智能在線考試系統(tǒng)研究

鄧英偉+袁曉紅+張小琳+譚艷+彭偉

摘要：隨著信息技術(shù)的發(fā)展，在線考試系統(tǒng)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，良好的智能考試系統(tǒng)，可以減輕教學(xué)實(shí)施與組織者的負(fù)擔(dān)，促進(jìn)考試的公平公正。我們從在線考試系統(tǒng)發(fā)展的歷史、使用的技術(shù)、采用的算法幾個(gè)方面展開(kāi)了討論，期望能夠?qū)χ悄芸荚囅到y(tǒng)研究者提供有用的參考。

關(guān)鍵詞：在線考試系統(tǒng)；智能算法；教學(xué)管理系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP399 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 前言

信息技術(shù)在教育領(lǐng)域的快速發(fā)展，從而促使教育教學(xué)的在信息化教學(xué)方面發(fā)生了重要變革，由此逐漸形成了計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)這一研究領(lǐng)域。基于信息技術(shù)的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)（COMPUTER ASSISTED INSTRUCTION，簡(jiǎn)稱(chēng)CAI）的研究始于上世紀(jì)50年代，至今已有近60年的歷史，它的發(fā)展與教育、計(jì)算機(jī)、人工智能等領(lǐng)域的發(fā)展息息相關(guān)，CAI涵蓋教學(xué)、答疑、實(shí)驗(yàn)和測(cè)驗(yàn)考試等多個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，涉及到心理學(xué)、教育學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等多門(mén)學(xué)科。隨著這些領(lǐng)域的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)也處于高速發(fā)展階段，而作為評(píng)價(jià)方式的考試則是CAI的關(guān)鍵組成部分，在教育信息化發(fā)展的大趨勢(shì)下，基于信息技術(shù)的在線考試也正逐步取代傳統(tǒng)的考試方式。當(dāng)前，現(xiàn)有的在線考試系統(tǒng)中，較為成熟的考試系統(tǒng)有各類(lèi)計(jì)算機(jī)技術(shù)能力考試系統(tǒng)、汽車(chē)駕駛員理論知識(shí)考試系統(tǒng)等等，這些考試系統(tǒng)應(yīng)用范圍廣，操作方便簡(jiǎn)單，社會(huì)認(rèn)可度較高。良好的智能考試系統(tǒng)，不僅可以提高教學(xué)反饋的效率，減輕教學(xué)實(shí)施與組織者的負(fù)擔(dān)，同時(shí)還可以提高課程建設(shè)質(zhì)量，為進(jìn)一步提高教學(xué)水平、發(fā)展素質(zhì)教育創(chuàng)造條件。

1 在線考試系統(tǒng)發(fā)展的歷史

考試是教學(xué)活動(dòng)中的重要環(huán)節(jié)，隨著以計(jì)算機(jī)為主體的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，考試的形式越來(lái)越靈活，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，針對(duì)性越來(lái)越強(qiáng)，實(shí)施效率越來(lái)越高。

在線考試系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)中的重要組成部分，其最開(kāi)始是伴隨計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試系統(tǒng)而產(chǎn)生的，然后由于信息技術(shù)的迅速普及和高速發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)也得到了高速發(fā)展。美國(guó)是是世界上最早開(kāi)展遠(yuǎn)程教育的國(guó)家之一，遠(yuǎn)程教育的覆蓋比例達(dá)到45%以上，成為規(guī)模最大的遠(yuǎn)程教育教學(xué)國(guó)家，基于遠(yuǎn)程教育的特性需求，與之相關(guān)的考試系統(tǒng)研究也達(dá)進(jìn)入了更加成熟的階段，在線考試系統(tǒng)作為實(shí)施遠(yuǎn)程教育檢測(cè)教學(xué)質(zhì)量的重要角色，成為遠(yuǎn)程教育不可缺少的重要部分。早在上世紀(jì)70年代，美國(guó)考試委員會(huì)便開(kāi)展了計(jì)算機(jī)模擬考試的相關(guān)研究，1983年成功開(kāi)發(fā)了當(dāng)時(shí)稱(chēng)為計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)的世上首套考試系統(tǒng)，考試系統(tǒng)的序幕被正式拉開(kāi)。

