（计算机应用技术专业论文）计算机基础课考试自动阅卷技术研究.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 进行无纸化网络考试是计算机基础课教学改革的一项重要措施，而自动评卷 是考试系统的关键。 为了缩短开发周期，采用面向对象程序设计方法，利用v b 作为主要开发工具 来完成课题的研制、开发。论述了每个功能模块的特点，在统一的自动评卷平台 下，为不同的模块设计了相应的评分方法。针对系统设计中的难点，提出系统、 完整、行之有效的解决方案，通过自己独创的变通方法克服评卷中的一些设计困 难。研究v b a 到v b 的可移植性，运用o l e 自动化技术在后台控制进行评分，利用 a d o 技术将w o r d 等题目文件以长二进制数据形式存放在试题库中，并用d a o 方法 取出这些数据。 根据系统对e x c e l 的分类编码，使用e x c e l 对象和v b a 来对考生的操作做出正确 地评判；利用v b a 编程语言解决对w o r d 模块评分时段落定位困难的问题，对同样 影响评分精确性的中英文混排字符串也作了技术处理；对w o r d 表格的评分采用了 三步评分法；利用界面设计技巧将汉字录入题的评分难度转移到界面上，有意识 地提高了学生输入的准确率；利用f s o 和a p i 实现w i n d o w s 操作的评分；对程序改 错题和程序填空题，提出先看运行结果，再看步骤的评分思路。针对学生对考试 结果的质疑，运用“考场再现”的方法来解决。在系统实现过程中，利用编程技巧 增强系统的可靠性和容错性，提高系统的安全性。 关键词：网络考试，试题库，自动评卷，面向对象 华中科技大学硕士学位论文 a b s 仃a c t t h ep a p e r l e s se x a m i n a t i o ni sa ni m p o r t a n tp a r to ft h er e f o r mc o m p u t e rb a s i s c o u r s ee x a m i n a t i o n c h e c k i n gt h ee x a m i n a t i o np a p e rb yh a n dh a sm a n yd i s a d v a n t a g e s s oi ti so fv i t a li m p o r t a n c et oa d o p ta u t o m a t i cc h e c k i n gs y s t e m i no r d e rt os h o r t e nd e v e l o p m e n tp e r i o d ，t h ea u t h o ra d o p t st h et a r g e t 一一f a c i n g p r o c e d u r ed e s i g nm e t h o d ，u t i l i z ev ba st h em a i nd e v e l o p m e n tt o o lt od e v e l o pa n d f i n i s ht h er e s e a c h t h ea u t h o ra n a l y z e st h ec h a r a c t e r i s t i co fe v e r yf u n c t i o nm o d u l e s a n dd e s i g nc o r r e s p o n d e n tg r a d i n gs y s t e m sf o rd i f f e r e n tm o d u l e s 。t h ea u t h o ra l s op u t s f o r w a r ds y s t e m a t i c ，c o m p l e t e ，e f f e c t u a ls o l u t i o nf o rt h ed i f f i c u l tp o i n ti nt h es y s t e m t h ea u t h o rs t u d i e st h et r a n s p l a n t a b l i l i t yo fv b aa n dv b ，u s e so l ea u t o m a t i c t e c h n o l o g yt oc o n t r o la n dg r a d ei nt h eb a c k s t a g e ，u t i l i z ea d ot e c h n o l o g yt ol e a v e s u c ht o p i cf i l e sa sw o r di nt h eq u e s t i o nb a n ka n dt a k e so u tt h e s ed a t aw i t hd a o m e t h o d t h ea u t h o ru s e se x c e lt a r g e ta n dv b at oj u d g ec o r r e c t l yt h ee x a m i n e e s o p e r a t i o na c c o r d