基于蟻群算法的智能考試系統開發研究

張東陽

摘 要：智能考試系統在高等院校已經得到廣泛應用，并且已經逐步應用于資格考試、企事業單位的年度考核等環節。但是很多智能考試只是簡單起到客觀化答題的作用，沒有真正體現智能，本文基于蟻群算法對于組卷的策略進行優化與控制，實現試卷難度控制，體現考試系統的智能作用與試卷價值。

關鍵詞：算法;考試系統;開發與維護;功能模塊

一、智能考試系統的作用

1.1智能考試系統能夠節約大量的資源：

在組織考試中，需要根據實際參加考試的人數，占用多個教室，需要打印試卷，并由教師進行分發，同時進行監考，避免考生作弊。考試后還需要人工閱卷。從這個考試的組織流程我們可以看出，組織考試需要花費大量的人力物力。而智能考試系統，可以通過在線考試的方式，組織考生以身份驗證的方式，進行考試網絡端登錄，參加考試，不需要進行大量實體教室的占用，也不需要打印紙質的試卷。可以實現自動交卷，同時自動閱卷。節約了大量的資源，具有實際使用意義。

1.2可以有效的防止作弊：

智能考試系統可以有效的通過軟件和硬件的方式，降低作弊現象的發生。從硬件角度，利用攝像頭等監控設備，進行實時監控錄像，讓考生不敢作弊。也可以從試卷角度，生成分數相同，但是試題并不完全相同的試卷，讓考生想抄襲也無從下手。這種方式在很多資格認證考試中以及使用，例如網絡架構師的相關認證等。

1.3重復利用率高：

智能考試系統開發后，當然不能只進行一次考試。相反的，能夠根據需要組織多次考試，進行多學科考試。利用率高。

二、蟻群算法思想與應用

2.1蟻群算法思想：蟻群算法是利用生物群體中，螞蟻搬運食物的工程，融入到算法當中，實現優化解集的求出。在實際生活中，螞蟻由于身體體積小，搬運食物常常需要大量的蟻群出動，但是在實際蟻群出動的過程中，人們很少發現搬運隊伍出現堵塞的現象發生。這是因為螞蟻可以分泌一種特殊氣味的氣體，我們在算法中視作信息熵。這種氣體的特點是可以進行揮發。所以當螞蟻搬運食物過程中，路徑越短越通常的就會有越多的螞蟻在單位時間內通過，信息熵的濃度增加，成為優勢解集。而路徑遠，揮發后濃度降低，其它螞蟻就不會選擇，說明這種算法也是一種正向收斂的算法。

2.2算法應用的模塊：

在智能考試系統中，我們把蟻群算法應用在組卷策略模塊當中，也就是智能的體現。實現難度的控制。通常我們的試卷利用隨機算法實現，隨機算法的特點是實現速度快，但是它也存在很大的弊端，組卷要求試題數量大，容易出現重復試題。雖然能滿足組卷的基本要求，但是試卷的難度不可控，如果試卷難度過于簡單，那么參加考試人員的區分度就很低。過難也起不到測試的作用。試卷的難度數值應該在可控的范圍之內，覆蓋度也可以進行章節的控制，從而實現有價值的試卷，提升考試系統的智能性。

試卷的難度范圍設置為0到1之間，最優控制范圍設置為0.45到0.55之間，然后通過試卷內部的難度系數，在滿足基本條件的基礎上，進行難度系數的控制。

基本條件就是試卷的總分、試題類型、不同試題類型下，試題的具體數量等等。而試題難度的數據庫權值是通過幾種方法獲得的。一種是教師的評價，這種評價有一定的價值，但不夠客觀，未必符合不同考生的實際情況。第二種就是通過一定數量采樣的考生進行試題考核，通過得分率除以試題總分，獲取相應的系數。而通過蟻群算法和遺傳算法可以實現，組卷過程中，具體試卷的優化，通過迭代次數來控制算法的開始與結束，并且驗證試卷是否組卷成功。

三、智能算法考試系統的工作流程和基本功能

3.1工作流程：首先提出考試申請，進行基本情況輸入，例如考試的名稱、考生基本情況錄入等等。當到達考試時間后，考生通過瀏覽器登錄服務器端口，身份驗證合格后，獲取試卷（試卷允許提前生成和現場生成兩種方式，都可以應用算法實現）進行答題。答題完畢系統提供兩種收卷方式，自主交卷和到達答題時間自動收卷。對試題進行自動閱卷，并實現查閱統計等功能。后期維護進行管理與數據報表等文件的生成。

3.2智能考試系統主要功能：

主要功能角度進行介紹：首先組織考試模塊，統計各種基本信息，將相應信息以手工或者文件導入的方式存入數據庫當中。試卷生成模塊，通過算法和基本約束生成試卷，教師有權限提前觀看試卷，提出修改意見。試題錄入模塊：允許手工錄入和電子表格文件導入方式。自動閱卷模塊，自動根據試題進行數據庫答案匹配，獲取正確分數。分析模塊：得分項目分析，幫助出卷人和教師進行試卷的得失分析，以及教學參考。維護模塊：提供數據報表打印，用戶口令修改，角色分配等功能。

3.3瀏覽器服務器模式架構

整個系統采用Browser/Web/DataBase的3層體系結構。用戶可通過瀏覽器向分布在網絡上的服務器發出請求，服務器對請求進行處理，將用戶所需信息返回到瀏覽器。B/S結構簡化了客戶機的工作，客戶機上只需配置Web 瀏覽器即可。服務器將擔負更多的工作，對數據庫的訪問和應用程序的執行將在服務器上完成。瀏覽器發出請求，而其余數據請求、加工、結果返回以及動態網頁生成等工作全部由服務器完成

參考文獻

[1]基于移動互聯網現代媒介技術的民航職業院校專業英語在線智能學習平臺可行性研究[J].劉暢. 海外英語.2019（09）

[2]題庫在線考試應用之淺析[J].郭子鐸，張利，王麗麗，王健，孟娟娟. 教育教學論壇.2012（28）

[3]在線考試中存在的三大問題及對策[J].盧勝利. 中國校外教育.2010（S2）

[4]基于本體的在線考試輔導資源知識庫模型研究[J].孫力，鞏利艷. 中國成人教育.2018（12）

[5]互聯網多渠道接入場景下的在線智能客服方案研究[J].董宇. 信息與電腦（理論版）.2016（12）

[6]在線練習及考試系統的設計與實現[J].左匡天，韓露男. 電腦知識與技術.2018（11）

[7]用在線考試促進中職英語教學的實例分析[J].殷莉. 中國培訓.2018（11）

[8]焊工在線考試管理系統的設計與實現[J].吳振勇，魏艷紅，鞠春盛. 焊接.2013（09）