（计算机软件与理论专业论文）基于web的考试系统组卷策略研究.pdf

摘要 在线考试是现阶段网络教育领域的一个应用热点。它是建立在国际互联网( i n t e m e t ) 或内部网络( i n t r a n e t ) _ l 的应用系统，客户端的配置可以极为简单，使考试不受地域的局 限。一个完备的在线考试系统，可以使学习者学习过后有效检验学习的效果，以发现学 习过程中的不足，使得学习效率得到很大提高。而在线考试系统中的试卷是检验效果的 主要方法，因此组卷策略的优劣直接影响了教学效果的判定，本文重点研究了基于w e b 的考试系统中的组卷策略，分析探讨现有的几种组卷算法，结合本系统试题库的结构及 其中试题数量不庞大的特点，从试题属性项定义、组卷参数的定义、变换算法的说明三 部分对组卷策略进行分析，为了提高考试系统组卷的效率，增强考试系统的实用性，提 出了基于试题题型和试题难度系数动态调整的随机抽题算法。这种算法不仅解决了试卷 难度系数难以确定的问题，而且有效提高了抽题组卷的速度和效率。采用改进的随机算 法来实现试题库的自动组卷，实践结果表明该组卷算法结构简单、实现起来也简单而且 非常实用，组卷速度、组卷质量已达到所需要求。并且本文从试卷的评阅角度进行研究， 提出了系统批卷与人工批卷相结合的方法，更好的完成了教学效果的检验。基于新的组 卷策略系统中避免了学生在考试过程中出现的互相抄袭，考前获得考卷的问题，最后研 究试题库的数据组织结构，确立本试题库数据的组织方式并对试题库中数据表的结构进 行了分析和设计，给出组卷策略所使用的题库e r 图以及数据库的表结构关系。 本文提出的新的组卷策略：包括利用组成试卷的多样性来提高考试过程的安全性、 通过不同组卷参数来限定生成试卷的考察能力、使用试卷期望平均值来控制试卷的难度 组合比例等方法，最后为了提高考试结果的准确性系统中使用了一种系统阅卷与人工阅 卷相结合的判卷方法，使得基于w e b 的考试系统能够提供更加方便、安全、合理、科 学的教学效果评价方式。 关键词：基于w e b 的考试系统；自动组卷；自定义组卷 ； 模板组卷 a b s t r a c t i t i sb u i l to nt h ei n t e m e t ( i n t e m e t ) o ri n t e r n a l n e t w o r k ( i n t r a n e t ) a p p l i c a t i o no ft h e s y s t e m ，t h ec l i e n t sc o n f i g u r a t i o nc a nb ee x t r e m e l ys i m p l e ，s ot h a tt h ee x a m i n a t i o ni sn o t s u b j e c tt og e o g r a p h i c a ll i m i t a t i o n s ac o m p r e h e n s i v eo n l i n ee x a m i n a t i o ns y s t e m ，y o uc a n m a k el e a r n e r s l e a r n i n ga f t e rt h ee f f e c t i v ei n s p e c t i o nl e a r n i n gt od i s c o v e rt h el e a r n i n gp r o c e s s ， m a k e sl e a r n i n ge f f i c i e n c yh a v e b e e ng r e a t l yi m p r o v e d a n do n l i n ee x a mp a p e r si st h ee f f e c to f t h em a i nm e t h o d 嬲ar e s u l to ft h em e r i t so fad i r e c ti m p a c to nt h et e a c h i n ge f f i c a c yo ft h e j u d g m e n t ，t h i sa r t i c l ef o c u ss t u d yo nt h ew e b b a s e de x a m i n a t i o ns y s t e m ，a n a l y s i sa n d d i s c u s s i o no fs e v e r a le x i s t i n gt e s t ，m i c r o c o m p u t e ro ft h es y s t e ms t r u c t u r ea n dw h i c hi sn o ta h u g ea m o u n to fe x a m i n a t i o nf r o me x a m i n a t i o np r o p e r t yd e f i n i t i o n s ，p a r a m e t e r s ，t h ed e f i n i t i o n o fc o m p o s i n gat r a n s f o r ma l g o r i t h mf o ra