i n gt os y s t e m a t i cc a t e g o r ya n dc o d eo fe x c e l ；t h ea u t h o ru t i l i z e sv b a p r o g r a m m i n gl a n g u a g et os o l v et h ed i f f i c u l t yo fo r i e n t i n gi nw o r dm o d u l ea n dm a k ea t e c h n i c a lt r e a t m e n tf o rt h ec h i n e s ea n de n g l i s hm i x i n gw h i c hi n f l u e n c e st h eg r a d i n g a c c u r a c y ；t h ea u t h o ru s e st h r e e s t e pg r a d i n gm e t h o df o rw o r df o r m ；t h ea u t h o ru s e s i n t e r f a c ed e s i g ns k i l lt ot r a n s f e rt h eg r a d i n gd i f f i c u l to ft h ec h i n e s ec h a r a c t e r s q u e s t i o nt ot h ei n t e r f a c et oi m p r o v et h er a t eo fa c c u r a c yo ft h es t u d e n t s p r i n t i n g ；t h e a u t h o rm a k eu s eo ff s oa n da p it og r a d ef o rw i n d o w so p e r a t i o n ；f o rp r o g r a m c o r r e c t i n gq u e s t i o na n dp r o g r a mf i l l i n gq u e s t i o n ，t h ea u t h o rp r o p o s e sag r a d i n gi d e ao f “f i r s to p e r a t i o nr e s u l t ，t h e no p e r a t i o np r o c e d u r e ”；t h ea u t h o ru s e s “r e p r o d u c t i o no f e x a m i n a t i o nh a l l ”t od e a lw i t ht h es t u d e n t s o p p u g n ；t h ea u t h o r su t i l i z e st h e p r o g r a m m i n gs k i l lt os t r e n g t h e n s y s t e m a t i cd e p e n d a b i l i t ya n df a u l t t o l e r a n ta n dt o i m p r o v et h es y s t e m a t i cs e c u r i t y k e yw o r d s ：n e t w o r ke x a m i n a t i o n ，i t e mb a n k ，a u t o s c o r i n g ，0 b j e c t o r i e n t e d - i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，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 集体已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。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：孪d ， 幸 日期：伊兄# l 。月) 1 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，郎：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。 本人授权华中科技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。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本论文属于不保密囤。 ( 请在以上方框内打“”) 学位论文作者签名：孝l j 譬 f ：i 期：叩口罗年j o 月7 怕 艚溯虢伽彩 期：肼胗肘缸1 华中科技大学硕士学位论文 1 1 课题背景 1 绪论 1 1 1 传统考试的不足 学校教学工作中，考试是其中重要组成部分。提高考试工作的标准化，加快 试题更新的速度，有效地利用教师资源，避免试题难度出现波动，是提高现代教 育管理水平、与国际教育接轨的一项重要举措【1j 。