編譯原理專業(yè)課程試題庫建設(shè)

黃革新 董奧根 胡慧君 劉路

摘 要 試題庫建設(shè)是高等學(xué)校教學(xué)質(zhì)量工程和教學(xué)改革的重要內(nèi)容。本文分析了專業(yè)課程試題庫建設(shè)現(xiàn)狀和存在的問題;以計(jì)算機(jī)專業(yè)課程“編譯原理”為范例，本文探討了編譯原理專業(yè)課程試題庫建設(shè)的必要性與可行性，同時(shí)，針對教學(xué)實(shí)踐中專業(yè)課程試題庫建設(shè)存在的具體問題，提出了專業(yè)課程試題庫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和具體建設(shè)方法，進(jìn)而推進(jìn)專業(yè)課程的標(biāo)準(zhǔn)化考試。

關(guān)鍵詞 專業(yè)課程試題庫 編譯原理 教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：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學(xué)改革，而教學(xué)改革的中心是教學(xué)質(zhì)量的提高。為了保證教學(xué)質(zhì)量，教學(xué)工作必須做到科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化，完善試題庫建設(shè)是實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)的有效途徑?！熬幾g原理”作為計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門重要專業(yè)課，主要講解了編譯器生成的理論和方法，是眾多專業(yè)課程中理論與實(shí)踐相結(jié)合的典范。本文充分利用計(jì)算機(jī)這一現(xiàn)代化工具進(jìn)行編譯原理專業(yè)課程試題庫建設(shè)，從而優(yōu)化教學(xué)質(zhì)量管理。

題庫被定義為按照一定的教育測量理論，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的某個(gè)學(xué)科題目的集合，是在數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上建立的教育測量工具。從該定義可以解讀出題庫的幾個(gè)特點(diǎn)：（1）題庫以一定教育測量理論作為理論基礎(chǔ)，以特定的數(shù)學(xué)模型作為技術(shù)基礎(chǔ);（2）題庫為精心挑選的擁有相當(dāng)數(shù)量、較高質(zhì)量且附有試題性能參數(shù)或?qū)傩缘念}目的有序集合，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分類編碼實(shí)現(xiàn);（3）題庫本身是一個(gè)測量工具，承擔(dān)教育測量和評價(jià)的功能。專業(yè)課程試題庫建設(shè)顧名思義就是結(jié)合某一專業(yè)課學(xué)科特點(diǎn)設(shè)計(jì)的有專業(yè)特色的題庫，本文將會(huì)結(jié)合編譯原理專業(yè)課特點(diǎn)給出題庫的建設(shè)方法。

早在上個(gè)世紀(jì)，國外就有將計(jì)算機(jī)應(yīng)用于教育教學(xué)實(shí)踐的先例，現(xiàn)代很多發(fā)達(dá)國家的高校和教育機(jī)構(gòu)都建立了比較完善的題庫系統(tǒng)。國內(nèi)題庫建設(shè)起步相對較晚，大部分高校還沒能完成一套完整系統(tǒng)且規(guī)范的題庫。僅僅只有高等數(shù)學(xué)等應(yīng)用范圍廣、使用人數(shù)多的基礎(chǔ)課程存在題庫的概念。在中國幾千年傳統(tǒng)文化的熏陶下，試圖改變紙質(zhì)考試制度絕非一朝一夕的事;另外，在當(dāng)前的建設(shè)過程中，往往缺少科學(xué)的理論指導(dǎo)，這也使得題庫建設(shè)變得困難重重，具體表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

（1）題庫系統(tǒng)中存放的試題沒有很好的分類，并且大多數(shù)試題沒有設(shè)置相關(guān)屬性，或者屬性設(shè)置不合理，導(dǎo)致組卷過程生成的試卷質(zhì)量不能滿足要求。（2）部分題庫系統(tǒng)以試卷作為基本單元，而不是試題，如果所組試卷中的試題不符合要求時(shí)，很難對此試卷的試題做相應(yīng)調(diào)整。（3）題庫主要是根據(jù)教材建立的，高校教育中教材發(fā)生改版，考核內(nèi)容也會(huì)發(fā)生變化，則相應(yīng)題庫內(nèi)容也應(yīng)該做出調(diào)整，這導(dǎo)致工作量巨大。（4）題庫結(jié)構(gòu)不夠科學(xué)，題庫內(nèi)側(cè)重某些重點(diǎn)和章節(jié)的題目過多，重復(fù)率高，而較冷門知識(shí)點(diǎn)題目數(shù)量不足，質(zhì)量不高。

