编译原理专业课程试题库建设

黄革新 董奥根 胡慧君 刘路

摘 要 试题库建设是高等学校教学质量工程和教学改革的重要内容。本文分析了专业课程试题库建设现状和存在的问题;以计算机专业课程“编译原理”为范例，本文探讨了编译原理专业课程试题库建设的必要性与可行性，同时，针对教学实践中专业课程试题库建设存在的具体问题，提出了专业课程试题库系统的设计思想和具体建设方法，进而推进专业课程的标准化考试。

关键词 专业课程试题库 编译原理 教学改革

中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2015.10.020

Compiler Theory Courses Question Bank Construction

HUANG Gexin， DONG Aogen， HU Huijun， LIU Lu

（Wuhan University of Science and Technology， Wuhan， Hubei 430065）

Abstract Question Bank is an important part of Teaching Quality engineering and teaching. This paper analyzes the curriculum item bank construction situation and existing problems; computer courses "Compiler Principle" as an example， this paper discusses the necessity and feasibility of compiler theory courses test database construction， while the curriculum for the teaching practice specific questions question Bank， proposes a design professional courses and specific questions library construction methods， thus promoting standardized test professional courses.

Key words curriculum test database; Compiler theory; teaching reform

0 引言

高等教育改革的中心是教学改革，而教学改革的中心是教学质量的提高。为了保证教学质量，教学工作必须做到科学化、标准化，完善试题库建设是实现以上目标的有效途径。“编译原理”作为计算机专业的一门重要专业课，主要讲解了编译器生成的理论和方法，是众多专业课程中理论与实践相结合的典范。本文充分利用计算机这一现代化工具进行编译原理专业课程试题库建设，从而优化教学质量管理。

题库被定义为按照一定的教育测量理论，在计算机系统中实现的某个学科题目的集合，是在数学模型基础上建立的教育测量工具。从该定义可以解读出题库的几个特点：（1）题库以一定教育测量理论作为理论基础，以特定的数学模型作为技术基础;（2）题库为精心挑选的拥有相当数量、较高质量且附有试题性能参数或属性的题目的有序集合，通过计算机系统进行分类编码实现;（3）题库本身是一个测量工具，承担教育测量和评价的功能。专业课程试题库建设顾名思义就是结合某一专业课学科特点设计的有专业特色的题库，本文将会结合编译原理专业课特点给出题库的建设方法。

早在上个世纪，国外就有将计算机应用于教育教学实践的先例，现代很多发达国家的高校和教育机构都建立了比较完善的题库系统。国内题库建设起步相对较晚，大部分高校还没能完成一套完整系统且规范的题库。仅仅只有高等数学等应用范围广、使用人数多的基础课程存在题库的概念。在中国几千年传统文化的熏陶下，试图改变纸质考试制度绝非一朝一夕的事;另外，在当前的建设过程中，往往缺少科学的理论指导，这也使得题库建设变得困难重重，具体表现在如下几个方面：

（1）题库系统中存放的试题没有很好的分类，并且大多数试题没有设置相关属性，或者属性设置不合理，导致组卷过程生成的试卷质量不能满足要求。（2）部分题库系统以试卷作为基本单元，而不是试题，如果所组试卷中的试题不符合要求时，很难对此试卷的试题做相应调整。（3）题库主要是根据教材建立的，高校教育中教材发生改版，考核内容也会发生变化，则相应题库内容也应该做出调整，这导致工作量巨大。（4）题库结构不够科学，题库内侧重某些重点和章节的题目过多，重复率高，而较冷门知识点题目数量不足，质量不高。

1 编译原理专业课程试题库建设方法

结合题库建设现状与存在的问题，为了提高编译原理专业课程教学质量与效率，本文提出了编译原理题库的建设思想和方法。

1.1 系统框架

编译原理专业课程题库建设方法的总体框架结构如图1所示。

从图1可知，编译原理题库建设框架包含如下主要功能。

（1）用户管理功能。改功能主要完成用户管理、用户登录以及用户识别。用户分为管理员和普通用户，管理员拥有最高权限，普通用户可完成组卷与试卷管理。（2）试题管理功能。该功能只对管理员身份的用户开放，提供对题库的管理，包括试题的录入、删除、查询、修改等功能。本文的编译原理专业课程题库按题型分为填空题、选择题、判断题、名词解释题、简答题以及计算题。（3）试题查询功能。该功能可通过试题编号、知识点编号、章节编号、试题关键字等多种方式查询试题，对试题进行精确定位。（4）試题组卷功能。该编是题库的核心功能，由命题人根据试卷各题型分值、题量选择、章节知识点设置，自动生成试卷，并由人工审核生成的试卷质量，可选择生成试卷或重新组卷。（5）试卷管理功能。该功能提供对试卷的浏览、删除、存储等功能。