目前，随着我国高等学校学生人 数的增加，教育现状是师生比例远远超出了教师的工作负荷。教师承担的教学任 务非常繁重，特剐是每到期中或期末考试，教师要花大量的时间出卷、组考、阅 卷、登记分数以及进行试卷分析，而这其中有很大一部分是简单重复性的工作， 费时费力，工作效率非常低下。且考试过程中的考生作弊【2 q 】总是屡禁不止，成了 老大难问题【5 】。并且阅卷过程中，教师评分标准往往不是很好掌握，有时同样的错 误，对甲考卷扣2 分，对乙考卷可能就扣3 分，而出现这种情况有时教师并不一 定意识到。在进行教学统计和教学评估时，由于手工计算工作量太大，只能作一 些初级统计，难以得到全面客观的评估分析。由此可见，传统考试不仅浪费大量 的人力物力和财力，而且极其繁琐，十分容易出错。因此，在信息技术已充分发 展的今天，传统考试己经不能适应客观实际的需求，更无法跟上时代发展的脚步， 因此利用计算机组卷、阅卷使标准一致，让计算机来代替繁重而又重复的手工劳 动，同时最大限度排除人为因素的作用，避免人为误差及人情分等问题【6 】，最大程 度的保证考试的客观性、实时性、可靠性【7 1 。这些对提高教学效率有着积极的意义。 此外，考试系统将满足众多教师对于大量试题、试卷的管理工作，使教学资源能 够共享，得到充分利用。 1 1 2 网络考试是现代化教学不可缺少的一个重要环节 传统考试要求老师出试卷、印试卷、安排考试、监考、收集试卷、评改试卷 华中科技大学硕士学位论文 和分析试卷。这是一个漫长而复杂的过程，己经越来越不适应现代教学的需要。 网络考试系统是传统考场的延伸，它可以利用网络对学生进行考试，加上数据库 技术的利用，大大简化了传统考试的过程。因此网络考试系统是电子化教学不可 缺少的一个重要环节。 网络考试系统的大量普及实施，对于传统考试的管理机制、作用等都将产生 重要影响，整个考试流程呈现智能化的特征。如智能化地进行分考场、抽题、组 卷、阅卷评分、成绩统计等全部考务流程，同时将考场管理、考生信息管理、各 类分析报告和考场设备监控等业务，也全部实现智能化、网络化管理【引。 网络考试系统能促进高校考试命题的科学化、合理化。通过网络考试的题库 管理系统，不断丰富题库，准确界定题库的难度与区分度，从而能达到考试试题 覆盖面广。区分度、难度合理，使考试能准确反映考生实际能力，有较好的信度 与效度。 网络考试系统能减少重复性工作，提高高校现代化管理水平。考试的组织， 涉及多方面的因素，如编排考号、分考场、发成绩、上报成绩等。通过网络考试 系统，可以将各个方面的内容统一管理，从而减少重复性的工作，提高学校的管 理水平h 。 网络考试系统还能促进考试公平、公正，增强考试对学生水平的测试效能。 通过网络考试系统的随机出题功能，为每个学生产生不同的试卷，从而预防作弊。 通过对网上测试过程的控制，如在需要时锁定系统，不允许学生执行与测试无关 的操作，控制测试时间，到时自动交卷等，促进考试的公平、公正。网络考试还 能够实现教学与考试相分离，促进高校教学改革等作用。 1 1 3 自动评卷是网络考试系统的关键 实现网络考试系统从命题、考试、阅卷、统计分析和成绩报告的整个过程均 由计算机完成，不仅可以减轻考试管理和评判人员的压力，提高效率，适应信息 技术的发展。同时，也可以维护藤个考试系统的客观公正，避免人为的不稳定因 素。若采用人工阅卷，需要付出极大的人力、物力，而且评阅周期长、误差大、 华中科技大学硕士学位论文 容易受主观判断影响，使得不同教师掌握的评分标准不同，相同教师对不同学生 的评分标准也可能不统一，这样，成绩统计拖拉现象严重、各班之间成绩也无可 比性，从而影响了学生的学习情绪、教师的教学积极性，最终严重影响教学质量。 所以，对于一个考试系统来说，自动阅卷是关键【1 0 】。 根据实际情况，特别是湖南文理学院非计算机专业计算机基础教学的需求， 在院级教改项目基金资助下，我和李剑波开发了计算机基础课考试系统，该系统 分为两大块：自动命题子系统和自动阅卷子系统，我主要完成自动阅卷予系统的 相关任务。该课题完成后，我校计算机基础课将实现包括基础知识题、操作题、 程序设计题三大类菇9 种题型的全部自动出题与自动评分等工作，从而真正实现 了教考分离和考试的客观公正1 1 1 1 。 1 2 国内外概况 1 2 1 国内外网络考试系统研究现状 在国外，特别是美国，计算机辅助考试已经在教育考试、职业测量、人事测 评中广泛应用，例如美国研究生入学考试、工商管理类研究生入学考试以及全美 护士国家委员会资格考试，技术较高、功能较强的世界著名的计算机、网络通信 公司所举办的各类认证考试，众所周知的m i c r o s o f t ，c i s c o 和o r a c l e 等的专家认证考 试都是通过网络考试的方式实现的【1 2 。1 引。 在我国，全国教育考试科研工作“十五”规划中，明确要求教育考试的科研工 作要在教育评价体系中发挥重要作用，在考试研究领域创造出与我国教育事业蓬 勃发展相适应的成果，以全面提高教育考试质量，推进考试事业的发展，为改革 和完善教育制度工作服务。由最初的笔纸考试到计算机网络系统考试，这是未来 发展的趋势。目前网络考试系统有两类：一类是基于w e b 的网络考试系统，另一类 是基于局域网的网络考试系统。