基于B/S模式的网络化课程考试系统的研究与应用

孟 建

(泰山医学院，山东 泰安 271016)

考试是教学过程中一个重要环节，设计考试系统时应符合一定的教学规律和教学理论，既要便于各种考试事务的安排处理，易于扩充，又要考虑网络技术的特点和数据库技术的运用，充分发挥计算机网络的优势。因此，网络考试系统实质上是建立在现代科技发展的基础上，用电子技术手段来代替人工活动，解决在传统人工考试环境下不能解决的问题，提高工作质量和工作效率。它必须使整个考试过程变得简单、高效、安全、公平；同时，它还必定是一个不断拓展、较快速动态更新的实用教学系统[1]。

1 系统结构与功能设计

本系统采用B/S结构，整体架构设计如图1所示。本系统整体上可以划分为数据库、数据访问层和业务逻辑层[2]。

图1 系统结构

1.1数据库 是系统最底层,存储系统的所有数据。

1.2数据访问层 建立在数据库之上，应用程序通过该层访问数据库。数据访问层一般封装数据库的选择、添加、更新和删除等操作，同时还为业务逻辑层提供访问数据库的接口或函数等。该层直接与数据库相关联，同时又为业务逻辑层服务，所以数据访问层设计的好坏关系到整个系统的成败。

1.3业务逻辑层 包括创建题库、管理用户、注册用户等业务逻辑，在本系统中一般由Web页面实现。

根据以上的需求分析，对系统的功能模块划分为用户登录和注册、系统管理、在线考试三大模块。其中系统管理和在线考试是本系统的中心模块。系统管理包括：用户和角色管理、题库管理、系统数据库管理、成绩管理、试卷管理等。在线考试包括：试卷生成、在线考试、试卷批改、试卷分析等。

2 系统部分模块设计

2.1题库模块

本系统基于教育统计学及两种教育测量理论，对题库试卷种类、属性等参数进行设定，在满足数据库的完整性约束规则的前提下，根据题库的需求和系统功能需求分析，设计出符合题库系统要求的数据库。并根据系统实际需要，设计一个试题难度系数的自适应动态调整算法，将考生成绩反馈到试题库,对试题特征参数进行自适应动态修正,从而使考试成为闭环系统。

2.1.1题库设计原则 以教育统计学原理为基础；经典测试理论CTT与项目反应理论IRT相结合。

2.1.2题库质量保证 一个合格、良好的题库系统应该库存量丰富、存储内容质量上乘。题库中题目数量要足够多，这样才能做到题目尽量不被充分使用，以防止由于题库中题目数量不够造成试题反复被抽取，从而造成试题外泄的后果而失去测试的功能。题库中的每道试题的性能必须确定，试题的各项参数：考核的内容、知识点、难度、区分度、猜测的可能、使用次数、重要系数、使用考核对象水平等，都应严格进行控制，以确保题库的质量[3]。

2.1.3数据库设计 本系统采用SQL Server 2000作为应用程序的数据库。考虑系统的实际需要，系统至少需要实现考试题库、用户及其角色和试卷数据，因此本系统数据库主要包括：用户表(Users)、角色表(Roles)、考生表(Examinees)、试题表(问题表)(Questions)、试题种类表(QuestionKinds)、试题答案表(Answers)、试卷表(试卷种类表)(Papers)、考试结果表(Scores)等。

2.1.4试题难度系数的自适应动态调整算法设计

试题难度系数自适应动态调整算法的基本思想是：根据考试成绩的反馈，及时更新试题的难度系数，使其更接近试题的真实难度系数。这样得到的试题难度系数是依据客观的考试信息得到的，所以更能接近广大考生的实际情况，能真实反映学生的学习状况。难度系数动态调整的算法如图2所示。

当此算法被用于考查不同层次的考生考试时，题库中试题的难度系数值只须经过一定次数的考试调整后，便能接近考生的实际情况。而且，此考试系统被用于考试的次数越多，试题的难度系数就越贴近试题实际的难度系数。

