基于智能組卷策略的在線考試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

(南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息系，江蘇 南通226007）

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以互聯(lián)網(wǎng)為主要手段的教育信息化對(duì)傳統(tǒng)的考試方法的改進(jìn)提供了新的手段，使傳統(tǒng)考試的筆試方法向無(wú)紙化考試方式的轉(zhuǎn)變成為可能。為此，筆者結(jié)合教學(xué)與考試實(shí)際需求，依托學(xué)校校園網(wǎng)建設(shè)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于智能組卷策略在線考試系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

在線考試系統(tǒng)采用B／S體系結(jié)構(gòu)，運(yùn)用．Net技術(shù)、Ajax技術(shù)和SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)從整體上劃分成2部分，即前臺(tái)的考生考試子系統(tǒng)和后臺(tái)的教師與管理員管理子系統(tǒng)(見(jiàn)圖1）。

圖1 在線考試系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖

1．1 考生考試子系統(tǒng)

考生考試子系統(tǒng)集成了在線考試(包括考生身份驗(yàn)證、隨機(jī)抽題組卷）、模擬考試和成績(jī)查詢3大功能模塊，具體內(nèi)容如下：

1）在線考試 考生通過(guò)主界面輸入學(xué)號(hào)、姓名，選擇所在的院系及需要考試的科目等。當(dāng)系統(tǒng)判斷考生的身份合法且在考試時(shí)段時(shí)，允許該考生進(jìn)入考試系統(tǒng)，并按設(shè)定的考試要求從題庫(kù)中隨機(jī)抽取生成的試卷讓參于考試?？荚囘^(guò)程中設(shè)有時(shí)鐘用以提醒考生。

2）模擬考試 考生通過(guò)主界面輸入學(xué)號(hào)、姓名，選擇所在的院系及需要模擬考試的科目，并且選擇模擬考試的相關(guān)屬性(考試范圍，難度，考試時(shí)間等）。進(jìn)入模擬考系統(tǒng)后，考生從題庫(kù)中隨機(jī)抽取生成模擬考試試卷，然后進(jìn)行模擬考試。

3）成績(jī)查詢 教師閱卷完畢后，學(xué)生可以利用成績(jī)查詢模塊查詢自己的成績(jī)。

1．2 教師與管理員管理子系統(tǒng)

教師與管理員管理子系統(tǒng)集成了用戶管理、考試管理、題庫(kù)管理、系統(tǒng)設(shè)置、系統(tǒng)查詢和成績(jī)管理6大功能模塊，具體內(nèi)容如下：

1）用戶管理 該模塊通過(guò)設(shè)置授權(quán)讓教師對(duì)題庫(kù)進(jìn)行管理和讓管理員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行必要的維護(hù)；對(duì)學(xué)生等考試對(duì)象的管理包括添加、修改、刪除和查詢考生的基本信息，并能夠了解到考生的考試狀態(tài)。

2）考試管理 通過(guò)該模塊設(shè)置允許參加考試的院系、考試的名稱、考試的時(shí)間、考試的總分?jǐn)?shù)以及考試的題型、題目數(shù)量、難度系數(shù)等與考試有關(guān)的各項(xiàng)參數(shù)。

3）題庫(kù)管理 通過(guò)該模塊對(duì)題庫(kù)進(jìn)行維護(hù)，包括添加題庫(kù)、刪除題庫(kù)、設(shè)置題庫(kù)屬性，添加、刪除、修改題庫(kù)內(nèi)的試題等。

4）系統(tǒng)設(shè)置 包括對(duì)系統(tǒng)的總體設(shè)置及教師端和學(xué)生端的功能設(shè)置、資格審查和系統(tǒng)的安全設(shè)置。

5）系統(tǒng)查詢 通過(guò)該模塊查詢各科考試的安排和考試結(jié)果等信息，也可以按關(guān)鍵字查詢某個(gè)系科或某個(gè)考生的考試成績(jī)和考試按排，還能夠?qū)⒖荚嚱Y(jié)果生成Excel表格下載。

7）成績(jī)管理 該模塊主要面向教師和管理員，用于對(duì)考生的成績(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

