基于COM技術(shù)的考試專用計(jì)算機(jī)智能判斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

譚聰

關(guān)鍵詞： COM技術(shù); 相似度計(jì)算; 智能判斷系統(tǒng); 試卷信息; 客觀題; 主觀題

中圖分類號(hào)： TN915.5?34; TP311.52 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)： 1004?373X（2018）24?0110?04

Design of examination intelligent computer judgment system based on COM technology

TAN Cong

（Beihua University Teacher′s College， Jilin 132013， China）

Abstract： In allusion to the problems of large deviation of similarity calculation， low judgment accuracy and large time?consumption of the traditional examination intelligent computer judgment system， an examination intelligent computer judgment system based on the COM technology is proposed and designed. According to the overall architecture of the system， the hardware modules of the image acquisition， Web server， COM server and COM library are designed based on the COM technology. The system objects are divided into different component objects to complete the input， start and management of test paper information. In the software part of the system， the judgment of objective questions is completed by comparing students′ answers with standard answers， and the judgment of subjective questions is completed by calculating similarities of key words and sentences， so as to realize the design of the overall system. The experimental results show that the system has small calculation deviations for similarities of subjective questions， high overall judgment accuracy of about 90%， and short judgment time of about 12.4 s， which has a certain value in use.

Keywords： COM technology; similarity calculation; intelligent judgment system; test paper information; objective question; subjective question

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在高校教育教學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用，建立考試專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是教學(xué)改革的重要發(fā)展方向之一，其中，計(jì)算機(jī)智能判斷能力是考試系統(tǒng)的核心，是衡量考試系統(tǒng)研究水平的重要參考指標(biāo)[1]。計(jì)算機(jī)智能判斷不僅能有效提高閱卷效率，還能減少人為的閱卷失誤，并根據(jù)閱卷結(jié)果總結(jié)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，給出針對(duì)性的指導(dǎo)建議。因此，對(duì)考試專用計(jì)算機(jī)智能判斷系統(tǒng)的研究具有十分重要的意義[2]。

文獻(xiàn)[3]基于MVC4的ASP.NET Web技術(shù)，設(shè)計(jì)了計(jì)算機(jī)考試系統(tǒng)。在系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)硬件存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，用以完成試卷數(shù)據(jù)的存儲(chǔ);在閱卷環(huán)節(jié)，該系統(tǒng)能快速、實(shí)時(shí)地完成試題閱卷;系統(tǒng)的可擴(kuò)展性能良好，但是閱卷結(jié)果的準(zhǔn)確度較低。文獻(xiàn)[4]設(shè)計(jì)了網(wǎng)上電子閱卷系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)置為卷掃描、網(wǎng)上閱卷、統(tǒng)計(jì)分析等模塊。卷掃描模塊主要用來(lái)將試卷信息輸入系統(tǒng);網(wǎng)上閱卷模塊主要根據(jù)教師分配的任務(wù)完成試題的判斷，給出學(xué)生考試分?jǐn)?shù);統(tǒng)計(jì)分析模塊主要對(duì)考試得出的成績(jī)進(jìn)行難易程度、準(zhǔn)確率的統(tǒng)計(jì)分析，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。但對(duì)于主觀題的相似度計(jì)算偏差較大。文獻(xiàn)[5]分析了當(dāng)前方法中存在的評(píng)判效果差、不能降低教師閱卷負(fù)擔(dān)的問(wèn)題，對(duì)用于中文文本查重的雙因子相似度計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了兩文本語(yǔ)義相似度的計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果運(yùn)用到考試系統(tǒng)中，但運(yùn)算程序繁雜，耗時(shí)較多。

針對(duì)當(dāng)前方法存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)基于COM技術(shù)的考試專用計(jì)算機(jī)智能判斷系統(tǒng)。

1 ?基于COM技術(shù)的考試專用計(jì)算機(jī)智能判斷系統(tǒng)

COM，即“組件對(duì)象模型”，是微軟公司針對(duì)平臺(tái)開(kāi)發(fā)的構(gòu)件技術(shù)，是一種以組件為發(fā)布單元的對(duì)象模型。這種模型使各軟件組件可以用統(tǒng)一的方式進(jìn)行交互[6]。利用COM技術(shù)將考試試卷嵌入系統(tǒng)，系統(tǒng)自動(dòng)分析組件中的各個(gè)對(duì)象，將其與每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的正確答案進(jìn)行對(duì)比，從而可得出各對(duì)象的判斷結(jié)果。利用COM技術(shù)完成考試專用計(jì)算機(jī)智能判斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具備獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言的隨意化和進(jìn)程透明性，COM技術(shù)不依賴于任意特定語(yǔ)言，各對(duì)象可以同時(shí)在一個(gè)進(jìn)程中運(yùn)行，也可以在不同進(jìn)程中運(yùn)行[7]。具體的智能判斷系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

