基于人工智能的網(wǎng)線導(dǎo)通測(cè)試在線考核系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

秦宇

（廣東省外語(yǔ)藝術(shù)職業(yè)學(xué)院 廣東省廣州市 510620）

伴隨人工智能技術(shù)的發(fā)展，在線考試系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。在線考試不僅節(jié)省了大量監(jiān)考人力，同時(shí)也提高了考試效率。但是在線考試系統(tǒng)仍然存在一些缺陷，很多考試系統(tǒng)不具備個(gè)性化考試條件，提供試題難度相近，很難為考生出具針對(duì)性更強(qiáng)的考試內(nèi)容[1]。為此，本研究設(shè)計(jì)了基于人工智能的網(wǎng)線導(dǎo)通測(cè)試在線考核系統(tǒng)，現(xiàn)作如下分析。

1 在線考核系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

在基于軟件開發(fā)的瀑布模型的基礎(chǔ)上，對(duì)學(xué)生個(gè)性化考試的現(xiàn)狀和需求進(jìn)行了透徹的調(diào)查，基于“需求分析→系統(tǒng)設(shè)計(jì)→系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)→”的考核系統(tǒng)開發(fā)出來(lái)[2]?！跋到y(tǒng)測(cè)試”的思想以C#為開發(fā)語(yǔ)言，以VS為開發(fā)平臺(tái)，以SQL Server為數(shù)據(jù)庫(kù)管理工具，開發(fā)了基于C/S架構(gòu)的人工智能在線考核系統(tǒng)。硬件平臺(tái)：CPU 2.00GHZ；內(nèi)存：2G軟件平臺(tái)：操作系統(tǒng)Windows 7 Ultimate；數(shù)據(jù)庫(kù)：SQL Servers 2008；開發(fā)工具：VS；開發(fā)語(yǔ)言：C#。

2 在線考核系統(tǒng)網(wǎng)線導(dǎo)通原理

2.1 人臉識(shí)別裝置

采用中安TH-FR680人證核驗(yàn)一體機(jī)，這款人臉識(shí)別裝置是一款基于Windows系統(tǒng)的多功能人證核驗(yàn)終端，該產(chǎn)品集光學(xué)、圖像處理、模式識(shí)別、人臉識(shí)別、OCR文字識(shí)別、人工智能、射頻識(shí)別（RFID）等核驗(yàn)功能于一體，可快速準(zhǔn)確讀出二代證信息,并且跟人臉識(shí)別配合一起，對(duì)持證人證件內(nèi)的人臉信息。證件識(shí)別攝像頭500萬(wàn)像素高清成像，物理分辨率達(dá)到500DPI，可見光采集圖像、紅外光識(shí)別[3]。完成“人證合一”的驗(yàn)證，有效解決人證不符、冒名頂替等問(wèn)題，從而完成人證查驗(yàn)的功能。網(wǎng)線導(dǎo)通人臉識(shí)別裝置后，將身份證放在讀卡器上，對(duì)準(zhǔn)鏡頭即可掃描學(xué)生面部特征信息。依據(jù)人臉識(shí)別算法，核對(duì)學(xué)生真實(shí)身份，而后便可開啟考試系統(tǒng)由學(xué)生獨(dú)立完成作答。

2.2 答題裝置

答題裝置為學(xué)校機(jī)房電腦，網(wǎng)線導(dǎo)通后以Windows7系統(tǒng)運(yùn)行。答題裝置與后臺(tái)出題數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)通，答題裝置開啟后，自動(dòng)記錄學(xué)生完成試卷的時(shí)間[4]。要求最低答題時(shí)間為10分鐘，最長(zhǎng)答題時(shí)間為90分鐘。10分鐘以內(nèi)試卷不能上交，90分鐘后未作答試題不允許再次作答。答題后試卷上傳網(wǎng)絡(luò)中心數(shù)據(jù)庫(kù)，統(tǒng)一管理學(xué)生試卷，核對(duì)考題數(shù)據(jù)庫(kù)直接給出本次在線考核的分?jǐn)?shù)。

