（应用数学专业论文）基于多层架构智能通用题库与评测系统的设计与实现.pdf

河南大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 随着计算机技术的飞速发展，现代教育思想和教学手段的不断变 革，计算机辅助的题库系统越来越受到重视。通常题库是按照一定的教育 测量理论，利用计算机技术在计算机系统中实现的某个学科题目的集合， 它是严格遵循教育测量理论，在精确的数学模型基础上建立起来的教育测 量工具。 题库与评! j 贝! l 系统是保证考试或测验题目具有较高质量、保持水平稳 定、更好地达到欲测目的的重要手段。目前，国内外己有许多试题及评测 库系统，它们为提高教师工作质量和教学的现代化进程起到重要作用。为 了进一步提高它的智能性和通用性，研究并开发了本系统。 本文对系统相关的概念、理论和技术进行概述，比较分析了已经存在 的各种试题库与评测系统，又深入分析了两层c s 结构的优缺点，并介绍 了多层c s 结构的原理，论文的目标是采用多层c s 结构实现一个适用于 计算机基础教学的题库与评测系统，因此论文详细论述了多层c s 结构智 能通用题库与评测系统的设计和实现过程。并在此基础上进一步深化了实 用性、智能化的特点，从而实现了多层架构智能通用题库与评测系统。 本系统主要模块包括：题库管理模块、组卷管理模块和试卷评测模块。 系统对全过程进行管理和监控，如科目的增删、试卷的组成、试卷的提交， 试卷的评测分析，以及对题库的管理和维护，该系统采用多层c s 结构， 负载平衡技术，以及安全控制方式，从而提高了系统的效率、健壮性和安 全性。 目前，该系统己经能够实验性运行且效果良好，达到了预期的研究和 实践的目的，为进一步研究并开发本系统奠定了基础。 关键词：多层架构，智能，通用，组卷算法，评测 a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y , t h ep h i l o s o p h yo fm o d e r n e d u c a t i o na n dt h ei n s t r u m e n t so f t e a c h i n ga r er e f o r m i n gc o n s t a n t l ya n dc o m p u t e r a s s i s t e dt e s td a t a b a s es y s t e mi sa t t a c h e dm o r e a n dm o r e i m p o r t a n c e u s u a l l yt h e c o n c e p to ft h es o - c a l l e dt e s td a t a b a s ei sa c c o r d i n gt oc e r t a i n l yt e a c h i n gm e a s u r i n g t h e o r i e s ，m a k eu s eo ft h ec o m p u t e rt e c h n i q u ei nt h ec o m p u t e rs y s t e mr e a l i z i n go fa c e r t a i nc o u r s eg a t h e r ，i tf o l l o w ss t r i c t l yt h ee d u c a t i o nm e a s u r i n go ft h et h e o r i e s ，a n di s t h et o o l so ft h ee d u c a t i o nm e a s u r i n gt h a tb a s e do nt h ep r e c i s em a t h e m a t i c sm o d e l t e s td a t a b a s ea n de v a l u a t i n gs y s t e mi so n ei m p o r t a n tm e a s u r et og u a r a n t e et e s t st o h a v eag o o dq u a l i t ya n dk e e p i n gs t a b i l i z a t i o no ft h el e v e la n da c h i e v et h et e s t i n g g o a l ，n o w ，t h e r ea r et h ee x i s t e n td o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a lt e s td a t a b a s ee v a l u a t i n g s y s t e m s ，t h e yh a v ei m p o r t a n te f f e c t s t oe n h a n c et e a c h e r w o r k i n gq u a n t i t ya n d a c c e l e r a t et h em o d e r nt e a c h i n gc o u r s e i no r d e rt om o r ei m p r o v et h ei n t e l l e c t u a l i z e d a n dg e n e r a lo ft h et e s td a t a b a s ea n de v a l u a t i n gs y s t e mt h a td e v e l o pt h i ss y s t e m 。 