基于蟻群算法的智能考試系統(tǒng)開發(fā)研究

張東陽

摘 要：智能考試系統(tǒng)在高等院校已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，并且已經(jīng)逐步應(yīng)用于資格考試、企事業(yè)單位的年度考核等環(huán)節(jié)。但是很多智能考試只是簡單起到客觀化答題的作用，沒有真正體現(xiàn)智能，本文基于蟻群算法對于組卷的策略進行優(yōu)化與控制，實現(xiàn)試卷難度控制，體現(xiàn)考試系統(tǒng)的智能作用與試卷價值。

關(guān)鍵詞：算法;考試系統(tǒng);開發(fā)與維護;功能模塊

一、智能考試系統(tǒng)的作用

1.1智能考試系統(tǒng)能夠節(jié)約大量的資源：

在組織考試中，需要根據(jù)實際參加考試的人數(shù)，占用多個教室，需要打印試卷，并由教師進行分發(fā)，同時進行監(jiān)考，避免考生作弊?？荚嚭筮€需要人工閱卷。從這個考試的組織流程我們可以看出，組織考試需要花費大量的人力物力。而智能考試系統(tǒng)，可以通過在線考試的方式，組織考生以身份驗證的方式，進行考試網(wǎng)絡(luò)端登錄，參加考試，不需要進行大量實體教室的占用，也不需要打印紙質(zhì)的試卷?？梢詫崿F(xiàn)自動交卷，同時自動閱卷。節(jié)約了大量的資源，具有實際使用意義。

1.2可以有效的防止作弊：

智能考試系統(tǒng)可以有效的通過軟件和硬件的方式，降低作弊現(xiàn)象的發(fā)生。從硬件角度，利用攝像頭等監(jiān)控設(shè)備，進行實時監(jiān)控錄像，讓考生不敢作弊。也可以從試卷角度，生成分數(shù)相同，但是試題并不完全相同的試卷，讓考生想抄襲也無從下手。這種方式在很多資格認證考試中以及使用，例如網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)師的相關(guān)認證等。

1.3重復(fù)利用率高：

智能考試系統(tǒng)開發(fā)后，當然不能只進行一次考試。相反的，能夠根據(jù)需要組織多次考試，進行多學科考試。利用率高。

二、蟻群算法思想與應(yīng)用

2.1蟻群算法思想：蟻群算法是利用生物群體中，螞蟻搬運食物的工程，融入到算法當中，實現(xiàn)優(yōu)化解集的求出。在實際生活中，螞蟻由于身體體積小，搬運食物常常需要大量的蟻群出動，但是在實際蟻群出動的過程中，人們很少發(fā)現(xiàn)搬運隊伍出現(xiàn)堵塞的現(xiàn)象發(fā)生。這是因為螞蟻可以分泌一種特殊氣味的氣體，我們在算法中視作信息熵。這種氣體的特點是可以進行揮發(fā)。所以當螞蟻搬運食物過程中，路徑越短越通常的就會有越多的螞蟻在單位時間內(nèi)通過，信息熵的濃度增加，成為優(yōu)勢解集。而路徑遠，揮發(fā)后濃度降低，其它螞蟻就不會選擇，說明這種算法也是一種正向收斂的算法。

2.2算法應(yīng)用的模塊：

在智能考試系統(tǒng)中，我們把蟻群算法應(yīng)用在組卷策略模塊當中，也就是智能的體現(xiàn)。實現(xiàn)難度的控制。通常我們的試卷利用隨機算法實現(xiàn)，隨機算法的特點是實現(xiàn)速度快，但是它也存在很大的弊端，組卷要求試題數(shù)量大，容易出現(xiàn)重復(fù)試題。雖然能滿足組卷的基本要求，但是試卷的難度不可控，如果試卷難度過于簡單，那么參加考試人員的區(qū)分度就很低。過難也起不到測試的作用。試卷的難度數(shù)值應(yīng)該在可控的范圍之內(nèi)，覆蓋度也可以進行章節(jié)的控制，從而實現(xiàn)有價值的試卷，提升考試系統(tǒng)的智能性。

試卷的難度范圍設(shè)置為0到1之間，最優(yōu)控制范圍設(shè)置為0.45到0.55之間，然后通過試卷內(nèi)部的難度系數(shù)，在滿足基本條件的基礎(chǔ)上，進行難度系數(shù)的控制。

基本條件就是試卷的總分、試題類型、不同試題類型下，試題的具體數(shù)量等等。而試題難度的數(shù)據(jù)庫權(quán)值是通過幾種方法獲得的。一種是教師的評價，這種評價有一定的價值，但不夠客觀，未必符合不同考生的實際情況。第二種就是通過一定數(shù)量采樣的考生進行試題考核，通過得分率除以試題總分，獲取相應(yīng)的系數(shù)。而通過蟻群算法和遺傳算法可以實現(xiàn)，組卷過程中，具體試卷的優(yōu)化，通過迭代次數(shù)來控制算法的開始與結(jié)束，并且驗證試卷是否組卷成功。

三、智能算法考試系統(tǒng)的工作流程和基本功能

3.1工作流程：首先提出考試申請，進行基本情況輸入，例如考試的名稱、考生基本情況錄入等等。當?shù)竭_考試時間后，考生通過瀏覽器登錄服務(wù)器端口，身份驗證合格后，獲取試卷（試卷允許提前生成和現(xiàn)場生成兩種方式，都可以應(yīng)用算法實現(xiàn)）進行答題。答題完畢系統(tǒng)提供兩種收卷方式，自主交卷和到達答題時間自動收卷。對試題進行自動閱卷，并實現(xiàn)查閱統(tǒng)計等功能。后期維護進行管理與數(shù)據(jù)報表等文件的生成。

3.2智能考試系統(tǒng)主要功能：

主要功能角度進行介紹：首先組織考試模塊，統(tǒng)計各種基本信息，將相應(yīng)信息以手工或者文件導(dǎo)入的方式存入數(shù)據(jù)庫當中。試卷生成模塊，通過算法和基本約束生成試卷，教師有權(quán)限提前觀看試卷，提出修改意見。試題錄入模塊：允許手工錄入和電子表格文件導(dǎo)入方式。自動閱卷模塊，自動根據(jù)試題進行數(shù)據(jù)庫答案匹配，獲取正確分數(shù)。分析模塊：得分項目分析，幫助出卷人和教師進行試卷的得失分析，以及教學參考。維護模塊：提供數(shù)據(jù)報表打印，用戶口令修改，角色分配等功能。

3.3瀏覽器服務(wù)器模式架構(gòu)

整個系統(tǒng)采用Browser/Web/DataBase的3層體系結(jié)構(gòu)。用戶可通過瀏覽器向分布在網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)器發(fā)出請求，服務(wù)器對請求進行處理，將用戶所需信息返回到瀏覽器。B/S結(jié)構(gòu)簡化了客戶機的工作，客戶機上只需配置Web 瀏覽器即可。服務(wù)器將擔負更多的工作，對數(shù)據(jù)庫的訪問和應(yīng)用程序的執(zhí)行將在服務(wù)器上完成。瀏覽器發(fā)出請求，而其余數(shù)據(jù)請求、加工、結(jié)果返回以及動態(tài)網(wǎng)頁生成等工作全部由服務(wù)器完成

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