基于可變比例的模塊化試題生成的在線考試系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

金譽(yù)華， 周 蕾

(1.泰州機(jī)電高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校, 江蘇 泰州 225300；2.江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院泰州機(jī)電分院， 江蘇 泰州 225300）

在信息技術(shù)飛速發(fā)展的時代背景下，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為人們生活的一部分。網(wǎng)絡(luò)與教育相結(jié)合，為教育信息化提供了有力的保障。在線考試作為教育考試無紙化的產(chǎn)物，也從簡單的以計算機(jī)為考試工具的、帶自動評分的無紙化考試，逐步發(fā)展具備了更為人性化的以網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)為基礎(chǔ)的具備自動組卷、自動閱卷等功能的網(wǎng)絡(luò)在線考試。在線考試系統(tǒng)有效地利用了網(wǎng)絡(luò)資源、提高了閱卷效率和工作效率。

一、提出問題

教學(xué)過程中的測試是根據(jù)教學(xué)進(jìn)程的需要建立的。教師需要從題庫中選擇題目或是專門為測試準(zhǔn)備題目，按照課程教學(xué)的時序，后一次測試的知識點(diǎn)必然包括前一次測試的知識點(diǎn)，所以兩次試題的知識點(diǎn)范圍必然存在部分的重合，教師的準(zhǔn)備也就存在著重復(fù)勞動。如何將教師從沒有意義的重復(fù)工作中解放出來，構(gòu)建出更為合理的測試體系？要解決這一問題，必須先搞清楚日常測試與課程考試之間的區(qū)別是什么？

1.課程教學(xué)是需要遵循課程標(biāo)準(zhǔn)的，所以考試的考核范圍相對較為固定；而測試是教師根據(jù)教學(xué)需要可以較為隨意地選擇的。測試的時間、范圍沒有固定的標(biāo)準(zhǔn)，隨機(jī)性較大。

2.考試的目的是為了考核，更強(qiáng)調(diào)題型題量的標(biāo)準(zhǔn)和難度的把握；測試主要用于幫助學(xué)生了解自己的學(xué)習(xí)狀態(tài)、幫助教師了解學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握程度，便于對教學(xué)活動作出相應(yīng)的調(diào)整。課程的測試的知識點(diǎn)和考試的側(cè)重點(diǎn)是不同的。

二、解決的構(gòu)想

不同學(xué)習(xí)階段的測試的不同之處，主要體現(xiàn)為知識點(diǎn)覆蓋范圍的變化和知識點(diǎn)之間的比例的變化。

對知識點(diǎn)合理劃分，根據(jù)教學(xué)進(jìn)程的變化，通過對知識點(diǎn)范圍的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)可變的試題生成。通過考試計劃的建立，實(shí)現(xiàn)知識點(diǎn)覆蓋范圍的變化和知識點(diǎn)之間的比例變化，達(dá)到模塊化可變試題生成的目標(biāo)。通過標(biāo)準(zhǔn)化考生信息的建立，利用考試數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對考試的多維分析為教學(xué)評價和后續(xù)教學(xué)提供參考。

整個考試系統(tǒng)的用戶有三種類型：學(xué)生、教師和管理員。學(xué)生賬號可以登錄、完成考試或測試、查詢歷史考試成績。教師賬號可以根據(jù)要求開設(shè)階段性的考試，在考試過程中對考試實(shí)現(xiàn)監(jiān)控，在考試后獲取學(xué)生考試的分析結(jié)果。管理員賬號包含教師賬號的所有功能外，還有具備項目組管理、試題管理、課程管理、賬號管理等。

三、系統(tǒng)模塊描述

根據(jù)角色不同，用戶可以使用的功能模塊也不相同。學(xué)生賬號主要側(cè)重于考試和成績查詢的功能；教師賬號側(cè)重考試的準(zhǔn)備和實(shí)施功能；管理員作為超級賬號，功能涵蓋教師賬號的功能外，還具有保障系統(tǒng)實(shí)施的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理功能，包括賬號管理、課程管理、項目組管理等。

四、核心功能的實(shí)現(xiàn)

為保證教師更加便捷地利用平臺進(jìn)行階段測試和課程考試，平臺核心功能有別于普通考試平臺，試題按照知識點(diǎn)組織，課程管理中對各章節(jié)的權(quán)重進(jìn)行預(yù)設(shè)，考試計劃中可以選擇部分或全部知識點(diǎn)作為試題的生成范圍。為了保證學(xué)生對知識點(diǎn)的有效掌握，按比例隨機(jī)抽題基本保證每個同學(xué)可以獲得不同的試題，隨機(jī)試題順序和隨機(jī)題肢順序使得重復(fù)試題學(xué)生的試題及題肢呈現(xiàn)順序不會相同。通過多維度答題分析，為教師提供更為全面有效的分析數(shù)據(jù)。

（一）知識點(diǎn)權(quán)重變化實(shí)現(xiàn)可變比例的試卷構(gòu)成

為了更好地遵守題量約束和題型約束。通過在課程中設(shè)置權(quán)重的方式，設(shè)定不同知識點(diǎn)在試卷生成時默認(rèn)的權(quán)重，系統(tǒng)根據(jù)試卷總題量運(yùn)用隨機(jī)抽取算法自動生成每個知識點(diǎn)的基本試題數(shù)，通過誤差補(bǔ)償算法，準(zhǔn)確控制題量。