1 編譯原理專業(yè)課程試題庫建設(shè)方法

結(jié)合題庫建設(shè)現(xiàn)狀與存在的問題，為了提高編譯原理專業(yè)課程教學(xué)質(zhì)量與效率，本文提出了編譯原理題庫的建設(shè)思想和方法。

1.1 系統(tǒng)框架

編譯原理專業(yè)課程題庫建設(shè)方法的總體框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。

從圖1可知，編譯原理題庫建設(shè)框架包含如下主要功能。

（1）用戶管理功能。改功能主要完成用戶管理、用戶登錄以及用戶識(shí)別。用戶分為管理員和普通用戶，管理員擁有最高權(quán)限，普通用戶可完成組卷與試卷管理。（2）試題管理功能。該功能只對管理員身份的用戶開放，提供對題庫的管理，包括試題的錄入、刪除、查詢、修改等功能。本文的編譯原理專業(yè)課程題庫按題型分為填空題、選擇題、判斷題、名詞解釋題、簡答題以及計(jì)算題。（3）試題查詢功能。該功能可通過試題編號(hào)、知識(shí)點(diǎn)編號(hào)、章節(jié)編號(hào)、試題關(guān)鍵字等多種方式查詢試題，對試題進(jìn)行精確定位。（4）試題組卷功能。該編是題庫的核心功能，由命題人根據(jù)試卷各題型分值、題量選擇、章節(jié)知識(shí)點(diǎn)設(shè)置，自動(dòng)生成試卷，并由人工審核生成的試卷質(zhì)量，可選擇生成試卷或重新組卷。（5）試卷管理功能。該功能提供對試卷的瀏覽、刪除、存儲(chǔ)等功能。

1.2 改進(jìn)的專業(yè)課程題庫建設(shè)方法

針對專業(yè)課程題庫的傳統(tǒng)建設(shè)方法，本文進(jìn)行了題庫更新和題干與知識(shí)點(diǎn)匹配兩個(gè)方面的改進(jìn)。

現(xiàn)有的試題數(shù)據(jù)庫建設(shè)基本上是以某一教材為中心，以教材中的具體章節(jié)為基礎(chǔ)進(jìn)行組卷，僅僅用章節(jié)作為題庫試題范圍的參數(shù)。當(dāng)使用改版或新教材時(shí)，其內(nèi)容的章節(jié)排列結(jié)構(gòu)可能會(huì)存在差異，甚至?xí)黾有轮R(shí)點(diǎn)內(nèi)容。在這種情況下，就會(huì)出現(xiàn)題庫中新教材章節(jié)與原題庫不對應(yīng)的情況，這會(huì)給題庫的更新帶來巨大的麻煩。為了避免這種情況，本文采用基于知識(shí)點(diǎn)分類的題庫，主要基于相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行試題的更新管理，更加方便、高效，大大提高了題庫的使用壽命、試題質(zhì)量和使用效率，再也不用擔(dān)心教材的更新對試題庫的影響。

