（教育技术学专业论文）基于qti标准的在线测试系统的研究与实现——以java课程测试系统为例.pdf

硕士学位论文 m a s t e r st t l e s i s 中文摘要 随着网络技术的飞速发展和大众教育需求的不断增加，网络教育日益盛行，无 纸化在线测试作为网络教育的一项重要内容成为研究的热点，各教学单位及研究机 构己开发出众多测试平台以满足测试需求。但由于各单位的用户需求和开发技术不 同，使得这些测试系统之间无法实现共享和互通，造成人力资源和物力资源的浪费。 基于问题测试互操作标准的在线测试系统，不仅可以发挥网络的优势，提高测试的 效率和质量，还可以实现网络教育资源的共享和重用。 文章第一部分通过分析现有测试系统的缺点与标准化测试系统的优点，阐述了 本文的选题意义，并对相关核心概念和技术标准进行了简单分析，介绍了课题的研 究现状和研究路线；第二部分详细介绍了q t i 标准，并基于该标准完成了对单选题、 多选题和判断题的x m l 绑定分析与设计；第三部分完成了j a v a 课程在线测试系统 的设计：确定了系统的需求、功能设计、总体结构、各模块的详细设计，第p q 部分 详细探讨了该系统的技术实现，并对系统进行了简单测试。 本文所设计的系统采用了b s ( b r o w s e s e r v e r ) 系统结构，实现了在线测试 系统的功能。系统的创新之处不仅在于生成的试卷完全符合q t i 标准的信息模型和 x m l 绑定要求，可以方便的实现试题库资源的共享，提高试题库资源的利用率； 而且该系统作为j a v a 课程教学系统的一个辅助功能实现了与其他业务功能的无缝 融合。整体大平台并不是专用考试系统，其核心功能其实是讨论、交流和课件展示， 系统可根据测试的情况在讨论和公告中自动给出相应的广播提示和定点提示，相较 其他独立的测试系统更具应用价值。 关键词：问题测试互操作；测试系统；x m l 绑定；标准化 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 fn e t w o r k e d u c a t i o n a ln e e d s ，e l e a r n i n gh a sg r a d u a l l y t e c h n o l o g i e sa sw e l la st h ei n c r e a s i n gp u b l i c b e c o m ea ni m p o r t a n ta p p r o a c ho fe d u c a t i o n o n eo ft h em o s ti m p o r t a n tp o i n t so fe l e a r n i n gi st e s t i n ga n de x a m i n a t i o nm a n a g e m e n t s y s t e m o n l i n ee x a m i n a t i o n sc a nn o to n l ys a v em a t e r i a lr e s o u r c e sa n dm a n p o w e r ，b m a l s oi m p r o v et h ee f f i c i e n c ya n dq u a l i t yo ft h ee x a m i n a t i o ns y s t e m q t i b a s e d o n l i n e e x a m i n a t i o ns y s t e mi n t e g r a t e st h ea d v a n t a g e so fc u r r e n te x a m i n a t i o ns y s t e m ，a tt h es a n q e t i m e ，i ta c h i e v e sr e s o u r c ei n t e r o p e r a b i l i t y ，m a k i n gt h es h a r i n go f t e s tr e s o u r c em o r e c o n v e n i e n ta n dt h ee v a l u a t i o no ft h er e s u l t sm o r e a c c u r a t ea n do b je c t i v e t h ef i r s tp a r to ft h ep a p e rd e s c r i b e st h es o u r c e so fr e s e a r c h ，b a c k g r o u n d ，a n d d i s c u s s e sm er e s e a r c hs i g n i f i c a n c ea n da p p l i c a t i o np r o s p e c t s t