基于w e b 的网络考试系统通常用于网络教学系统 或考生自测：基于局域网的网络考试系统通常用于比较正式的考试，如计算机等 级考试、课程期末考试、职业技能考试等。 华中科技大学硕士学位论文 近年来，许多高校都投入了大量的人力和物力研究各门课程的试题库，试题 库系统理论与技术方面的研究在最近几年取得了一定的成就，也有一些通用的或 专用的考试系统。例如上海交通大学远程教育研究室在国内率先开展这方面的研 究工作，取得了一系列卓有成效的成果。其中的w e b t e s t i n g 作为国内第一个完善 1 拘w e b 上的远程测试系统，在试用期间深受广大同学和老师的好评【1 4 】。2 0 0 1 年4 月 1 7 日华中科大开发的党校网上考试系统也在应用中取得了很好的效果。 但这些考试系统以选择题、填空题、判断题为主，真正能够对操作题等所有 主、客题型实现自动评卷的还很少，特别是市面上很难下载或购买到能用于高校 计算机基础课的考试系统。 如上所述，虽然许多高校都投入了大量的人力和物力开发计算机考试辅助系 统，使系统获得了一定的进展，但只实现了传统的组卷和客观题的自动评分，要 实现全部操作题的自动评分却并不容易，对操作题的自动评分问题至今是制约众 多上机考试系统高效运行的瓶颈【1 5 18 1 。另外，现在国内的考试系统中，很少有研 究考后学生对试卷及评分质疑问题的处理方法，可事实上会有一部分学生对机试 的评分信任度不高。我们的系统将主要对自动评分和考后学生质疑做出研究。 1 2 2 目前网络考试系统存在的问题 目前，网络考试系统正在受到越来越多的人们的重视。但从我们接触到的各 类网络考试系统可以看到，现有网络考试系统还存在许多问题，主要有： l 。主观题评卷不够完善 对于主观题评卷，目前大多数网络考试系统仍然采用的单机阅卷的方式，这 对少量的考生参加考试，问题不是很大，但如果有上千人参加考试，采用单机阅 卷就不行了。 2 系统的容错能力较差 现有的网络考试系统，一般是多台客户机与一台服务器相连，一旦应用程序 服务器发生故障，整个应用系统便无法进行。这对于大规模运用网络考试系统而 言，将是一场严重事件。 华中科技大学硕士学位论文 3 系统的严密性不够完善 现有的网络考试系统，多数在客户机上通过一个公用目录保存考生的答题信 息。下一个考生考试前，需要人工删除相关的信息。上一个考生如果将考试有关 信息保存在另一个目录下，则很容易造成系统泄密。这种状况是不利于大规模的 考试。另外，考试系统的题目放在服务器中，有的图片采用了链接的方式。这种 考试题目安全性很差，且不容易维护。 4 系统的内容不够全面 不同的科目，考试题目涉及的内容不一样。大多数网络考试系统，只能从某 些方面考察学生所学的知识，因此，这样的考试是不全面的。有的还实行了同一 个科目一部分采用网络考试，另一部分笔试的形式，这样的网络考试的内容是不 完整的。 5 采用客户机服务器结构，需进一步加强系统的可维护性 在数年前客户机服务器结构兴起之后，许多系统便使用这种结构来设计。随 着客户机服务器结构技术的成熟，使用这种结构的应用系统也执行得非常平顺。 在客户机服务器结构中通常是由客户端的机器执行应用程序，然后连接到后端的 数据库服务器中存取应用系统需要的资料。但是这种结构本身也包含了一些问题。 客户机服务器结构的问题便在于客户机服务器结构经常把应用系统的企业逻辑 编写在客户端的应用程序之中，因此当应用系统需要改变时，所有客户端的应用 程序都必须改变，这对于m i s 系统的维护来说成本较高【”1 。 我院计算机中心的机房，有七个是2 0 0 3 年以后建立的新机房。该机房的客户 机系统安装可以由机器自带的还原卡上的发射台发射。也就是只要装好一台客户 机，即可用它作母机发射到整个网络，而且速度较快，一个机房只要3 0 分钟左右。 这样，就大大简化了系统的安装更新，提高了效率，增强了系统的可维护性。从 而满足了c t $ 模式的考试系统的需要。 1 2 3 主要关键技术 1 面向对象程序设计 华中科技大学硕士学位论文 9 0 年代初，面向对象( 0 0 ) 设计法和o o 编程语言开始冲击软件市场，由于o o 的结构和规范在设计软件时可以解决复杂的问题，并且复用程度高，维护和改进 方便，迅速受到人们的喜爱与欢迎，o o 软件产品成为当今软件世界最热门的产品。 因此，在本课题选用开发方法时，也选用了最先进的o o 法。 ( 1 ) 面向对象程序设计基本概念 传统的程序设计技术是面向数据过程的设计方法，该方法把数据和过程作为 相互独立的实体，数据代表实际问题中的信息，程序代码则用来处理这些数据。 使用传统方法设计出来的程序，可重用的成分很少 2 们。 面向对象的设计方法与传统的面向数据过程的方法有本质不同，这种方法的 基本原理是，对问题领域进行自然的分解，按照人们习惯的思维方式建立问题领 域的模型，模拟客观世界，从而设计出尽可能直接、自然地表现问题求解方法的 软件【2 1 _ 2 2 1 。这样的软件系统由对象组成，对象是能完整地反映问题本质的实体。 ( 2 ) 面向对象分析( o o a ) 和面向对象设计( o o d ) 面向对象技术除了用于程序设计，更多地是用于软件工程领域。面向对象分 析过程是在软件工程的环境中建立基本系统行为的过程。它通过建立o o a 模型 描述某个特定应用领域中的对象，以及各种各样的结构关系和通信关系。 