算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)題庫建設(shè)與命題系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李楠

（商洛學(xué)院數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)應(yīng)用學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系，陜西 商洛 726000）

0 引言

算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程之一，學(xué)習(xí)效果對(duì)后續(xù)課程具有較大影響。而檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的主要方式就是學(xué)業(yè)考試，如何使學(xué)業(yè)考試更加規(guī)范、有效[1]；使題目類型和難易程度適應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)；使課后練習(xí)與課堂側(cè)重有效的統(tǒng)一；一直是高校管理和教學(xué)人員思考的問題。題庫作為一種重要的教學(xué)輔助資源，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)起到了重要的作用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，教學(xué)改革的不斷深入，很多領(lǐng)域和學(xué)科，都建立起了相應(yīng)的題庫[2]，為自我測(cè)試和教考分離提供了參考依據(jù)。然而，算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的題庫建設(shè)一直并不完善，特別是建設(shè)適合本校學(xué)生基礎(chǔ)的題庫具有一定的必要性。為了更好的使學(xué)生掌握該課程的內(nèi)容，并靈活的應(yīng)用其思想，廣大的教育教學(xué)工作者也對(duì)該課程的教學(xué)模式、考核方法等方面進(jìn)行了大量的研究和討論，取得的廣泛的成果，在實(shí)際的教學(xué)過程中也發(fā)揮了一定的積極作用。然而，如何建設(shè)一個(gè)自動(dòng)化的、智能的、分層次的、符合學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)以及與課堂學(xué)習(xí)配套的題庫并對(duì)題庫不斷優(yōu)化一直是值得思考和關(guān)注的問題。

1 存在問題

長(zhǎng)期以來，高校的學(xué)業(yè)考試，特別是專業(yè)課考試依然以教考合一方式為主，從課堂教學(xué)、課后輔導(dǎo)到考試命題、試卷分析均由認(rèn)課教師完成。任課教師的題目來源多以各自經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)或輔導(dǎo)教材搜集為主，這樣的模式容易導(dǎo)致試題內(nèi)容、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)受到教師個(gè)人主觀認(rèn)識(shí)的影響，題目重復(fù)率高等現(xiàn)象，無法客觀的對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。同時(shí)，重復(fù)的命題工作也為教師增加了無形的教學(xué)負(fù)擔(dān)，當(dāng)然，也有很多高校采取了教考分離的考核方式[3]，有的是在校內(nèi)安排非本班任課教師為本班命名，有的是安排非本校教師進(jìn)行命題，有的是在本校已有試題庫中任意抽取一套試題進(jìn)行考核，無論是哪種方案，均存在共同的問題，命題者對(duì)學(xué)情并不了解，不了解學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，理解能力等，往往導(dǎo)致試題或偏或難，進(jìn)而導(dǎo)致成績(jī)整體偏低的現(xiàn)象，不能很好的對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行區(qū)分。當(dāng)然，教考分離使考核更加客觀、公正、科學(xué)，作為一種考核方式，是具有一定的積極意義的[4]，前提是需要有一個(gè)完善的、全面的、適合學(xué)生學(xué)情的、多元化動(dòng)態(tài)更新的題庫。建設(shè)這樣的題庫，不僅能夠更好的服務(wù)考核，也能夠使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，自我練習(xí)與課堂更同步、難易程度更適合。

2 題庫建設(shè)

在充分考慮地方應(yīng)用型院校學(xué)生學(xué)情特征，結(jié)合多種途徑的課程練習(xí)及測(cè)試習(xí)題，課程組經(jīng)過多年的積累和匯總，搜集和整理完成了《算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程題庫[5]，題庫建設(shè)流程如圖1所示：

圖1 題庫建設(shè)流程

為了保證題庫題目來源的多元化和題庫的動(dòng)態(tài)更新，課程組的教師來自于學(xué)校多個(gè)不同的院系和部門，且均有多年課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，共同討論分析課程特點(diǎn)、重點(diǎn)難點(diǎn)、考核側(cè)重、難易程度等問題，使題目的選擇更加適應(yīng)全校各個(gè)院系學(xué)生學(xué)情，同時(shí)綜合多位教師對(duì)知識(shí)的理解和側(cè)重。題目的更新由課程組全體成員共同維護(hù)完成，由負(fù)責(zé)教師進(jìn)行題目的審核和重復(fù)性檢查，從而保證題目的動(dòng)態(tài)更新性，題目更新充分結(jié)合課程的教學(xué)大綱要求，結(jié)合課程教學(xué)改革成果，結(jié)合學(xué)科新動(dòng)向和綜合應(yīng)用領(lǐng)域，在此基礎(chǔ)上，邀請(qǐng)校外相關(guān)課程專家與課程組教師交流，提高課程組教師的理論基礎(chǔ)和命題質(zhì)量。題目來源的多元化和動(dòng)態(tài)性保證了題庫的高質(zhì)量。

