在線考試系統(tǒng)主要算法研究

摘 要：本文論述了基于網(wǎng)絡(luò)的在線考試系統(tǒng)的研究意義及考試系統(tǒng)應(yīng)具有的主要功能，并對考試系統(tǒng)中關(guān)于組卷方法以及故障恢復(fù)策略方面的算法進行了重點闡述。

關(guān)鍵詞：在線考試；故障恢復(fù)；組卷算法

中圖分類號：TP311.52

1 在線考試

在傳統(tǒng)的考試活動中，教師工作量雖然較大，但是工作效率卻比較低；成績不能實時反饋，同時也浪費大量的人力物力資源。在線考試系統(tǒng)從根本上解決了上述問題，是現(xiàn)階段研究開發(fā)的一個熱點。目前我國各種類型的學(xué)校教育中越來越多的進行考試方式方面的改革，采用網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)作為對學(xué)生進行測評的手段。通過網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)可以按照事先確定好的方案隨機對試題庫中的試題進行抽取，通過這種考試方式可以更加客觀的反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，更加公正的對學(xué)生的學(xué)習(xí)成績進行評價，可以有效的節(jié)省教學(xué)管理資源、提升教育評價的理念水平具有一定的實際研究價值和使用價值。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計及功能特點

在線考試系統(tǒng)由用戶管理、題庫管理、自動組卷、在線考試、自動閱卷、綜合查詢、試題評估等功能模塊組成，應(yīng)具有五個特點：第一，試卷自動隨機生成。教師根據(jù)不同考試的具體情況，事先指定組卷策略。考試系統(tǒng)可以按照這個策略隨機生成試卷。這樣做的優(yōu)點是：既提高了出卷的效率，同時也可以避免漏題，保證了考試的公平公正。第二，對題庫進行數(shù)字化管理。將試題庫添加到數(shù)據(jù)庫中，通過對數(shù)據(jù)庫的增、刪、改、查操作，可以方便的對試題進行各類維護及制作試卷等操作。第三，方便效率高。在線考試系統(tǒng)一方面可以提供便捷的考試環(huán)境，同時也可以節(jié)省試卷的印刷費用，將教師從判卷的繁重工作中解脫出來。第四，增強系統(tǒng)安全性。系統(tǒng)具有身份驗證功能，只有賦予正確的權(quán)限才可以對題庫、試卷、考試成績等信息進行維護。同時對考試故障的各種情況也要充分考慮，增加考試恢復(fù)機制。第五，考試數(shù)據(jù)數(shù)字化?？荚嚱Y(jié)束后，試卷以及試卷數(shù)據(jù)信息（總成績，各題成績等）都保存在數(shù)據(jù)庫中，方便了對試卷的評閱。

3 系統(tǒng)主要功能的實現(xiàn)

3.1 考試系統(tǒng)的組卷策略與算法。自動組卷是指先將試題庫保存在數(shù)據(jù)庫中，并且根據(jù)事先確定好的組卷策略從題庫中自動抽取試題組成試卷。組卷算法是衡量在線考試系統(tǒng)是否成功的重點，也是在線考試系統(tǒng)開發(fā)過程中的難點。目前常用的組卷算法主要有隨機抽提法和回溯試探法。

（1）隨機抽題法。隨機抽題法是最常用的組卷算法，它根據(jù)狀態(tài)空間的控制指標，由計算機隨機地抽選一道試題加入試卷中，此過程不斷重復(fù)，直到組卷完畢，或已無法從試題庫中抽選滿足控制指標的試題為止。算法的實現(xiàn)過程為：第一步，建立A（B），C（D）兩個數(shù)組。A（B）定義為某種特定狀態(tài)的試題在試題庫中的數(shù)量。C（D）定義為當(dāng)次考試中所要求的該狀態(tài)試題的數(shù)量，C（D）形成列表（List）；第二步，當(dāng)C（D）大于A（B）時，跳轉(zhuǎn)到第五步，否則產(chǎn)生隨機整數(shù)Y，Y=int（rand（-1）*A（B））。讀取Y的記錄，并對其作選擇記號，當(dāng)抽取后面的試題時，凡是具有選擇記號的試題都不再抽取范圍內(nèi)；第三步，當(dāng)C（D）不等于0時，將C（D）賦值為C（D）-1，重新執(zhí)行第二步操作；第四步，如果列表（List）沒寫滿，那么重新進行第一步，否則完成組卷操作；第五步，完成整個組卷流程。隨機抽題法在算法上比較簡單，但是當(dāng)要組成一張完整的試卷時，需要花費很多時間，并且在組卷策略復(fù)雜的情況下，也容易導(dǎo)致組卷失敗。因此隨機抽題法一般適用于題庫量比較小的系統(tǒng)，同時組卷策略也不應(yīng)很復(fù)雜。（2）回溯試探法?；厮菰囂椒ㄊ菍﹄S機抽題法的改進，它將隨機選取產(chǎn)生的第一狀態(tài)記錄下來，搜索失敗時，釋放上次記錄的狀態(tài)類型，然后再依據(jù)一定的規(guī)律變換一種新的狀態(tài)進行試探，通過不斷地回溯試探直到試題生成完畢或回到出發(fā)點為止。算法實現(xiàn)步驟為：第一步，建立A（B），C（D）兩個數(shù)組。A（B）定義為某種特定狀態(tài)的試題在試題庫中的數(shù)量。C（D）定義為當(dāng)次考試中所要求的該狀態(tài)試題的數(shù)量，C（D）形成列表（List）；第二步，當(dāng)C（D）大于A（B）時，首先減少C（D）的值（符合一定的組卷策略），其次增加相鄰的另外一個狀態(tài)C（D）的值。否則產(chǎn)生隨機整數(shù)Y，Y=int（rand（-1）*A（B））。讀取Y的記錄，并對其作選擇記號，當(dāng)抽取后面的試題時，凡是具有選擇記號的試題都不再抽取范圍內(nèi)；第三步，當(dāng)C（D）不等于0時，將C（D）賦值為C（D）-1，重新執(zhí)行第二步操作；第四步，如果列表（List）沒寫滿，那么重新進行第一步，否則完成組卷操作；第五步，完成整個組卷流程。