图2 难度系数自适应动态调整算法流程图

2.2组卷模块

自动组卷是按照教师和教学的要求，由计算机自动从试题库中选择试题，组成一份符合知识分布、题型分布、认知层次分布、难度分布、区分度分布、时间分布、分数分布要求的试卷。它是CMI的重要组成部分。如何保证生成的试卷能最大程度地满足用户的不同需要并具有随机性、科学性、合理性，是实现自动组卷的一个难点。经过分析和查阅资料，最后我们采用的是一种新型的基于分段实数代号编码和微量变异算子的GAS组卷算法[4]。算法流程如图3所示。

图3 算法基本流程

2.3用户登录和注册

用户登录过程是一个验证过程，应用程序首先从数据库获取该用户的信息，如用户名称和用户角色等，然后再根据用户的角色显示用户的下一步操作页面。如果考生登录，显示生成试卷等待页面和在线答题页面；如果教师登录，显示题库管理页面；如果系统管理员登录时，显示系统维护界面。

2.4用户管理和角色管理

用户管理和角色管理主要实现用户管理、角色管理、角色权限管理、用户的角色分配等功能。

2.5在线答题

在线答题模块是比较复杂的模块。在在线答题模块中，系统首先按照试卷的要求，如试卷总分、试卷难度系数等，随机从数据库生成一套试卷。然后根据不同的题型把各个试题显示在答题页面上。试卷种类表示试卷所属的类型，如期中试卷、期末试卷、A型或B型卷(一般在考试中，同一次考试会存在同等难度的试卷A和试卷B)等。

2.6监考模块

监考模块的主要功能有： 提供考试环节的监考功能，服务器可以随时监控学生机； 意外所导致的死机、掉电等情况的现场恢复功能。

2.7成绩统计分析

在考试的后期工作中，试卷分析对于提高考试效果、促进教学质量的提高有很大的作用和意义。一般来说，作为授课教师，对于每次的考试评量均应非常关注，希望借着考试的结果，由学生的学习成果获得回馈，以及印证自己教学的适当性。但是，考试的分数却经常出现相当的预期落差。这是教师本身教学出了问题，还是学生的学习有了盲点，抑或试题的编制产生偏差。这种种的疑问，确实无法从考试表面的分数获得解答，故需针对网络考试的结果，进行量化分析，以获得指针性的指数和信息，发挥评量的真正效能。

3 实验测试

3.1难度自修正算法测试

3.1.1实验测试条件 科目：《病理学》；次数：20 次；测试题型：客观题；测试用题库题量：20道。

3.1.2测试结果如图4所示。

图4 实验测试结果

3.1.3结论 试题的参数以及考试的信度在逐渐衰减的振荡后基本稳定下来。平时考试所用的一些送分题或怪题被迅速淘汰,考生成绩开始表现出较大的差异。随着经验的不断增加，我们录入的试题的估计参数也日益准确。充分证明了算法的可行性。

3.2组卷算法测试

3.2.1实验测试条件 分值：100 Points；时间：100 Minutes；设置t=4，m=3；试题库题量：6000道；测试题型：判断题、选择题、简答题，比例为4：3：3。

3.2.2测试比较结果见表1。

表1 算法进行变异、变长和微量变异操作的收敛结果

3.2.3结论 运用本算法所需的最终组卷时间为1.6448秒，再加上网络处理和数据库的存取时间，网络运行时根据组卷参数点击组卷，并显示1份完整试卷的时间少于5秒，能够满足网络在线组卷的要求。

本课题主要对网络环境下各专业课程考试计算机化的可行性进行研究，同时自主开发了一套针对各专业课程的网络考试系统，减轻了因阅卷、评分与分析给教师带来的繁重工作，提高了考务管理的效率，尽量解决了传统考试管理中存在的各种弊端及问题，简化了传统考试的过程，从而实现了对有限教育资源的高效共享，使考试真正发挥出反馈、调节、评价和促进的功能，切实为提高教育教学的质量服务。

[1] 梅晓勇,颜君彪,侯识忠．网络环境下的考试系统应用设计与实现[J].计算机工程与应用，2003,26(5):56-58.

[2] Robert Lair,Jason Lefebvre.Pure ASP.NET[M].北京:电子出版社,2002:55.

[3] 张敏强.教育测量理论与方法的应用研究[J].华南师范大学学报，1992,20(3):73-77.

[4] 余胜泉,姚顾波,何克抗．通用试题库组卷策略算法[J].中国远程教育，2002,15(9):53-59.