在傳統(tǒng)的題庫建設(shè)中，將知識(shí)點(diǎn)與試題綁定完全由操作人員憑經(jīng)驗(yàn)手動(dòng)輸入，增大了人力資源的開銷，也存在一定的人為誤差。在編譯原理專業(yè)課程題庫建設(shè)過程中，本文引入了向量空間模型，利用向量空間模型實(shí)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)與試題的自動(dòng)匹配，能夠較大程度上提高題庫擴(kuò)充的工作效率。針對試題和知識(shí)點(diǎn)文本，首先采用分詞工具進(jìn)行中文分詞，使用停用詞表進(jìn)行停用詞過濾，獲取待錄入試題及文本預(yù)處理結(jié)果;接著使用word2vec為試題和知識(shí)點(diǎn)文本中的詞生成詞向量，由詞向量組合得到試題和知識(shí)點(diǎn)文本向量;然后基于余弦公式求得試題向量與知識(shí)點(diǎn)向量間的余弦距離，使用余弦距離來表示試題文本與知識(shí)點(diǎn)文本間的語義相似度;最后采用事先設(shè)定的閾值來判斷知識(shí)點(diǎn)與試題是否具有語義關(guān)聯(lián)，即知識(shí)點(diǎn)是否為試題的考察對象。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接決定了試題組卷的效率和質(zhì)量。在題庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，一道試題不僅僅只保存其內(nèi)容和答案，還應(yīng)當(dāng)保存其相關(guān)屬性。由于編譯原理課程教學(xué)內(nèi)容的特殊性，在考核的試題中有可能出現(xiàn)語法樹、優(yōu)先關(guān)系圖和矩陣圖等圖片，本文給試題添加了picture屬性，試題具體設(shè)置屬性如表1（以簡答題為例）。

由表1可以看出，簡答題設(shè)置了圖片和難度系數(shù)屬性。對于圖片屬性的值為圖片的，每一個(gè)對應(yīng)圖片文件夾中的一張圖片，在試卷生成的過程中自動(dòng)在本地進(jìn)行分類保存的圖片文件夾中取得圖片所對應(yīng)的圖片。

試題難度的初始值由專業(yè)教師根據(jù)自己教學(xué)經(jīng)驗(yàn)給定，帶有一定的主觀性。因此，根據(jù)教育測量理論的指導(dǎo)，對試題的難度系數(shù)實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)修正。在每次測試后，均可得到每道題的具體得分，由得分統(tǒng)計(jì)出該題更加真實(shí)的難度系數(shù)。具體算法如公式（1）所示。

其中，表示第題的難度系數(shù);表示第道試題得分的平均分;表示第道試題的分值。

2 編譯原理專業(yè)試題庫建設(shè)結(jié)果

目前，編譯原理專業(yè)課程題庫收錄試題的統(tǒng)計(jì)信息如表2所示。

其中知識(shí)點(diǎn)列表來源于武漢大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院何炎祥教授在國家精品課程網(wǎng)站上公布的編譯原理知識(shí)點(diǎn)列表，六類題型試題來源于編譯原理歷年來考試試卷。

從表2中可以看出，由于編譯原理專業(yè)課程題庫還未正式投入使用，資源有限，收集的六類題型共計(jì)680道題，就從試題庫角度而言，仍需不斷收集資料，補(bǔ)充試題，以達(dá)到知識(shí)點(diǎn)的全面覆蓋。同時(shí)對試題質(zhì)量需嚴(yán)格監(jiān)督，對試題的難度系數(shù)，需要通過后期不斷地測試進(jìn)行修正，使之更趨向于科學(xué)化、合理化。

編譯原理專業(yè)課程題庫的部分結(jié)果如圖2所示。

在目前的編譯原理專業(yè)課程題庫建設(shè)中，有關(guān)題庫安全方面僅限于用戶識(shí)別等簡單的控制訪問權(quán)限策略，在后期的局域網(wǎng)安全控制與管理、黑客入侵檢測、避免用戶數(shù)據(jù)泄露等方面還需做出更大努力。

3 結(jié)論

專業(yè)課程題庫的建設(shè)和改進(jìn)是高等教育課程改革的重要內(nèi)容，它是提高教學(xué)質(zhì)量的重要途徑。從編譯原理專業(yè)課程題庫建設(shè)中不難看出，高校專業(yè)課程題庫建設(shè)還存在一些問題，這就要求在分析高校教學(xué)過程存在問題的同時(shí)，還要借助于科學(xué)的理論指導(dǎo)，科學(xué)、有效地提高專業(yè)課程題庫質(zhì)量，真正發(fā)揮題庫系統(tǒng)應(yīng)有的功能，對教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)業(yè)水平做出公正、公平的考量，保證教育質(zhì)量，深化教學(xué)改革。

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