h es e c o n dp a r ta n a l y s e s t h eq t is t a n d a r da n dd e s i g n st h ei t e mx m lb i n d i n gb a s e do nt h es t a r d a r d i nt h et h i r d p a i r t ，t h ep a p e rd e t e r m i n e st h es y s t e mr e q u i r e m e n t s ，f u n c t i o n a l d e s i g n ，t h eo v e r a l l s t n l c _ t l l r ea n dt h ed e t a i l e dd e s i g no ft h em o d u l e i nt h ef o r t hp a r t ，t h ep a p e rd e t a i l e d l y d e s c r i b e dt h es v s t e mi m p l e m e n t a t i o n t h em a i nt e c h n o l o g i e s ，s u c ha sj s p ，x m l a n d m y s q l ，a l eu s e di nr e a l i z i n gt h es y s t e m c o m p a r e dw i t ht h ec h a r a c t e r i s t i co fp r e s e n tn e t w o r k ，t h i ss y s t e ma p p l i e st h eb s s v s t e ms t m c n l r e ，踟1 di t sm a i ni n n o v a t i o ni su s i n gm y s q l d a t a b a s et os t o r et h ei t e md a t a a n dx m lt or e c o r dt h ea s s e s s m e n ti n f o r m a t i o nw h i c ha l lm e e tq t is t a n d a r d a n dt h e o t h e ri n n o v a t i o ni sr e a l i z i n gt h es e a m l e s si n t e g r a t i o no ft h ee x a m i n a t i o ns y s t e ma n d t h e o t h e rs y s t e m so fj a v ac o u r s e s t h ew h o l ep l a t f o r mi sn o ta ne x a m i n a t i o ns y s t e m l l a e c o r ef i u n c t i o n sa r ec o m m u n i c a t i o na n dc o u r s e w a r ee x h i b i t i o n t h ee x a m i n a t i o ns y s t e m l s i u s ta na u x i l i a r yf u n c t i o nw h i c hh a sp r a c t i c a lv a l u et h a nt h eo t h e rs i n g l ee x a m i n a t i o n s y s t e m k e yw o r d s ：q u e s t i o n t e s ti n t e r o p e r a b i l i t y ；e x a m i n a t i o ns y s t e m ；x m l b i n d i n g ； s t a n d a r d i z a t i o n 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 图表目录 图1 1 中国网络教育技术标准体系4 图1 2 内容包装信息模型5 图1 3 课题的研究路线8 图2 1q t i 标准应用演示1 0 图2 2a s i 信息模型1 2 图2 3a s i 模型在试卷中的映射1 2 图2 4 响应类型分类1 3 图2 5 元素l4 图2 6 元素。