一個(gè)基于VBA編程控制的組卷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

趙舜

關(guān)鍵詞：VBA編程控制；組卷系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G642.474 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2024）03-0056-04

0 引言

VBA（Visual Basic for Applications） 是Visual Basic 的一種宏語言，這種編程語言有著廣泛的應(yīng)用空間。與傳統(tǒng)宏語言不同，VBA提供了面向使用對(duì)象的程序設(shè)計(jì)方法，提供了相當(dāng)完整的程序設(shè)計(jì)語言。用戶可以將日常工作轉(zhuǎn)換為VBA程序代碼，使工作自動(dòng)化，提高工作效率。

在教學(xué)中，教師對(duì)學(xué)生知識(shí)掌握情況的了解通常是通過測(cè)驗(yàn)考試來完成的。以數(shù)學(xué)學(xué)科為例，目前職業(yè)院校的數(shù)學(xué)考試通常是以線下模式紙質(zhì)試卷進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，較少使用線上考試系統(tǒng)。要了解學(xué)生的真實(shí)學(xué)習(xí)效果，需要一份符合教學(xué)要求、試題難度適當(dāng)、考前保密性好的優(yōu)質(zhì)試卷。

要獲得一份優(yōu)質(zhì)試卷，需要一位或多位有經(jīng)驗(yàn)的教師從選擇考查知識(shí)點(diǎn)，到編寫試題，再到試題和答案的輸入，每一個(gè)步驟都要耗費(fèi)大量的時(shí)間[1]。有時(shí)一場(chǎng)考試需要多份試卷，如期末試卷的AB卷、教學(xué)平行班使用的隨堂單元測(cè)驗(yàn)卷。這些試卷都要求試題不同，但試題類型和試卷難度要相同。這樣出卷的工作量就更大了。

針對(duì)這種情況，有必要采用一定的方法，能快速組卷，并能根據(jù)要求生成的多份題量、題型、難度相當(dāng)?shù)脑嚲怼榱擞行У亟鉀Q組卷出卷的問題，很多研究者以組卷系統(tǒng)為對(duì)象進(jìn)行研究。

1 組卷系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀

在知網(wǎng)中，以“組卷系統(tǒng)”搜索，近5年有4 000多篇文章。方向偏重于選題的智能性上，將遺傳算法應(yīng)用于智能選題上的研究占據(jù)了三分之一。研究對(duì)象也主要針對(duì)在線考試系統(tǒng)。為了生成筆試試卷的組卷系統(tǒng)較少。在以生成卷為目的的組卷系統(tǒng)研究中，都是通過編程語言控制，結(jié)合數(shù)據(jù)庫技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)組卷的[2]。這樣的組卷系統(tǒng)都包含了題庫管理和組卷功能。

1.1 題庫管理的研究現(xiàn)狀

有的組卷系統(tǒng)無法輸入和顯示標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)學(xué)符號(hào)、公式，有的生成試卷版式固定，無法二次修改排版。部分現(xiàn)有的組卷系統(tǒng)需要特定的系統(tǒng)環(huán)境，需要安裝新的軟件，還需要花費(fèi)一定的時(shí)間去調(diào)試系統(tǒng)和學(xué)習(xí)操作方法。

為了解決這些問題，有研究者選擇了以Word軟件作為題庫管理軟件。如選擇通過VisualBasic操作Word進(jìn)行編組數(shù)學(xué)試卷[3]，運(yùn)用VBA操作Word搭建了通用試題庫管理系統(tǒng)[4-5]。Word軟件具備出色的公式和圖片再編輯功能。Word文檔形式的試卷具備可編輯性。在日常工作中，教師們已經(jīng)習(xí)慣了以Word 軟件為文字處理工具。通過Word軟件管理題庫能降低系統(tǒng)操作的學(xué)習(xí)成本，同時(shí)也方便現(xiàn)有電子試卷試題的導(dǎo)入。

但是，在試題存儲(chǔ)的模式上存在著不妥之處：試題與試題之間、試題與答案之間分隔不明?，F(xiàn)有系統(tǒng)借助段落或空行或其他特殊標(biāo)記進(jìn)行分界。這些方法雖能通過程序進(jìn)行識(shí)別，但不便于人工管理試題。若要在此類題庫中進(jìn)行人工組卷，也是比較困難的。