為了更好的使學(xué)生完成自我學(xué)習(xí)過程，使習(xí)題訓(xùn)練與課堂教學(xué)相對(duì)同步，對(duì)題庫中的題目進(jìn)行了章節(jié)和知識(shí)點(diǎn)劃分，每個(gè)章節(jié)中包含的習(xí)題數(shù)量較為飽滿，難易程度適中且有層次，能夠幫助學(xué)生在扎實(shí)地掌握基礎(chǔ)知識(shí)的前提下完成知識(shí)的提高應(yīng)用。本題庫目前共包含題目千余道，隨著題庫建設(shè)的繼續(xù)推進(jìn)，正在不斷的補(bǔ)充完善。題庫知識(shí)點(diǎn)覆蓋全面，重難點(diǎn)突出，劃分在九個(gè)不同的章節(jié)，每個(gè)章節(jié)中題目由易到難，根據(jù)知識(shí)點(diǎn)的大小及知識(shí)點(diǎn)在整個(gè)課程體系中的重難點(diǎn)程度，設(shè)置題目的數(shù)量和類型，其中樹、圖、查找、線性表為課程體系中的核心內(nèi)容，題目數(shù)量也占到了總題庫的70%以上，題型數(shù)量，特別是專項(xiàng)訓(xùn)練部分也較其它章節(jié)有所增加，題目設(shè)置具有一定的代表性，表述準(zhǔn)確。

題庫題型廣泛，根據(jù)各個(gè)章節(jié)知識(shí)特點(diǎn)，題型也有不同的調(diào)整，總體包括有選擇、填空、判斷、算法分析、構(gòu)造和應(yīng)用等題型。在豐富題型的同時(shí)也包含部分專項(xiàng)訓(xùn)練，例如，在樹章節(jié)中增加有哈夫曼樹及編碼構(gòu)造、二叉樹的存儲(chǔ)遍歷線索化等專項(xiàng)訓(xùn)練；在圖章節(jié)增加有最短路徑、最小生成樹等專項(xiàng)訓(xùn)練。

3 組卷系統(tǒng)建設(shè)

在做好習(xí)題搜集、整理和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)之上，建設(shè)實(shí)現(xiàn)了題庫管理和組卷系統(tǒng)[6]，使試題的管理、試卷的產(chǎn)生更加自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化和客觀化。系統(tǒng)主要包括試題管理和試卷生成兩大部分功能。

試題管理[7]中，可以使所有課程組教師通過個(gè)人賬戶向題庫中添加、查詢、修改和刪除試題，在上傳試題的過程中，系統(tǒng)會(huì)對(duì)重復(fù)性試題進(jìn)行初步的篩選，除了可以查看到個(gè)人上傳的試題外，也可以對(duì)題庫中的其它試題進(jìn)行查看操作，并且可以對(duì)題庫中的習(xí)題進(jìn)行分類檢索，例如按章節(jié)、題型、難易程度、命題人等進(jìn)行查詢，試題管理基本流程如圖2所示。

試卷生成[8]模塊中，能夠創(chuàng)建新的試卷，試卷組卷過程，能夠根據(jù)章節(jié)、題型、難易程度等設(shè)置題目比例，題目的產(chǎn)生是由相關(guān)的試卷生成算法從題庫中隨機(jī)選擇而來的，對(duì)生成的試卷可以方便的轉(zhuǎn)換為PDF文件進(jìn)行瀏覽，對(duì)已經(jīng)生成的試卷，可以進(jìn)行再次查詢、查看或者刪除，試卷生成基本流程如圖3所示。

圖2 試題管理操作流程

圖3 試卷生成操作流程

在完成題庫管理和試卷生成系統(tǒng)基本功能的基礎(chǔ)上[9]，對(duì)系統(tǒng)的基本使用效果進(jìn)行了初步測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，通過系統(tǒng)能夠成功的對(duì)試題進(jìn)行上傳、修改、查看。試題添加過程需要設(shè)置題目所屬章節(jié)、題目類型、題干、分值、難易程度等信息以方便后期查詢和組卷。對(duì)所有已經(jīng)成功添加的試題可以進(jìn)行自如的查詢，可以根據(jù)試題類型進(jìn)行查詢，可以根據(jù)試題所屬章節(jié)進(jìn)行查詢，也可以通過輸入關(guān)鍵字，對(duì)所有包含關(guān)鍵字的試題信息進(jìn)行查詢，同時(shí)可以查詢同時(shí)符合多項(xiàng)條件的試題信息。對(duì)成功上傳的試題，同時(shí)也可以進(jìn)行編輯和刪除，以便及時(shí)清理不合理或者錯(cuò)誤的試題，系統(tǒng)界面如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)界面