2.3 網(wǎng)線聯(lián)通測(cè)試儀

采用LinkRunner G2 智能網(wǎng)絡(luò)測(cè)試儀，驗(yàn)證考試系統(tǒng)是否實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)。用于銅纜和光纖以太網(wǎng)配置情況檢測(cè)、驗(yàn)證并測(cè)試網(wǎng)線導(dǎo)通情況，網(wǎng)絡(luò)時(shí)限802.3bt ready測(cè)試儀，帶面向 PSE 和 UTP 線纜的 TruePower負(fù)載 4 線對(duì)高功率 PoE 測(cè)試。可在0.6秒鐘內(nèi)完成光纖或雙絞線千兆以太網(wǎng)鏈路的網(wǎng)絡(luò)連接驗(yàn)證，從而進(jìn)行速度測(cè)試、設(shè)備配置、工作流程管理，通過(guò) Link-Live 云服務(wù)中的自動(dòng)化測(cè)試結(jié)果上傳、管理和報(bào)告，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)線導(dǎo)通情況的實(shí)時(shí)匯總，避免出現(xiàn)在線考核網(wǎng)絡(luò)中斷的問(wèn)題。

2.4 考場(chǎng)視頻監(jiān)控裝置

監(jiān)控?cái)z像頭采用高速球攝像機(jī)、云臺(tái)攝像機(jī)等設(shè)備。導(dǎo)通硬盤錄像機(jī)，實(shí)時(shí)記錄存儲(chǔ)考場(chǎng)內(nèi)的環(huán)境信息視頻畫面，錄像內(nèi)容存儲(chǔ)后監(jiān)考教師可隨時(shí)調(diào)取查看。監(jiān)控視頻設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)通，視頻畫面?zhèn)鬏斶h(yuǎn)端監(jiān)控中心，監(jiān)考教師可使用移動(dòng)移動(dòng)終端設(shè)備查看考場(chǎng)內(nèi)實(shí)際情況[5]。視頻矩陣系統(tǒng)中，核心部件攝像頭傳輸視頻信號(hào)，為考場(chǎng)設(shè)計(jì)了一個(gè)封閉的矩陣監(jiān)控模型。一方面，VGA矩陣多路聯(lián)通信號(hào)源，切換輸出到多路顯示設(shè)備上，監(jiān)考教師查看考察情況時(shí)刻使用任何聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備。操作終端如果遠(yuǎn)離考場(chǎng)，VGA長(zhǎng)驅(qū)信號(hào)放大器可補(bǔ)償信號(hào)缺失問(wèn)題。另一方面，HDMI矩陣清晰度和穩(wěn)定性相對(duì)更高，考場(chǎng)視頻畫面清晰度較高的情況下，可以監(jiān)控考生細(xì)節(jié)動(dòng)作，遙控器放大考生面部畫面和手部畫面，可清晰觀察到考生是否存在作弊嫌疑。

3 在線考核系統(tǒng)的人工智能出題算法

在系統(tǒng)習(xí)題庫(kù)中有試題實(shí)體，包含難度系數(shù)、分?jǐn)?shù)、預(yù)計(jì)時(shí)間屬性；有試卷實(shí)體，包含期望難度、難度占比、期望時(shí)間、時(shí)間占比和完美度屬性。算法的目的為從試題庫(kù)中選擇出合適數(shù)量的試題組成一套完美度最高的試卷。

3.1 初始數(shù)據(jù)說(shuō)明

組成初始的20套試卷，期望完美度達(dá)到0.98，迭代次數(shù)50次，選擇交叉?zhèn)€體數(shù)10，變異個(gè)體數(shù)20。當(dāng)一套試卷題目數(shù)為N時(shí)，每道題難度系數(shù)Di，每道題分?jǐn)?shù)Si，每道題的預(yù)計(jì)時(shí)間Ti。那么試卷期望難度為D0，試卷實(shí)際難度D1，難度占比PD。試卷期望答題時(shí)間T0，試卷實(shí)際答題時(shí)間T1，時(shí)間占比PT，時(shí)間單位為小時(shí)，試卷的滿意度為F。

3.2 計(jì)算方法說(shuō)明

除此之外，計(jì)算試卷滿意度，公式為：F=1-|D0-D1|*PD-|T0-T1|*PT。滿意度F越高，說(shuō)明試卷實(shí)際難度和實(shí)際所用時(shí)間越接近試卷的期望難度與期望時(shí)間。