t h i st e x ts u m m a r i z e st h ec o n c e p t s ，t h e o r i e sa n dt e c h n i q u e so f t h es y s t e m ，c o m p a r e s w i t hs o m ee x i s t e n to r e se a c ho t h e r ，t h et h e s i sa n a l y z e sa d v a n t a g e a n dd i s a d v a n t a g eo f t w o - l a y e rc sa r c h i t e c t u r e ，i n t r o d u c e st h ep r i n c i p l eo fm u l t i l a y e rc sa r c h i t e c t u r e ， t h eg o a lo ft h et h e s i si st og i v eas y s t e m a t i ci n v e s t i g a t i o na b o u td a t a b a s es y s t e mb a s e d o nm u l t i l a y e rc sa r c h i t e c t u r ea d a p t e df o rc o m p u t e rc u r r i c u l u mt e a c h i n g t h et h e s i s e l a b o r a t e so nt h ep r o c e s so ft h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no ft h ei n t e l l e c t u a l i z e da n d g e n e r a ls y s t e mb a s e d o nm u l t i - l a y e rc sa r c h i t e c t u r ea n dt h eb a s i sf o rf u r t h e r d e e p e n i n go fp r a c t i c a la n di n t e l l i g e n tf e a t u r e s ，t h e r e b yr e a l i z i n g t h ei n t e l l i g e n t c o m m o ne x a m i n a t i o ns y s t e m t h em a i nm o d u l e si n c l u d e ：e x a m i n a t i o nm a n a g e m e n tm o d u l e ，g r o u p i n gt e s t p a p e r m a n a g e m e n tm o d u l ea n dt e s tp a p e re v a l u a t i n gm o d u l e s y s t e mm a n a g e sa n dc o n t r o l s a l lt h ep r o c e s s i o n ，f o re x a m p l es u b j e c t ss u c ha sa d d i t i o n s ，d e l e t i o n s ，t h ec o m p o s i t i o n p a p e r s ，t h ep a p e r ss u b m i t t e d ，a n a l y s i so ft h ep a p e r s ，a n dt h ed a t a b a s es y s t e m 河南大学硕士研究生学位论文 第1 li 页 一一 m a n a g e m e n ta n d m a i n t e n a n c e ；t h es y s t e ma d o p t sm u l t i - l a y e r s t r u c t u r ec s ，1 0 a d b a l a n t i n gt e c h n o l o g y ，a n ds e c u r i t yc o n t r o l ，t h e r e b yi m p r o v i n g t h es y s t e m se f f i c i e n t y ， r o b u s t n e s sa n ds e c u r i t y n o wt h es y s t e mc a nm a k ee x p e r i m e n t e du s ea n d i t sr e s u l ti sv e r yr e a s o n a b l ea n d e f f e c t i r e ，a c c o r d i n g l yo b t a i nt h ep u r p o s e s o ft h ea n t i c i p a n ts t u d ya n dp r a c t i s 。