回溯試探法的優(yōu)點是組卷的成功率非常高，但是當(dāng)試卷的題量很大時，組卷的效率較低，另外程序結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，選題隨機性稍低。

3.2 考試系統(tǒng)的故障恢復(fù)策略。在線考試系統(tǒng)運行時，需要計算機以及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的配套。計算機可能發(fā)生故障需要重新啟動，網(wǎng)絡(luò)也可能發(fā)生斷網(wǎng)事件或者其他的以外情況。這些意外將導(dǎo)致考生退出考試系統(tǒng)。當(dāng)處理完意外事件后，考生需要重新進入考試，考試系統(tǒng)應(yīng)該保留考生原有的答題狀態(tài)，避免考生從零開始考試的狀況發(fā)生。

考試系統(tǒng)可以使用XML文件記錄考生的考試信息（題目及對應(yīng)答案等），當(dāng)考生因為意外退出考試后重新考試時，服務(wù)器將XML文件重新發(fā)回，通過約定的算法進行解析，重新將考生原有的試卷生成。采用同XML文件處理考試故障恢復(fù)的優(yōu)點是：（1）將數(shù)據(jù)庫服務(wù)（數(shù)據(jù)的存?。?、應(yīng)用邏輯（數(shù)據(jù)的描述和轉(zhuǎn)換）和客戶表示（數(shù)據(jù)表示）三者有效地分離開來，各個領(lǐng)域相互獨立又相互聯(lián)系，使網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用更易于維護和擴展。（2）XML文件簡潔短小，減輕了服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)的負擔(dān)。（3）獲得了更低的網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬。試驗證明，XML文檔及其樣式傳輸所需的平均帶寬低于HTML文檔的帶寬。

采用XML文檔格式時，記載的試題信息格式如下：

[ID]：試題在題庫中的編號

[序號]：試題在當(dāng)前試卷中的編號；

[答案]：考生單獨題目的答案，如果沒有解答默認為0

[答題時間]：計算考生的答題時間（精確到分鐘），尚未答題則默認為0

根據(jù)上述規(guī)則，記錄形式為：

[ID][序號1][答案][時間][ID][序號2][答案][時間][ID][序號3][答案][時間][ID][序號4][答案][時間]

對于答案也進行類似與XML的標記：

題目語法格式1：為[1]答案[/1]：其中1為題號

選擇題答案語法格式：為[1][A]十分選擇0或1[/A][B]十分選擇0或1[/B][C]十分選擇0或1[/C][D]十分選擇0或1[/D][/1]

問答題答案格式：[1][Answer]答案[/Answer][/1]

根據(jù)上述方式將考試記錄生成一個對應(yīng)的字符串類型，當(dāng)需要恢復(fù)考試時解析該字符串，根據(jù)字符串的記錄將考試試卷及剩余時間等信息重新生成，做到恢復(fù)考試。

4 結(jié)束語

在線考試系統(tǒng)應(yīng)具有如下幾個優(yōu)點：（1）強大的故障恢復(fù)功能。故障恢復(fù)問題一直是考試系統(tǒng)的難點，在本系統(tǒng)中采用XML來記錄考試數(shù)據(jù)，利用XML強大的功能，能夠?qū)崟r的恢復(fù)考試數(shù)據(jù)。（2）穩(wěn)定的考試功能，系統(tǒng)能夠在規(guī)定的考試時間能穩(wěn)定運行，精確計時，為考生提供一個很好的考試機會和考試提醒。（3）系統(tǒng)界面友好，操作方便，考試人員無需培訓(xùn)，即學(xué)即用，方便考生和教師。

參考文獻：

[1]游碧蓉，代全林.基于B/S結(jié)構(gòu)的校園網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2006（08）.

[2]張明.通用網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].山東大學(xué)，2005.

作者簡介：王超（1978.06-），男，遼寧沈陽人，公共安全與信息技術(shù)系，碩士，研究方向：計算機網(wǎng)絡(luò)專業(yè)教學(xué)與研究。

作者單位：遼寧公安司法管理干部學(xué)院，沈陽 110061