智能在線(xiàn)考試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

楊 威，張瑩鑫，薛二虎(長(zhǎng)春師范大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，吉林長(zhǎng)春 130032)

智能在線(xiàn)考試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

楊 威，張瑩鑫，薛二虎
(長(zhǎng)春師范大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，吉林長(zhǎng)春 130032)

傳統(tǒng)的在線(xiàn)考試系統(tǒng)對(duì)客觀題的評(píng)判較好，但不能進(jìn)行主觀題的判斷，因此也就不能給學(xué)生及時(shí)答復(fù)，無(wú)法減輕教師的閱卷負(fù)擔(dān)。中文語(yǔ)義相似度是通過(guò)對(duì)文本進(jìn)行分詞、過(guò)濾掉停用詞后計(jì)算語(yǔ)義相似度和語(yǔ)法相似度，再由兩者的加權(quán)平均計(jì)算得出。目前中文相似度主要應(yīng)用于信息檢索、自動(dòng)問(wèn)答、自然語(yǔ)言處理、數(shù)據(jù)挖掘等領(lǐng)域，還可以將中文語(yǔ)義相似度的方法應(yīng)用于在線(xiàn)考試系統(tǒng)中。本文通過(guò)對(duì)“一種用于中文文本查重的雙因子相似度計(jì)算”進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了兩文本的語(yǔ)義相似度的計(jì)算，然后將其應(yīng)用于在線(xiàn)考試系統(tǒng)的主觀題評(píng)判上。智能考試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了智能考試與閱卷，擴(kuò)大了語(yǔ)義相似度的應(yīng)用范圍，節(jié)約了教育的成本，減輕了教師閱卷的負(fù)擔(dān)，提高了教學(xué)效率。

在線(xiàn)考試系統(tǒng)；文本相似度；語(yǔ)義相似度；語(yǔ)法相似度；中文分詞

隨著網(wǎng)絡(luò)的普及以及學(xué)生接受教育方式的改變，學(xué)生了解自己掌握知識(shí)情況的方式也發(fā)生著改變，不再只是依靠參加紙質(zhì)考試，然后由教師閱卷，再由教師評(píng)講的方式來(lái)了解自己對(duì)知識(shí)的掌握情況。在線(xiàn)考試系統(tǒng)能很好地適應(yīng)這種改變的趨勢(shì)，但是傳統(tǒng)的在線(xiàn)考試無(wú)法很好地進(jìn)行主觀題的評(píng)判，而對(duì)主觀題的評(píng)判就涉及中文語(yǔ)義相似度計(jì)算[1-3]。為了迎合這種趨勢(shì)以及減輕教師壓力、方便學(xué)生快速掌握自己的學(xué)習(xí)情況、降低教育成本、使學(xué)生不受時(shí)間與地點(diǎn)的約束而進(jìn)行考試，同時(shí)方便教師在網(wǎng)上編卷和查看學(xué)生成績(jī)，有必要開(kāi)發(fā)基于中文語(yǔ)義相似度計(jì)算的在線(xiàn)考試系統(tǒng)。

1 概述

學(xué)生在互聯(lián)網(wǎng)上通過(guò)智能在線(xiàn)考試系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，可以了解自己對(duì)知識(shí)的掌握情況。在線(xiàn)考試系統(tǒng)在給予學(xué)生及時(shí)、準(zhǔn)確答復(fù)的同時(shí)，也大大減輕了教師閱卷的負(fù)擔(dān)。在主觀題的判斷上使用中文語(yǔ)義相似度的方法來(lái)比對(duì)學(xué)生答案與標(biāo)準(zhǔn)答案，解決了傳統(tǒng)在線(xiàn)考試系統(tǒng)此方面的弊端。

中文語(yǔ)義相似度計(jì)算首先通過(guò)對(duì)文本進(jìn)行分詞[4]，然后過(guò)濾掉停用詞，最后進(jìn)行語(yǔ)法相似度和語(yǔ)義相似度的計(jì)算[2]。語(yǔ)法相似度計(jì)算是將過(guò)濾后的分詞按順序排列，然后對(duì)這兩個(gè)序列提取最大公共子串，根據(jù)最大公共子串在兩文本序列之和中所占比例求出；語(yǔ)義相似度計(jì)算是通過(guò)分詞計(jì)算詞語(yǔ)在文本中的權(quán)重，根據(jù)權(quán)重提取特征詞，再由兩文本的特征詞的重合度計(jì)算得出。