1.2 組卷功能的研究現(xiàn)狀

現(xiàn)有的組卷系統(tǒng)能通過算法按照試題屬性如章節(jié)、難度系數(shù)等進(jìn)行智能選題組卷。如基于改進(jìn)的自適應(yīng)遺傳算法開發(fā)了智能組卷系統(tǒng)[6]。此類系統(tǒng)能較好地組合出一份知識(shí)點(diǎn)覆蓋面廣且難度適中的試卷。

但是，在常規(guī)教學(xué)中，總是會(huì)遇到“一試多卷”的需求，即一次考試需要多份題量、類型、難度相同而試題不同的試卷，又或者要生成專項(xiàng)練習(xí)卷，以實(shí)現(xiàn)對(duì)某一知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練的情況，而現(xiàn)有的智能組卷系統(tǒng)不能滿足這些要求。

綜上所述，目前的組卷系統(tǒng)還不夠完善，因此有必要進(jìn)一步改善題庫管理和組卷功能，設(shè)計(jì)一個(gè)新的組卷系統(tǒng)以便滿足更多的需求。

2 組卷系統(tǒng)需求分析

組卷系統(tǒng)是為簡(jiǎn)化教師組卷工作，能快速生成滿足考試要求的試卷，要操作方便，學(xué)習(xí)成本低。通過對(duì)目前類似系統(tǒng)的研究，這樣的組卷系統(tǒng)要滿足如下需要：

1） 組卷系統(tǒng)要包含題庫管

理模塊。題庫能完整地存儲(chǔ)試題，包括題目涉及的各種公式、圖片等。題庫對(duì)能對(duì)試題進(jìn)行增、刪、改、查，且操作便捷。

2） 組卷系統(tǒng)要包含組卷控制模塊，能根據(jù)考試試卷的需求，設(shè)置參數(shù)后自動(dòng)從題庫中抽取試題進(jìn)行組卷，也能由人工從題庫中抽題后進(jìn)行組卷。

2.1 題庫管理模塊需求分析

1） 試題結(jié)構(gòu)分析

題庫中的每一道試題都包含內(nèi)容和屬性。

①內(nèi)容是指題目、答案，備注信息等。數(shù)學(xué)等理工科類試題有別于其他文科類試題，其表現(xiàn)形式中除了文字，還包含公式、圖片、表格等。這些內(nèi)容需要能在題庫中完整呈現(xiàn)，排版清晰，既方便程序控制，又能讓人輕松瀏覽。

②屬性是指試題形式、試題所屬章節(jié)以及試題類型。試題形式主要有三種：選擇題，填空題，解答題。試題所屬章節(jié)即指該試題所考查的知識(shí)內(nèi)容的所屬章節(jié)。如果某試題考查多個(gè)知識(shí)，涉及多個(gè)章節(jié)，那么就按照教材章節(jié)順序，歸類于涉及的最后一個(gè)章節(jié)中。試題類型也是試題一個(gè)分類屬性。涉及同一章節(jié)的試題，有的考查不同的小知識(shí)點(diǎn)，有的會(huì)結(jié)合其他章節(jié)知識(shí)進(jìn)行考查，有的在解題方法上有特殊性。無法單用難度系數(shù)來作區(qū)分，需要設(shè)置屬性：試題類型。當(dāng)試題類型相同時(shí)，它的難度也相同。這也是為組卷構(gòu)建難度相同的試卷做準(zhǔn)備。

2） 題庫管理功能需求分析

題庫管理功能主要涉及試題的增加、刪除、查詢、修改。

①增加試題。要提供試題模板，能根據(jù)用戶所選添加位置，自動(dòng)添加試題屬性，幫助用戶快速創(chuàng)建試題。要方便現(xiàn)有電子試卷上的試題錄入，并兼容舊試卷格式。

②刪除試題。要能徹底清除試題，且對(duì)其他試題和題庫結(jié)構(gòu)不造成影響。

③查詢?cè)囶}。能快速地根據(jù)內(nèi)容或?qū)傩赃M(jìn)行查詢和瀏覽試題。

④修改試題。對(duì)試題的所有內(nèi)容都能修改。

2.2 組卷控制模塊需求分析

1） 試卷需求分析

試卷的需求可以分為：

①普通試卷，針對(duì)一個(gè)或幾個(gè)章節(jié)的知識(shí)進(jìn)行測(cè)驗(yàn)的試卷，要求考查內(nèi)容分布合理。

②一試多卷，即同一場(chǎng)考試需要多份試卷，如期末考試需要的AB卷，或是因不能同時(shí)考試的單元測(cè)驗(yàn)卷。這多份試卷在各章節(jié)的分布上一致，且類型難度相當(dāng)。