d e s c r i p t i o no ft h et h r e ep a r t so ft h ea n a l y s i si no r d e r t o i m p r o v et h ee f f i c i e n c y o ft h ee x a m i n a t i o ns y s t e m ，e n h a n c e m e n to fp r a c t i c a b i l i t y ， e x a m i n a t i o ns y s t e mh a sr a i s e dt h eq u e s t i o nt oy o ub a s e do ne x a m i n a t i o nf o r m a t i o na n d e x a m i n a t i o np r e d i c t i n gc o e f f i c i e n t sd y n a m i c a l l ya d j u s t st h eq u e s t i o no ft h es e l e c t e da l g o r i t h m t h i sa l g o r i t h mi sn o to n l yr e s o l v e st h ep a p e ri ti sd i f f i c u l tt od e t e r m i n et h ec o e f f i c i e n to f p r e d i c t i n gp r o b l e m s ，a n de f f e c t i v ee n h a n c e st h ee x t r a c t i n gt o p i c sc o m p o s i n gs p e e da n d e f f i c i e n c y u s i n ga ni m p r o v e dr a n d o m i z e da l g o r i t h m st oi m p l e m e n t m i c r o c o m p u t e r a u t o m a t i c a l l yp r a c t i c er e s u l ts h o w s ，s c i o n , as i m p l ev o l u m ea l g o r i t h mi m p l e m e n t a t i o n s t r u c t u r ei ss i m p l ea n dv e r yp r a c t i c a l ，c o m p o s i n gas p e e d ，c o m p o s i n gaq u a l i t yh a sr e a c h e d t h er e q u i r e d a n dt h i sa r t i c l ef r o mt h ep e r s p e c t i v eo ft h er e v i e w p a p e r s ，t h es y s t e mv o l u m ea n d a r t i f i c i a lb a t c hv o l u m ec o m b i n a t i o no fm e t h o d s ，b e t t e rf i n i s h e dt e a c h i n ge f f e c t i v e n e s so f i n s p e c t i o n b a s e do nt h en e ws y s t e mo fs t u d e n t si nt h ee x a ma v o i d so c c u r r e dd u r i n gc o p y i n g o fe a c ho t h e rb e f o r et h ee x a m i n a t i o np a p e r s ，t h ep r o b l e mo ff i n a lm i c r o c o m p u t e rt h e o r g a n i z a t i o n a ls t r u c t u r eo fd a t ai no r d e rt oe s t a b l i s ht h i sm i c r o c o m p u t e rd a t ai so r g a n i z e da n d a u t op a p e ri nt h et a b l es t r u c t u r ea n a l y s i sa n dd e s i g n ，g i v e nt h eu s eo fi te m b a n ke r d i a g r a m ， a n dt h ed a t a b a s et a b l es t r u c t u r e n c c f p d a 一n o n n a l i z e dn e wo fe x a m i n a t i o np a p e r s ：i n c l u d i n gt h e u s eo ft h e c o m p o s i t i o no ft h ed i v e r