2 系統(tǒng)模塊

2.1 考生模塊

普通考生可以進(jìn)行在線(xiàn)考試，查看考試成績(jī)等操作；注冊(cè)考生還可以查看考過(guò)試卷的信息及試卷答案和解析?？忌K流程如圖1所示。

2.2 管理員模塊

管理員可以添加、修改試卷信息，管理考生信息、網(wǎng)站以及個(gè)人信息。管理員模塊流程如圖2所示。

圖1 考生模塊流程圖

圖2 管理員模塊流程圖

3 中文分詞

智能在線(xiàn)考試系統(tǒng)中采用的分詞方法是用基于PHP語(yǔ)言的SCWS(Simple Chinese Word Segmentation)簡(jiǎn)易中文分詞系統(tǒng)，它是一套基于詞頻詞典的機(jī)械中文分詞引擎，經(jīng)小范圍測(cè)試準(zhǔn)確率在90%～95%之間，能夠滿(mǎn)足系統(tǒng)的需求。該系統(tǒng)的使用方法是將SCWS的類(lèi)實(shí)例化，具體代碼如下：

require ’pscws4.class.php’;

$scws = new PSCWS4(’gbk’);

$scws->set_dict(’etc/dict.xdb’);

$scws->set_rule(’etc/rules.ini’);

$scws->send_text($text);

$tmp = $cws->get_result()；

4 文本相似度

文本相似度的計(jì)算包括語(yǔ)義相似度的計(jì)算與語(yǔ)法的相似度計(jì)算兩部分。語(yǔ)義相似度計(jì)算，首先通過(guò)對(duì)文本進(jìn)行分詞，然后過(guò)濾掉停用詞，最后進(jìn)行語(yǔ)法相似度和語(yǔ)義相似度的計(jì)算。語(yǔ)法相似度計(jì)算，將經(jīng)過(guò)過(guò)濾后的分詞按順序排列，然后對(duì)這兩個(gè)序列提取最大公共子串，根據(jù)最大公共子串在兩文本序列之和中所占比例求出。

最大公共子串的計(jì)算方法：(1)計(jì)算第一個(gè)文本序列與第二個(gè)文本序列的公共子串個(gè)數(shù)C1，如圖3所示，公共子串為C1=3。(2)計(jì)算第二個(gè)文本序列與第一個(gè)文本序列的公共子串個(gè)數(shù)C2，如圖4所示，公共子串為C2=4。

圖3 第一個(gè)文本序列與第二個(gè)文本序列的公共子串

圖4 第二個(gè)文本序列與第一個(gè)文本序列的公共子串

比較C1和C2的大小，最大公共子串的取值為較大的那個(gè)。本文通過(guò)對(duì)“一種用于中文文本查重的雙因子相似度算法”[2]進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了兩文本的語(yǔ)義相似度的計(jì)算。語(yǔ)義相似度計(jì)算是通過(guò)分詞計(jì)算詞語(yǔ)在文本中的權(quán)重，根據(jù)權(quán)重提取特征詞，再由兩文本的特征詞的重合度計(jì)算得出。文本相似度計(jì)算流程圖如圖5所示。

圖5 文本相似度計(jì)算流程圖

語(yǔ)義相似度f(wàn)1的計(jì)算公式為：

(1)

其中，n為交叉集中元素的個(gè)數(shù),Wki為文本1特征串中第k個(gè)詞的權(quán)重,Wkj為文本2特征串中第k個(gè)詞的權(quán)重。N為文本1和文本2特征串元素的總個(gè)數(shù)。

語(yǔ)法相似度f(wàn)2的計(jì)算公式為：

(2)

其中，c為公共子串的個(gè)數(shù)，a為文本1中詞的個(gè)數(shù)，b為文本2中詞的個(gè)數(shù)。

文本相似度f(wàn)的計(jì)算公式為：

f=?×f1+β×f2.