③專項(xiàng)練習(xí)卷，為了對(duì)某一章節(jié)知識(shí)進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練而組合的練習(xí)卷。

④自定義試卷，為了一些特殊需求，而將指定的試題組成試卷進(jìn)行練習(xí)。例如將某一階段的錯(cuò)題，整合成的錯(cuò)題練習(xí)卷，或是將與某一知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的真題組成的練習(xí)卷。

另外每一份試卷都需要一份配套的答案。

2） 組卷功能分析

根據(jù)教學(xué)對(duì)試卷的需求，組卷功能需要包含自動(dòng)組卷和輔助人工組卷。

①自動(dòng)組卷要能按照參數(shù)設(shè)置，能在題庫中自動(dòng)抽取滿足條件的試題，自動(dòng)生成試題卷和答案卷。主要用于生成普通試卷和滿足一試多卷的需求，以及專項(xiàng)練習(xí)卷。在生成普通試卷過程中，通過設(shè)置章節(jié)和試題形式下的抽題數(shù)量，在題庫中進(jìn)行抽選，并盡可能讓試題考查的知識(shí)不同。在滿足一試多卷生成試卷時(shí)，試題的類型都相同，進(jìn)而保證難度一樣。在生成專項(xiàng)練習(xí)卷時(shí)，要盡可能涵蓋一個(gè)章節(jié)內(nèi)的所有試題類型。

②輔助人工組卷，能滿足自定義組卷需求，在題庫選定試題后，自動(dòng)將試題組合生成試題卷和答案卷，能簡(jiǎn)化人工組卷過程中的重復(fù)操作。

3 VBA 編程控制組卷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)數(shù)學(xué)組卷系統(tǒng)的需求分析，下面就系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、題庫管理、組卷功能進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.1 VBA 編程控制組卷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本組卷系統(tǒng)選擇了以選擇Word文檔為題庫數(shù)據(jù)載體，Word軟件為題庫管理軟件，以Excel為組卷數(shù)據(jù)設(shè)置記錄的載體，并通過VBA編程控制題庫管理和組卷。

Word軟件作為在教學(xué)活動(dòng)中最常被使用的辦公軟件，教師們使用得非常熟練，無須額外進(jìn)行培訓(xùn)，不增加學(xué)習(xí)成本。Word軟件呈現(xiàn)試題的形式良好，排版便利。而VBA是內(nèi)嵌于Word和Excel中的編程軟件。系統(tǒng)在開發(fā)后可以直接運(yùn)行于安裝有Microsoft Office辦公軟件的電腦上，無須額外的軟件安裝過程。

3.2 題庫模塊設(shè)計(jì)

1） 題庫試題分類設(shè)計(jì)

為了滿足題庫管理的需求，首先根據(jù)試題所屬章節(jié)、試題形式、試題類型對(duì)試題進(jìn)行分類并編號(hào)。

①章節(jié)編號(hào)使用4位數(shù)字表示。中職數(shù)學(xué)共24 章，每個(gè)章內(nèi)最多12個(gè)小節(jié)，故設(shè)置4位數(shù)字表示章節(jié)。如“0203”表示“第2章第3節(jié)”。

②試題形式用字母編號(hào)：選擇題A，填空題B，解答題C，可以方便識(shí)別區(qū)分。

③每個(gè)試題形式下有若干個(gè)試題類型，用三位數(shù)字來記錄：001～999。

④同試題類型下的試題序號(hào)用2 位數(shù)字記錄：01～99。

所有編號(hào)串聯(lián)起來就是試題的唯一編號(hào)exid，共10位。如編號(hào)為“0101A00201”就表示“第1章第1節(jié)的選擇題中第2個(gè)類型下的第1道題”。

2） 題庫試題存儲(chǔ)設(shè)計(jì)

試題按照：章節(jié)、形式、類型分類存放，利用Word 自帶的導(dǎo)航欄功能，可以方便快捷地查看試題。

題庫文檔內(nèi)以表格形式存放試題。文檔中每一個(gè)表格就是一道試題。表格內(nèi)存放試題編號(hào)、試題內(nèi)容、試題答案、試題備注信息。這樣既能清晰地劃分試題和答案，讓使用者一目了然，也方便對(duì)試題進(jìn)行管理。

