1、通用试题库系统设计 李刚 湖北工业大学 摘 要： 通用试题库系统能有效的落实教考分离制度, 减轻教师命题的工作量, 还避免 了各学科课程试题库系统的重复建设, 为学校提高工作效率的同时降低了支出 成本。该文主要介绍了通用试题库系统设计的目标、模式及自动组卷过程, 并就 自动组卷方案进行了详细的描述。 关键词： 试题库; 自动组卷; 1 概述 随着高等教育的普及化, 高校在校生人数与日俱增, 特别是综合性和地方性院 校, 办学规模随之扩大, 社会对高校教学质量的质疑和负面评价也经久不息。 考 试是衡量教学质量的重要途径, 它既能对教学产生激励和导向作用, 更能客观 公正的检验教师教学水平和学生学
2、习的情况。 如何培养学生学习兴趣, 提高学生 自主学习能力, 促进人才培养质量的提升, 一直都是高校教学管理人员备受困 惑的问题。 高校也通过不断的尝试, 鼓励教师开展不同的形式考试方法改革, 以 提高教学质量和办学水平。 试题库系统是实现教考分离的重要手段之一, 也是一种评价教学效果的有效工 具。它能满足大量试题的存储和管理、快捷检索和智能组卷需求, 不仅提高了命 题效率, 还可以降低命题成本, 更可以将任课教师从传统繁琐的命题过程中解 放出来, 将更多的时间和精力投入到教学研究和教学改革环节中。 所以, 设计和 开发一套通用的试题库管理系统, 能满足绝大多数课程不断更新、 管理和完善课 程
3、试题库, 命题教师可以根据实际考核所需的题型、题量、分值、知识点、难易 度等参数来明确组卷方案, 按照相应的组卷算法自动组卷, 并根据既定的命题 模板生成试卷等需求。利用通用试题库系统既减少了资源浪费, 又提高工作效 率、 减轻老师的工作量, 更有助于推进考试管理水平的科学化自动化, 促进教学 质量和教学效果的全面提升。 2 设计目标 设计一个通用的试题库系统, 必须在遵循一定的教育理念和方法的基础上具备 以下特征: 1) 符合正常教学的考核规律;2) 功能设计能满足大多数课程命题考核的共性需 求;3) 组卷方案既要简洁明了, 还要行之有效;4) 具备一定的科学性、安全性、 开放性和扩展性。
4、为确保智能组卷所生成的试卷质量, 试题库必须满足以下几点要求: 1) 题量足够多, 能满足各题型、知识点、难易度等参数的智能组卷需求;2) 试 题结构完整、语言描述准确、无重复试题;3) 各题型中不得有题干内容描述相同 或相似的试题;4) 同一次组卷中同一试题不得重复抽取。 综合通用试题库系统的特征和对试题库的基本要求, 提出以下几点目标: 1) 设计用户授权和身份认证功能, 确保试题库系统安的全性;2) 设计直观的题 型、知识点、难易度等参数编辑和管理功能, 做好题库基础建设;2) 设计便捷的 试题录入、查找、编辑功能, 提高试题管理效率;3) 设计科学有效的智能组卷方 案, 确保组卷质量;
5、4) 设计智能组卷生成试卷的同时按既定模板生成试卷和参 考答案, 提高命题效率;5) 设计配套的查询、 统计和打印功能, 确保试题库系统 的实用性;6) 设计试题批量导入或批量修改功能, 确保系统的开放性;7) 考虑 试题库系统后期的更新和完善, 确保系统的课扩展性。 3 开发模式 B/S模式相对C/S模式来说省去了安装客户端和服务端软件的麻烦环节, 客户端 用户只需要通过WEB 浏览器即可使用WEB应用系统, Web服务端负责主要的逻辑 事物处理, 为了避免操作访问和事物处理超负荷, 可设置专门的数据库服务器 负责数据库管理。 对系统用户来说, 随时随地, 只需通过电脑上的浏览器即可登 录并
6、使用通用试题库系统。 对系统维护人员来说, 客户端根本不需要做任何的维 护, 多数应用程序和逻辑事物处理程序都集中在 Web服务器上, 所有数据均存 储在数据库服务器上, 两者相对独立, 系统安全性高, 可扩充性强, 且升级方 便易维护。 本系统将使用微软公司推出的 IIS信息发布功能基础上, 选择SQL SERVER 数据 库管理系统和ASP.NET+开发工具的方案来实现通用试题库系统的界面设计、程 序设计、数据库管理和网页发布等功能, 系统开发模式图如下图 1所示: 图1 通用试题库管理系统开发模式图 下载原图 浏览器作为系统最底层成为用户端和应用系统的接口, 允许用户通过网页向 Web服
7、务器发出操作或数据请求。Web服务器作为中间层, 用于处理和反馈访问 请求, 同时, 负责与数据库服务器发送数据访问请求和接收数据反馈信息。 数据 库服务器处于系统最上层, 用于处理各类数据操作请求, 并将结果反馈到 Web 服务器。由于Web服务器和数据库服务器无法实现直接连接, 故利用 ASP.net 和ODBC 技术实现系统数据库的插入、删除、修改等操作。 4 用户角色与权限 系统用户大致分为任课教师、课程管理人员和系统管理人员三类。不同角色用户 应当授予不同的权限, 确保系统安全性。其中, 系统管理员拥有最高使用权限, 能对所有课程的试题、课程参数、试卷参数、用户信息等进行查阅和管理;