試系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r看來(lái)，依托于互聯(lián)網(wǎng)的在線考試已經(jīng)稱(chēng)為為考試系統(tǒng)的主流發(fā)展方向，但是目前各類(lèi)在線考試系統(tǒng)大多是以考查考生水平為目標(biāo)，忽略了對(duì)考試過(guò)海量考試數(shù)據(jù)的分析研究，且試題類(lèi)型單一、通用性和智能化程度不夠，雖然可以減少了出卷、閱卷等工作量，但總體智能化程度偏低，很多考試系統(tǒng)、特別是一些大學(xué)和行業(yè)的專(zhuān)門(mén)考試系統(tǒng)還沒(méi)有完成考試后分析及反饋改進(jìn)的功能。伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)特別是人工智能技術(shù)的的迅猛發(fā)展，研究者對(duì)考試系統(tǒng)中組卷算法、智能閱卷算法等難點(diǎn)的研究的不斷深入，在線考試系統(tǒng)逐漸形成了具有智能組卷、自動(dòng)閱卷、題庫(kù)自動(dòng)反饋功能的超級(jí)智能考試系統(tǒng)。這也是本課題研究的方向之一，一個(gè)優(yōu)秀的智能考試系統(tǒng)不單能夠生成難度適中、知識(shí)點(diǎn)分布良好的試卷，也能通過(guò)考后的考試數(shù)據(jù)分析、進(jìn)行自我反饋，以便更好的指導(dǎo)考生掌握科學(xué)知識(shí)。

2 在線考試系統(tǒng)采用的技術(shù)

從考試系統(tǒng)使用的技術(shù)來(lái)看，當(dāng)前教學(xué)考試系統(tǒng)多為三種情況。最古老的是單機(jī)版考試系統(tǒng)；第二種是C/S模式即客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器模式的考試系統(tǒng)；最后一種是B/S 模式即瀏覽器/服務(wù)器模式的考試系統(tǒng)。這些系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了無(wú)紙化考試，考生登錄系統(tǒng)后參加考試，系統(tǒng)可以自動(dòng)判卷并得出成績(jī)，下面對(duì)幾種系統(tǒng)作簡(jiǎn)要介紹。

單機(jī)版考試系統(tǒng)是指考試僅在單機(jī)上進(jìn)行，把整個(gè)考試系統(tǒng)都安裝在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，參加考試的學(xué)生的答卷也存儲(chǔ)在該計(jì)算機(jī)中。這樣，有幾臺(tái)計(jì)算機(jī)就要安裝幾次系統(tǒng)，每次考試之前都需要對(duì)每臺(tái)計(jì)算機(jī)安裝系統(tǒng)并更新試題庫(kù)，不方便軟件系統(tǒng)的升級(jí)和維護(hù)，仍然需要投入大量的人力進(jìn)行考務(wù)工作，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，這種缺乏數(shù)據(jù)共享和集中管理實(shí)用性不強(qiáng)的機(jī)制已經(jīng)被淘汰。

C/S（Client/Server）即客戶(hù)端/服務(wù)器的意思。一般在局域網(wǎng)中進(jìn)行，客戶(hù)端為用戶(hù)提供可視界面，考生在客戶(hù)機(jī)上進(jìn)行考試，后臺(tái)是數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，主要有考試系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)和主體程序，用來(lái)為考試組卷、回收考生成績(jī)和存儲(chǔ)考試相關(guān)的數(shù)據(jù)等。這種模式的考試系統(tǒng)穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的交互性，但考試系統(tǒng)的維護(hù)和升級(jí)都很繁瑣，每次考試前都需要重新安裝配置，數(shù)據(jù)安全性也不是很強(qiáng)。