l5 图2 7 元素l6 图2 8 元素17 图2 9 元素l8 图2 一1 0 单选题的标准化x m l 实例文档2 2 图2 1 1 多选题的标准化x m l 实例文档：2 5 图2 1 2 判断题的标准化x m l 实例文档2 6 图3 1 系统总体结构2 8 图3 2 系统功能模块图2 9 图3 3 用户信息表一3 0 图3 4 题库表一3l 图3 5 试卷库表一31 图3 - 6 学生成绩表3 2 图3 7 数据库e r 图3 2 图4 1 系统核心文件结构图3 5 图4 2 用户登录流程3 6 图4 3 用户登录代码表3 7 图4 4 系统登录界面3 8 图4 5 试题录入界面3 8 图4 6 试题管理界面3 9 图4 7 组卷流程4 0 硕士学位论文 m a sr i e r s f h e s i s 图4 8 组卷页面一4 0 图4 9 组卷代码4 l 图4 1 0x m l 文档生成代码4 1 图4 1 l 标准化试卷的发布与接收4 2 图4 1 2 在线答题流程图4 3 图4 13 单选题x m l 文档解析代码4 3 图4 一1 4 在线测试界面4 4 图4 一1 5 成绩统计页面4 4 表2 1 响应类型与呈现类型关系表一1 3 表2 2 公共数据元素一1 8 表3 1 数据库与q t i 字段参数对应表。3 1 表4 1s a x 和d o m 解析特点一3 4 表4 2 测试内容及结果4 5 ： 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 缩略语 a p i a p p l i c a t i o np r o g r a m m i n gi n t e r f a c e 应刚编程接口 a d l a d v a n c e dd i s t r i b u t e dl e a r n i n g 高级分布式学习 c a i c o m p u t e ra s s i t e di n s t r u c t i o n 计算机辅助教学系统 c e l t s c c h i n a e l e a r n i n gt e c h n o l o g y 中国教育部教育信息化技术标准委员会 s t a n d a r d i z a t i o nc o m m i t t e e c p c o n t e n tp a c k a g e 内容包装 d a o d a t aa c c e s so b j e c t 数据访问对象 d o m d o c u m e n to b j e c tm o d e l 文档对象模型 d t d - d o c u m e n tt y p ed e f i n i t i o n 文档类型定义 h t m l h y p e r t e x tm a r k u pl a n g u a g e 超文本标记语言 j 2 e e j a v a2p l a t f o r me n t e r p r i s ee d i t i o nj a v a 2 企业版 j s p - j a v as e r v e rp a g e sj a v a 服务器页面 l o m l e a r n i n go b j e c tm e t a d a t a 学习对象元数据 ， l r m l e a r n i n gr e s o u r c em e t a d a t a 学习资源元数据规范 q t i q u e s t i o n t e s ti n t e r o p e r a b il i t y 问题测试互操作 x s d x m ls c h e m ad e f i n i t i o n 描述了x m l 文档的结构 s c o r m - s h a r a b l ec o n t e n t o b j e c t 可共享内容对象参考模型 r e f e r e n c em o d e l s q l s t r u c t u r e dq u e r yl a n g u a g e 结构化的查询语句 x m l e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e 可扩展标记语言 硕士学位论文 m a s t e r 4 st h e s i s 华中师范大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作 所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。 作者签名：愈像日期：卅年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权华中师范大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同意华中师范 大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 作者签名：愈饮导师签名： ，八l 竺? - 曼二! 篡竺互望上- 本人已经认真喇读“c a l i s 局校学位论文全又数据厍发布苹程”，l 司蒽将本人的 学位论文提交“c a l i s 高校学位论文全文数据库”中全文发布，并可按“章程 中的 规定享受相关权益。