1.1 ?系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)圖2可知，系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)主要由圖像采集模塊、Web服務(wù)器、COM服務(wù)器、COM庫(kù)等構(gòu)成。

1） 圖像采集模塊。圖像采集主要分為圖像掃描、圖像分析和圖像信息輸入三個(gè)過(guò)程。首先采用高速掃描儀對(duì)學(xué)生的答題信息以及考生條形碼等進(jìn)行掃描，將獲取信息輸入系統(tǒng);其次，在圖像分析過(guò)程中，區(qū)分得出客觀題和主觀題類型，將客觀題圖像信息發(fā)送到客觀題判斷工作站，對(duì)主觀題先進(jìn)行圖像轉(zhuǎn)換、識(shí)別等處理，再輸入主觀題判斷工作站;最后，通過(guò)數(shù)據(jù)搜索引擎，將圖像信息輸入Web服務(wù)器，進(jìn)行統(tǒng)一存儲(chǔ)[8]。

2） Web服務(wù)器。Web服務(wù)器是連接試卷圖像信息和COM服務(wù)器的紐帶，可用來(lái)接收考生試卷信息以及標(biāo)準(zhǔn)答案信息，并將這些信息傳輸給COM服務(wù)器，同時(shí)，Web服務(wù)器也可以接收COM服務(wù)器的回傳信息和處理結(jié)果。

3） COM服務(wù)器和COM庫(kù)。通過(guò)COM對(duì)象指針接口可將學(xué)生試卷答案和標(biāo)準(zhǔn)答案進(jìn)行連接，進(jìn)而完成兩者間的交互，使兩者能夠在同一進(jìn)程中運(yùn)行，也可以在同一計(jì)算機(jī)的不同進(jìn)程中運(yùn)行，甚至可以滿足不在同一計(jì)算機(jī)中的要求。COM服務(wù)器可將系統(tǒng)判斷對(duì)象分為多個(gè)COM組件對(duì)象，所有組件對(duì)象都必須與COM庫(kù)相互連接[9]。COM庫(kù)中包含COM組件對(duì)象運(yùn)行所需的基本方法，COM庫(kù)可對(duì)系統(tǒng)中的學(xué)生試卷圖像信息、考生信息等進(jìn)行定義、更新等處理，啟動(dòng)系統(tǒng)并完成對(duì)數(shù)據(jù)的管理，維護(hù)數(shù)據(jù)的安全性和完整性。

1.2 ?系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

對(duì)考試試卷進(jìn)行判斷的過(guò)程中，主要判斷對(duì)象可分為客觀題和主觀題兩種。在本文系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)部分，主要對(duì)客觀題判斷和主觀題判斷進(jìn)行分析。

1.2.1 ?客觀題判斷

對(duì)于選擇題、填空題和判斷題等客觀題，其判斷方式簡(jiǎn)單。運(yùn)用系統(tǒng)硬件中的圖像識(shí)別模塊對(duì)考生的客觀題答卷信息進(jìn)行識(shí)別，將識(shí)別結(jié)果輸入試題庫(kù)中。在系統(tǒng)的試題庫(kù)中已對(duì)標(biāo)準(zhǔn)答案進(jìn)行了標(biāo)注，只需要對(duì)比考生答案和標(biāo)準(zhǔn)答案，便可以得出判斷結(jié)果。如果兩者相一致，則考生答案正確;反之，考生答案錯(cuò)誤。按照上述方法，給出客觀題的具體判斷流程，如圖3所示。在圖3的試卷圖像識(shí)別過(guò)程中，采用動(dòng)態(tài)、均衡的方法對(duì)試卷信息進(jìn)行確定，若識(shí)別結(jié)果不清晰，則可以多次讀取識(shí)別信息，找出懷疑點(diǎn)，利用圖像處理技術(shù)對(duì)懷疑點(diǎn)進(jìn)行輔助判斷，最終得出準(zhǔn)確的識(shí)別結(jié)果，這一過(guò)程可有效保證考試判斷結(jié)果與學(xué)生實(shí)際考試成績(jī)的一致性。