d ， e s t a b l i s ht h ef o u n d a t i o n sf o rf u r t h e rs t u d y i n ga n dd e v e l o p i n gt h e s y s t e m - k e v w o r d s ：m a n y - l a y e rc s a r c h i t e c t u r e ， g n t e l l e c t u a l i z e da n dg e n e r a l ，i n t e l l i g e n t ， g e n e r a t i n gt e s tp a p e ra l g o r i t h m ，e v a l u a t i n g 关于学位论文独立完成和内容创新的声明 本人向河南大学提出硕士学位中请。本人郑重声明：所呈交白勺学位论文是 本人在导师的指导下独立完成的，对所研究的课题有翻的见解。据我所知，除 文中特别加以说明，标注和致谢的地方升、，论文中不包括其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包括其他人为获得任何教育、科研机构酌学位或征书而 使用过的材料。与我一同工作够同蔫对本研窭所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示了谢意。； ，“ = “ 、1j 学位尊7 诸如( 学位谂史蟾i 睽一篱名：一隹煎压强一 一 誓 ， - 。 一。簪；0 。 i - o 。| 。i j ：| 勃孽年咿俘。 了解 图书 太知 学术 段保存、汇编学位论文( 纸质文本乖电于文本) 。 ( 涉及保密内容的学位论文在解密后适用本授权书) 学位获得者( 学位论文作者) 签名：蓠垂l 函 一一 2 d 0 7 年6 月f g 。 学位论文指导教师签名 犁牛 河南大学硕士研究生学位论文第1 页 1 1 概述 第1 章绪论 随着现代教育技术的发展和社会的需求，早期一些教育发达国家开始设 立了不少规模巨大的标准化考试，这些考试定期、甚至每个月( 如美国的托 福英语水平考试) 举行。这就要求每次考试能够了解备考人员的基础情况， 才能在鉴别和选拔人才上做出决策。同样的道理高校通过考试检测教师的教 学效果，并通过分析试卷情况掌握学生知识了解的情况，反过来促进教学质 量的提升，建立题库及其分析其使用结果正是为了适应这种客观需要。 1 2 系统相关概念 计算机题库1 是“按照一定的教育测量理论，在计算机系统中实现的 某个学科题目的集合”，它是严格遵循教育测量理论，在精确的数学模型基 础上建立起来教育测量工具，可以对教学质量进行宏观控制，为教学管理、 测试、评估等提供多角度、多层次、多功能的服务，对课程建设与改革进行 宏观指导具有重要作用。 题库系统是目前迅速发展起来的新型计算机辅助教学的一种有利的工 具，也是智能教学的不可缺少的一部分。计算机辅助教学( c o m p u t e r a s s i s t e di n s t r u c t i o n ，c a i ) 是指以计算机为媒介，通过学生一计算机之间 的交互活动达到教学目的的一种手段j 智能教学作为一项涉及人工智能、计 算机科学、认知科学、心理学和教育学的综合性课题，其研究目标是用计算 机模拟人类优秀教师教学行为为实现最佳教学。智能教学对减少教育和培训 费用，提高教学质量有重要意义。 智能教学系统“”是以计算机辅助教学为基础，而兴起的一门全新教育技 术，存放有某一领域知识和对应的教学方法，能对学生进行个别教学，根据 学生对知识理解掌握的程度，自动调节教学方法及教学速度，在一定程度上 模拟人类教学专家进行教学活动的软件系统。 第2 页河南大学硕士研究生学位论文 智能教学的目标是利用计算机模拟人类教师的教学行为，能够象人类优 秀教师样“理解教材、了解学生、因材施教”，因此它要具备所教领域的 知识，能够了解学生的实际情况，诊断学生所犯的错误，并懂得如何提出建 议。 针对以上的分析，基于对该系统的设计，本文对整体结构设计和技术进 行概述，比较分析了已经存在的各种题库测试系统，并在此基础上提出了组 卷和测试功能，能更进一步体现实用性、智能化、通用化的特点，从而实现 了系统功能。 1 3 国内外的研究现状 时代的发展和科技的进步，使得传统的试题库暴露出知识更新速度慢、 资源不足等弊病。而i n t e r n e t 的高速发展，带来了新的机遇，为试题库的 发展和应用创造了有利的条件。随时随地的学习、作业、考试、答疑，人们 所梦想的学习方式有了实现的可能。 题库与评测系统建设不仅涉及到教育测量理论，还涉及到多方面的教育 教学理论( 教育统计、教育测量、认知心理、学习理论、控制论等等) 。学科 体系与教育目标层次分类理论，将决定整个题库及编制成试卷的内容效度和 结构效度，它是试题库命题与征题规划的根本依据，试题库的整个框架结构 就要按它的要求来设计和实际建设。