(3)

其中，?為語(yǔ)義相似度的權(quán)值，β為語(yǔ)法相似度的權(quán)值。本系統(tǒng)中采用?=0.7，β=0.3。

用該文本相似度計(jì)算方法得出的結(jié)果如表1所示。

表1 文本相似度計(jì)算結(jié)果表

5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

5.1 前臺(tái)界面設(shè)計(jì)

考生可以進(jìn)行注冊(cè)，密碼采用md5加密處理，注冊(cè)后由系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)送郵件通知注冊(cè)成功?？忌?cè)后可以登錄考試系統(tǒng)，查看試卷內(nèi)容、試題答案、答案解析、自己的答案、自己在該次考試中的成績(jī)以及成績(jī)排名等信息?？忌芭_(tái)界面設(shè)計(jì)如圖6所示。

圖6 考生前臺(tái)界面

5.2 后臺(tái)界面設(shè)計(jì)

管理員必須進(jìn)行登錄才能進(jìn)行操作，每個(gè)后臺(tái)頁(yè)面都有對(duì)管理員身份進(jìn)行驗(yàn)證的功能。管理員后臺(tái)界面設(shè)計(jì)如圖7所示。

圖7 管理員后臺(tái)界面

6 結(jié)語(yǔ)

中文語(yǔ)義相似度主要應(yīng)用于信息檢索、自動(dòng)問(wèn)答、自然語(yǔ)言處理、數(shù)據(jù)挖掘等領(lǐng)域。本文將其應(yīng)用于在線(xiàn)考試系統(tǒng)主觀題的評(píng)判上，能夠很好地實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)考試系統(tǒng)的智能考試與智能閱卷。智能在線(xiàn)考試系統(tǒng)擴(kuò)大了語(yǔ)義相似度的應(yīng)用范圍，節(jié)約了教育的成本，減輕了教師閱卷的負(fù)擔(dān)，提高了教學(xué)的效率。

[1]金希茜.基于語(yǔ)義相似度的中文文本相似度算法的研究[D].杭州:浙江工業(yè)大學(xué),2009.

[2]劉小軍,趙棟,姚衛(wèi)東.一種用于中文文本查重的雙因子相似度算法[J].計(jì)算機(jī)仿真,2007(12):313-314.

[3]鮑軍鵬,沈鈞毅,劉曉東,等.自然語(yǔ)言文檔復(fù)制檢測(cè)研究綜述[J].軟件學(xué)報(bào),2003(10):1753-1760.

[4]Hightman.SCWS中文分詞[EB/OL].(2008-03-08)[2013-04-01].http://www.xunsearch.com/scws/docs.php#pscws4.

Design and Implementation of the Intelligent Online Examination System

YANG Wei, ZHANG Ying-xin, XUE Er-hu

(College of Computer Science and Technology, Changchun Normal University, Changchun Jilin 130032, China)

The traditional online examination system judges the objective questions better, but it can not judge the subjective questions, so it can not give the student timely reply and can not alleviate the burden of the teachers. Semantic similarity of Chinese is calculated by word segmentation, filtering out stop words, and calculating the semantic similarity and grammatical similarity, and then calculating the weighted average of them. At present, Chinese similarity is mainly used in information retrieval, automatic question answering, natural language processing, data mining and other fields. However, the method of Chinese semantic similarity can also be applied to online examination system. In this paper, we improve the semantic similarity of two texts by improving the “two-factor similarity measure” for checking the weight of Chinese text, and then apply it to judge the subjective questions of online examination system. The intelligent online examination system achieves intelligent examination and marking, expands the application of semantic similarity, saving the cost of education, reducing the burden of teachers marking, improve teaching effectiveness.

online examination system;text similarity;semantic similarity;grammatical similarity; Chinese word segmentation

2017-01-20

吉林省教育廳“十二五”科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目“基于智能算法的遙感影像分類(lèi)技術(shù)研究”(吉教科合字[2015]第361號(hào))；長(zhǎng)春師范大學(xué)校內(nèi)科研基金項(xiàng)目“基于聚類(lèi)集成的多分辨率遙感影像分類(lèi)技術(shù)研究”(長(zhǎng)師院自科合字[2012]07)。

楊 威(1979- )，女，副教授，從事智能信息處理研究。

TP311

A

2095-7602(2017)04-0026-05