扩展o o a 模型，就得到面向对象设计( o o d ) 模型。o o d 模型除了包括o o a 模型的层次之外，同时又引进了其他部分，规范o o a 模型之间的关系，以及设 计构造系统时需要的指令、方向、指导方针、建议、约定、资格、规则等等的过 程，依据这些我们便可以在特定的环境中实现系统。 f 3 ) 面向对象程序设计方法在本系统中的应用概述 实践证明，采用面向对象程序设计方法可以大大缩短软件的开发周期，延长 软件的使用周期，降低软件开发费用。正因为o o 法具有其它开发方法不可比拟 的优点，因此本课题决定采用面向对象思想进行系统设计。而在选择o f f i c e 模块 的开发工具时【2 3 】，由于要求使用v b a 对象，我们选择了可以与v b a 无缝连接的 开发工具，m i c r o s o f tv i s u a lb a s i c6 0 。v b6 0 虽然还不是完全面向对象的开发工 具，但我们在系统设计和实现肘，尽最大可能使用它所能提供的各项面向对象技 华中科技大学硕士学位论文 术【2 4 1 。例如在e x c e l 模块自动判卷系统中，不仅把考生试卷( e x c e l 文件) 看成是 对象，更把试卷中的每一个工作表、每一个单元格、每一个知识点看成是对象， 调用v b a 提供各类属性和方法，最终实现自动判卷的功能。 2 v b 访问s q ls e r v e r 的接口问题 v b 是m i c r o s o f t 致力发展的软件之一，它具有面向对象、模块化、可视化编 程和事件驱动等特点，并支持一套出色的数据库访问技术，支持客户机服务器体 系结构的开发，在s q ls e r v e r 2 0 0 0 数据库的查询测试中速度很快。与其它关系型 数据库应用系统开发软件相比，v b 更适合开发c s 数据库应用程序陋2 7 1 。 在v b 中，可用的数据访问接口有三种：数据访问对象d a o ( d a t aa c e s s o b j e c t s ) 、远程数据对象r d o ( r e m o t ed a t ao b j e c t s ) 和a c t i v e 数据对象( a c t i v ed a t a o b j c o t s ) 。 三种接口方式比较如下： f 1 1d a o 是第一个面向对象的接口，它显露了m i c r o s o f tj e t 数据库引擎，允 许v b 开发者通过o d b c 直接连接到a c c e s s 表。最适合使用于单系统应用程序 或小范围地分布使用 2 8 1 。 ( 2 ) r d o 是一个面向对象的到o d b c 的数据访问接口，形式上显示出所有 o d b c 的底层功能和灵活性。不过r d o 必须通过现存的o d b c 驱动程序来访问 关系数据库。目前，r d o 仍是许多关系数据库( 如s o l s e r v e r 、o r a c l e 等) 的较佳 选择。 ( 3 ) a d o 是d a o r d o 的后继者，在功能上与r d o 非常近似，大部分a d o 对象可以直接创建，而不必遵循严格的层次关系。a d o 是特别为c s 应用程序开 发而设计的，v b s c r i p t 可以使用a d o ，这就使它很适合与服务器端w e b 数据库 的整合。 在该系统中，我们采用a d o 和d a o 相结合的方式。在客户端访问服务器端 数据我们采用a d o 远程访问的形式，而下载考生试卷数据库文件到本地机后， 我们采用d a o 的方式从中取出数据【29 1 。 3 v i s u a lb a s i c 与o l e 华中科技大学硕士学位论文 对象的链接与嵌入o l e ( o b j e c tl i n k i n ga n de m b e d d i n g ) 使得基于w i n d o w s 的 应用程序之间能够方便地实现数据交换和通信。在v b 应用程序中，可以使用o l e 控件链接( l i n k i n g ) 或嵌k ( e m b e d d i n g ) 其他应用程序的数据，还可以使用o l e 自 动化在自己的程序中控制源文档。 o l e 容器控件的作用是：将其他应用程序对象加到v b 应用程序中。在考试 界面设计中，常需要在题目中显示图片，w o r d 对象、e x c e l 对象等。 o l e 自动化技术比对象链接更进一步，使用o l e 自动化，v b 可以在自己的 应用程序中控制源文档。在考试系统的主观题评分过程中，就需要利用o l e 自动 访问w o r d 、e x c e l ，截取考生操作时所做的答案与标准答案的知识点做比较， 从而评定该题的得分情况。 4 f s o 对象 文件系统对象( f i l e s y s t e m o b j e c t ) f s o 对象模型包含在一个称为s c r i p t i n g 的 类型库中，此类型库位于s c r r u n d l l 文件中。如果还没有引用此文件，从 属性】菜 单的【引用】对话框选择”m i c r o s o f ts c r i p t i n gr u n t i m e ”项。然后就可以使用”对象浏 览器“来查看其对象、集合、属性、方法、事件以及它的常数。