回重途塞超童后进厦! 旦堂生；旦二生；旦三堡发盔! 作者签名：赵绦导师签名：沙人户b 日期：炒9 年g 月f 日 日规习年6 月j 日 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 第一章绪论 1 1 选题意义 随着信息化教育的发展，在教育教学过程中采用信息技术手段成为普遍的共 识，以教学评价环节为例，无纸化网络测试形式的出现，克服了传统测试方式的种 种缺陷，以命题简便、组卷灵活、阅卷客观公正、成绩统计高效等优点而得到了广 泛的应用。截止目前，已有很多高校和教育机构建立了各种网络测试系统，但由于 完全按照其自身的设计要求进行设计，它们之间无法实现资源共享，仅仅适用于本 机构内部，从而导致了网络测试系统各自为政、相同试题库重复开发的局面。为避 免高校间“信息孤岛 现象的再次发生，标准化测试系统的开发是必然的选择。 1 1 1 现有测试系统缺点 通过对现有网络测试系统的分析【l 】，我们可以发现主要存在以下一些问题： ( 1 ) 试题库搭建不规范。很多测试系统试题库的构建仅仅是从实际应用方便 角度出发，很少考虑教育理论和测量统计理论。 ( 2 ) 题库共享能力较差。目前，非标准化测试系统完全按照本机构的需求设 计，系统中试题的指标体系选择不同，题库的异构型导致资源无法跨平台共享，造 成极大的人力和物力的浪费。 ( 3 ) 试卷呈现形式单一。大多测试系统的试题呈现采用文本方式，缺少多媒 体的支持。 ( 4 ) 系统组卷功能不强。很多系统的组卷算法仅仅是采用随机组卷策略，没 有实现人工组卷，组卷方式较为机械，降低了试卷的信度。 ( 5 ) 自动阅卷功能不完善。大多系统只是实现自动阅卷功能仅局限于客观题， 而主观题仍必须人工阅卷。 ( 6 ) 安全性能不高。很多测试系统直接采用页面控制的方法来限制用户访问， 其它的安全考虑较少。 1 1 2 标准化测试系统优点 针对传统测试系统存在的一些弊端，尤其是为了解决试题资源的共享性和可移 植性问题，我国国家标准委员会制定了c e l t s l 0 练习测试互操作( q u e s t i o nt e s t i n t e r o p e r a t i o n ，q t i ) 标准，为实现测试系统试题资源的共享提出了可操作的方案【2 】。 标准化测试系统的主要优势在于： 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s ( 1 ) 实现试题资源的共享和互操作，有利于测试资源的合理开发和应用。采 用q t i 标准来开发测试系统，不仅可以规范各机构的开发行为，同时可以规范试题 指标体系的选取，从而避免题库异构性带来的无法共享问题。 ( 2 ) 为多种题型提供支持。q t i 标准所支持的通常意义上的题型有：判断题、 单选题、多选题、填空题、连线题、滑块、热区点击、拖放题、匹配、排序等定。 ( 3 ) 提高整个题库资料的质量。q t i 标准具有科学性、先进性与规范性，标准 定义的题项不仅包括“试题 本身的信息，还包含呈现、应答处理、提示反馈等信 息。按照该标准组织的试题资源，具有高质量与高效率的保证。 ( 4 ) 提高网络测试的经济效益。网络测试系统标准化可以使网络测试题库避 免盲目性、重复性建设，避免不必要的、无代价的经济损失和劳动损失，从而提高 教育的经济效益。 ( 5 ) 促进与国际网络教育的交流。只有与国际标准兼容才能更好保证基于 i n t e m e t 的网络教育在世界范围内的交流，我国的q t i 标准源于对i m sq t i 的本地化， 因此，可以与符合该标准的资源实现互操作。 本课题综合考虑了非标准化测试系统的劣势及标准化测试系统的优势，构建了 基于q t i 标准的在线测试系统，并通过采用x m l 技术对试题进行标准化描述，使试 题属性更加完善，并更易于扩展。本研究希望通过结合标准与相关测试理论，将系 统实际应用在学习平台中，通过实际应用场景来探讨标准为系统使用者带来的便 利，为标准的采用提供更广阔的理论价值依据。 1 2 相关内容介绍 1 2 1 试题库与测试系统 所谓试题库，并不是单纯地将某科目的练习题作简单收集，这种作法充其量 只是一个计算机化了的习题集，是题目堆积的仓库，并不是试题库【3 】。根据国家教 育资源建设技术规范n ( c e l t s - - 4 1 1 ) 的定义，题库( i t e mb a n k ) 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”。建立题库是一个复杂的 系统工程，首先要建立系统的数学模型，然后确定试题的属性指标以及试题的组成 结构，再组织大批量的优秀学科教师编写试题。为了保证这些试题的科学性和有效 性，还要组织大量的被试样本，进行抽样测试，对试题参数标注的有效性进行校正。 完整意义上的题库，除了具有录入存储试题的功能，还应具备查询功能、智能组卷、 分析反馈功能。 