1.2 改进的专业课程题库建设方法

针对专业课程题库的传统建设方法，本文进行了题库更新和题干与知识点匹配两个方面的改进。

现有的试题数据库建设基本上是以某一教材为中心，以教材中的具体章节为基础进行组卷，仅仅用章节作为题库试题范围的参数。当使用改版或新教材时，其内容的章节排列结构可能会存在差异，甚至会增加新知识点内容。在这种情况下，就会出现题库中新教材章节与原题库不对应的情况，这会给题库的更新带来巨大的麻烦。为了避免这种情况，本文采用基于知识点分类的题库，主要基于相应知识点进行试题的更新管理，更加方便、高效，大大提高了题库的使用寿命、试题质量和使用效率，再也不用担心教材的更新对试题库的影响。

在传统的题库建设中，将知识点与试题绑定完全由操作人员凭经验手动输入，增大了人力资源的开销，也存在一定的人为误差。在编译原理专业课程题库建设过程中，本文引入了向量空间模型，利用向量空间模型实现知识点与试题的自动匹配，能够较大程度上提高题库扩充的工作效率。针对试题和知识点文本，首先采用分词工具进行中文分词，使用停用词表进行停用词过滤，获取待录入试题及文本预处理结果;接着使用word2vec为试题和知识点文本中的词生成词向量，由词向量组合得到试题和知识点文本向量;然后基于余弦公式求得试题向量与知识点向量间的余弦距离，使用余弦距离来表示试题文本与知识点文本间的语义相似度;最后采用事先设定的阈值来判断知识点与试题是否具有语义关联，即知识点是否为试题的考察对象。

数据结构设计的优劣直接决定了试题组卷的效率和质量。在题库的数据结构中，一道试题不仅仅只保存其内容和答案，还应当保存其相关属性。由于编译原理课程教学内容的特殊性，在考核的试题中有可能出现语法树、优先关系图和矩阵图等图片，本文给试题添加了picture属性，试题具体设置属性如表1（以简答题为例）。

由表1可以看出，简答题设置了图片和难度系数属性。对于图片属性的值为图片的，每一个对应图片文件夹中的一张图片，在试卷生成的过程中自动在本地进行分类保存的图片文件夹中取得图片所对应的图片。

试题难度的初始值由专业教师根据自己教学经验给定，带有一定的主观性。因此，根据教育测量理论的指导，对试题的难度系数实现了动态修正。在每次测试后，均可得到每道题的具体得分，由得分统计出该题更加真实的难度系数。具体算法如公式（1）所示。

其中，表示第题的难度系数;表示第道试题得分的平均分;表示第道试题的分值。

2 编译原理专业试题库建设结果

目前，编译原理专业课程题库收录试题的统计信息如表2所示。

其中知识点列表来源于武汉大学计算机学院何炎祥教授在国家精品课程网站上公布的编译原理知识点列表，六类题型试题来源于编译原理历年来考试试卷。

从表2中可以看出，由于编译原理专业课程题库还未正式投入使用，资源有限，收集的六类题型共计680道题，就从试题库角度而言，仍需不断收集资料，补充试题，以达到知识点的全面覆盖。同时对试题质量需严格监督，对试题的难度系数，需要通过后期不断地测试进行修正，使之更趋向于科学化、合理化。

编译原理专业课程题库的部分结果如图2所示。

在目前的编译原理专业课程题库建设中，有关题库安全方面仅限于用户识别等简单的控制访问权限策略，在后期的局域网安全控制与管理、黑客入侵检测、避免用户数据泄露等方面还需做出更大努力。

3 结论

专业课程题库的建设和改进是高等教育课程改革的重要内容，它是提高教学质量的重要途径。从编译原理专业课程题库建设中不难看出，高校专业课程题库建设还存在一些问题，这就要求在分析高校教学过程存在问题的同时，还要借助于科学的理论指导，科学、有效地提高专业课程题库质量，真正发挥题库系统应有的功能，对教师的教学和学生的学业水平做出公正、公平的考量，保证教育质量，深化教学改革。

参考文献

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