網(wǎng)絡考試系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

徐魯雄　黃維通

摘要本文在分析基于Web的網(wǎng)絡考試的發(fā)展及現(xiàn)有模式的基礎(chǔ)上，結(jié)合計算機網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展和素質(zhì)教育的要求，提出了計算機網(wǎng)絡自適應考試的模式，并在技術(shù)實現(xiàn)上進行了詳細的分析。

關(guān)鍵詞計算機網(wǎng)絡自適應考試

1 遠程教育的考試

計算機應用技術(shù)和網(wǎng)絡通訊技術(shù)的快速發(fā)展，為教育帶來了新的理念——教育信息化。教育信息化帶來了教育模式的多樣化、培養(yǎng)模式的個性化，同時也帶來了考核模式的更新。其中，最顯著的變化之一就是遠程網(wǎng)絡考試。計算機應用技術(shù)的日益發(fā)展為教育技術(shù)學的研究與發(fā)展帶來了新的機遇，如何把計算機和網(wǎng)絡更有效地引進教育領(lǐng)域為教育服務，已成為教育學中一個新的課題。

利用計算機網(wǎng)絡考試平臺取代傳統(tǒng)的紙張考試模式，具備公正、安全、高效的特點，題庫系統(tǒng)的建設和自動組卷、閱卷系統(tǒng)的創(chuàng)建很大程度上減輕了考試各環(huán)節(jié)的工作強度并消除了地域差異。

縱觀遠程教育和教育技術(shù)的發(fā)展，計算機網(wǎng)絡考試的推行勢在必行。使用網(wǎng)絡考試系統(tǒng)進行大規(guī)?？荚嚨妮^成功的案例之一是GRE的考試。計算機網(wǎng)絡化考試，為各種教育模式的考試及技能培訓的考核提供了標準化的考試環(huán)境。這是教育技術(shù)改革的發(fā)展趨勢，也是實現(xiàn)科學化決策的重要工具之一。但目前能利用網(wǎng)絡環(huán)境進行的考試并不是很多，而且考試系統(tǒng)的局限性比較大。

與傳統(tǒng)的紙介質(zhì)考試不同，網(wǎng)絡考試系統(tǒng)所實現(xiàn)的考試過程全部是在Web上實現(xiàn)的，而且本系統(tǒng)可以配合多元化教育，對學習效果直接進行考察并自動判卷，這將極大地減輕遠程教育、標準化考試、技能培訓考試等的出題及閱卷工作量。

網(wǎng)絡考試系統(tǒng)是一個復雜的應用系統(tǒng)，它的用戶可以分為三類，一類用戶是Internet上的考生，他們通過這個系統(tǒng)來選擇參加的考試科目，并完成報名工作、進行考試。第二類用戶是網(wǎng)絡考試系統(tǒng)的考務人員，他們完成考生的考試資格認證以及數(shù)據(jù)庫信息的維護工作。第三類用戶則是教師，他們完成題目的編制，難度和知識點的選定等工作。

2 網(wǎng)絡考試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

目前存在的計算機考試系統(tǒng)，依據(jù)其歷史發(fā)展，按整體結(jié)構(gòu)，可劃分為以下三種。

2.1 單機結(jié)構(gòu)

在每臺計算機中安裝完整的考試系統(tǒng)，即不依靠網(wǎng)絡，在單獨的計算機中完成整個考試過程。其優(yōu)點是實現(xiàn)簡單、開發(fā)難度小、不需要網(wǎng)絡支持、系統(tǒng)成本低。但這種考試系統(tǒng)存在著維護和升級的困難，需要大量人力以實現(xiàn)考題的一致性和考試信息的收集工作，自動化程度和效率較低，不適應大規(guī)模的考試，屬于早期的計算機考試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

2.2 C/S(Client/Server)結(jié)構(gòu)

基于Client/Server（客戶端/服務器）結(jié)構(gòu)的考試系統(tǒng)，利用計算機局域網(wǎng)絡，每臺計算機（客戶端）通過安裝必要的軟件才能與服務器端相互通信。由于利用了計算機網(wǎng)絡，不再需要大量人力以實現(xiàn)考題的一致性和考試信息的收集，自動化程度和效率較高。但由于其結(jié)構(gòu)特點，只適用于一定范圍的網(wǎng)絡內(nèi)部（局域網(wǎng)），范圍難以擴展，可以通過改進通信協(xié)議，對該結(jié)構(gòu)進行改造，使其適用于更廣的網(wǎng)絡范圍（廣域網(wǎng)），但由于需要安裝客戶端程序，維護和升級同樣存在困難。