1.2.2 ?主觀題判斷

主觀題的答案具有不唯一性，即有一定的模糊性，考試系統(tǒng)中的主觀題的智能判斷是一個(gè)非常復(fù)雜又重要的環(huán)節(jié)，涉及到詞法、語(yǔ)義、語(yǔ)法等自然語(yǔ)言的問(wèn)題，還包括人工智能、模式識(shí)別等高級(jí)知識(shí)[10]。影響主觀題判斷的因素主要是關(guān)鍵詞、句子與標(biāo)準(zhǔn)答案的相似度，判斷時(shí)分析學(xué)生的答案和標(biāo)準(zhǔn)答案的相似度，相似度越高則表示學(xué)生答案越準(zhǔn)確。此外，還需查看語(yǔ)句是否通順、是否有條理性等，綜合地給出一個(gè)適當(dāng)?shù)呐袛嘟Y(jié)果。具體的主觀題判斷流程如圖4所示。

2 ?實(shí) ?驗(yàn)

2.1 ?實(shí)驗(yàn)環(huán)境及參數(shù)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)境及參數(shù)如表1所示。

2.2 ?實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

考試專用計(jì)算機(jī)智能判斷系統(tǒng)的性能好壞，可以通過(guò)對(duì)主觀題相似度的計(jì)算偏差來(lái)體現(xiàn)，將本文系統(tǒng)與文獻(xiàn)[3]和文獻(xiàn)[4]系統(tǒng)對(duì)比，結(jié)果如表2所示。

根據(jù)表2可知，本文系統(tǒng)在計(jì)算主觀題與標(biāo)準(zhǔn)答案的相似度時(shí)，計(jì)算偏差可控制在較低的水平，偏差不超過(guò)0.09，文獻(xiàn)[3]和文獻(xiàn)[4]系統(tǒng)的計(jì)算偏差最高可以達(dá)到0.20，相差較大。分別將本文系統(tǒng)與文獻(xiàn)[3]和文獻(xiàn)[4]系統(tǒng)判斷結(jié)果的精準(zhǔn)性進(jìn)行對(duì)比分析，具體對(duì)比情況見(jiàn)圖5。

由圖5可知：三種系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性都較好，但本文系統(tǒng)的判斷準(zhǔn)確度最低為80%左右，平均判斷準(zhǔn)確度可達(dá)90%左右;而文獻(xiàn)[3]系統(tǒng)的最高判斷準(zhǔn)確度僅為40%，其平均判斷準(zhǔn)確度在30%左右;文獻(xiàn)[4]系統(tǒng)的最高判斷準(zhǔn)確度僅為50%，其平均判斷準(zhǔn)確度在42%左右。對(duì)比結(jié)果表明，本文系統(tǒng)具有較高的試卷判斷準(zhǔn)確度，平均水平高于文獻(xiàn)[3]系統(tǒng)60%，高于文獻(xiàn)[4]系統(tǒng)48%，表明本文系統(tǒng)具有較好的性能。在龐大的學(xué)生數(shù)量以及巨量的試卷環(huán)境下，考試專用計(jì)算機(jī)智能判斷系統(tǒng)的判斷時(shí)間的長(zhǎng)短尤為重要，也可減緩學(xué)生的心理負(fù)擔(dān)，盡早地督促學(xué)生改進(jìn)自身不足，因此，對(duì)本文系統(tǒng)與文獻(xiàn)[3]和文獻(xiàn)[4]系統(tǒng)的判斷時(shí)間進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比分析結(jié)果如表3所示。

根據(jù)表3可知：本文系統(tǒng)的試卷判斷時(shí)間平均值在12.4 s左右;文獻(xiàn)[3]系統(tǒng)的試卷判斷時(shí)間平均值在37.5 s左右;文獻(xiàn)[4]系統(tǒng)的試卷判斷時(shí)間平均值在45.4 s左右。通過(guò)對(duì)比可以看出，本文系統(tǒng)的用時(shí)最短，可快速完成學(xué)生考試試卷的判斷。

3 ?結(jié) ?論

計(jì)算機(jī)技術(shù)廣泛應(yīng)用于教育領(lǐng)域，考試專用計(jì)算機(jī)智能判斷系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。針對(duì)當(dāng)前判斷系統(tǒng)存在判斷準(zhǔn)確度低、耗時(shí)長(zhǎng)的問(wèn)題，提出并設(shè)計(jì)一種基于COM技術(shù)的考試專用計(jì)算機(jī)智能判斷系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)在對(duì)主觀題判斷中，相似度計(jì)算偏差小，系統(tǒng)判斷的準(zhǔn)確度高，判斷時(shí)間僅需12.4 s左右，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)方法，表明了本文系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。

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