采用．Net技術(shù)、Ajax技術(shù)和SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)相結(jié)合的方法來(lái)開(kāi)發(fā)該系統(tǒng)，系統(tǒng)總體構(gòu)架為B／S模式[1]，系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)采用B／S體系結(jié)構(gòu)[2]，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程劃分為3層：①數(shù)據(jù)層。該層采用SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫(kù)為系統(tǒng)運(yùn)行提供各種數(shù)據(jù)服務(wù)。②業(yè)務(wù)邏輯層。該層是在線考試系統(tǒng)核心邏輯的應(yīng)用主體，其主要功能是處理表現(xiàn)層傳遞過(guò)來(lái)的用戶請(qǐng)求，并將結(jié)果返回給表現(xiàn)層作為響應(yīng)。業(yè)務(wù)邏輯層中包含了各種業(yè)務(wù)邏輯模塊以及對(duì)這些模塊的管理和調(diào)度，整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)模塊的業(yè)務(wù)邏輯功能都在該層實(shí)現(xiàn)。③表現(xiàn)層。表現(xiàn)層是指系統(tǒng)呈現(xiàn)給用戶的前臺(tái)界面，包括考生、教師和系統(tǒng)管理員3部分。采用．Net技術(shù)和Ajax技術(shù)相結(jié)合的方法進(jìn)行開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息與用戶界面反映的同步動(dòng)態(tài)變化。該系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 在線考試系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)圖

3 試題庫(kù)與智能組卷策略設(shè)計(jì)

3．1 試題庫(kù)設(shè)計(jì)

考試系統(tǒng)中試題庫(kù)設(shè)計(jì)理論主要有2種[3]：經(jīng)典測(cè)量理論和項(xiàng)目反應(yīng)理論，上述理論都有一套完整的試題分析指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。筆者以經(jīng)典測(cè)試?yán)碚摓橹笇?dǎo)，結(jié)合項(xiàng)目反應(yīng)理論進(jìn)行試題庫(kù)建設(shè)。由于難度、區(qū)分度和迷惑答案效力是試題庫(kù)設(shè)計(jì)中的3個(gè)重要參數(shù)，因而分別進(jìn)行闡述。

1）區(qū)分度 區(qū)分度（Q）表示該題對(duì)學(xué)習(xí)能力高的學(xué)生和學(xué)習(xí)能力低的學(xué)生的區(qū)分程度，計(jì)算公式如下：

式中，Qi是第i題的區(qū)分度；Hi是高分組測(cè)試者第i題的得分平均值；Li是低分組測(cè)試者第i題的得分平均值；Ci為第i題的滿分值。

若Qi＞0，說(shuō)明該題能區(qū)別學(xué)生的學(xué)習(xí)能力；若Qi≤0，說(shuō)明該題不能區(qū)別學(xué)生能力。

2）難度 難度是指試題的難易程度，可用全體測(cè)試者答對(duì)的分?jǐn)?shù)與該題滿分的比值來(lái)表示。試題的得分率越高，難度系數(shù)就越低；試題的得分率越低，難度系數(shù)就越高。由于所得的試題難度與測(cè)試對(duì)象有關(guān)，測(cè)試者能力高低不同，測(cè)試出來(lái)的難度系數(shù)就不同。當(dāng)測(cè)試者群體的能力普遍較高時(shí)，難度系數(shù)就較低，當(dāng)測(cè)試者群體的能力普遍較低時(shí)，難度系數(shù)就高。因此，某一次確定的難度系數(shù)就缺乏一定客觀性。為了解決該問(wèn)題，筆者采用一種結(jié)合潛在傾向理論[3]來(lái)確定難度系數(shù)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值，一道理想的試題的區(qū)分度應(yīng)大于0．4，該系統(tǒng)將0．4作為典型值，每次考試都對(duì)難度系數(shù)進(jìn)行修正。修正公式如下：

式中，bi表示已經(jīng)修正的試題i的難度系數(shù)；di表示原來(lái)難度系數(shù)；k為本題已被使用次數(shù)；表示第k次使用該題時(shí)的難度系數(shù)。

采用上述方法時(shí)，應(yīng)隨著測(cè)試次數(shù)的增加不斷根據(jù)區(qū)分度來(lái)調(diào)整難度系數(shù)大小，使難度系數(shù)趨于穩(wěn)定和客觀。

3）迷惑答案效力 迷惑答案效力指選擇題中供選擇的非正確答案被挑選的可能性。在選擇題的諸項(xiàng)選擇反應(yīng)中，通常將非正確答案稱為 “迷跡”。在理想情況下，所有迷跡應(yīng)具有同等的迷惑效力，即對(duì)各迷跡錯(cuò)答的人數(shù)應(yīng)均勻分布。因此，可以根據(jù)迷惑答案的有效性分析，為教師提供修改試題的參考信息。