2.3 BWD(Brower/Web Server/DB Server)結(jié)構(gòu)

基于BWD(Brower/Web Server/DB Server)結(jié)構(gòu)的考試系統(tǒng)，每臺計算機（客戶端）使用通用的Brower（瀏覽器），利用Internet/Intranet與服務器相互通信，所有操作在服務器端完成。由于以上特點，BWD結(jié)構(gòu)不再需要分發(fā)客戶端程序，易于維護和升級，由于通過Internet/Intranet，應用廣泛。

3 計算機考試思想的發(fā)展與自適應考試思想

傳統(tǒng)考試思想，是面向試卷，或者說是面向試題的。一次考試以固定的考題考核每個考生，這種考試試卷單一、出題方便，但不同水平的考生無法從統(tǒng)一的試卷上真正體現(xiàn)其水平。

自適應考試，是以考生作為對象，根據(jù)不同考生在考試過程中所反映出來的能力和水平，動態(tài)地調(diào)整相應考生的試題難度，以求更充分地檢驗考生真實能力的考試思路。這種思想可以簡單理解為：當一個考生能力有限時，考試系統(tǒng)相應降低考題難度，反之，考生水平較高時，考試系統(tǒng)則自動相應提高考題難度，使考生有機會在與自己水平相符的試題中真正體現(xiàn)自己的能力與水平，這樣就避免了由于試題太難或太易，考生無法發(fā)揮自己真實水平的矛盾。

4 計算機網(wǎng)絡自適應考試系統(tǒng)技術(shù)分析及實現(xiàn)

4.1 自適應考試實現(xiàn)前提及難度

自適應算法實現(xiàn)的兩個重要前提：首先，必須能夠即時地對考生答案進行評判，并記錄考生答題情況，以掌握考生的水平。其次，必須擁有足夠龐大且難度分布相對平均的題庫，以能夠動態(tài)地從題庫中選擇合適的考題給考生。

即時判卷實現(xiàn)的難度，很大程度上取決于考題的類型，對于標準化的考題，實現(xiàn)起來比較簡單，對于答案豐富的填空/問答等題型，則需要考慮使用關(guān)鍵字匹配甚至語言智能分析，同時把這些題型的題目錄入題庫（包括答案庫）也有相當?shù)碾y度，還有如操作、編程等題型，判卷細節(jié)比較復雜，實現(xiàn)的難度比較大。

一個足夠大且難度分布均衡的題庫，是充分實現(xiàn)自適應思想的基礎(chǔ)。自適應思想動態(tài)選擇考題的依據(jù)，就是考生的水平和題庫中考題的難度，而考生的水平也是通過其所答過的考題的難度和對錯情況反映出來的。

4.2 系統(tǒng)分析及其實現(xiàn)

網(wǎng)絡系統(tǒng)考試時采取自適應出題的方法，即通過考生對題目的適應情況,動態(tài)地選擇對應難度的題型。

每道考題都包含兩個基本屬性：難度權(quán)值和所屬知識點，出題接口根據(jù)這兩個屬性選擇下一道考題，這就面臨以下兩個問題。

首先是難度的選擇問題，目前的算法是記錄考生前n題的對錯情況，使用差值調(diào)整方式，根據(jù)考生前n題的對錯情況調(diào)整當前難度，從而得到下題難度。這種算法能夠比較準確地反映考生的真實水平，同時由于算法復雜度與2～n成正比，隨著n的增大，算法越精確，算法復雜度急速增加。

其次是題目不命中的問題，這個問題涉及下題難度范圍和所屬知識點兩個參數(shù)，當下題難度和所屬知識點已確定的情況下搜索數(shù)據(jù)庫，如果發(fā)生不命中情況，必須進行必要的調(diào)整。因此，我們設計了相應的難度范圍優(yōu)先調(diào)整算法和知識點優(yōu)先調(diào)整算法。

4.2.1 考試系統(tǒng)的功能設計

考試系統(tǒng)完成與考生的交互，自適應出題以及計算機實時判卷的主要功能。

考務子系統(tǒng)：該子系統(tǒng)完成網(wǎng)絡考試的報名和考務管理。主要由考生報名模塊、考生考試資格認證模塊和考務管理模塊等組成。

考生報名模塊：該模塊是面向考生的Web方式報名系統(tǒng)，包括發(fā)布考試信息，查詢考試科目，引導考生正確填寫考生信息，選擇考試科目，自動生成報名號等功能。該模塊使得考務人員可在此模塊中進行考生資料及報考信息的查詢，對考生進行資格認證，同時系統(tǒng)自動刪除無效考生。由于網(wǎng)絡考試系統(tǒng)的報名工作是在網(wǎng)上進行，這樣，無論考生在任何地方、任何時間，只要訪問我們的網(wǎng)絡考試報名系統(tǒng)，就可以完成報名工作。這樣不僅滿足了考生的要求，也大大減少了考務人員的工作量。然而與此同時，帶給我們新的問題，由于考生的報名工作不受任何限制，這就難免產(chǎn)生錯報、誤報甚至有意擾亂報名秩序的情況，使得網(wǎng)絡考試工作不能正常進行，這就是考生報名有效性的問題。為了解決這個問題，我們特加入考生考試資格認證模塊。