因此，不同的学科、不同的考试目的， 就有不同的题库与评测系统。 1 国外试题库与评测系统的比较研究 ( 1 ) a t a 智能化考试服务系统 国外比较有影响的计算考试是全美测评软件系统( 北京) 有限公司a t a 公司的考试系统，a t a 拥有世界先进水平的智能化电子题库，可为同场考生 抽取难度等值的不同考卷：也可抽取同场考试中考核同一考生的不同科目的 试卷，主要目标是模拟真实考试环境，特别适合计算机操作性题目的考试。 但a t a 考试软件更多的是用于开展计算机信息技术的考试，考试的管理也基 本上由a t a 公司专人负责，这对于考试环境、内容随着时代的发展而发生很 快变化的各类考试分析和题库系统来说，具有相当的局限性。同时使用该系 统的单位对a t a 公司有过强的依赖性。 ( 2 ) 实现一个基于布卢姆理论 这是一个识记、理解、应用、分析、综合、评价六类标准的试题库。通 河南大学硕士研究生学位论文第3 页 过分析计算机辅助评估的便利：节约时间，反馈灵活等特点，描述了学生对 计算机辅助评估的态度。然后提出其所带来的问题：可利用资源有限、内容 上限制。 ( 3 ) q u e s t i o n m a r kp e r c e p t i o n 该系统是易方公司与英国q u e s t i o n m a r k 公司共同研发的基于网络的在 线测试和试题库管理系统。这套软件是q u e s t i o n m a r k 公司1 2 年以来积累的 成功经验的精品制作，曾荣获英国计算机协会奖。 2 国内试题库与评测系统的比较研究 ( 1 ) n a t u r e 试题库管理系统 该系统由北京南琼电子有限责任公司开发设计。是一种通用的试题库管 理软件，适用于各级各类高、中等专业技术院校、普通教育、职业培训、成 人教育、职称晋升等方面的计算机题库管理。 ( 2 ) 2 1 c n e d u 世纪教育一网上考试系统 有如下几个模块：试题库管理、教师组卷、考场监控、和教学评估组成。 该系统的特点：系统定时收发卷：支持考试监控和断电续考：整卷浏览：交卷 后系统自动阅卷：支持多媒体试题；支持一题带多小题的阅读理解题和完型 填空：题库分为公用题库和私有题库：组卷快捷方便：提供考试安排功能：多 种统计分析手段，充分满足学校领导和教师对教学质量的考察和分析。 ( 3 ) 迈达威通用试题库系统 该系统综合应用v i s u a lb a s i c ，o l e 、数据库和v p o r d 的最新技术，和 这些技术的升级无关：大量试题可以用w o r d 或任何文本编辑器录入且允许 多人同时录入：题库转换方便：灵活多变的组卷策略；根据试卷生成情况，随 时调整参数，在同一参数设置下，生成多份试卷，对已经生成的试卷任意一 题均可人工替换：无论什么组卷策略，均能快速生成试卷；通用性强，全面支 持o l e o 。 现在的试题库都是以商业应用为主，其技术一般都是保密的，所以在试 题库领域存在各自为战的局面。目前试题库系统存在的种种缺陷己经不能适 应需求，国内外已经开始智能化的试题库系统的研究。 针对我国实际情况和当前理论技术发展的现状，教育部现代远程教育资 源建设委员会于二0 0 0 年五月制订了现代远程教育资源建设技术规范”1 ( 试 行) ，试题库在教育活动中具有十分重要的意义，试题库经过发展已经逐步 形成了自己的理论、原则和方法，发展成一门新的教育管理手段，试题库不 仅是一项数据库技术，而且是一种实实在在的产品，一项很有前途的教育发 第4 页河南大学硕士研究生学位论文 展的服务，也是竞争非常激烈的个领域。 目前，国内外基于网络的远程教学迅速发展，迫切需要一个支持教学的 专用平台，智能通用试题库与评测是实现这种教学平台的基础和工具。 智能通用试题库与评测系统为试题的保存、分类和检索提供了科学、有 效的方式和手段，为编制科学、公正的试卷提供了高效率和低成本的手段； 而更为重要的是它作为教学评价工具的重要作用。教学过程中充分利用试题 库进行测验，可把师生的注意力从名次、得分集中到要实现的教学目标上来。 让教师真正关心学生的学习困难和错误所在，关心学生素质和能力的提高， 促使教育观念从“应试教育”向“素质教育”转变。 1 4 目前系统存在的问题 随着计算机技术的发展和考试形式的要求，计算机题库与评测系统已经 成为网络教育测量学中的自动化、智能化的工具。尽管人们开发了一些计算 机题库软件，但是在计算机题库软件系统的通用性、工具性、智能性、实用 性方面还没有达到考试的要求。因此迫切要求具有自动组卷、评卷、评分及 统计功能的计算机题库系统。 传统的考试往往只是命题、评卷、计分和统计平均成绩，大多只是看重 取得的分数而不注重对试卷的考试结果分数进行整理和分析，极少对分数的 可靠性和有效性进行科学的评估，也不能对试卷分数做出合理的解释。学生 的考试分数其实包含着学生自身素质、试题质量、题库指标客观程度及教学 管理等方面的丰富信息，进行分数的收集、整理、分析研究，通过对试卷做 出全面统计分析，充分挖掘和利用这些信息，对促进交流、改进教学、完善 题库以及为教学部门提供基本数据、调整教学手段等提供有力的保障，也是 促进考试走向科学化、规范化必不可缺少的手段。 