s i t yo ft h ee x a m i n a t i o np r o c e s st oi m p r o v es e c u r i t y ，t h r o u g hv a r i o u s c o m p o s i n gap a r a m e t e rt og e n e r a t eq u a l i f i e dp a p e rr a g e dp a p e rc a p a c i t y ，u s et h ea v e r a g e e x p e c t e dt h ed i f f i c u l t yo fc o n t r o l l i n gp a p e rc o m b i n a t i o np r o p o r t i o nm e t h o d ，t h ef i n a le x a m r e s u l t si no r d e rt oi m p r o v et h ea c c u r a c yo ft h es y s t e mu s e sa s y s t e mo fm a r k i n ga n da r t i f i c i a l s c o r i n gc o m b i n a t i o no fs t a n d a r d i z e de x a m sm e t h o ds ot h a tt h ew e b b a s e de x a m i n a t i o n s y s t e mt op r o v i d em o r ec o n v e n i e n t ，s a f e ，r a t i o n a l ，s c i e n t i f i ce v a l u a t i o no f t e a c h i n g 1 1 1 k e yw o r d s ：t h et e s ts y s t e mb a s e do nt h ew e b ；a u t o m a t i ct e s tp a p e rg e n e r a t i o n ； u s e r d e f i n e dc o m p o s i n gt e s tp a p e r ；t e m p l a t ec o m p o s i n gt e s tp a p e r ； i v 独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导卜独立进行研究i ：作所取 得的成果。据我所知，除了特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已 经发表或撰写过的研究成果。对本人的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文 中作了明确的说明。本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：固笾煎二 日期： 学位论文使用授权书 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学位论文的规 定，即：东北师范大学有权保留并向，冒家有关部门或机构送交学位论文的 复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权东北师范大学可以将 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 印或其它复制手段保存、汇编本学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：豆b 塑查 指导教师签名： 同 期：殛呈二华彩日 期： 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 电话： 邮编： 东北师范大学硕士学位论文 1 引言 1 1 本文的研究背景 从网络诞生发展到今天网络技术在各个领域中的应用已经越来越广泛，网络不断地 改变着人们生活的各个方面。当然伴随着人类不断进步不断成长的教育领域同样也随之 发生着重大的变化，众多传统的教育方式正在被网络教育这个现代化的模式悄然取代， 这些种种的变化不仅是现代教育发展的需要，也是改革教育模式、提高科研和管理水平 的必然趋势。 众所周知，教育领域的教学内容更新越来越迅速，传统的考试方式从考试产生之同 起就一直被沿用至今，教师们不得不反复的去花费大量的时间和人力去组织试卷，分发 试卷等，完成一系列传统考试的步骤。但是当考试频繁且试卷要求较高时，教师的工作 就变得越来越复杂与繁重，而此时基于w e b 的考试方式伴随着网络化的教育技术被人们 采用，这种考试方式变得越来越受欢迎，在被应用的初期它凸显出了信息技术的优越性， 但是也出现了另一些问题，组成试卷的不合理性，考试过程的不安全等，因此对基于w e b 的考试系统的组卷策略的优化是本文所要研究的重点问题。 1 2 研究的目的 传统的教学效果考核方法和手段已经迫切需要改革和变更，怎样更好更充分的利用 网络技术来实现网络化、无纸化的考试目前成为众多学者和教育工作者的目标。