考務管理模塊：該模塊幫助考務人員進行考試信息的錄入，考務人員可在此對課程、知識點、考試及考題的信息進行錄入、修改等操作。

4.2.2 與考生交互的考試界面

考試界面是整個考試系統(tǒng)的用戶接口，它實現(xiàn)與考生的交互，顯示考題和提交考生答案。所有考試信息都在考試界面中定義和使用，并通過各自的接口與出題和判卷函數(shù)通信。

考生考試所需要的信息包括考生基本信息如考生ID和考試ID等；附加信息如本次考試總題數(shù)、考生已答題數(shù)、知識點比率數(shù)組（保存知識點需出題目比率）、當前知識點已答題數(shù)等以及算法所需信息等。

4.2.3 出題接口

出題接口是實現(xiàn)考試系統(tǒng)基本考試思想的功能模塊，考試界面通過調(diào)用該接口實現(xiàn)動態(tài)出題功能。該接口模塊具有通過差值調(diào)整難度算法獲取下題難度并獲得下一道考題的ID的功能，為了防止考生的重復提交和作弊問題，采用先入庫后顯示的方式，把該題存入考生考題表，再通過接口把該題傳給考試界面顯示出來。

4.2.4 判卷接口

判卷接口采用計算機實時判卷方式，對通過考試界面提交過來的考生答案進行評判，并把評判結(jié)果和考生答案保存到數(shù)據(jù)庫中，以供今后審核與評估。

4.2.5 評估系統(tǒng)

評估系統(tǒng)模型涉及教學評估、考試成果評估以及與考試系統(tǒng)直接相關(guān)的考題難度評估等方面。目前，教學評估多采用網(wǎng)絡或紙張問卷方式進行，然后對相關(guān)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，實現(xiàn)相對簡單。考試成果評估與考試的性質(zhì)、內(nèi)容、目的、對象等多方因素有關(guān)，實現(xiàn)細節(jié)相對復雜，且基于評估的方向不同，系統(tǒng)的模型可能出現(xiàn)分化。

具體討論與考試系統(tǒng)密切相關(guān)的考題難度評估問題。如前所述，在面向考生的考試系統(tǒng)中，考生的水平由考題的難度所反映，那么，在面向考題的評估系統(tǒng)中，考題的難度應由考生的答題情況所決定。考題的難度值，應由以往該題的應答情況統(tǒng)計得出。

題目的分值與難度值的相關(guān)性，同樣應由評估系統(tǒng)決定，它們應該屬于遞增的函數(shù)關(guān)系，即題目的分值隨著難度值的增大而相應增加。初期可采用分值等于難度值的函數(shù)關(guān)系，并在以后統(tǒng)計的基礎(chǔ)上改進該函數(shù)。

評估系統(tǒng)通過每個考生的應答情況，對考生個人的知識點掌握情況做個性化分析，對該考生提出相應的建議，并有可能指導考生的選課方向等，以實現(xiàn)素質(zhì)教育的目的。并通過對考試知識點應答的情況做詳細統(tǒng)計分析，并與過往的考生應答記錄作對比分析，繪制課程教學成果曲線，幫助教師調(diào)整知識點教學比重，從而幫助教師提高教學質(zhì)量。

5 結(jié)束語

網(wǎng)絡考試系統(tǒng)可以配合多元化教育，對學習效果直接進行考察并自動得出該考查結(jié)果。此外，還可以根據(jù)成績庫與教務系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)，建立教學評估模型，這是電子化考試的優(yōu)勢。同時，網(wǎng)絡化考試還可以進一步推廣應用到各類各層次的教育上，這將極大地減輕各類考試如遠程教育、標準化考試、技能培訓考試等量大面廣的考試出卷及閱卷工作量和考務管理工作量，同時也可以為各層次的教育提供評估，對人才素質(zhì)和能力進行評估，實現(xiàn)對人才的量化考核，有利于人才的選拔。而且，教學評估系統(tǒng)的建立，將直接為教育改革提供決策支持。因此，考試系統(tǒng)不能理解為一個簡單的考試平臺或考試工具，它的延伸應用有著廣闊的前景，能很好地體現(xiàn)教育信息化的思想。