可以看到，考试分析和题库建设正受到越来越多人的重视。但从我们接 触到的各类考试分析系统和题库系统来看，现有系统还存在很多问题，主要 有： 1 题库封闭建设，费用高昂且缺乏淘汰优化机制 目前我们国家陆续建立了一系列实用的题库系统，如高等教育基础学科 系列题库、基础教育系列题库等。随着这些系统的运行，在这些系统中出现 了很多问题，首先是缺乏开放性，由于题库是一令精密的测量工具，其维护、 管理、更新、数据统计与分析都是由专业人士来进行的，因此基本上由某一 ；- 3 南大学硕士研究生学位论文第5 页 重要的单位封闭运行，其它普通的中小单位，无法支付庞大的购买和维护费 用，很难有机会使用，这样，国家投入大量资金建立的权威性题库，只局限 于某些权威单位使用，无法真正在教学过程中发挥其应有的作用。另外，对 于题库的修订和校正缺乏数据基础，使得提高整个题库数据质量较为困难。 2 实际应用范围有限，且没有较好的通用性 不同的考试机构，学校或同一学校的不同学科课程间，使用不同的分析 系统和题库系统，这不仅在系统的开发制作和更新维护中，容易造成人力与 财力的浪费，而且对教师的掌握使用也会造成很大不便。所以开发系统应具 有较好的通用性。 3 分析结果比较局限 重视组卷功能，轻视教育测量功能也是一大障碍。题库作为一个教育测 量工具，它不仅仅是只有试题管理和组卷的功能，更重要的功能是收集测试 数据，并对这些测试数据进行统计与分析，发现问题。这些问题都隐藏在考 试分数的后面，题库与评测系统应该通过分析考试数据，发掘信息，提供更 多的教学过程信息。根据试卷针对学生的发展和潜能进行系统的调查，发现 学生的优点和长处，指出学生的缺点和不足，更重要的是要促进学生确立信 心，认识自己的相对优势与弱势，明确自己的努力方向。 因此，这种需求分析的结果具有更大的稳定性和可复用性，使得系统更 加灵活和健壮。 1 5 本系统的研究意义 现代教育思想和教学手段的不断变革，要求教学现代化手段为教学提供 丰富的资源，尽管已经开发了很多题库和测试系统，当真正使用到我们高校 的很少，即使花费高昂费用购买过来的系统使用在我们高校，但后期的维护 工作带来了很大的困难，为了能使高校跟上现代教学的步伐，当前高校教学 的迫切需要题库和评测系统，经应用实践之后，及时反馈教学效果，提高教 学质量，促进考试走向科学化、规范化。 1 6 本文的研究工作 本文研究了题库评测系统的现状和不足及发展趋势，然后从教育统计和 教育测量的角度出发，从理论上探讨了系统建设设计的方法，并介绍了系统 第6 页河南大学硕士研究生学位论文 相关理论。此外还详细介绍了系统设计及各部分功能设计，系统界面设计， 系统实现的软件环境设计等，开发本系统利用的关键技术。 本文重点研究的工作： 1 针对目前组卷过程出现的组卷失败率和组卷用时都比较高的情况，仔 细分析设计了本系统的智能组卷算法并进行改进。从而在此基础上进彳亍全面 和比较深层次的对试卷结果进行分析。 2 在体系结构设计方面将多层分布式结构应用到本系统，利用w e b s e r v i c e s 组件，把系统分成多个单独执行的部分，从而实现整个业务系统功能， 较好地解决通用性的问题。 本文共七章，各章的基本内容如下： 第一章，绪论。首先，概述了有关系统的相关概念，现状和发展趋势。 根据目前系统的现状，并提出本文研究的内容 第二章，相关理论研究。对本系统的开发研究进行了详细的理论支持研 究，并为设计系统框架提供了理论支持。 第三章，系统的总体分析设计。阐述了系统的体系结构，并简单分析当 前流行的两大体系结构的比较。然后对系统的设计路线、设计原则给出了理 论和结构图的解释，最后对系统的功能模块给出了简单的介绍。 第四章，题库子系统的详细设计与研究。首先在理论基础的前提下，对 系统的设计原理和设计原则加以详细的阐述，然后根据这些原则和原理对提 出本系统的实体设计，以及题库系统的关系设计图，为成功组卷打好基础。 第五章详细地给出了本系统的组卷方式和算法等重要算法的实现。并 对组卷成功后对试卷和试题的进行分析。 总结和展望。通过题库与评测系统的研究和设计，提出本文的结论和展 望。 河南大学硕士研究生学位论文第7 页 第2 章相关理论研究和技术 题库作为考试使用的基础数据库，在建立时必须准确、全面地反映课程 的特点，从而保证试卷的正确性和可用性，教师通过组卷策略从题库中提取 试题，生成试卷，供考试分析、作业和学生练习使用。 整个系统建设是个系统工程，所有工作必须建设在坚实的科学的理论基 础上。 2 1 教育测量理论 教育测量的基本原理是借鉴物理测量的思想，力求减少误差，尽可能准 确地反映人在知识、能力等方面的真实水平，是考试分析与评测的基础，具 体的说，教育测量就是研究考试从命题、阅卷、分析到评价等一系列工作的 全过程。它从教育学的微观范畴，以客观的定量分析代替传统考试方法的主 观随意性，为测量和考试提供了测量工具以及评价工具的理论和模式，如测 量工具的效度、信度、区分度等，使通过对试卷做出全面统计分析，充分挖 掘和利用这些信息，对促进交流、改进教学、完善题库以及为教学部门提供 基本数据、调整教学手段等提供了有力的保障，也是促进考试走向科学化、 规范化必不可缺少的手段。因此可以从以下两个理论方面理解。 