改革主觀題的評判方法，使程序設(shè)計回歸真實

文章編號：1962-5913(2008)15-0069-03

摘要：程序設(shè)計中的主觀題自動評判歷來是一個難題，我們提出了一個全新的程序設(shè)計主觀題自動評判方案，并完成了系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)。本文則較為詳細地給出了改革的主導(dǎo)思想、系統(tǒng)的功能和使用效果。

關(guān)鍵詞：程序設(shè)計；主觀題；自動評判；測試用例

中圖分類號：G642

文獻標識碼：B

1問題的提出

程序設(shè)計如同作文一樣，是主觀性很強的訓(xùn)練，哪怕是同一個題目，不同的人、不同的方法，使得程序的質(zhì)量和效率都完全不同。正是由于這一點，教師需要對每個學(xué)生的程序細節(jié)逐一評判，才能真正了解學(xué)生掌握的程度。而面對越來越多的學(xué)生和高負荷的工作，教師要做到完全細致的人工評判和對學(xué)生的個別指導(dǎo)是很困難的。所以長期以來，各種考試中的這種主觀題也沿用無紙化考試的一般方式，即A、B、C、D選擇題，或者挖個洞叫“填空”的填空題。例如國外知名度較高的程序員考試，國內(nèi)的全國計算機等級考試也不例外。這對程序設(shè)計來說，無異于競猜游戲，對學(xué)生學(xué)習(xí)程序設(shè)計，特別對培養(yǎng)學(xué)生編程能力帶來了極大的障礙。而這種障礙遲遲不能解決的主要原因是主觀題的評判機理問題，就如同學(xué)生的作文不能讓機器判分一樣。

自1999年起，我們以C語言程序設(shè)計課程為龍頭開始建設(shè)教學(xué)支撐平臺，圍繞主觀編程題的評判方法進行了深入的調(diào)研和研究，于2003年建立了C語言程序設(shè)計課程網(wǎng)絡(luò)教室和課程網(wǎng)站，在此基礎(chǔ)上，引進了國外的先進系統(tǒng)，采用了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、面向?qū)ο蠹夹g(shù)和分布式技術(shù)支持，完成了在全真環(huán)境下對主觀編程題進行自動評測的系統(tǒng)開發(fā)，并先后開發(fā)了網(wǎng)上考試系統(tǒng)、輔導(dǎo)答疑系統(tǒng)及其它輔助教學(xué)軟件，對教學(xué)和測評是強有力的支持，加強了對學(xué)生能力的培養(yǎng)，提高了教學(xué)質(zhì)量。

2主觀題自動評判方法

所謂自動評判，就是要讓學(xué)生提交的程序經(jīng)過語言處理系統(tǒng)的編譯器進行實際編譯運行，將其結(jié)果返回到課程評測系統(tǒng)中，其流程如圖1所示。

其中的核心部分是自動測評系統(tǒng)，它完成的主要功能是接收源程序，在實際編譯環(huán)境下按預(yù)先設(shè)置好的測試用例進行測試評判，并提交到遠程環(huán)境進行相似性比對，最后將所有結(jié)果進行統(tǒng)計分析。

3自動評測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

3.1自動評測功能設(shè)計

在技術(shù)方面，我們首先引進了被國際上許多高校采用的、開源的moodle系統(tǒng)作為教學(xué)輔助管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有支持多種教學(xué)資源管理、方便師生交流等功能。在此基礎(chǔ)上，我們借鑒了ACM國際大學(xué)生程序設(shè)計競賽中采用的程序測試方法，自行開發(fā)完成了針對C語言主觀編程題進行自動測試的功能，實現(xiàn)了對學(xué)生提交的程序按事先設(shè)計好的測試用例逐一由系統(tǒng)完全自動編譯并投入運行，自動進行運行結(jié)果統(tǒng)計分析。

圖2是學(xué)生看到的題目及測試用例。其中包括題干、教師設(shè)計的公開測試用例(程序的輸入和預(yù)計的輸出)、題目進程控制(開啟時間、折扣時間和關(guān)閉時間)、題目分數(shù)(正常得分和折扣比例)等信息。其中的測試用例是保證程序設(shè)計質(zhì)量的有效措施，教師可以通過設(shè)計適當?shù)臏y試用例全面測試學(xué)生程序，提高和鍛煉學(xué)生的編程能力?？梢詾槊恳坏李}設(shè)計多個公開的或保密的測試用例，例如對于題目7-3而言，不僅需要學(xué)生調(diào)試出程序的結(jié)果，而且需要通過題目設(shè)定的1個公開的測試用例和2個保密的測試用例。系統(tǒng)將按照測試用例的執(zhí)行情況評價程序并給出成績。

圖3是學(xué)生提交程序的界面。提交的程序是學(xué)生在本地的開發(fā)平臺自己調(diào)試通過的源程序。通過“提交”窗口，系統(tǒng)在后臺對學(xué)生的程序進行自動編譯，對每個測試用例進行實際運行，然后將評判結(jié)果即時返回學(xué)生。

為了對學(xué)生學(xué)習(xí)過程實施有效監(jiān)控，我們將美國斯坦福大學(xué)強大的實時程序比對功能嵌入到該系統(tǒng)中，通過相似度分析控制學(xué)生的編程質(zhì)量。圖4是學(xué)生看到的測試結(jié)果。

通過自主進行的二次開發(fā)工作，成功實現(xiàn)了對主觀編程在真實的環(huán)境下進行自動評判。這樣徹底改變了以往在靜態(tài)環(huán)境下“編寫”動態(tài)程序設(shè)計的局面，使學(xué)生真正得到了實際操作的訓(xùn)練，通過即時評價，激發(fā)了學(xué)生的興趣。

3.2自動統(tǒng)計功能設(shè)計

圖5界面是教師看到的每一題目學(xué)生完成的總體情況，圖6是教師看到的每個學(xué)生的每個測試用例通過的情況。通過這個系統(tǒng)，擴展了教學(xué)空間，強化了教學(xué)過程監(jiān)控，方便了師生交流互動。

任課教師可以通過這個系統(tǒng)看到學(xué)生平時作業(yè)和上機練習(xí)，控制學(xué)生的學(xué)習(xí)進度，及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在的問題。學(xué)生的全部作業(yè)和上機答案均通過課程支撐平臺提交，任課教師也可以通過課程支撐平臺為每一道題目設(shè)置作業(yè)的最后提交時間，以便控制課堂教學(xué)整體進度。同時，在教學(xué)過程中，教師通過“網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)”定期公布各章小測驗題目，要求學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)進行自測，根據(jù)自測結(jié)果自己調(diào)整學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)進度。教師通過學(xué)生的自測情況掌握全校學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，分析學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的難點。

4結(jié)束語

借助于先進的技術(shù)支撐，針對主觀題的評判測評問題所研發(fā)的測評系統(tǒng)，解決了長久以來程序設(shè)計課程的測試評價難題。應(yīng)用這種測評方式，加強了對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的有效管理，也為學(xué)生提供了全真的學(xué)習(xí)和評判的環(huán)境，有利于能力培養(yǎng)。這套系統(tǒng)還有許多不完善之處，希望得到同行專家的批評指正。

參考文獻：

[1] 中國高等院校計算機基礎(chǔ)教學(xué)改革課題研究組. 中國高等院校計算機基礎(chǔ)教學(xué)課程體系[M]. 北京:清華大學(xué)出版社，2006.

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