创建一个 f i l e s y s t e m o b j e c t 对象可以通过如下两种方法完成： ( 1 ) 将一个变量声明f i l e s y s t e m o b j e c t 对象类型 d i mf s oa sn o wf i l e s y s t e m o b j e c t ( 2 ) 使用c r e a t o b j e c t 方法来创建一个f i l e s y s t e m o b j e c t 对象的对象类型： s e tf s ol = c r e a t o b j e e t ( s e r i p t i n g ，f i l e s y s t e m o b j e c t ) s c r i p t i n g 是类型库的名称，而f i l e s y s t e m o b j e c t 则是要创建一个实例的对象 的名字。第一种方法中在v b 中有效，而第二种方法在v b 或v b s c r i p 中都可用。 5 v i s u a lb a s i cf o ra p p l i c a t i o n ( v b a ) v b a 是一种应用程序开发工具，它是建立在o f f i c e 2 0 0 0 中的标准宏语言。v b a 最初出现在e x c e l 中，然后出现在其它m i c r o s o f t o f f i c e 应用程序中，作为一种编程 控制环境的工具，并可以通过o l e 自动化与其他应用程序一起工作。v b a 是唯一 由其他应用程序控制的应用程序开发工具，它可以增强其他应用程序的功能，因 华中科技大学硕士学位论文 此，v b a 是一个非常独特的应用程序开发工具。 v b a 为用户提供了访问它的主程序和其他应用程序对象的途径，用户可以用 v b a 代码操纵主应用程序中的对象，从而获得对主应用程序的过程控制。当用户 启动了计算机中的w o r d 2 0 0 0 ，就创建了一个w o r d 2 0 0 0 实例。如果计算机有足够多 的内存资源，就可以启动多个w o r d 2 0 0 0 ，每次启动w o r d ，在计算机里，就会创建 w o r d 2 0 0 0 的另一个实例。每次创建或打开一个w o r d 文档，都会创建d o c u m e n t 对象 的一个实例。v b a 调用o f f i c e 应用程序提供的对象模型，对象出现为c o m 对象， v b a 用c o m 机制调用这些对象，引用为对象模型建立的类型库，对象即变成语言 中的第一类对象，可以直接访问1 3 0 1 。 1 3 课题主要研究工作 根据网络考试系统发展现状和未来的发展趋势，考虑到目前计算机基础课网 络考试系统中考查的题型是主客观题结合，以主观题为主这一事实，确定本文的 主要研究内容是在已形成考试的试题库的前提下，如何通过网络实现对学生所有 题目应试能力的考奁，即要实现网络主观题和客观题一样，能全程自动评卷。具 体内容如下： 1 根据网络考试系统发展研究现状和存在的不足，分析网络考试系统的发展 趋势，指出网络考试系统开发基本要求，分析数据库的结构和应用程序界面、操 作习惯应该符合的相关标准。 2 分析网络考试系统统的基础理论、设计目标、应用范围与环境，阐述本系 统的总体研究、功能模块。实现网络考试系统中基础知识题的自动阅卷，o f f i c e 软件操作和w i n d o w s 操作的自动阅卷，程序语言题的自动阅卷。 3 说明网络考试系统的客户端设计与学生质疑的关键问题、解决方法及关键 技术。系统主要研究和解决了以下一些关键性问题：不同数据库格式转换问题， 利用o l e 自动化技术后台启动w o r d ，用v b 读取w o r d 中的文本和图片内容的问 题，w o r d 中的段落定位问题，中英文混排字符串的处理，e x c e l 模块及其它模块， 华中科技大学硕士学位论文 报表的动态生成、考试数据差错的检查问题等。 4 讨论考试系统的安全措施，并简要分析网络考试系统在实践中的应用。使 网络考试系统能达到系统设计目标和创造预期的效益。同时，也指出网络考试系 统在应用中出现的一些问题及相应的解决方法。 华中科技大学硕士学位论文 2 自动评卷系统设计 计算机基础课是高校非计算机专业必修的公共基础课，该课程的考试实现网 络化，主要目的是提高学校的教学质量，减轻老师的工作负荷，方便考试，增强 学生的计算机动手能力。本章在对网络考试系统进行需求分析的基础上，设计计 算机基础课考试系统的总体结构，并对功能模块进行划分，对所采用的开发工具 进行论证。自动评卷是网络考试系统的关键。长期以来，客观题的自动评卷很容 易实现，主观题的自动评分一直是困扰着广大考试系统开发人员的难题。本考试 系统试图建立一个自动评卷平台，考生交卷后，将数据提交给该平台，调用各评 分子程序进行评分，力图实现所有题型的自动评卷工作。 2 1 考试系统的总体结构 2 1 ，1 考试系统的需求分析 湖南文理学院每年有3 0 0 0 多人参加计算机基础课考试，因此该课程的考试任 务繁重，实现该课程网络考试任务迫切。其主要目的是配合学校的教学活动，服 务于广大教师和学生，使他们能方便、快速、准确的完成考试及评估工作，尽可 能的减轻教师的工作负担，方便学生的考试。 