2 1 1 经典测量理论 经典测量理论是2 0 世纪初提出来的，到了5 0 年代逐步形成了完整的体 系。其基本思想是把测验的得分( 通常称为测验的观察分) 看作真分数和误 差分数的线性组合，可归结为如下简单数学模型：x = t + e x 是观测分数，t 是真分数，e 是误差分。传统信度、效度、项目分析的原理与方法均建立在 这一模型之上。 c t t 有一套完整的题目分析指标体系和评价标准，根据c t t 理论建的题 库，要求入库的每一试题，除了试题本身的内容外，还要包括题目的编号、 来源、知识点、能力水平、难度、效度、区分度、使用情况等多种定性、定 量数据。一个题目从征题、经验筛选，到测试、项目分析、登记入库，要经 第8 页河南大学硕士研究生学位论文 过比较长的时间。 2 1 2 项目反应理论 项目反应理论( i t e mr e s p o n s et h e o r y ) 也称潜在特质理论或潜在特质 模型，是种现代心理测量理论，其意义在于可以指导项目筛选和测验编制。 项目反应理论假设被试有一种“潜在特质”，潜在特质是在观察分析测验反 应基础上提出的一种统计构想，在测验中，潜在特质一般是指潜在的能力， 并经常用测验总分作为这种潜力的估算。项目反应理论认为被试在测验项目 的反应和成绩与他们的潜在特质有特殊的关系。 2 2 学科体系与教学目标分类理论 学科体系与教学目标分类理论是命题的依据，根据科学的学科体系划分 的原则和教学耳标分类的科学依据，决定着整个题库及其生成试卷的内容与 结构难度，题库的学科框架就是要依据它设计和实现的。 2 3 命题技术理论 提供了命题的原则、方法、也提供了评价题库结构的根本标准，它直接 影响到题库中题目的编写、筛选、评价与比例配置等等，所以是题库建设理 论的一个重要方面。 题库是大批优良试题的储存库，凡是入库的试题都是经过严格筛选，并 按合理的原则组织起来的，其技术参数、质量指标( 如难度、区分度等) 是经 过测定的。题库要有一定的教学模型，没有教学模型的试题只能称为题堆， 在测试中没有使用价值。以项目反应理论( i r t ) 为教学模型建立题库，这是 一项要耗费大量人力和财力的工程。 题库内的全部试题都具有标准统一的技术参数，便于人们按照一定的科 学程序，按试题己有的技术参数挑选试题，优化组合成内容、性质、难度等 各不相同的试卷，使试卷符合预定的各项质量指标，保证考试的信度和效度， 从而使整个测量系统具有较好的稳定性、一致性和通用性。 做好题库建设一定要确定好参数，最初的参数可以由已知能力的考生进 行测试来得到，然后根据这个初值进行分析计算，在专家的指点下，再多次 ；- - - f 南大学硕士研究生学位论文第9 页 进行测试，在不断修正中得出最终的准确参数值。 2 ，4 试卷生成理论 试卷生成理论是题库生成试卷所必需的理论基础。任何考试，对其施测 后的结果都会有自己的要求，即会提出平均分、标准差、分数分布状态、信 度等要求，要保证达到这些特殊要求，就必须对题量、质量、赋分等提出要 求，这样就必须建立试卷与试题的某种统计关系，依据它来实现考核的目的。 对于一份合格试卷质量衡量标准的基本要求有： 1 试卷考查的覆盖面广，考查点分布合理，考查的内容对整个考试内容 有足够好的代表性。 2 试卷中试题的难度比例、考查深度要符合教学大纲的要求。对于水平 考试，尤其要掌握好合格的标准线，力求使成绩合格者都能达到规定的标准， 达到规定要求的学生都能取得合格的成绩。 3 试卷中各道试题间要有相对独立性。任一试题的表述及正确解答不要 构成对其它试题正确解答的提示，任一试题的正确解答不能以其它某一试题 的正确解答为前提。 4 试卷中的试题排放要合理，一般应按试题类型，同类试题集中排放， 而不按章节的顺序排放；在同类试题中，一般按由易到难的顺序排列。 2 。5 试卷评价分析理论 对考试结果的定量化分析“”是当前教育科学研究的重要课题。此外， 考试作为教育工作的重要环节，运用教育测量的方法对其进行分析离不开教 育统计的理论和方法。教育统计是运用数理统计学的原理和方法研究教育现 象，具体的说，就是研究如何收集、整理、分析推断教育现象中的数据，对 教育科学进行定量分析，用以发现和表明教育现象的某些特征和规律。测量 中的“四度”即难度、区分度、信度、效度指标是统计中百分数、平均数、 标准差、相关系数的结果，测量结果的分析和评价离不开统计的估计和检验 方法。 因此做好考试结果的统计分析意义重大，具体表现在以下方面。 1 评价考试的质量 对于教师和命题、组卷人员，特别是主考部门的领导，在组织考试之际， 第10 页河南大学硕士研究生学位论文 先应该考虑的是：作为此次考试测量工具的试卷是否可靠而有效。因此，在 组织一次大型的重要学业考试之后，一般要对考试的信度、效度等方面做分 析，以判断此次考试的质量。只有有效而可靠的考试，其结果( 成绩) 才能作 为评价教学质量或衡量个人学习情况的依据。 2 进一步做好今后的考试工作 首先，它能够为改进考试设计，使之更符合考生实际提供重要信息。初 次考试设计，往往带有很大的主观性，通过考后的试卷分析，检查当初的设 计思想与考生实际符合程度，是减少考试设计中主观随意性的主要方法。其 次，通过对考生答卷情况的分析。评价试卷和每道试题的质量，从而为命题 提供依据，不断提高命题的技巧，有助于提高考试的信度、效度和题库的建 立和完善。