這樣的存儲(chǔ)形式，也給題庫的管理帶來便利。

①添加試題。在指定分類位置下，添加試題模板，即表格。然后在相應(yīng)位置填入內(nèi)容即可完成試題的添加。為了省去反復(fù)創(chuàng)建試題模板的過程，通過編寫VBA宏命令，實(shí)現(xiàn)一鍵完成試題模板的插入。

②刪除試題。由于試題是以表格形式保存，所以刪除表格即可完整刪除試題。為了省略表格選擇過程，通過編寫VBA宏命令，實(shí)現(xiàn)一鍵刪除試題。

③查看試題?？梢酝ㄟ^導(dǎo)航欄根據(jù)章節(jié)和形式進(jìn)行查找，也可以利用Word軟件自帶的查找功能，依據(jù)內(nèi)容查找試題。

④修改試題。試題存放在Word文檔內(nèi)，修改試題和平時(shí)修改Word文檔是一樣的。文字、公式、表格都可以修改。

3.3 組卷模塊設(shè)計(jì)

根據(jù)組卷模塊的需求分析，要能滿足4類組卷要求，需要通過自動(dòng)組卷和輔助人工組卷兩種功能來實(shí)現(xiàn)。

1） 自動(dòng)組卷功能設(shè)計(jì)

自動(dòng)組卷是只需設(shè)置測(cè)試模式以及要抽取的試題數(shù)，由系統(tǒng)自動(dòng)完成抽題組卷。參數(shù)設(shè)置部分存放在Excel電子表格內(nèi)，從題庫Word文檔內(nèi)獲取所有試題信息后，在Excel內(nèi)完成試題選取，然后再進(jìn)入題庫文檔進(jìn)行抽題組卷。

①生成普通試卷的自動(dòng)組卷功能設(shè)計(jì)

首先，由于題庫文檔是會(huì)有變更，在每一次自動(dòng)組卷之前必須先獲取當(dāng)前題庫信息。獲取試題編號(hào)、試題形式等信息，匯總出題庫的基本參數(shù)，如某章節(jié)的單選題有多少種試題類型，以便用戶來決定抽取試題類型的數(shù)目。

然后，用戶根據(jù)考試需求，輸入各章節(jié)各形式下的試題數(shù)目。試題數(shù)目有上限，如果某小節(jié)的某形式下有m個(gè)試題類型，那么用戶最多只能在這個(gè)分類下抽取m道題

接下來就進(jìn)行自動(dòng)組卷。組卷要經(jīng)歷“抽題—成卷—存儲(chǔ)組卷信息”三個(gè)步驟。

系統(tǒng)首先根據(jù)在用戶設(shè)置的參數(shù)，進(jìn)行自動(dòng)抽題。為了使試卷能覆蓋更多的試題類型，所以采用一個(gè)試題類型選一題的抽取算法。同時(shí)為了防止近期的試卷內(nèi)盡量不出現(xiàn)重復(fù)試題，所以要選擇最近1次或多次組卷中未使用過的試題，次數(shù)可以進(jìn)行設(shè)置。如果某類型下的試題都使用過了，那么就盡可能選擇使用次數(shù)較少的試題。

在完成抽題后，組卷程序在每種試題形式下打亂試題編號(hào)的順序，然后再根據(jù)試題編號(hào)，依次從題庫文檔中提取試題和答案，生成試題卷和答案卷。

最后將抽取的試題編號(hào)等信息發(fā)送到歷史組卷記錄的電子表格內(nèi)保存。

②滿足“一試多卷”要求的自動(dòng)組卷功能設(shè)計(jì)一試多卷，要求每份試卷的試題數(shù)量相同，查考知識(shí)內(nèi)容相同，難度相同。所以，先要根據(jù)考試考察要求生成一份普通試卷。然后進(jìn)入到歷史組卷記錄電子表格內(nèi)，找到這份試卷的數(shù)據(jù)信息，然后選擇“再次生成”。

根據(jù)已有試卷抽取新試卷試題的算法如下：

遍歷已有試卷的試題。在試題所屬的試題類型下，另抽取一題，記錄下編號(hào)，除非該試題類型下只有一題，那就記錄下原試題編號(hào)。

然后和生成普通試卷的“成卷”“存儲(chǔ)信息”兩個(gè)步驟一樣，完成新的試卷的完成。

③生成專項(xiàng)練習(xí)卷的自動(dòng)組卷功能設(shè)計(jì)