人工智能在線考核系統(tǒng)，計(jì)算試卷難度是為了優(yōu)化出題內(nèi)容與答題者的知識(shí)結(jié)構(gòu)契合度。試卷難度更接近考生實(shí)際能力，對(duì)考生的考核結(jié)果越為有用。計(jì)算試卷答題時(shí)間，可驗(yàn)證考生對(duì)知識(shí)的掌握程度，從而結(jié)合試卷難度以及試卷滿意度，給出考生更為合理的考核結(jié)果評(píng)價(jià)。

3.3 人工智能自動(dòng)出卷算法說(shuō)明

一方面，交叉運(yùn)算說(shuō)明：從選擇出的10套試卷中，隨機(jī)選擇兩套。隨機(jī)選擇兩個(gè)題號(hào)，相互交換這兩套試卷中的被選中題號(hào)的題，組成新的2套試卷加入到原本的10套試卷中。持續(xù)這個(gè)流程，直到組成20套試卷。另一方面，變異運(yùn)算說(shuō)明：從20套試卷中選擇出一套，隨機(jī)選擇一道題與題庫(kù)中同類型的題進(jìn)行替換。持續(xù)這個(gè)流程，直到20套試卷都完成了變異運(yùn)算。

4 基于人工智能的網(wǎng)線導(dǎo)通測(cè)試在線考核系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

4.1 管理員模塊

（1）常規(guī)管理界面分為學(xué)生管理和年級(jí)管理。學(xué)期管理：管理員可以增加新的學(xué)期，設(shè)置評(píng)教系統(tǒng)開發(fā)時(shí)間等信息，查看并管理學(xué)期相關(guān)信息。年級(jí)管理：管理員可以管理各個(gè)年級(jí)班級(jí)數(shù)和人數(shù)等相關(guān)信息。

（2）用戶管理模塊中，管理員可以維護(hù)所有考試學(xué)生的個(gè)人信息。用戶管理方面，管理員可以按用戶角色查看用戶信息。管理員可以新建用戶，設(shè)置用戶權(quán)限等信息；管理員可以修改及刪除用戶。

（3）課程管理，主要是對(duì)考試范圍所涉及到的課程內(nèi)容進(jìn)行管理。課程信息：管理員可以查看個(gè)性化學(xué)習(xí)課程信息，可以新增、修改或刪除個(gè)性化學(xué)習(xí)課程信息。課程安排：管理員可以安排上課班級(jí)以及上課時(shí)間。

除此之外，問(wèn)答管理模塊，管理員可以對(duì)被舉報(bào)的問(wèn)題或者回答進(jìn)行審核，并判斷是否進(jìn)行刪除處理。實(shí)踐管理模塊，管理員可以對(duì)于教師或?qū)W生提出個(gè)性化學(xué)習(xí)室占用申請(qǐng)進(jìn)行審核，并進(jìn)行同意或者拒絕處理。

4.2 教師模塊

（1）人工智能考核系統(tǒng)，是以個(gè)性化考核為基準(zhǔn)的考評(píng)模式，教師可以通過(guò)課程信息和課程知識(shí)點(diǎn)來(lái)優(yōu)化針對(duì)不同學(xué)生的考試內(nèi)容。課程信息：教師可以查詢本學(xué)期所授個(gè)性化學(xué)習(xí)課程的相關(guān)信息。課程知識(shí)點(diǎn)：當(dāng)管理員開設(shè)好個(gè)性化學(xué)習(xí)課程后，教師可以為個(gè)性化學(xué)習(xí)課程設(shè)置相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)。

（2）個(gè)性化學(xué)習(xí)報(bào)告管理子模塊。布置個(gè)性化學(xué)習(xí)報(bào)告：教師可以創(chuàng)建新的個(gè)性化學(xué)習(xí)考試結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)，上傳要求文檔，設(shè)置截止時(shí)間等相關(guān)信息。教師也可以查看、下載、刪除個(gè)性化學(xué)習(xí)考試信息。批改個(gè)性化學(xué)習(xí)報(bào)告：當(dāng)學(xué)生提交完試卷后，教師可以下載作業(yè)，批閱并打分。若考核成績(jī)不合格，系統(tǒng)會(huì)發(fā)送郵件提醒學(xué)生重新提交。若學(xué)生逾期提交考卷，教師會(huì)收到學(xué)生的逾期提交申請(qǐng)并決定是否允許其逾期提交。個(gè)性化考核結(jié)果報(bào)告成績(jī)：教師可以查看學(xué)生本期考試成績(jī)和相關(guān)信息。