通过在教师和学生中的调研，我们明确考试系统需要实现的功能主要有： 1 学生和教师信息管理 管理参加考试的考生和与考试相关的教师的基本信息。能够对学生和教师信 息进行录入、编辑、查询。 2 试题库管理 维护一个试题库，能完成对试题库中的试题进行创建、删除、修改、查询等 操作。试题库分为客观题和操作题两个部分。系统需要提供一个交互式的试卷生 成向导来引导教师将新的试题添加到试题库中，需要有交互式的人机界面帮助教 华中科技大学硕士学位论文 师完成删除，修改、查询试题的操作。 3 自动组卷 考试进行时，每个考生应该从试题库中抽取一套试卷考试。网络考试系统中 应提供两种试卷的选择方式一是由教师在设置了一定的组卷条件( 如考试范围， 难度、试题数量) 后，由系统从试题库中根据每种题型的信息编码自动选择出合适 的一组试卷来；二是采用相应的算法根据试卷号随机从试题库中选择出试卷。 4 自动评卷 在生成试卷的同时，系统还应该自动给出试卷的标准答案和评分标准放在考 生试卷数据库文件中，考生交卷后由自动评卷平台生成相关答案文件并实现自动 评卷。所有的主观题、客观题都要实现自动评卷，而且整个评卷过程要自动在后 台进行，不需要人为干预。教师可以在系统完成评分工作后查看分数。 5 考试管理 这是管理考试过程本身的功能。它主要包括：考生进入考试系统时的身份认 证功能：考生通过考试系统取得试卷的功能；在考生答卷结束后，回收试卷等资 料备查的功能。 6 查询与打印 这主要指记录考生的成绩，提供针对考生的成绩查询功能，可以打印相关报 表，并提供查阅试卷评分情况的功能，学生对成绩有疑问时，可通过相关的手续 申请查卷。以及提供针对教师的成绩统计分析、教学评估功能。 除了实现上述功能以外，网络上机考试系统还应该具有友好、简洁的界面， 安全性要高，稳定性要强，每个机房能够满足5 0 人以上同时进行考试。 除了满足实现整个考试过程所必需的功能以外，网络考试系统还需要在性能 上具备以下特性： 1 伸缩性：不同数量考生参与考试时，都要能保证性能良好。 2 ，易用性：不需要对考生和管理员进行培训，不给组考工作造成额外的负担。 3 易维护性：整个系统能方便的部署、升级和维护。 4 扩展性：考虑到未来，考试的内容和形式都可能发生变化，当需要为系统 华中科技大学硕士学位论文 增加新的功能或是需要对现有功能进行改进和改变时，能快速的适应考试系统的 变化。 5 资源共享：通过这个网络考试系统，能够实现考生信息库、试题库、成绩 库、统计分析数据等资源的共享。 6 安全性：作为网络考试系统，安全问题是不能忽略的。这主要包括：考生 及与考试相关人员身份的认证；考试系统中不同资源的访问权限的控制l ，如考 生只能访问自己的登记信息以及成绩，教师则可以访问所管辖的所有考生的成绩， 非出题教师不能查阅试题库 3 2 】。 2 1 2 考试系统的功能模块框图 其总体结构如图2 1 。 图2 1 计算机基础考试系统的功能模块框图 2 1 3 考试系统的功能模块分析 如前所述，该系统分为两大核心模块：自动命题系统和自动阅卷系统。在具 体的实施过程中，我们又可以进一步细分为以下功能模块： 1 考务管理子系统 通过该子模块可以方便地录入学生的学号、姓名、班级、专业等信息，并可 华中科技大学硕士学位论文 进行考场及考试时间、批次的编排，可录入学生的平时成绩，以便在统计分析时 自动得出期评总成绩，还可生成准考证号及登录密码，并能实现打印功能。 2 题库管理子系统 题库管理模块主要功能可在题库中对不同课程、不同题型的题通过“向导”工 具分别录入，还可随时进行增加、删除、修改等操作。对于w o r d 文档编排和w o r d 表格制作题的内容都通过一定技巧，设计相关算法用长二进制的方法进行存储。 题库的总体结构是每种题型一个数据表，表中包括试题信息、答案信息以及评卷 方案等信息，并在设计数据库时即考虑了评分所需格式及信息1 3 3 1 。 3 考试管理子系统 该模块系统主要包括考试时的客户端和服务器端。在考生登录验证后，从试 题库中自动形成一套试卷并提交给考试客户端。然后在服务器端管理题库和学生 数据库，并对整个考试过程进行全程监控。 4 自动评分子系统 在考生倒计时结束后，或者考生提前交卷，都要启动自动评卷平台，将考试 数据文件交给平台。由平台完成每一个题型的自动评分。在设计评分时，要充分 考虑试题的特点以及学生可能出现的操作失误力争评分更快捷、更精确。系统 还要有针对考生质疑的评分演示功能。 5 统计分析子系统 因为该考试系统主要是用于高校计算机基础教学考试，所以也是一种教学检 查手段，因此考试评分后对考试情况进行分析、统计、总结，也是该系统一个不 可缺少的功能。应该有卷面成绩分数区段分布情况、百分比、标准差，每种题型 的得分率统计，各个自然班的情况统计，各个任课教师所教班的情况分析，利用 v b a 技术。借用e x c e l 创建模板自动生成各种报表。 2 2 自动评卷子系统的设计目标 计算机基础课考试系统自动评卷子系统的设计是围绕以下几个目标进行的 华中科技大学硕士学位论文 1 自动评卷系统能够实现对考生试卷进行客观题和主观题的自动评判，最大 限度地避免人工阅卷，为学校节省大量的入力、物力和财力，显著提高计算机考 试的保密性和安全性，同时，还可以有效减少人为的失误和消除主观因素，保证 判卷工作的客观性和公正性。 