2 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 与题库主要关注测试资源不同，网络测试系统侧重于测试评估的功能性研究。 网络测试系统可以应用于用于课堂习题训练、自测、作业布置、阶段性综合练习及 期中、期末测试、学科竞赛等。一般说来，网络测试系统包括组卷系统和测试系统 两个主要模块：组卷系统一般包括自动组卷和手动组卷两项功能，即既能实现较高 程度的智能化出卷，又能结合教师个人的出题经验手工设置进行出卷；而测试系统 一般包括网上测试、判卷、成绩统计、自我诊断等功能。通过网上测评，教师可以 快速了解学生答题结果和知识点的掌握情况，从而及时做出下一步的教学调整和安 排；学生可通过网上测试和同步训练自我诊断掌握知识的程度，及时查漏补遗。 就本课题而言，定位于测试系统的设计和开发，从q t i 标准入手，通过采用该 标准建立符合标准模型的试题资源，完成试题的标准化描述和组织，完成试卷的标 准化生成。 1 2 2 网络教育资源标准 网络教育标准化有利于资源开发、共享和合理利用以及系统问互操作性等，它 涉及的内容包括：教育信息分类编码与文件格式标准化、教育信息处理过程标准化、 教育信息交换标准化等多个方面。 国际上已有不少国家的企业机构和学术团体致力于网络教育技术标准的研究， 并已产生了一大批标准化的成果。其中影响较大的有：o c l c 5 】( o n l i n ec o m p u t e r l i b r a r yc e n t e r ) d u b l i nc o r e 的d u b l i nc o r e 元数据规范，i m s 6 】( i n s t r u c t i o nm a n a g e m e n t s y s t e m ) 的l e a r n i n g r e s o u r c em e t , a d a m ( 学习资源元数据规范) 和c o n t e n t p a c k a g i n g s p e c i f i c a t i o n ( 内容包装规范) ，i e e el t s c t 7 】( l e a r n i n gt e c h n o l o g ys t a n d a r d s c o m m i t t e e ) 的l o m ( l e a r n i n go b j e c tm e t a d a t a ，学习对象元数据) ，a d l l s l ( a d v a n c e d d i s t r i b u t e dl e a r n i n g ) 的可共享内容对象参考模型( s h a r a b l ec o n t e n to b j e c tr e f e r e n c e m o d e l ，s c o r m ) 等等。 我国网络教育技术标准化研究起步较晚，于2 0 0 0 年1 1 月开始启动标准化项目， 主要由c e l t s c 负责。c e l t s c l 9 是c h i n ae l e a m i n gt e c h n o l o g ys t a n d a r d i z a t i o n c o m m i t t e e 的简称，中文名称为全国信息技术标准化技术委员会教育技术分技术委 员会。c e l t s c 承担了全国教育技术相关标准的研制、认证和应用推广工作。到目 前为止，该委员会已经提出了一个比较完整的中国网络教育技术标准体系结构，并 且产生了1 1 项规范，其中三项已经发布为国家标准。这套标准不仅作为网络教育系 统开发的基本技术规范，也可作为在网络条件下开发其他各种教学应用系统的参考 规范。如图1 1 所示为中国网络教育技术标准体系结构。其中，本文主要采用的q t i 标准和内容包装标准即属于教学资源类标准范畴【m 1 2 】。 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 匿习与鹂遵委匪_ ( 殚砸匦匝二 匮复垂塑堡壁垫查堑匿竺兰生! 璺：! ! j 图1 1 中国网络教育技术标准体系 1 2 3 互操作 前文中多次谈到利用标准可实现资源的共享和互操作，本文有必要对互操作概 念加以理解。截止到目前，仍未形成统一的严格定义。国际电气和电子工程师协会 i e e e t l 3 1 对互操作性是这样定义的：互操作是指不同平台或编程语言之间交换和共享 数据的能力( i n t e r o p e r a b i l i t yi s t h ea b i l i t yt oc o m m u n i c a t ea n ds h a r ed a t aa c r o s s p r o g r a m m i n gl a n g u a g e sa n dp l a t f o r m s ) ，为了达到“平台或编程语言之间交换和共 享数据”的目的，需要包括硬件、网络、操作系统、数据库系统、应用软件、数据 格式、数据语义等不同层次的互操作，问题涉及运行环境、体系结构、应用流程、 安全管理、操作控制、实现技术、语言、数据模型等。