3．2 智能組卷策略設(shè)計(jì)

隨機(jī)抽題法[3]的實(shí)現(xiàn)固然方便，且實(shí)際應(yīng)用較多，但存在以下問(wèn)題：①隨機(jī)抽取的試題過(guò)分集中于某一個(gè)或幾個(gè)章節(jié)，導(dǎo)致試題分布范圍不夠廣泛；②隨機(jī)抽取的試題分布范圍過(guò)于廣泛。上述問(wèn)題使考試失去有效性。為此，筆者采用一種基于隨機(jī)抽題法的改良組卷策略，具體方法如下：抽題前首先按考試的范圍對(duì)章節(jié)進(jìn)行選取，這種選擇是隨機(jī)的。但是為了體現(xiàn)教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，對(duì)考試范圍中的每一章授予一個(gè)權(quán)限，提高組卷效率。具體方法如下：①授予各章節(jié)對(duì)應(yīng)的考察水平(共分3個(gè)水平，分別為重點(diǎn)考察、次重點(diǎn)考察和普通考察）。②根據(jù)各章節(jié)對(duì)應(yīng)的考察水平，給題庫(kù)中的試題置上相應(yīng)的標(biāo)記，例如，A代表重點(diǎn)考察試題，B代表次重點(diǎn)考察試題，C代表普通考察試題。③為重點(diǎn)考察、次重點(diǎn)考察和普通考察水平分配隨機(jī)數(shù)個(gè)數(shù)(如重點(diǎn)考察水平分配3個(gè)隨機(jī)數(shù)1、2、3；次重點(diǎn)考察水平分配2個(gè)隨機(jī)數(shù)4、5；普通考察水平分配一個(gè)隨機(jī)數(shù)6等），重點(diǎn)考察水平分配到的隨機(jī)數(shù)最多，則需要被重點(diǎn)考察的章節(jié)被抽取到的概率就最大；普通考察水平分配到的隨機(jī)數(shù)最少，則需要被普通考察的章節(jié)被抽取到的概率就最小，這樣能夠體現(xiàn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。

另外，為了保證試卷題目分布范圍的廣泛性，需要給出一個(gè)至少包含多個(gè)章節(jié)內(nèi)容的參數(shù)，然后根據(jù)該參數(shù)設(shè)置每個(gè)章節(jié)題目能被抽取到的最大次數(shù)，避免所抽取的試題過(guò)分集中。例如，如果隨機(jī)組成的試卷需要有12道題，考試科目的章節(jié)共有7章，那么可以設(shè)置每章題目能被抽取到的最大次數(shù)為2，這樣最終得到的試卷就至少包含6章的內(nèi)容；如果設(shè)置每章題目能被抽取到的最大次數(shù)為3，那么最終得到的試卷就至少包含4章的內(nèi)容。每個(gè)題型和難度也要根據(jù)組卷參數(shù)的要求設(shè)置一個(gè)能被抽取到的最大次數(shù)，超過(guò)相應(yīng)的次數(shù)，則必須重新選擇。

由于該系統(tǒng)對(duì)每個(gè)考生產(chǎn)生的試卷可能都不完全一樣，采用上述方法抽取試題，能夠使產(chǎn)生的試卷中題目的隨機(jī)性更大。每一份試卷中被抽取到的章節(jié)以及這些章節(jié)的題目對(duì)應(yīng)的題型和難度與其他試卷都會(huì)有很大的不同，這樣就使任意2個(gè)考生的試卷相同的概率降到最低。

4 結(jié) 語(yǔ)

為了適應(yīng)無(wú)紙化考試的需要，結(jié)合學(xué)校校園網(wǎng)的建設(shè)，設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了在線考試系統(tǒng)。該系統(tǒng)的應(yīng)用可以使考試成績(jī)更加客觀公正，同時(shí)減輕了教師的工作負(fù)擔(dān)。目前該系統(tǒng)已用于筆者所在學(xué)校的課程考試，效果很好，得到廣大師生的認(rèn)可。

[1]鄭鋒，李寶明．基于B／S結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì) [J]．電子測(cè)試，2008（1）：67-71．

[2]胡穎輝，寧賽飛．基于UML和ASP．NET實(shí)現(xiàn)三層B／S結(jié)構(gòu)系統(tǒng)開(kāi)發(fā) [J]．計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)，2007（2）：20-24．

[3]趙罡．基于 Web技術(shù)的試題庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J]．考試周刊，2009（7）：1-2．