试论远程教育网考试题管理系统开发

白伟

（太原广播电视大学，山西 太原 030002）

试论远程教育网考试题管理系统开发

白伟

（太原广播电视大学，山西 太原 030002）

远程教育网上考试系统题库的设计和建设是整个考试系统的前端和基础，要求在题库建设理论的指导下，研究题库种类及设计建设的一般程序和方法，实现整个数据库中试题授权、录入、编辑、传送、启用过程中系统运行的稳定性及安全性目标。

远程教育；网络考试；题库建设

随着信息技术和计算机技术的发展以及远程教育的普及，网络化考试已广泛应用于各种形式的远程教育。网络考试对远程教育的实施提供了有效的检验手段，对促进教育现代化有着非常重要的影响，对国家终身教育体系建设的研究具有重要的理论意义和现实意义。按照现代考试理论，试题管理定义为按照一定的教育测量理论，在计算机系统中实现某个学科题目的有序集合。其目的是建立一个存储大量且符合一定质量标准的试题集。在这个过程中。首先要建立系统数学模型，确定试题属性和标准，然后编写试题，同时还要组织大量样本测试，对试题参数有效性进行校正。这就要求在进行试题管理活动时，应考虑到试题的建立是否可以满足对学生知识水平的准确测试及能否给出正确的评估需求。这样就可以为网络考试带来管理和测试两方面巨大的帮助。因此，建立一个先进的试题管理系统就成为试题库功能最大化的首要重点。

一、系统介绍

试题管理系统是一个基于B/S架构能够制作标准化试题资源的工具软件。本系统采用模块化思想，基于Windows环境和SQL2000数据库管理系统，使用VB6.0软件作为应用开发平台。系统包括考试科目管理、试题录入管理、试卷生成管理三大功能模块，每个大模块都有各自独立功能的子模块。这样的结构一方面可以减少各模块之间的依赖，降低系统开发的复杂性；另一方面也便于将来系统功能扩充，利于维护。系统辅助经过授权的教师在线进行试题的录入、编辑和上传；提供手工与自动相结合的组卷方式；支持在线考试及电子试卷导出等方面的功能。尤其系统对各种题型、附件格式的要求采用了目前网络上的主流格式，实现了覆盖远程教育各专业课程的通用试题管理系统，极大地方便了各学校之间进行优势课程试题的交叉建库、共享、互补，达到资源利用最大化的目标。系统功能结构如图1所示：

图1 系统功能结构图

二、考试科目管理

考试科目管理采用分级手段管理试题资源，在试题编辑前将院校代码、专业代码、课程代码提前进行设置。本模块根据科目的不同以课程为单位开发试题。为了兼顾效率与开发难度，用一个数据库表exam_database保存所有试题资源，通过专业和课程代码区分不同的科目，将以往杂乱的试题资源组织成按级分类设置的有序组合，使试题资源更具规范性，方便查找、共享和更新。操作过程中，各个角色教师全部实名注册，且权限等级不同：超级管理员负责维护系统正常运行和定义系统字典，设置系统所需的院校、专业、课程等数据；教务管理员负责为专业责任教师和课程责任教师进行相关课程的授权；专业责任教师拥有本专业全部课程试题审核和建议修改的权限，但无编辑修改试题的权限，试题审核通过后方可进入正式题库；课程责任教师有权查看和编辑被授权的课程试题，设置试题为考试题、模拟题、作业题，但只能看到和修改本人编辑的题目。整个系统内所有登录、操作痕迹都会在试题管理服务器后台数据库中留有记录。“专人专课、各负其责”的模式使系统管理高效、便捷，也使系统安全性从入口即得到了必要的保障。

三、试题录入管理

试题录入管理为课程责任教师提供试题编辑平台，主要实现试题录入、查询、编辑等功能。教师登录授权课程页面后，先将试题对应的章节设置好，再选择题型和难度及分值。在完成以上设置后，就可以开始试题内容的录入。试题编辑完成后选择提交，系统会在数据库中自动生成该题目的代码，其内容由专业代码、科目代码、章节代码、题型代码构成。试题和答案由于内容的复杂性VB无法全部实现，因此，系统通过激发Word程序，将试题和答案的内容保存在一个Variant类型的Word文件中。另外，为了达到科目覆盖的广泛性，试题录入模块还根据课程教学要求和考试大纲要求的不同，除传统的选择题、判断题、简答题和论述题编辑外，增加了各种插件和多媒体素材支持功能，新增一些类型的试题来满足不同课程对知识点的考核需求，如大学英语的听力测试文件、计算机应用基础的图片和动画等等。其中MP3等体积较大的文件以附件形式保存在服务器上，容量较小的图片文件是以二进制存储的，所以采用SQL中的Image类型来实现。教师在编辑试题过程中可以调用特殊字符号库、图文公式编辑器等插件，也可以提前将准备使用的各种类型资源按指定格式制作完成，编辑试题时直接以附件形式加入，生成试题后，学生点击即可打开附件查看和操作。编辑完成的试题保存在临时试题库中，专业责任教师审核通过后自动导入最终试题库，保证了试题的质量和考试的严肃性。