在生成專項(xiàng)練習(xí)卷頁面，選擇相關(guān)小節(jié)，設(shè)定好各形式（選擇、填空、解答）的試題數(shù)量，程序就自動(dòng)組卷完成。其中抽取試題的算法如下：

根據(jù)題庫信息，計(jì)算各形式（選擇、填空、解答）下的試題類型個(gè)數(shù)的比例。接著按照比例分配抽題數(shù)量。然后在各試題類型下按抽題數(shù)量抽屜，記錄下編號(hào)。由于專項(xiàng)練習(xí)卷總把類型相同的試題放在一起以便強(qiáng)化記憶，所以在最后“成卷”步驟前省去了混亂試題的步驟，直接生成試卷。

2） 輔助人工組卷功能設(shè)計(jì)

當(dāng)需要自定義試卷時(shí)，需要人工組卷。手動(dòng)組卷需要通過“人工選題—生成試卷”兩步完成。輔助人工組卷功能在這兩個(gè)步驟中為教師省去重復(fù)操作。

①人工選題題

庫已經(jīng)整合了所有試題，并按章節(jié)等特征排序，添加多級(jí)標(biāo)題，借助Word的導(dǎo)航欄，可以快速定位試題位置，節(jié)省了教師在多個(gè)電子文檔之間切換查看的時(shí)間。

Word 原有的選擇功能是通過點(diǎn)擊并拖動(dòng)完成的，但這操作在精準(zhǔn)度上有一定的缺陷，容易發(fā)生誤操作。所以本系統(tǒng)在Word題庫文檔內(nèi)，編寫VBA宏，實(shí)現(xiàn)“標(biāo)記試題”和“取消標(biāo)記”的功能，并在工具欄內(nèi)添加宏按鈕。這樣用戶只要在點(diǎn)擊試題所在表格內(nèi)的任意位置，再點(diǎn)擊按鈕，就可以快速地標(biāo)記試題或取消標(biāo)記。比起原有的拖動(dòng)操作更簡(jiǎn)潔更精準(zhǔn)。

標(biāo)記試題是對(duì)試題所在的整個(gè)表格背景上色。顏色選擇一個(gè)顏色數(shù)值，定義為常量MarkColor。取消標(biāo)記就是把試題背景色恢復(fù)為文檔默認(rèn)色。

為了能了解選擇的試題，本功能還設(shè)計(jì)有信息顯示窗口，窗口中顯示每種形式的試題數(shù)量，以及已選試題的題號(hào)，也能從窗口快速跳轉(zhuǎn)到已選擇的某一試題。

②生成試卷

在確定了選題后，首先會(huì)打亂每種形式中試題的順序。其次，將所選試題及其答案按混亂后的順序，按試題形式的分類，生成試題卷和答卷。然后，將試題編號(hào)、試題類型等信息發(fā)送到歷史組卷記錄的電子表格內(nèi)保存，完成組卷。

以上生成試卷的功能免去了教師在題庫、試卷、答案三個(gè)文檔之間切換、復(fù)制、粘貼的重復(fù)性的操作，從而節(jié)省了時(shí)間和精力。

4 結(jié)論

1） 根據(jù)現(xiàn)狀分析，現(xiàn)有的組卷系統(tǒng)并不能完全滿足各類組卷的要求。有必要設(shè)計(jì)一個(gè)基于VBA編程控制的組卷系統(tǒng)。

2） 通過對(duì)組卷需求的分析，認(rèn)為題庫中試題需要按“章節(jié)-形式-類型”進(jìn)行分類；而組卷功能要有自動(dòng)組卷功能和輔助人工組卷功能，來滿足不同的試卷需求。

3） 選擇以Word軟件為題庫管理軟件，通過編寫VBA宏程序，進(jìn)行試題的管理。選擇用Excel文檔來存儲(chǔ)組卷信息，通過VBA編程控制，進(jìn)行自動(dòng)組卷，以滿足生成普通試卷、一試多卷、專項(xiàng)練習(xí)卷的需求。通過VBA編程控制，進(jìn)行輔助人工組卷，減少了傳統(tǒng)組卷過程中的重復(fù)性操作，提高工作效率。

【通聯(lián)編輯：謝媛媛】