8、课程 管理人员的用户权限其次, 负责本门课程试题库的试题管理、课程参数管理、试 卷参数设置和用户的管理;任课教师的权限最少, 除了能修改用户个人信息外, 只具备试题管理的功能。 任课教师:主要负责本门课程试题库试题录入、编辑和管理。根据题型、分值、 难易度、知识点、参考答案等参数完成试题录入工作, 通过试题查找更新试题、 修改参数, 完善试题。 课程管理人员:参与试题库试题建设的同时, 还另外负责本门课程的课程参数、 试卷参数的设定和管理, 参与和使用本课程试题库的用户信息的管理, 试卷智 能组卷方案的设定, 下载导出试卷、答题纸和参考答案。 系统管理员:除了系统日常的管理和维护工作外, 还负
9、责课程试题库参数的管理, 所有使用系统用户权限的管理, 试题的批量导入和批量修改, 同时还拥有课程 管理人员和任课人员的所有权限。 5 智能组卷 5.1 组卷过程 试题库系统智能组卷的方式有很多, 但最终抽取试题组成试卷的质量好坏, 反 映了教师教和学生学习的真实情况, 所以智能组卷方案必须科学有效。 智能组卷是根据系统用户设定的试卷参数, 按照一定的科学规律自动抽题组卷, 抽取试题的过程具有一定的随机性, 同一次组卷中同一试题不得重复抽取, 该 过程中由课程负责人创建或设置组卷的参数信息, 系统根据设置好的试卷参数 信息在对应试题库中按既定规律进行试题抽取, 抽取获得的试题组成试卷信息, 整
10、个过程涉及课程负责人、试卷参数信息、试题库和试卷信息四个对象, 其组卷 时序图如图2所示。 图2 通用试题库管理系统智能组卷时序图 下载原图 普通任课教师登录系统后只能编辑、 管理或更新试题库内的试题信息, 组卷过程 一般由课程负责人来完成。课程负责人登录系统选择题型、设置题量量和分值信 息后切换到智能组卷方案界面, 在组卷参数界面选择知识点、 试题难易度分别对 应的题量数完成智能组卷的参数设定。 在试卷生成过程系统自动检查试卷的参数 设置是否合理, 若合理则根据预设试卷和试题的参数随机抽题自动生成试卷, 若不合理则自动停止生成试卷。 自动组卷完毕后, 用户可将试卷按照模板同答题 纸和参考答案
11、一起以 Word文档的格式导出系统。 5.2 智能组卷 在参考一定的教育理念和数学规则下, 系统设计分步迭代式组卷策略来实现智 能组卷, 确保组卷成功率和试卷质量。 首先是组卷参数的设定, 既智能组卷方案的选择。结合实际生成试卷所需的题 型、总分、题量等参数在组卷方案中科学合理的设置各题型、知识点、难易程度 所对应的题量。 接着, 系统根据知识点参数, 结合组卷方案中设定的试卷参数进行粗略匹配, 自动生成试卷。该过程中, 定义Q、L、T三个矩阵, 其中Q表示该题库的试题矩 阵, L 表示组卷方案矩阵, T表示抽取试题矩阵。定义组卷方案中设定需要抽取 第m个知识点第 n种题型试题的题量数为矩阵
12、lm, n, 定义组卷方案中设定需要抽 取第m 个知识点第 n种题型试题的题量数为矩阵 qm, n (lm, nqm, n) 。为确保组卷 方案的可行性, 我们设计一个循环监察矩阵对组卷方案进行检测, 如果方案检 测通过, 那么就从 qm, n中随机抽取lm, n个试题存放到 ti, j中, 如果方案检测不通 过, 则返回再次设置组卷方案。 抽题过程中利用事先设计的程序对ti, j进行判断, 若已在抽取的试题中存在, 即ti, jT, 则返回重新抽题, 若不存在则按抽定试 题的结果自动生成试卷。 最后, 对第二环节中粗略匹配所生成的试卷进行难度系数的精确匹配。 难度系数 的匹配实际是将抽取试卷
13、的难度系数和组卷所需达到的难度系数进行比较。 定义 D为抽取生成试卷的难度系数, 它由抽取各试题类型的难度系数的平均值计算 得来, di表示第i道大题的难度系数, D表示试卷要求达到的难度系数。定义 M=|D-D|为难度系数误差范围, 若M0.05, 那么抽取试题的难易度有偏差, 自动丢弃难度最大和难度最小的试题, 从试题库中抽取两道难度系数为 D的试 题, 补全上面丢弃的试题, 重新计算试题的平均难度系数 D, 再次难度系数误 差范围M的值, 若满足要求, 则终止抽题, 若不满足要求, 则重复丢弃抽补试 题操作, 直到满足要求为止。 参考文献 1张晓博.基于 SOA 试题库自动组卷系统的设计与开发D.武汉:武汉理工大学, 2011. 2梁海丽.基于通用试题库的智能组卷系统的开发与实现D.石家庄:河北科技 大学, 2011. 3冯素梅.试题库管理系统的研究与设计J.吉林广播电视大学学报, 2012 (10) . 4周刚.浅谈试题库自动组卷设计J.南京广播电视大学学报, 2012 (4) .