系統(tǒng)通過權(quán)重計算出不同知識點(diǎn)的基本題量bi，在通過誤差補(bǔ)償將基本題量b與總題量N的偏差數(shù)，隨機(jī)地分配給應(yīng)該出現(xiàn)多余題型的知識點(diǎn)，即每個知識點(diǎn)的試題數(shù)是由基本試題數(shù)bi和隨機(jī)試題數(shù)Zi兩個部分組成。使知識點(diǎn)題量在一個合理的范圍內(nèi)變化。

（二）考試計劃實(shí)現(xiàn)知識點(diǎn)模塊可選和題干題肢的順序可選

知識點(diǎn)權(quán)重設(shè)置控制了知識點(diǎn)之間的比例關(guān)系。在教學(xué)過程中，知識點(diǎn)是逐步積累直至學(xué)期結(jié)束的全面覆蓋的。在教學(xué)進(jìn)程尚未結(jié)束的情況下，需要選擇課程中部分知識點(diǎn)作為考核范圍，重新制定課程知識點(diǎn)比例，顯然比較麻煩。通過在考試計劃設(shè)置知識點(diǎn)的選項，控制知識點(diǎn)模塊的考核范圍。

在考試過程中，試題順序的變化和試題選項順序的變化會更加準(zhǔn)確地判斷出學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握情況，避免學(xué)生強(qiáng)行記憶答案和抄襲現(xiàn)象的發(fā)生。

（三）基于題型、知識點(diǎn)、學(xué)生信息的多維度數(shù)據(jù)分析

評價是教學(xué)體系中不可或缺的一環(huán)，評價的結(jié)論既可以作為教師教學(xué)調(diào)整的指標(biāo)，也是學(xué)生學(xué)習(xí)效果的體現(xiàn)。通過多維分析數(shù)據(jù)的獲得，為教學(xué)評價提供了客觀依據(jù)，降低了教師工作強(qiáng)度，也使評價更易量化。

為了使數(shù)據(jù)分析更加科學(xué)，數(shù)據(jù)分析的結(jié)果包含不同維度群體的平均分、標(biāo)準(zhǔn)差、及格率參考、按分?jǐn)?shù)段統(tǒng)計、分題型的均分、得分率和分知識點(diǎn)均分及得分率等數(shù)據(jù)，為教師的教學(xué)分析提供參考。

（四）其他技術(shù)的運(yùn)用

在系統(tǒng)開發(fā)過程中，運(yùn)用多種技術(shù)保障考試順利進(jìn)行。比如：使用線性探測解決試題重復(fù)生成問題；使用科學(xué)編碼解決客觀題答案編碼問題；通過斷線續(xù)考解決考試過程中突發(fā)狀況（比如：斷電、電腦重啟等）造成的考試中斷問題；通過監(jiān)控程序?qū)崿F(xiàn)更換考試機(jī)、人工收卷、重新考試等考試管理功能。

（五）關(guān)鍵代碼的實(shí)現(xiàn)

1.誤差補(bǔ)償算法

在不同知識點(diǎn)試題數(shù)量的計算過程中，無法準(zhǔn)確地精確到整數(shù)部分，采取四舍五入或者其他方法都有可能導(dǎo)致試題總數(shù)與計算總數(shù)的不符。在考試計劃生成過程中，通過誤差補(bǔ)償算法完成對不同知識點(diǎn)試題數(shù)量的修正。

誤差補(bǔ)償算法的實(shí)現(xiàn)方法如下：

2.線性探測

線性探測是指通過散列函數(shù)hash(key)，找到關(guān)鍵字key在線性序列中的位置，如果當(dāng)前位置已經(jīng)有關(guān)鍵字，就產(chǎn)生了哈希沖突，就往后探測x個位置（x小于線性序列的大?。?，直到當(dāng)前位置沒有關(guān)鍵字存在。

線性探測的實(shí)現(xiàn)方法如下：

3.斷線續(xù)考

在考試過程中，由于硬件故障、學(xué)生誤操作等各種突發(fā)狀況造成的斷線是無法完全避免的，通過斷線續(xù)考和換機(jī)續(xù)考可以保障考試的順利進(jìn)行。兩種方式的不同之處在于從考試的嚴(yán)肅性出發(fā)斷線續(xù)考是指在本機(jī)上解決故障后繼續(xù)完成考試。而換機(jī)續(xù)考是在教師的控制下，在另外一臺機(jī)器上繼續(xù)完成考試。本系統(tǒng)的斷線續(xù)考是不要人工干預(yù)自動完成的，學(xué)生重新登錄后，自動切換到剛才考試的頁面，繼續(xù)考試。換機(jī)續(xù)考則必須通過教師或管理員通過換機(jī)操作輸入密碼完成。

換機(jī)續(xù)考的處理方法如下：

五、使用反饋

基于可變比例的模塊化試題生成的在線考試系統(tǒng)的使用，減少教師工作負(fù)擔(dān)，提供的數(shù)據(jù)分析，為教師提供了更為可觀的評價形式，為教師了解分析學(xué)情提供了有效依據(jù)；滿足了課程學(xué)習(xí)、技能測試等項目中，學(xué)生練習(xí)、測試的需要，為教師的日常和階段性評價提供了依據(jù)；滿足校內(nèi)黨團(tuán)組織、社團(tuán)等選拔性考試需求，為社團(tuán)活動的考核提供了更為公正客觀、方便快捷的選擇。

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