互操作需要建立在大量标准 规范的基础上，要求有关资源在数据结构、格式、语法、通信协议等方面遵守相同 的体系规范。 1 2 4 问题测试互操作标准介绍 问题测试互操作标准( q u e s t i o n st e s ti n t e r o p e r a b i l i t y ) 的英文缩写为q t i ，该规 范的主要用户有内容提供者、学习环境、工具开发者和练习i 9 1 t l 试资料的用户等；目 标市场包括幼儿教育、基础教育、中等教育、高等教育、培训以及终身教育等。它 是为提高整个题库资料的质量，解决练习、测试、结果报告以及属性等表示结构的 多样性，从而导致练习测试资料不能满足资源的互操作性、长期性、可获得性、可 4 硕士学位论丈 m a s t e r st h e s i s 扩展性和可重用性等问题而提出的。本规范参照i m s 、i e e e 、a d l 等相关标准，并 形成了a s i 信息模型、x m l 绑定及实例、a s i 最佳实践指南三部分文件草案。各项 的具体介绍见第三章。 1 2 5 内容包装标准介绍 中国教育部教育信息化技术标准委员会( c e l t s c ) 于2 0 0 2 年3 月推出了内容包 装标准：c e l t s - - 9 。在整个中国网络教育标准( c e l t s ) 体系中，内容包装标准 属于教学资源相关标准部分。c e l t s - - 9 1 4 】主要是参照i m s 的c p 铝i j 定的。该标准定 义了一种能够用来交换学习内容的标准数据结构，为学校和丌发商制作学习资源提 供标准数据绑定的基础，从而使学习资源可以在不同的创作工具、学习管理系统和 运行环境之间相互交换和使用。该规范集中定义系统之间的互用性，以实现内容包 的导入、导出、打包和分包。内容包装规范处理教学内容资源集成课程组织和元数 据问题其概念模型如图1 2 ： 图l _ 2 内褥包装信恩模型 图中描述的包由两类主要元素组成：一个特定的描述包中内容组织和资源的文 件以及一些实际的物理文件。该特定的文件被称作内容清单文件，它描述了课程的 内容和结构。一旦一个包为了传输而被合成为一个单独文件时，将会被称作包交换 文件。内容包装包含如下几个部分： ( 1 ) 包交换文件( p a c k a g ei n t e r c h a n g ef i l e ) 一个单独的文件( 如z i p ，j a r ，c a b ) ，包含了一个顶级内容清单文件，以及 该内容清单文件中引用的所有物理文件。包交换文件是一种简练的网络发送形式， 一种传输结构化信息的方法。 ( 2 ) 包( p a c k a g e ) 5 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 一个逻辑目录，包含了一个顶级内容清单文件，以及该内容清单文件中引用的 各子目录下的实际物理文件。 一个包代表了一组可单独使用的学习内容。它可以是课程的一部分，因为有教 学需求而单独提取出来使用，也可以是整个一门课或者若干课程的集合。一个包必 须还可以被重新组合或拆分。包必须能够独立存在，即它包含了被单独运行或复用 时需要的所有信息。 包并不一定要压缩成一个包交换文件，它可以直接通过c d 或其它可移动媒体发 布。内容清单文件和该文件所需要的x m l 支持文件( d t d ，x d r ，x s d ) 必须置于 该发布媒介的根目录下。 ( 3 ) 内容清单( m a n i f e s t ) 内容清单是对有意义的教学资源的描述。一个内容清单包含了一种或多种静态 的教学资源的组织和呈现方式。每一个内容清单实例包含以下几个部分： 元数据部分：对内容清单作整体描述； 组织结构部分：描述了在内容清单中内容的一种或多种组织结构； 资源部分：包含了对内容清单中所有实际资源和所需媒体元素的引用，还包括 描述资源的元数据和对外部文件的引用； 子内容清单：零个或多个嵌套的内容清单。 内容清单的作用范围是可伸缩的。一个内容清单描述可以独立使用的学习内容 课程的一部分( 教学对象) 、一门完整的课程或一系列课程的集合，而如何组 合和拆分学习内容由内容制作者界定。一个包总是只包含单个顶级内容清单，顶级 内容清单下可以包含零个或多个子内容清单。顶级内容清单负责描述整个包，嵌套 的子内容清单描述其所辖层次范围内的学习内容，这些学习内容可以被拆分、重新 组合和复用。 如果组成课程的所有内容连接紧密以致于不能进行拆分，内容制作者就可以使 用一个内容清单来描述整个课程的资源和组织结构。否则，内容制作者可以为每个 教学对象制作各自的内容清单，把这些内容清单相互组合，可以形成更高级别的不 同课程的内容清单。