǐn)?shù))，與對應(yīng)的詞典中關(guān)鍵字進行匹配。如匹配成功，則得到一個得分點；如不成功，就將部分字符串切取出來重新與詞典關(guān)鍵詞進行匹配，直到剩下最后一個字。語義相似度主要考慮到教師在批改主觀題時，給出的分?jǐn)?shù)不僅僅是得分點多少，同時會考慮語義表述是否達意。因而還要考慮得分點所在句子與標(biāo)準(zhǔn)答案的語句相似度，給出一個修正得分權(quán)值，兩者相加得出此題的最后分值[3]。這就需要進行語義相似度計算，如公式2：

Sim(A,B)表示A、B兩個句子的相似程度，NSame(A,B)表示A、B兩個句子中相同字個數(shù)，Numb(A)則表示A句子中字的個數(shù)，Numb(B)則表示B句子中字的個數(shù)。當(dāng)Sim(A,B)值大于0.9時，基本上完全相似，語句相似度分值給滿分；當(dāng)Sim(A,B)值在0.7～0.9時，語句相似度分值給75%；當(dāng)Sim(A,B)值在0.4～0.7時，語句相似度分值給50%；當(dāng)Sim(A,B)值在0.1～0.4時，語句相似度分值給25%；當(dāng)Sim(A,B)值小于0.1時，語句相似度分值給10%[4]。

最后，將切分詞后所得的關(guān)建詞分值加上語義相似度修正權(quán)值得到該主觀題的總分值。因考慮到正式考試時的高準(zhǔn)確率要求，在目前主觀題評分技術(shù)還不成熟的情況下，對語言表達形式的主觀題，還是采用人工閱卷的方式進行。

5 總結(jié)

本系統(tǒng)為學(xué)生提供了課外學(xué)習(xí)和自我檢測的相關(guān)資料，利用改進的遺傳算法提高了組卷的科學(xué)性，利用基于詞典的逆向最大匹配切分詞技術(shù)和語義相似度相結(jié)合的方法來自動批閱簡單類型主觀題，在促進學(xué)生提升自身英語技能和考試公正性的基礎(chǔ)上進一步減輕教師的負(fù)擔(dān)。

[1]于明鑫.利用AJAX引擎提升在線考試的性能[J].遼寧師專學(xué)報,2009,11(2):64-65.

[2]王淑佩.基于改進的遺傳算法組卷系統(tǒng)應(yīng)用研究[D].長沙:湖南大學(xué),2005.

[3]賈電如,李陽明.基于語句結(jié)構(gòu)及語義相似度計算主觀題評分算法的研究[J].信息化縱橫,2009,28(5):5-7.

[4]鐘寧.基于Asp.Net Ajax技術(shù)的在線考試系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[D].長沙:中南大學(xué),2011.