系統(tǒng)自動(dòng)組卷需要首先設(shè)置試題中所涉及的課程章節(jié)，可以有選擇性的進(jìn)行考核，生成章節(jié)考核試卷可以只選擇相關(guān)章節(jié)即可，綜合性考核可以選擇涉及到的全部章節(jié)。其次，需要設(shè)置題目的題型、數(shù)量、難易度比例等信息，根據(jù)設(shè)置好的相關(guān)參數(shù)，組卷系統(tǒng)采用隨機(jī)算法，從相應(yīng)章節(jié)中隨機(jī)選取相應(yīng)數(shù)量、相應(yīng)難度的試題組成一套完整的試卷，使用自動(dòng)組卷系統(tǒng)生成的一套試卷如圖5所示。

4 實(shí)踐效果分析

在《算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的教學(xué)過程中，使用題庫進(jìn)行了課堂同步練習(xí)和期末模擬組卷的實(shí)踐，并就題庫的題目質(zhì)量對(duì)學(xué)生進(jìn)行訪談、調(diào)查。調(diào)查對(duì)象為計(jì)算機(jī)專業(yè)2018級(jí)的3個(gè)自然班，共101名學(xué)生，收回有效調(diào)查結(jié)果94份，部分核心問題的調(diào)查結(jié)果如表1所示。

圖5 試卷生成系統(tǒng)效果

表1 題庫應(yīng)用效果調(diào)查結(jié)果

從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，69.8%的學(xué)生認(rèn)為，在學(xué)習(xí)的過程中同步使用題庫習(xí)題進(jìn)行練習(xí)，能夠使抽象的課堂理論具體化，使問題解決的可操作性提高，對(duì)課程知識(shí)的理解十分有幫助。69.2%的學(xué)生認(rèn)為，與網(wǎng)絡(luò)上零散分布的相關(guān)練習(xí)題相比，題庫中的習(xí)題知識(shí)關(guān)聯(lián)更加系統(tǒng)，劃分更加合理，與課堂知識(shí)聯(lián)系更加緊密，更適合個(gè)人學(xué)習(xí)基礎(chǔ)；93.6%的學(xué)生認(rèn)為題庫難易程度適中，有難有易，能分層次的逐步提高知識(shí)梯度，更適合地方應(yīng)用型高校的學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)際，使學(xué)生學(xué)習(xí)過程產(chǎn)生成就感，進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

78.6%學(xué)生在復(fù)習(xí)過程中更愿意選擇通過習(xí)題復(fù)習(xí)，認(rèn)為通過習(xí)題復(fù)習(xí)更加高效，印象深刻。有88.3%的學(xué)生認(rèn)為整理題庫十分有必要，對(duì)自主學(xué)習(xí)和成績(jī)提高都有很大的幫助。根據(jù)學(xué)生完成習(xí)題的情況來看，大多數(shù)學(xué)生都能夠積極的完成相關(guān)練習(xí)，提高了自主學(xué)習(xí)的能力，對(duì)于不同學(xué)習(xí)需求的學(xué)生，試題的選擇也更加靈活，為學(xué)生課后的自主學(xué)習(xí)提供了豐富的學(xué)習(xí)資源。綜上來看，整理題庫是十分有必要的，能夠更加密切的結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，該題庫習(xí)題的質(zhì)量相對(duì)較高，能夠有效的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、積極性，從而進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)成績(jī)。

通過對(duì)課程組教師進(jìn)行訪談?wù){(diào)查，結(jié)果表明，課后練習(xí)和模擬測(cè)試通過題庫抽取相應(yīng)試題，減少了教師反復(fù)搜集相關(guān)試題的工作，題庫的組卷功能，使試卷的產(chǎn)生變得更加客觀方便。避免了人工輸入產(chǎn)生的大量輸入性錯(cuò)誤，同時(shí)，組卷所產(chǎn)生試卷為word文本，方便生成試卷者方便的進(jìn)行檢查和調(diào)整，提高了試卷生成的靈活性。

5 結(jié)論

高質(zhì)量的題庫建設(shè)，為教考分離提供了有效保障，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供了難易程度適宜且與課堂相對(duì)同步的資源保障。為教師考試命題工作提供了參考資料，避免了重復(fù)性工作，減輕了工作任務(wù)，提高了工作效率，同時(shí)也提高了教學(xué)質(zhì)量。然而，要保證題庫的效果還有很多待完善的工作需要繼續(xù)進(jìn)行，首先，要保證題庫的不斷更新，不斷提高題庫習(xí)題的靈活性、應(yīng)用性。其次，題庫組卷系統(tǒng)需要進(jìn)一步的完善，提高組成試卷的規(guī)范性、客觀性以及系統(tǒng)功能的完善性。