B/S （Browser/Server）即瀏覽器、服務(wù)器模式的考意思，是隨著WEB興起之后的的一種網(wǎng)絡(luò)模式。瀏覽器相當(dāng)于上一種模式中的客戶(hù)端，考生在瀏覽器上操作發(fā)送指令，中間WEB服務(wù)器接收驗(yàn)證合法指令之后傳輸?shù)綌?shù)據(jù)服務(wù)器進(jìn)行處理。這種模式的考試系統(tǒng)升級(jí)只需重新配置服務(wù)器，方便系統(tǒng)的檢修及監(jiān)管，大大減少了考試組織管理的人力，但是由于其考試全程在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行，數(shù)據(jù)的安全性相對(duì)較低。為了彌補(bǔ)以上兩種模式的缺陷，考慮到B/S應(yīng)用于局域網(wǎng)時(shí)，其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全風(fēng)險(xiǎn)可得到有效控制，出現(xiàn)了C/S和B/S混合模式。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，開(kāi)發(fā)工具和語(yǔ)言也呈現(xiàn)了多樣化，如ASP、JSP、PHP、Visual Basic、Visual C#和Visual C++等。后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)主要采用的有Oracle Access和SQL Server等。

3 在線考試系統(tǒng)采用的算法

智能考試系統(tǒng)能夠有效地減輕考試管理部門(mén)、組考者、出卷者的工作強(qiáng)度，試卷的抽取需要滿考慮試卷的知識(shí)點(diǎn)覆蓋范圍、試題類(lèi)型、試題難度、試卷分?jǐn)?shù)、區(qū)分度、答題時(shí)間等一系列問(wèn)題。許多業(yè)國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家為了更好的解決試卷組卷問(wèn)題進(jìn)行了一系列深入的研究。目前常用的組卷算法包括： 隨機(jī)抽取組卷算法、啟發(fā)式組卷算法、誤差補(bǔ)償組卷算法、回溯試探組卷算法、優(yōu)先權(quán)組卷算法、自適應(yīng)組卷算法、人工魚(yú)群組卷算法、粒子群組卷算法、基于專(zhuān)家系統(tǒng)的組卷算法、基于遺傳算法的組卷算法等等，這些算法各有優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)考試要求的不同，可以采用相應(yīng)的組卷算法。盡管?chē)?guó)內(nèi)外專(zhuān)家就組卷算法開(kāi)展了很多探究，但是以上算法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)至今為止尚無(wú)完美的解決組卷問(wèn)題的方案。

4 結(jié)論

紙質(zhì)考試存在的歷史最為悠久，從古代的科舉考試到現(xiàn)代的中考、高考等多種考試都在使用。紙質(zhì)考試方式相對(duì)于現(xiàn)代信息化考試系統(tǒng)存在明顯的缺點(diǎn)。在信息化教學(xué)全面展開(kāi)的當(dāng)今時(shí)代，深入進(jìn)行在線智能考試系統(tǒng)的研究對(duì)于探索教育的規(guī)律，創(chuàng)新教育理念，改變培訓(xùn)選拔方式具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)于在線智能考試系統(tǒng)的研究在推動(dòng)教育管理發(fā)展的同時(shí)，更能拓寬計(jì)算機(jī)應(yīng)用的領(lǐng)域，促進(jìn)計(jì)算機(jī)應(yīng)用相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。

湖南省社科基金項(xiàng)目：MOOC環(huán)境下以主動(dòng)學(xué)習(xí)為中心的大學(xué)生“四維”“四自”育人模式的研究與實(shí)踐，（湘教工委通[2015]39號(hào)-15B26）；湖南省普通高等學(xué)校教學(xué)改革研究項(xiàng)目：現(xiàn)代信息技術(shù)視角下的高校教務(wù)管理系統(tǒng)研究開(kāi)發(fā)與應(yīng)用——以湖南工學(xué)院為例，（湘教通[2015]291號(hào)-574）

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