四、试卷生成管理

网上考试的试卷是考前在题库中按照一定的组卷策略进行选择、组合后生成的试题集合。组卷策略设置了试卷中各个题型的分布和数量，规定了试题的难易度分布，还引入了曝光率来控制试题出现的频繁度。本系统支持自动组卷与手工组卷。自动组卷时，考试系统根据组卷策略中的参数筛选符合条件的试题，并随机抽取以保证试题的随机性；手工组卷时，在课程责任教师选定了考试范围、时间限制、题目数量、各类型题目难度分布等条件后，系统直接筛选出符合条件的试题池供教师手工选定最终试题。两种组卷方式最后都要经过总分函数验证无误后生成正式试卷。

1.自动组卷算法

在网络考试系统中，自动组卷占到很大的比例，其效率与质量主要取决于组卷算法的设计。如果设计一个算法，要求其从庞大题库中抽出一组符合参数设置要求的试题，就需要考虑到全局寻优和收敛速度快慢的问题。经过广泛查阅相关资料并实际研究有关随机选取法、回溯试探法、遗传算法等组卷算法后，笔者最终选定了基于遗传算法的智能组卷策略，它具有自适应全局寻优和智能搜索特性，因此可以比较好地满足中小规模题库自动组卷的要求。

遗传算法是一种并行的、能够有效优化的算法，以morgan的基因理论及eldridge与gould间断平衡理论为依据，同时融合了mayr的边缘物种形成理论和bertalanffv一般系统理论的一些思想，模拟达尔文的自然界遗传学：继承（基因遗传）、进化（基因突变）、优胜劣汰（优的基因大量被遗传复制，劣的基因较少被遗传复制）。其实质就是一种把自然界有机体优胜劣汰、自然选择、适者生存的进化机制与同一群体中个体与个体间的随机信息交换机制相结合的搜索算法。运用遗传算法求解问题首先需将所要求解的问题表示成二进制编码，然后根据环境进行基本的操作：selection，crossover，mutation……这样进行不断的所谓“生存选择”，最后收敛到一个最适应环境条件的个体上，得到问题的最优解。

遗传算法的主要特点是群体搜索策略和群体中个体之间的信息交换，搜索不依赖梯度信息，所以对目标函数不做可微的要求（目标函数可以是离散的）。它尤其适用于处理传统搜索方法难以解决的复杂问题和非线性问题，可广泛应用于组合优化、机器学习、自适应控制、规划设计和人工智能等领域。它同时还具有内在的并行性、全局寻优和收敛速度快的特点，它的求解问题是从多个可解行开始，然后通过一定的法则进行迭代以产生新解，直到得到最优结果，能有效解决计算量大的问题，这些都适宜于处理试题库组卷的问题。遗传算法寻优的主要步骤如下：（1）基因编码；（2）初始群体生成；（3）群体中个体适应度值的计算；（4）对群体中个体进行遗传操作（选择、交叉、变异）；（5）适应度值的再次计算；（6）如满足停止搜索的条件，迭代停止，输出问题的最优化解；否则转向步骤。本系统组卷算法流程如下：（1）获取试题难度、知识范围、总分、各种题型的数量；（2）计算题库中满足要求的试题量；（3）如果某类型试题不足则提示失败；（4）计算试卷总分，如果与设置不符则提示失败；（5）提取一个类型满足要求的全部试题；（6）利用函数定位记录并存入试题表，重复操作直到达到本类型题目要求的数量；（7）重复之前两步，直到取得所有类型的试题。

2.试题上传

作为试题管理系统的关键环节，试题上传起到了规范试题资源的重要作用，可以实现题目资源的广泛共享。本系统要求用户登录规范的试题编辑页面制作、上传试题。除文本内容外，图片、数学公式、视频、动画、音频等其他格式文件也提供支持功能，其内容以HTML语言形式编码。例如，系统可以对图片的代码部分进行预操作，在存入数据库前，把图片代码改成服务器端上传图片目录加名称。完成组卷后的正式试卷需要在试题管理系统与考试系统间传输，采用通用的HTTP、FTP、TCP等网络协议来进行数据传输，协议的通用性简化了传输的复杂性，特点是不受时间和地域的限制，但同时又要保证考试数据的相对安全，因此需要对考试数据进行数据压缩，减少数据量，然后采用多层私钥加密，这样即使数据在传输过程中丢失，也不会发生泄密。

远程教育网上考试系统充分利用计算机和网络技术的发展，将现实环境下的考试映射为数字业务数据模型，将考核内容录入数字化题库中，综合利用分级授权、题库共建、合理组卷、实时传输、审核启动等技术手段，实现传统考试形式向网络化、现代化、高效化的全面迈进，促使远程教育更快更好地发展。

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1673-0046（2011）11-0171-02