此外，作为考试管理部门还可以对评卷、违纪作弊情况等工作进 行检查，将有利于考试组织管理等工作的质量。为不断改进管理手段、深化 考试改革提供有力的支持，为宏观决策提供充分而有力的科学依据。 3 改迸教学工作 通过试卷分析，教师、教学单位可以了解考生的学习状况，找出带有普 遍性的问题，还可以进一步分析这些问题是属于教师教的问题，还是属于学 生学的问题或是试题本身的质量问题等等，并及时在教学中加以反馈与矫 正，从而不断改进教学工作。 2 6 题库建设组织要求 由以上的详细分析可得出题库建设组织要求，其核心问题如下： 1 建立题库的基本条件。如包括成熟、稳定的考试大纲；有命题和审题 的专门有经验的教师：题库内的题目必须经过试测；题目分类系统：题库的题 量要大：保存题目的手段等。 2 建立题库的数学模式。建立题库的数学模式题库中的每一个题目都要 附有在测试中获得的各种统计指标。这些指标是通过数学模式求出的。 3 题库的扩充，即题库的更新，解决如何修正老的题目和添加新的题目， 使得题库中所有的题日的难度值必须紧凑一致。如单参数模式的难度值和能 力值估算、极大似然估计法进行题目难度参数估计。 4 项目选择，从题库中选择一部分题目来拼出一份可用的试卷，即组卷。 5 适宜性估算”题目和能力适宜性估算。对考生的每道题目回答进行评 估和统计，进而分析出考生的能力值和该题目的本次测试的实际难度值。 河南大学硕士研究生学位论文第11 页 通过对题库的基本理论进行了研究后，就可构建题库模型。根据经典论 模型较为简单，易于设计开发和实现，足以满足高校题库建设的要求的特点， 通过对分布式应用程序技术进行研究后，便可选择合适的系统平台和相关的 解决方案，进行题库系统架构和设计。 2 。7 系统的主要技术措施 2 7 1w e bs e r v i c e s 组件 w e bs e r v i c e s 是基于网络的、分布式的模块化组件，它执行特定的任务， 遵守具体的技术规范，这些规范使得w e bs e r v i c e s 能与其他兼容的组件进行 互操作。通过w e bs e r v i c e s 调用，w e bs e r v i c e s 是负责调用逻辑层的方法， 以及返回处理的数据，和操作的状态。它主要是对数据傲一些处理，包括验 证用户输入数据的正确性。有些数据是存放在数据库中，或文件中，则调用 数据层。 其中x m lw e bs e r v i c e s 一个最显然的用处就是通用数据存取。通过它， 可以把公司的数据库被i n t e r n e t 上的许多客户端来访问，也可以动态地把它 导入到第三方的w e b 站点上，甚至可以允许多用户的w e bs e r v i c e s 去查询。 w e bs e r v i c e s 的特点在于开放性和跨异构平台。 2 7 2 开发工具和技术 1 技术环境。系统采用数据库客户端高级开发工具c # o “、网络操作系 统w i n d o w s2 0 0 0 高级服务器版、关系数据库管理系统m i c r o s o f ts q ls e r v e r 2 0 0 0 。”和w e b 服务器i i s ( i n t e r n e t i n f o r m a t i o ns e r v e r ) 、动态服务器网 页技术a s p ( a c t i v es e r v e rp a g e s ) 等。 2 中间组件。系统采用基于w e bs e r v i c e 技术，这种分布式的模块化组 件将本系统的d a t a a c c e s s 部分模块独立出来，使得业务层的的管理操作不直 接操作数据库而是从该组件层返回业务层所需的数据，使各个模块的独立性 增强，程序的可移植性增加，同时也增加了系统的通用性。 3 用户环境。客户端要求：w i n d o w s9 8 以上操作系统。服务器要 求：w i n d o w s 2 0 0 0 高级服务器舨、m i c r o s o f ts q ls e r v e r 2 0 0 0 。 第1 2 页河南大学硕士研究生学位论文 2 7 3 后台数据库的选择 由于本系统涉及大量数据存储、管理与检索需要有高性能的后台数据库 支持，选择合适的数据库很重要，目前大型的数据库不少，有o r a c l e 、d b 2 、 s q ls e r v e r 等，经过性能综合比较决定采用s q ls e r v e r 。 m i c r o s o f t 公司的关系型数据库管理系统s o ls e r v e r2 0 0 0 ，它功能强 大，相对于a c c e s s 安全性更强。s o ls e r v e r 具有以下优点： ( i ) 简单的图形化管理工具。s q ls e r v e r2 0 0 0 企业管理器是一个基于 w i n d o w s 图形用户晃面的集成管理工具，利用它可直观方便地完成s o l s e r v e r 的许多配置管理工作。 ( 2 ) 完全的客户机服务器体系结构。这一结构可以有效的使用网络，提 高网络带宽的利用率。因为在客户机用及服务器运算模式下，数据库操作都 集中在服务器进行，在网络上传输的是用户的请求命令和数据库服务器的操 作结果，而不是整个数据库文件，这样可以减少网络上的信息流量，从而提 高网络的使用效率。 ( 3 ) 隐含的并发控制能力。s q ls e r v e r 利用锁定功能防止用户在查询和 更新并发操作时相互发生冲突，锁定是隐含的，用户不必操心锁定过程。 ( 4 ) 车富的编程接口工具。s q ls e r v e r 提供了多种专用开发工具，其中 t r a n s a c ts 吐与工业标准s o l 语言兼容，并在其基础上加以扩充，使它更 适合事务处理方面的需要。此外它还支持o d b c 规范，可以使用o d b c 访问 s q ls e r v e r 数据库。 ( 5 ) 系统集成。s q ls e r v e r2 0 0 0 与其他产品和环境集成在一起，包括 访问i n t e r n e t 的集成、与w i n d o w sn t 安全性和w i n d o w s2 0 0 0 安全性的集 成，增强了s q ls e r v e r 数据库系统的功能，同时占用较少的系统资源。 2 7 4 系统安全设计 1 体系结构方面 本系统体系结构采用了多层c s 结构，将数据访问层和表示层完全隔 离。所有试题都存储于主服务器的后台数据库中，由主服务器根据考试要求 访问数据库抽取试题生成试卷，经过本地服务器转发给客户端工作站。从根 木上杜绝了对题库的非法访问，确保了试题的安全。 河南大学硕士研究生学位论文第1 3 页 2 用户级安全权限的设置。不同的用户具有不同的权限，要划分明确， 本系统用户权限分为二级：第一级：超级管理员，具有整个系统的绝对权限。 第二级：普通管理员，具有维护科目库、试题库等的权限。 3 数据库安全性设计 数据库安全设计是整个系统安全设计中最重要的，试题、考试信息、用 户信息等都在数据库中存储，一旦泄漏或遭破坏，将造成无法估量的损失。 系统采用s q ls e r v e r2 0 0 0 数据库系统，相对于a c c e s s 等小型数据库安全 性要强。 ( 1 ) 数据库的定期备份。为防意外发生，需要对数据库进行定期备份， 必要时可以进行数据恢复。 ( 2 ) 数据库访问方式“1 的设置。数据库连接时，为了加强数据库的安全 性，一般采用在o d b c ( 开放式数据库接口) 中设置数据源，而不是在a s p 源 程序中显示列出数据库路径名、用户名以及密码，以免a s p 源程序泄漏造成 数据库信息被窃取。 第1 4 页河南大学硕士研究生学位论文 第3 章系统总体结构分析与设计 3 1 系统设计思想 智能通用题库评测系统以其自身在建库的初级阶段，以经典测量理论为 指导理论。题库应适应学生的学习水平，题库中试题的分类要清楚，组织要 严密。题库是一个动态系统，能供用户随时增删试题，更换题中数据。题库 作为一个数学测量系统，应随时保持其整体性和可靠性。建设题库应有一个 高起点，应充分吸收和利用国内外题库建设的先进经验。按照考试大纲和教 育测量学要求编制试题。试题的答案应准确、全面、简洁、规范，主观性试 题应规定评分要点和评分标准。制定评分标准，需包括对应考者的逻辑思维、 综合应用和语言表述能力的要求。 在软件的设计开发过程中，遵守教育、教学测量的理论，系统合理安排 各功能模块，选用的数学模型合理，符合教育测量理论和教学规律。 智能通用题库评测系统是计算机对所有学科通用的情况、对学科管理、 专业管理、课程管理、试题库管理、试卷生成、试卷管理及其试卷评价、成 绩评估中的应用。该系统可以帮助教师或教学管理人员进行用户、学科、专 业、课程管理维护与试题库管理以及生成试卷的管理与设计，可以在一定条 件下用不同方式进行生成试卷，并对试卷也可以进行测验分析、管理成绩与 提供报告，帮助完成测验过程涉及的全部工作，也可以只承担测验过程中某 一阶段的工作。 试卷子系统能够完成各项工作的关键的基础是试题库中存在大量的测 验试题。这些题目都是按各种测试目标精心筛选的，并被赋予一定的属性( 如 题型、难度、分数等) ，同时以某种形式结构组织起来存放于计算机中，构 成智能化试题库( 简称题库) 。利用这样的题库，才能自动生成各种有效的考 卷，用于各种目的的测试。因此。挑选大量题目，有效地组织题目，建立起 能够满足教学评价和学习诊断等需要的试题库是设计开发有效考试评测系 统的首要工作。 整个系统分为系统管理模块、题库维护模块、组卷管理模块、试卷管理 模块、试卷分析四部分。 系统管理模块的功能是管理系统，只有系统管理员有访问该模块的权 河南大学硕士研究生学位论文第1 5 页 限。通过系统管理模块，系统管理员可以管理系统的用户，维护整个系统的 安全性和完整性，提供系统帮助，保证系统正常运行。 题库管理模块主要是要实现数据题库中数据的编辑和查询，以及对数据 进行录入、修改、删除、对数据的属性进行修改等操作，同时对多学科的维 护工作也提供了便捷的操作方式，实现不同学科的具体管理功能。 组卷管理模块部分为了适应测试的不同要求，设计了两种选择试卷的方 式：手动组卷和智能组卷。手动组卷是教师可以根据出卷的目的任意选择对 应的参数设置利用相应的组卷策略进行组卷。智能组卷是教师提出选题要求 ( 如考试科目、章节、题目类型、试卷难度和考试时间等) 进行全自动组卷， 得到一套完整的试卷。该组卷过程也可以用于学生组卷、进行自测。 试卷