（3）考試管理中，主要是對(duì)試題管理和試卷管理。試題管理：教師可以上傳與個(gè)性化學(xué)習(xí)課程相關(guān)的試題，設(shè)置試題類型、考查的知識(shí)點(diǎn)等相關(guān)信息。教師也可以刪除試題。試卷管理：考試前一周，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)開放試卷管理功能。教師需要設(shè)置試卷題目、試題類型、占比、分?jǐn)?shù)等信息。設(shè)置完成后，教師可以從試題庫(kù)手動(dòng)選擇試題，也可以選擇自動(dòng)出題，由系統(tǒng)自動(dòng)出卷。

（4）成績(jī)管理子模塊中，當(dāng)考試結(jié)束一周后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)開放學(xué)生成績(jī)記錄功能。教師需要設(shè)置平時(shí)成績(jī)、個(gè)性化學(xué)習(xí)成績(jī)和考試成績(jī)的占比，并根據(jù)課程、班級(jí)記錄每一位學(xué)生的成績(jī)。評(píng)教信息子模塊中，當(dāng)學(xué)生評(píng)教完后，教師可以查看自己的分?jǐn)?shù)信息。

4.3 學(xué)生模塊

一方面，考試報(bào)告子模塊，通過(guò)個(gè)性化考核任務(wù)、待辦任務(wù)、個(gè)性化考核成績(jī)組成。個(gè)性化考核任務(wù)：當(dāng)教師布置了試驗(yàn)考核任務(wù)后，學(xué)生可以查看考核內(nèi)容的相關(guān)信息，下載要求文檔后，參考本期考核內(nèi)容的具體范圍和知識(shí)點(diǎn)。待辦任務(wù)：當(dāng)學(xué)生逾期提交個(gè)性化試卷時(shí)，系統(tǒng)會(huì)要求學(xué)生申請(qǐng)逾期提交，并附上理由待老師審核。若學(xué)生考核內(nèi)容不合格時(shí)，系統(tǒng)會(huì)提醒學(xué)生重新提交下次考核的試卷，并生成考核報(bào)告再次重新提交。個(gè)性化考核成績(jī)，學(xué)生可以查看自己的提交情況和考核成績(jī)結(jié)果等相關(guān)信息。

另一方面，問(wèn)答管理子模塊中，問(wèn)題中心可以為學(xué)生提供考試正確答案，告知學(xué)生當(dāng)前考核具體存在何種問(wèn)題。瀏覽問(wèn)題后對(duì)考核結(jié)果有質(zhì)疑，可以追問(wèn)、追答，可以對(duì)他人的答案進(jìn)行評(píng)論、點(diǎn)贊、舉報(bào)處理。個(gè)人中心內(nèi)，學(xué)生可以管理自己的問(wèn)題和答案。除此之外，成績(jī)管理子模塊中，當(dāng)考試結(jié)束后，學(xué)生能查看自己的考試成績(jī)、平時(shí)成績(jī)、個(gè)性化學(xué)習(xí)成績(jī)、以及總成績(jī)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在線考核系統(tǒng)是基于人工智能出題算法的一次嘗試，通過(guò)網(wǎng)線導(dǎo)通人臉識(shí)別裝置、答題裝置、網(wǎng)線聯(lián)通測(cè)試儀、考場(chǎng)視頻監(jiān)控裝置。在線考核系統(tǒng)的人工智能出題算法，主要是通過(guò)交叉運(yùn)算和變異運(yùn)算，得到更適合該考生的階段性試題，利用自動(dòng)出卷算法提高試題針對(duì)性。系統(tǒng)內(nèi)部通過(guò)管理員模塊、教師模塊、學(xué)生模塊進(jìn)行統(tǒng)一管理，對(duì)考試分?jǐn)?shù)、考生信息、考場(chǎng)情況做出綜合判斷，從而提高在線考試的效率和質(zhì)量。