在网络 化的考试系统中判定教学效果方式的关键部分是组卷模块，它在整个考试流程中起着重 要的作用，组卷策略的优劣直接影响了教师对授课效果的检验，一种好的组卷策略能够 使得教师用户高效，安全，合理的完成教学效果测试的过程，其真实、准确的反映结果 也受到教育工作者们的一直认同。因此基于网络化的组卷策略能否有效避免人为主观因 素的影响，对提高考试的效率和可信度，进而提高教学效果和教学质量都具有重要意义。 本文根据当前基于w e b 的考试系统中存在的组卷效率不高，组卷后试卷的安全性差 等问题，提出了一种新的组卷策略，并针对系统中的试题判定问题提出了一种更有效更 合理的方法，旨在推动高校信息化建设加快考试方法以及考试手段的现代化。 1 3 研究的意义 众所周知，在基于w e b 的考试系统中自动组卷模块是其实现自动化或半自动化考 试的核心目标之一，如何保证自动生成的试卷最大程度地满足用户需要，同时，又使其 具有随机性、安全性、有效性等，这是系统设计与实现中的一个难点。传统的自动组卷 l 东北师范大学硕士学位论文 方法基本上都做到了试题的随机性，也基本上满足试卷的约束条件，但在试卷的安全性 和有效性方面效果不是很好。本文所研究的基于w e b 的考试系统的组卷策略，重点从 产生的试卷的有效性、安全性、合理性等方面对以往的系统加以改进。本文重点阐述了 新的组卷策略在提高教师组卷效率、加强试卷生成的合理性等方面的改进，同时基于新 的组卷策略对学生在考试过程中互相抄袭，考前提前获得试卷，考中试卷获取冲突，考 试突然中断等安全问题也得到了解决，并且在考试结束后试卷的批阅过程也给出了更合 理的办法，使得系统能够更好的达到用户的需求。 1 4 本文的研究内容 根据对以往的研究内容的分析与比较，本文从以下几个方面进行研究 ( 1 )基于w e b 的考试系统的总体设计，重点针对系统中的学生考试、批阅试卷、 成绩查询等关键模块进行描述，提出了一种新的设计方案。 ( 2 ) 重点针对组卷策略进行了研究，通过对常用的几种组卷策略的对比分析，发 现旧的组卷策略存在的一些问题，从而提出更合理的方法去有效地避免组卷效率 不高，组成的试卷合理性差等问题。 ( 3 )从试卷的评阅角度进行研究，并且提出了系统批卷与人工批卷相结合的方 法，更好的完成了教学效果的检验。 ( 4 ) 基于新的组卷策略同时避免了学生在考试过程中出现的互相抄袭，考前获得 考卷的问题，最后给出组卷策略所使用的题库e r 图以及数据库的表结构关系。 2 东北师范大学硕士学位论文 2 基于w e b 的考试系统的总体设计与分析 本文所介绍的w e b 的考试系统是以题库方式、对考试试题进行统一管理的基于网络 的一种在线考试系统。全面实现了考试工作的网络化、无纸化、自动化。该系统采用b s 的架构，可用于局域网和w e b 的在线考试，经过实际考验可以承载大规模在线考试的需 求，而且对服务器的配置要求非常低，客户端不用任何设置。通过系统强大的后台设置 功能，用户可以根据自身需要设定考试功能。在线考试系统中试卷的生成、试卷的提交、 成绩的批阅等都可以在网上自动完成。这样一来，教师所要做的只是精心设计题目、维 护题库，而不是组织考试和批阅试卷，从而大大减轻了教师的负担，其价值是相当可观 的。 2 1 基于w e b 的考试系统的构成与分析 2 1 1 基于w e b 的考试系统用户角色与构成 w e b 系统中的权限设置确保了系统的安全性能，不同角色被分配适当的权限将决定 系统能否合理的运行，在基于w e b 的考试系统中每个角色按照其权限将负责系统中的不 同功能操作，最终完成考试的过程，因此根据不同用户在不同过程所负责的操作功能本 文将用户角色做如下分类： 表1 基于w e b 的考试系统用户角色 用户角色角色操作说明 对基于w e b 的考试系统拥有最高管理权限，可由考试项目负责人或其 系统管理员 他被授权管理者担当。 在系统管理员的授权下，对指定范围的题库资源、试卷、考试项目等 考试管理员 享有管理权。 被考核对象，学生用户，在无纸化考试系统中，通称为“考生”，在系 考试用户 统管理员或考试管理的组织安排下，参加在线考试。 2 1 2 基于w e b 的考试系统功能模块设计 按照用户在考试过程中的不同操作范围可以将基于w e b 的考试系统划分为三个子系 统： ( 1 )考务管理系统：安排考试的日期，设定考生的i p 范围，批量导入导出考生 名单，设定试卷的有效性，设定成绩的发布时间，设置是否允许考生查看成绩， 设置是否允许考生查看答卷，设置是否允许考生查看测评报告等。 3 东北师范大学硕士学位论文 ( 2 )教师端子系统：面向教师用户，对试题题库、考试试卷、学生成绩，按照各 自负责的科目或者考试去划分不同的可操作权限，针对每次考试设置考试及格 线，设置是否显示结论( 通过不通过) ，允许操作该教师用户生成的试卷，模板， 试题等。 ( 3 )在线考试系统：面向被考核学生用户，在线参加考试，在同一系统界面显示 所有题型，考生可以自由切换题型作答，并可第一时间对考试结果进行自我评 估。 参照各个子系统的功能，根据系统的构成设计系统的功能结构如下图所示 考试结果统计 考试结果查询 图1 基于w e b 的考试系统的功能结构图 依据各个子系统完成的不同部分的功能，整个基于w e b 的考试系统应具备如下几个 主要功能模块： ( 1 ) 用户管理模块 1 用户管理：对考试系统用户进行增加、修改、删除等操作。