最后，一个内容制作者也可以把多个课程放到一个包( 课程集 合) 中，这样一个顶级内容清单将包含各个课程级内容清单和课程中所包含的各教 学对象内容清单。 ( 4 ) 物理文件( p h y s i c a lf i l e s ) 7 一些实际的媒体元素，文本文件，图像或其他以文件形式存在的数据，存放在 内容清单中描述的各子目录下。不像包，它不能独立发布。每个物理资源或者在内 6 硕士学位论文 m a s t e r sr i h e s i s 容清单的 元素中描述或者在 依赖的文件列表 中列出。在 内容清单中描述的物理文件和内容清单文件一样是包不可或缺的组成部分。 1 3 国内外研究现状 1 3 1 测试系统的研究现状 计算机辅助教学系统( c 甜) 出现于本世纪6 0 年代，该系统综合应用多媒体、 超文本、人工智能和知识库等计算机技术，克服了传统教学方式上单一、片面的缺 点，网络测试作为该系统的一项重要功能，发展极为迅速。美国教育测验服务中心 ( e t s ) e t s 已于1 9 9 3 年推出了计算机化的g r e 测试，于1 9 9 4 年推出了自适应性的 g i 砸测试，在2 0 0 1 年在全球实现了t o e f l 网络测试方式。除了这些大规模的技能测 试外，国外很多大学已实现教学与测试全部网络化，学生在线学习和提交作业，并 在规定时间登录网站完成在线测试。 在国内，也已经研制出很多计算机测试系统，被应用于很多高校和培训机构中。 如用于远程教学评估的中央广播电视大学在线自测系统【l5 1 ，用于职称培训测试的考 试大在线测试系统【l 酬，还有很多职称测试已经采用网络测试的方式，我们有理由相 信，未来的英语四六级测试也将最终加入网络测试的行列。 1 3 2 标准采用的研究现状 目前国外在标准化测试系统方面的研究相对国内较为成熟，出现了很多实践工 具及应用成果。他们所依据的标准均为i m s 公司制定的测试互操作标准【1 7 j 。实践工 具方面：i m s 公司推出的q t ic o n s t r a i n t se d i t o r 工具，专门支持对其标准的采用，同 时，很多国际有名的学习管理系统，如o l a t ， s a k a i ，a t u t o r ， i l i a s 等都积极支持 或准备支持q t i 标准，这些大型的开源学习管理系统对标准的采用，为标准的采用 提供了更好的范例。 国内方面，对测试系统的研究较多，但是有针对性的标准化系统开发则比较稀 少。教育技术分委员会已制定出测试互操作系统的信息模型、x m l 绑定及操作实践 指南，尤其是实践指南中，详细列举了x m l 实例文件，为如何利用该标准制定测试 题目的x m l 结构做了很好的示范。但就标准本身而言，由于其对试题信息进行了非 常全面的节点定义，使标准看起来极为繁杂和冗长，从而破坏了其适用性。从以往 的论文成果及投入适用的测试系统来看，专门针对该标准进行的测试系统的开发并 不多，其中，盛昌的支持c e l t s l 0 的试题管理系统的设计与实现0 8 1 ( 优秀硕士 论文) 对标准的使用进行了初步探讨，实现了对标准化试题的管理；姜宇清的( ( q t i 7 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 规范在网络测试系统中的实践与扩展研究1 1 9 1 ( 中国远程教育) 为q t i 在测试系统 的应用做了很好的示范，开发了标准化试题制作工具，该工具独立于网络，建立好 的试题包需上传到服务器才可使用；李美满的基于x m l 的通用题库系统设计与关 键技术研究1 2 1 ( 优秀硕士论文) 中利用o f f i c e 的c o m 组件技术建立了符合q t i 标准 的题库系统，但其对标准的采用度不及前者。本文综合了前者的研究，不仅采用当 前流行的j s p + x m l 技术完成评估资源的标准化，同时实现了与其他系统的无缝融 合，使系统真正适用于教学平台中，较好的承担了测试评估的任务。 1 4 本文研究路线及组织结构 1 4 1 课题的研究路线 本课题的研究路线如图l 一3 所示。 图1 - 3 课题的研究路线 1 4 2 论文组织结构 本课题由华中师范大学信息技术系与华中科技大学电信系合作开展，以构建 8 硕士学位论文 m a s i e r st h e s i s j a v a 课程教学与测试平台项目为依托，在研究通用测试系统中的具体模块及功能、 测试系统中的操作流程及数据流程的基础上，设计了标准化的测试系统并将其投入 使用。课题主要采用当前流行的问题n 试互操作标准，生成的试卷符合问题n 试 互操作标准的a s i 模型，具有良好的可移植性和扩展性。 本文共分五章，余下各章内容安排如下： 第二章，详细介绍 q t i 标准的信息模型及基于标准的试题结构，并以j a v a 课 程试题为例，对单选题、多选题、判断题等类型题目的x m l 绑定进行了详细的分析 设计，为下文系统的设计与开发打好基础。 