2 采用合理的工作流程、方法和软硬件配置，尽量提高系统效率，从而使组 考、考试、判卷全部实现自动化，缩短考试周期，满足考试及管理的需要。 3 用户界面友好，提示明确，操作简单，对容错性要求较高，应保证能自动 评卷，系统即使长时间运行，也不需人的监视和干预，即使有考生误操作的数据， 系统也不会终止，尽可能减轻教师及管理人员的工作负担。 2 3 开发工具的选择 2 3 1 关于开发工具问题 如第一章所述，我们已采用v i s u a lb a s i c 作为整个系统的开发工具。在一些操 作类子模块的工具选择上，我们考虑自动评卷系统对m s o f f i c e 软件主要是针对 w o r d 模块和e x c e l 模块这两个应用程序的操作进行评判。根据系统的设计，考生的 答案分别以不同的文件格式存储在服务器的数据库中，例如，w o r d 模块是d o c 文 件格式存储的，而e x c e l 模块是以x l s 文件格式存储的。为了实现自动评卷，必须 从考生的答案文件中提取按题目要求完成的内容，与题且的信息编码相应的内容 进行比较，因此必须分析m i c r o s o f tw o r d 和m i c r o s o f t e x c e l 的文件格式，或者借助 一定的工具来提取文件内部的属性。 2 _ 3 2 几种可能的方案 在选择开发工具时，我们先后考虑了以下方案。 方案一：分析后缀为d o c 和x l s 的文件格式 d o c 为m i c r o s o f tw o r d 缺省的文件后缀，x l s 为m i c r o s o f te x c e l 缺省的文件后 缀，如果能够获得这两种文件的格式规范，就可以取出文件内相应部分的属性， 从而进行考生答案文件和标准答案文件的比较。 华中科技大学硕士学位论文 但是，这两种文件格式都是m i c r o s o f t 公司内部的规范，是不公开的，很难找 到适当的工具和途径来获取这些文件格式，可以说这一方案基本上不可行。 方案二：分析r t f 文件格式 r t f 即r i c h t e x tf o r m a t ，r t f 标准是一种将格式化的文本和图形进行编码的 方法，它使得不同程序和不同操作之间的转换更为容易。r t f 标准提供了一种文 本和图形相互交换的格式，使其可以用于不同的输出设备和操作系统。在m i c r o s o f t w o r d $ o m i c r o s o f t e x c e l 中都提供了把文件保存为r t f 格式的途径，这样做不会丢失 格式，而且可以在w i n d o w s 的记事本中把它打开，从而看到内部的格式规范，看来 这种方法是可行的。 但是，通过在w i n d o w s 中的记事本中打开r t f 类型的文件从而分析其格式又是 十分困难的，因为这种类型的文件需要记载所有的文本与图形的格式，关键字比 较多，文件的长度也很大，仅仅通过对不同内容的r t f 文件来进行对比分析，一 方面难度高，另一方面也容易产生错误，而在此基础上开发的应用系统，其搜索 量也必然很大，关键的问题是，采用这种方案对自动评卷系统进行开发，势必要 求考生将答案文件保存为r t f 格式，使考试题目的要求不够直观，也不符台日常 操作的规范，增加了考生因误操作而丢失全部主观题分数的可能性。因此，这一 方案虽然可行，却不够理想。 方案三：利用v i s u a lb a s i c 和v i s u a lb a s i cf o ra p p l i c a t i o n s ( v b a ) 开发工具对 m i c r o s o f to f f i c e 进行应用程序开发。v b a 是一种应用程序开发工具，它是建立在 o f f i c e2 0 0 0 中的标准宏语言。在m i c r o s o f to f f i c e2 0 0 0 中，用v b a f l 够建立功能强 大的o m c e 应用程序l 。 但是使用v b a 时要考虑一个重要条件：v b a 项目必须是由支持v b a 的应用程 序做主导，这就是说，项目只能从v b a 的主应用程序中启动，例如从w o r d 或e x c e l 等应用程序启动。这就意味着，如果仅仅利用v b a 对自动阅卷系统进行开发，那 么要评判w o r d 模块的试卷，就必须先在前台启动w o r d 应用程序，随后才能启动自 动评卷系统，这将会给用户造成不便，也使本系统无法成为一个独立的应用程序， 而必须挂接在w o r d 等应用程序上面。 华中科技大学硕士学位论文 2 , 3 3 方案的选择 考虑 l j v b a 与v i s u a lb a s i c ( v b ) 关系密切：v b a 是v i s u a lb a s i c 的派生体，在 v i s u a lb a s i cf o ra p p l i c a t i o n s 编写的代码可移植至l j v i s u a lb a s i c 中，而v i s u a lb a s i c 能够直接用来从w i n d o w s2 0 0 0 n td e s k t o p & j 垂行应用程序