系统管理员可以建 立考试管理员、考试用户；管理员在系统管理员的授权下，可以建立考试用户，批量导 入导出考生名单等。 2 用户权限管理：系统管理员动态赋予或回收考试管理员对题库、试卷、考试的 管理权限。 ( 2 ) 考务管理模块 1 安排考试的r 期，设定试卷的有效性，设定成绩的发布时间，设置是否允许考 生查看成绩，设置是否允许考生查看答卷，设置是否允许考生查看测评报告等。 4 东北师范大学硕士学位论文 ( 3 ) 题库管理模块 1 科目管理：执行建立、修改、删除科目等操作，并指定科目的管理者与管理权 限。科目针对试题的专业特性、知识点、考核教材等属性进行管理。 2 试题库管理：基于科目建立试题库，可指定试题库中包含的试题类型。并执行 试题库信息的修改、删除等维护性操作。 3 试题管理：向题库中添加新的试题，根据创建试题的类型分别归类操作，针对 不同的题型分配不同的形式，同时执行试题修改、删除等维护性操作。 4 试题导入：从网络考试系统外部导入试题资源( 如：e x c e l 格式的试题文件) ，可 将试题导入指定的科目、题库。 5 题库导入导出：基于约定的数据接口，从基于w e b 的考试系统外部大批量导入 试题资源，并可将网络考试系统内部的题库导出为外部题库文件，用于题库备份等应用 需求。 ( 4 ) 试卷管理模块 1 组卷管理：针对考试的需求，基于科目、题库、知识点( 考核点) 、题型、难度、 期望平均值，主观题评卷教师等要素组卷；组卷时可指定试卷从某个题库选择试题，指 定试卷总分、答卷时间等属性，组成的试卷的样卷可以查看；支持模板组卷与自动组卷 两种组卷方式。 2 试卷管理：对存在的试卷进行管理，包括删除考过的试卷，查看旧的试卷，查 看正在进行的考试的试卷剩余数量和还没有开考的考试，对考完但还没有批阅主观题的 试卷在指定的教师用户系统中将显示等待批阅的试卷，指定批阅试卷的教师登陆系统确 认系统的判卷结果满意或者更改不满意的判卷结果后，然后主观成绩将显示给学生用户 查看。 3 试卷发布：基于考核需求，在考试时间到达的当日，学生用户可以登陆系统参 加在线考试，由于系统生成的试卷是参数值相同但是试题组成完全不重复的试卷，所以 组织考试的监考部门可以安排学生考试，不必担心考试过程当中互相抄袭，或者考前学 生提前获得考卷的问题。 ( 5 ) 考试管理模块 1 考场监控：在线考试进行时，对考试情况进行现场监控。监控内容包括：查看 每个考生的身份状态、设定考生的i p 范围、调整考试机位、确认考生的身份、查看缺 考考生、删除无效答卷等。 2 断线续考：在考试过程中，经常会存在计算机断线、死机等许多不可预测的问 题，造成考试的中断，极大地影响了考试的进行，断线是否能续考是在线考试系统的一 个关键问题。考生正常登入考试系统后，系统抽题组卷成功，生成一个以“考生+ 试卷 名的临时表供考生解答，记录考生的答案。如出现断线问题，考生重新登入后，系统 自动查找是否存在该生的暂存试卷，如有，则调出试卷，同时读出考生的答卷，供考生 继续考试。考生正常考试结束，将这份暂存试卷转为考生的最终试卷，评分并保存。 5 东北师范大学硕士学位论文 2 评卷管理：考试结束后提交考卷，考生就可以查看客观试卷以及考过的试卷， 考卷的主观试卷必须等待判卷教师的确认之后才可以查看并能累加出学生的总成绩。如 果试卷中的试题全部由客观题组成，评分工作由系统自动完成，不需分用户手工评分， 如果试卷包括主观题则需要组卷当中指定的教师去批阅试卷或者确认系统自动批阅的 主观题是正确的即可。 3 成绩管理：查看考生成绩分数、考试通过情况( 是否及格) ，根据分数进行排名， 查询分析、生成成绩单等。 4 考试结果分析统计：对考试成绩分布情况，以及针对知识点( 考核点) 、题型、 每道试题正确率或得分率进行分析统计。 2 2 基于w e b 的考试系统核心功能设计 在线考试 参加考试：考生在指定的考试时间登入系统，参加管理员安排的在线考试。考试过 程中，考生针对试题作答，可随时检查答卷；考试过程中，系统实时提示答卷剩余时间； 考生完成答卷后，可执行提交答卷操作完成考试，如果考试未在规定的时间内完成，系 统将自动提交考生答卷；支持所有试题在一个屏幕下显示，考试根据题型选择每一部分 试题作答。 用户组卷 用户根据要生成的试卷的形式，按照系统管理员设定的组卷参数来选择完成，用户 可以设定考试时间、考试题所在题库、试题难度、考分要求，期望平均值等参数，然后 系统将自动生成( 可以模板组卷，不需要选择参数) ，随机组成每一份试卷，其参数的 值都是相同的，但是卷面的内容各不相同，这就避免了考前漏题、考生互相抄袭的现象。 考生i p 地址设置 试卷与i p 绑定：在考生登录系统的过程当中如果考生同时抽取到同一张试卷，这 些考生将都不能j 下常参加考试，所以系统为了避免这个问题，在考生抽取试卷时将一张 试卷仅与一个i p 地址绑定，那么如果另有考生抽取该试卷，系统将首先确认该试卷是 否已经被占用，如果被占用，则该考生将再次默认去抽取另一张试卷参见考试，反之则 将该考生i p 记录到试卷中。 考生成绩查询 ( 1 )查看考试答卷：考生完成考试后，如果管理员授权，考生可查看个人的考试 答卷，将个人答案与标准答案进行比照，并可查看试题解析。 ( 2 )考试查分：考生完成考试后，如果管理员授权，考生可查看个人的考试成绩 分数，包括客观分数和主观分数，但是如果主观试卷没有被批阅则无法考到主观题成绩。 ( 3 )查看考试成绩排名：考生完成考试后，如果管理员授权，考生可查看考试成 绩排名报告，并可查看个人在排名中所处的名次。 ( 4 ) 考试答卷分析：考生完成考试后，如果管理员授权，考生可对个人卷进行分 东j l i j i l i 范大学硕士学位论文 析，包括知识点( 考核点) 、题型的正确率或得分率等情况。 7 东北师范大学硕士学位论文 3 基于w e b 的考试系统中的组卷策略的分析与设计 3 1 基于w e b 的考试系统的特性 在目前众多成型的网络考试系统中，大多数系统都可以实现统一考试的基本功能， 但在这些基本功能中“组卷 无疑是所有网络考试系统的核心，因为无论是传统的考试 还是基于网络的考试的前提都必须有卷可考，而试卷质量的高低自然就是考试环节的重 中之重，所以本文将对组卷策略做重点研究。 网络化的考试系统有其不同于其他w e b 系统的特性，将其总结如下： 表2 基于w e b 的无纸化考试系统的四大特性 特性说明 自由性在时间和空间上做到让考生及教师享受绝对的自由性 公证性自动计时功能保证考生有相同的答题时间确保了考试的公证性 客观性每一份考卷由系统随机自动生成确保考试的客观性 准确性每份考卷都有系统自动批阅保证了成绩的准确性 ( 1 )考试自由性 基于w e b 的考试在时间和空间上不像传统的考试一样受到限制，可以实现考试时间 灵活，不同地区同时在线考试，充分利用了w e b 为人类带来的便利，只要能上网就能完 成规定的考试，特别为不能参加繁琐的统一地点考试的非在校学生群体提供了很好的考 试方式，使每一个用户享有充分的自由性，本文设计的基于w e b 的考试系统中由于生成 的试卷的内容可以完全不同，并非简单打乱排列顺序，而是统一次考试的试卷没有相同 的考题，因此在考试的自由性方面能够达到很高的标准，避免了花费大量的时间人力去 组织统一考场考试。 ( 2 )考试公证性 本文设计的基于w e b 的考试系统可以事先对允许答题的时间进行设置，可以实现在 考试丌始前和考试结束后参加统一考试的考生都不可能对试题进行作答，这也就保证了 本次考试的平等和公证性。并且系统的自动计时功能对答题时间进行计时，在考试时间 用完时，系统将自动提交考生的考卷，这样就确保了每一位参加考试的考生都在同一时 间段完成考试。 ( 3 ) 试卷客观性 本文设计的基于w e b 的考试系统的试卷由系统自动组成，除非是参加考试的考生否 则考前不可能看到考卷，如果考卷提前曝光那么此份考卷将自动作废生成另外一份考卷 提供给参加考试的考生。也就是说系统根据出卷人对科目、题型、数量、分值、考题所 8 东北师范大学硕士学位论文 考查知识点以及难易程度的要求从题库里随机抽取相应数量的试题组成每一份试卷，避 免了人为出题时对试卷结构的主观固定性，保证了每份试卷的客观性，参加考试的每位 考生将随机分配不同的试卷，也保证了考试的客观性，避免了抄袭等作弊行为的发生， 为教师进一步验证教学效果提供了有效的证据。 ( 4 )成绩准确性 本文设计的基于w e b 的考试系统在考生提交试卷后根据数据库里存储的标准答案进 行试卷的批阅，不会出现人工批卷时的误判、漏判等因为主观因素造成的判卷错误，从 而保证了判卷的客观性和考生成绩的准确性。 另外，教师还可以利用系统对整体的考试成绩进行查询分析，得到需要的相关信息， 对以后的教学进行必要的改进，从而达到提高教学质量的目的。 3 2 常用组卷策略比较分析 ( 1 )随机法组卷策略口1 随机法组卷策略的基本思想是随机从试题库中抽取一道试题，然后系统对组卷约束 条件进行判断，如果所有约束条件均得以满足，表明该题可选，加入试卷试题队列：否则 排除本题，再次随机选择一道试题进行判断，直到选中的试题满足组卷所有约束条件为 止。 该策略的局限性：随机法组卷策略具有随机性，符合约束条件的试题需要花费很长 时间的选择，如果试卷的试题数量较大则需要消耗很多时间去选择，并且如果某种约束 条件比较苛刻，那么组卷效率会十分低下。 ( 2 ) 搜索法组卷策略瞳1 搜索法组卷策略是基于随机法组卷策略之上，可以先将符合约束条件的试题全部选 择出来，然后进行筛选，以提高苛刻约束条件下的组卷效率，保证所选试题为试卷的最优 或较优选择。 该策略的局限性：当试卷的控制指标多时，常常只能满足局部控制指标而导致组卷 失败，当题量大时组卷的时间较长，而且因为组卷速度较慢无法在网络环境下实时应用。 ( 3 )优先权组卷策略 采用搜索法组卷策略时，系统必须将试题库里面的所有试题进行判断，当符合某种 约束条件的试题( 比如难度较高、分值较大的试题) 比较少时，会浪费大量时间去判断无 法满足约束条件的试题。如果将这类题型进行优先权值设定，那么在出卷时按照优先权 选取试题，可以大大提高此类题目的选取效率。 该策略的局限性：设置优先级的缺点是当反复抽取同样条件的试卷时，优先级高的 试题总是出现在生成试卷中，优先级别低的试题总是很少被选择，这样就造成了局部试 题的使用率很低。 ( 4 ) 专家系统抽题策略口1 专家系统抽题策略的优点是计算机能通过专家知识库的知识智能的设置试卷模式 东北师范大学硕士学位论文 和抽选试题，从而使试卷的题型、难度、认知度等相应指标设置的更加科学，对被测试 者的评估的准确性和可信度更高。