第三章，对基于q t i 标准的测试系统给出了具体的需求分析，从总体上介绍了 系统的构架及各部分的设计，并进一步详细描述了系统的数据库设计。 第四章，在以上几章的基础上，对系统的核心功能实现进行了详细阐述，并完 成了系统的初步测试。 第五章，总结了本文研究成果与贡献，并对将来的工作进行了展望。 9 第2 章基于q t i 标准的试题分析与设计 虽然网络测试具备传统测试4 i 可比拟的优势，但任何事物的发展都不是 全十 美的，通过对现有测试系统的分析，可以发现网络测试存在资源共享性和扩展性差 等问题。利用q t i 标准正是保证教育资源的共享性和系统的互操作性的根本措施。 网络教育测试标准化主要包括两个主要方面：试题标准的制定和试卷的生成。本剥 试系统涉及的标准主要为0 t i 标准，其试题元数据属性描述涉及l o m 标准。 2 1q t i 标准分析 q t i 标准的发布已经经历了j 个版本，即c d l0 ，c d l6 和c d 20 ，由于第四 版正在推进过程中，本课题主要采用较为成熟稳定的c d 20 版本。由上文可知，q t i 标准主要山a s i 信息模型、x m l 绑定及实例、a s i 最佳实践指南i 部分文件草案 组成。下两主要介绍r 该标准的f 4 的和范围、a s i 基本信息模型、响应类型和x m l 绑定文档。 2 1 1 目的和范围 q t i 标准在中国网络教育技术标准体系中属于教学资源树关标准。主要负责描 述教学测试实现，用标准定义的x m l 绑定表述测试过程的各个环节，包括题项柏 描述、评估、重利用和白适麻等过辑_ 。使用q t 标准米匮计和实现测试系统有两个 根本目的：一是实现试题作为教疗资源在不同的教学平台中的可流通性；是以教 学评制伪核心实现评m 过程的互操作性【1 q 。如阿21 所示： 畛罐 教字竹息 q t i 规范复用的标准项、学日对象库传输系统、* 发系统等 圈2 - 1 q t i 标准庶用演示 测试互操作( q f l ) 标准定义题项和测试数据的基本表示结构，使得测试评估 数据能在不同的学习管理系统、学习资源开发系统和资源库等之间进行互操作。使 用x m l 定义和表示测试评估数据，使得q t i 标准具有可扩展性且易丁实现。规范 包括三个文档：信息模型槐范【州、x m l 绑定规范、实践指南规范。 信息模型规范重点介绍了q t i 系统基本用例，从元素、子元素和属性三方面以 翳 硕士学位论文 m a s l - e r st h e s i s 表格的形式来描述a s i 基本信息模型。它定义了响应的分类法及其与题型和题项的 关系，并描述了a s i 信息模型的主要用法、处理控制和核心数据结构等。同时该规 范的内容还包括测试互操作规范的一致性陈述和a s i 基本信息模型的对象模型。 x m l 绑定规范指出了q t i 信息模型的x m l 编码实现。规范定义了评估、节和 题项的x m l 数据绑定，然后详细描述评估、节和题项的实例及其元数据，最后提 出推荐使用的x s d 、d t d 和x d r 。 实践指南规范通过列举大量的包括题项实例、复合题项实例、完整的评估实例 等例子，使开发者能全面理解q t i 标准、q t i 标准与其他标准的关系，并指导开发 者利用q t i 标准进行实际开发。 2 1 2 信息模型 a s i 基本信息模型作为q t i 互换模型提供了题库中内容的表现形式和内容组织 方法，回答了“如何对已有的内容进行组织描述”的问题。标准练习类型可使用一 系列表现形式和响应类型来构造，且练习结果的采集和计分有多种方法。评估 ( a s s e s s m e n t ) 、节( s e c t i o n ) 、项( i t e m ) 这三个对象结合在一起称为a s i 结构。 评估( a s s e s m e n t ) 是一个或多个节的集合体。评估至少包括一个节，不能直接 包含题项。类似于通常意义上的“测试”概念，评估资料至少要包括一个“节”， 节( s e c t i o n ) 是其他节或题项的聚合体。一个节中可以包含题项或节，允许定 义空节。节是一个聚合的概念，聚合的内容、范围、方式都是由实际情况( 如：用 户使用内容的方式) 决定的。 题项( i t e m ) 是试题的构成、呈现和计分及反馈等信息的结合体，也是能在q t i 中进行互用交换的最小独立单元。题项不允许嵌套。题项类似于通常意义上的“题 目 ，但它不仅包括题目的本身，还包括围绕题目的、为题目服务相关的响应处理、 提示、解答方法和反馈的许多额外信息。因此，题项是以题目为中心的信息集合。 总而言之，a s i 信息模型定义了一份考卷各个部分的呈现格式，而此格式皆以 x m l 方式来进行表示。图2 2 是q t i 的基本逻辑数据结构图，它描述了a s i 元素 之间的关系，总结如下： ( 1 ) 评估数据至少需要包含一个节，如图( c ) ( 2 ) 节里可包含其他节，允许定义空节。如图( f )