但专家系统的开发一般用专门的专家系统语言如 c l i s p ，这种语言有移植性较差、开发工具和硬件成本高、嵌入性低的缺点。 3 3 基于w e b 的考试系统中组卷策略的设计 现有的考试系统的组卷策略存在一些明显的不足之处，在组卷控制指标较多时常常 为了追求精确的满足所有的控制指标而放弃了组卷效率的提高。传统的组卷策略都考虑 到组成一套精确满足控制指标的试卷，在考生参加考试的时候，只要每人获取一张该试 卷，统一进行考试就可以了，但是这些策略中没有考虑到远程考试时学生不能参加统一 考点考试而出现的互相抄袭或者试卷提前漏题等一些问题。 在基于w e b 的考试系统的设计中，试题质量控制与参数设置、组卷策略是最重要的 两个环节；系统题库建成后，用户需要输入一些查询参数，系统将根据这些参数抽出最 适合参数要求的试题，组成能够实际使用的试卷，定义这种查询参数以及对这些参数进 行变换算法，称之为组卷策略。组卷策略的实质是将对人比较直观明了的组卷参数变换 成计算机能够直接操作的试题属性项，然后根据这些属性项，在题库中抽取试题组成试 卷。因此，n 3 完整的组卷策略应该由三部份组成：试题属性项定义、组卷参数的定义、 变换算法的说明。 ( 1 ) 试题属性 试题属性是指试题的章、知识点、难度、题型、认知水平、区分度等反映试题性质 的信息 本文中所涉及的试题属性包括如下部分： 表3 系统试题属性设置 序号属性名属性含义 l 试题编号试题的唯标识，由系统自动给出 2 试题类型包括单项选择题、多项选择题、判断题、填空题、设 计题、简答题，是组卷的重要参数之一 3 考察知识点 试题在教学大纲中所属知识点，是教师用以确定考试 范围的重要依据 4 所属章节试题所属的章节 5 难度试题的难易程度 6 区分度试题对学生能力的鉴别力 7 题目内容试题的具体内容 8 参考答案 试题的参考答案 ( 2 ) 组卷参数 1 0 东北师范大学硕士学位论文 组卷参数是指组成试卷的必要元素，标识了组成试卷的各个客观条件，分为试卷名 称，考试日期，考试时间，试卷数量等。 1 考试同期本套试卷的考试日期 2 出题教师 该试卷出题的教师 3 考试用时考试消耗用时，即考生作答时间 4 期望平均分用以作为考试试题的难易程度选择的参考，分高题难。按照每个题 型去设定 5 试卷题型考试试卷中要以哪种题型考察考生，可多个题型，也可单以题型 6 试卷数量所要生成的试卷的数量，一般要大于考生的数量 7 试卷描述给本次考试试卷加以说明性的描述，例如：期木考试 ( 3 ) 变换算法 组卷算法是组卷过程中从题库抽取试题组成考卷的方式方法，所以本文中所采用的 组卷算法是考虑传统组卷策略中组卷算法的不足之处，从技术上实现了在满足控制指标 的基础之上高效率的生成无重复考试试卷。该策略的主要思想是：通过利用搜索算法在 在试题库中进行广泛搜索，利用搜索算法的优点，选取组卷参数等控制指标都满足用户 要求的大量试题按照高效的组合算法形成大于考生数量的不同组合试卷，本系统中用户 可以采用两种方式进行组卷，此部分将在3 4 1 节做详细说明。 按照该策略生成的试卷，首先能够满足教师用户的不同的考核目标，其次能够不再 浪费大量的人力去组织考生同一考点考试，只要用户有一台能上网的电脑，考生就可以 参加本次考试，更好的保证了考试的高效性、客观性。 3 4 基于w e b 的考试系统中组卷功能模块的实现 基于3 3 节中的组卷策略的设计思路，本文中所设计的考试系统组卷模块中需要考 虑到如下几方面： ( 1 )满足教师用户的不同考核目标，即生成试卷要满足不同的约束参数要求； ( 2 )满足用户的不同功能要求，用户在使用系统组卷时要求组卷过程简单易操 作，用户不需要反复的花费时间去输入各种组卷参数； ( 3 )满足考试过程的客观性、安全性，能够避免考生在考卷相同的情况下互相传 递答案，互相抄袭等作弊的现象； ( 4 )满足试卷生成的高效性，在生成大量的考卷时，系统的组卷效率要达到用户 的要求。 本文中所设计的基于w e b 的考试系统的约束条件分析归纳为以下几类： 1 试题唯一性约束。对于一份试卷试题不能前后重复出现，可以在数据库中为试题进行 编号进行标示，从试题库中选择试题时不选择相同编号的试题就可以保证试卷中的试题 的唯一性约束。 2 试题的总分约束。一份试卷所有试题分数之和应该等于为该试卷指定的分数，例如 东北师范大学硕士学位论文 1 0 0 分。每道试题的分值可以是在生成试卷的过程中动态赋值，也可以在试题库中为其 赋予固定的分值，但是这样就限制了试题的灵活性，所以我们本文的系统选择了前一种 获得分数的方式。 3 试卷考试时间约束。试卷所有试题的估计用时之和应该与为该试卷所指定的考试时 间大致一致，一般相差不能超过5 。本文中的考试时间的设定是教师指定时间，由于试 卷是在一屏中显示，则考试时间的约束就为整个试卷的完成时间，不在单个题型对其进 行约束。 4 试题题型分布约束。试卷所有试题题型数量应与出卷老师设定的一致。试题的题型 可以设置多种题型，教师根据需要选择组成的试卷中想要以什么形式去考核学生的学习 效果。 5 试题难度分布约束。试卷的难度应与出卷老师设定期望平均分成反比，例如：教师 用户希望测试基础知识，就要设定期望平均分是9 0 分或1 0 0 分，这样生成的试卷难度 中的简单题所占比例就大一些，即基础的试题比重更大。 6 知识点分布约束。试题的知识点分布应与出卷老师的设定相当。本文中的试题知识 点以题型为一个单位，分别设定每种题型所要考察的知识点，在以知识点为条件去筛选 试题库中的试题组成考卷。 3 4 1 基于w e b 的考试系统的两种组卷方式 在基于w e b 的考试系统组卷功能模块实现的过程中，首先用户需要添加试卷的基本 信息，包括5 个部分： 表4 组卷基本信息表 组卷基本信息说明 试卷名称本次考试的试卷的名称 考试同期考试开考同期 考试时间考生对试卷做答的时间 试卷描述对本次考试的试卷的一些说明( 例如考试类型，公式等) 试卷总分本次试卷的卷面总分值 以上5 个基本信息是生成考卷的必要信息，用户尽量填写完整以保证考试能够正常 进行。用户输入完成基本信息之后，为了方便教师用户完成组卷的过程系统将提供两种 不同方式的自动组卷。 1 自定义参数组卷 2 模板组卷 ( 1 )自定义参数组卷 以往的网络考试系统总是给定教师用户固定的考卷样式，教师只能在固定的模式下 去完成试卷的生成，造成了每次生成的试卷只是在考题的顺序上有所变化，教师不能按 照自己的要求完成不同要求的有针对性的测试考试等。考虑到这种情况我们设计了自定 1 2 东北师范大学硕士学位论文 义参数组卷这种生成试卷的方式，如果教师用户希望根据自己的需要选择试卷题型、考 试知识点分布、试题的难易程度等，教师用户就可以选择自定义参数组卷。 进入自定义参数组卷后，教师首先要选择组卷题型，可根据自己对试卷的要求从系 统提供的题型中选择部分或全部题型作为考试试卷的卷面题型。然后进入下一步组卷范 围选择部分，在这一部分教师需要填写组卷所需的每一个题型的题数、期望平均值和每 一道题的分数。教师还可根据希望本次考试所要考察的知识点去选择知识点分布，让试 卷内容有目的的去考察学生的学习效果，如果不选择知识点分布系统将在选取试题时随 机分布知识点，全面考查学生对该科考试的知识掌握情况。 完成以上选择之后用户进入试卷信息确认部分，如果对填写过的相关信息有所修 改，教师可以在此部分修改组卷的基本信息：试卷名称、考试r 期、考试时间、试卷描 述。同时为了让教师对自己所做的选择有整体的了解，此部分还将呈现给用户整套试卷 的期望平均分，试卷期望平均分由组卷范围选择部分中每个题型的期望平均分计算得 出，并且以表格形式显示考试范围信息，包括：选择的题型，每个题型试题数量，每个 题型的总分情况等。用户确认这些组卷基本信息之后可选择两种操作： 1 存为模板。 存储以上组成试卷的设置( 包括卷面题型的选择，每种题型的试题数量和期望平 均值，每道题目的分数，试题的知识点分布) ，将这些信息存储之后，用户再次组卷时 就可以选择存储过的模板来完成组卷。 2 开始组卷。 系统将根据用户填写的组卷信息以及选择的卷面设置自动生成一套预览试卷，教师 能够在线看到经过前面各个组卷步骤得到的试卷效果，然后依据预览的试卷是否满意来 决定是否生成成批的试卷，这样就完成本次自动组卷的全过程 第一步 日 y 第四步 吗 y 图2 自定义参数组卷流程图 1 3 东北师范大学硕士学位论文 ( 2 ) 模板组卷 为了方便教师组卷，可以选择选择模板组卷。系统提供给用户一些系统自带的组 卷模板和用户曾经存储的模板，教师可以查看每个待选择模板的详细信息。教师选择好 自己满意类型的模板之后就进入“确认成卷信息，在此部分同自定义参数组卷部分 的“确认成卷信息一样，最后确认一系列信息后预览试卷完成本次组卷。 第一步； 氛 ) y 篝二步， 氏 y 第三步“ 图3 模板组卷流程图 第四步t 氏 日 以上两种组卷方式，提供给教师用户不同的组卷需要，自定义参数组卷可以满足用 户在组卷参数要求不同于其他用户的情况下，用户选择此方法来完成试卷的生成。模板 组卷可以简化用户的组卷流程，用户可以利用自己定义过的组卷模板去反复的生成同一 样式的试卷，大大提高了考试试卷的生成效率。 3 4 2 基于w e b 的考试系统的组卷算法描述 大多数系统都采用了一种根据某个数学公式来计算试题编号组成考试试卷，这些算 法都不能达到完全随机的设计想法，往往符合要求的试题反复的出现在考试中，使得其 他试题就形同虚设，而且一次只能生成一种试卷，考题搭配固定，这就造成了考试试卷 的相对不随机性。我们采取了一种随机函数来生成试卷，此函数是众多生成随机数中最 合理最快速的一种方法。 本文的组卷方法是根据组卷参数逐一筛选，首先按照题型要求选择组卷试题，把系 统的试题按照不同的题型存储在不同的表里，可以划分为六种题型：单选题、多选题、 判断题、填空题、简答题、程序题。 系统中的一些组卷参数的控制，是通过数据库中的相应表中字段去衡量的，其中比 较重要的的关键因素为试卷的区分度和难易度。 1 4 东北师范大学硕士学位论文 ( 1 )试卷区分度 区分度是考试试题分析的一个指标，反映了试题对考生素质的区分情况。其数值在 一l 1 之间，数值越高，说明试题设计的越好。区分度反应一个题目的鉴别能力，是筛 选题目的依据由其可得到三方面的信息：题目能否有效的测量或预测所要了解的某些特 性或j 下态；题目能否与其他题目一致的分辩被试；以及被试在该题的得分和测验总分数 间的一致性如何。试卷的区分度和难度关系很密切。太难、太易的题目，区分度都不 很好只有中等难度的试卷，区分度才比较好。区分最佳