基于ASP.NET在線英语考试系统设计与实现
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3.4.3本系统开发方法的选择 (19)
第四章 系统设计与实现 (20)
4.1 系统的结构分析 (20)
4.1.1 C/S体系结构 (20)
4.1.2三层结构的实现 (22)
4.1.3 B/S体系结构 (23)
4.2 系统总体功能结构 (25)
4.2.1登录功能 (25)
4.2.2学生功能 (25)
4.2.3 在线考试 (25)
4.2.4 管理员功能 (26)
4.3 系统流程图 (26)
4.4 管理员系统程序流程图 (27)
4.5 考生考前必读流程图 (27)
4.6数据库设计 (28)
4.6.1 数据库 (28)
4.6.2 数据库设计 (29)
4.7 试题库建设 (31)
4.7.1 学生信息表 (31)
4.7.2 考生得分表 (31)
4.7.3 选择题表 (32)
4.7.4 填空题表 (33)
4.7.5 管理员信息表 (33)
4.8 前台典型模块设计 (34)
4.8.1学生注册和登录模块 (34)
4.8.2 学生在线考试模块 (35)
4.8.3 系统自动阅卷、评分 (35)
4.9 后台管理模块设计 (35)
4.9.1 管理注册学生 (35)
4.9.2 题库管理系统 (36)
4.9.3 管理考生成绩页面 (36)
4.10 在线考试界面 (36)
4.10.1 写作界面 (37)
4.10.2 听力界面 (37)
4.10.3 阅读理解界面 (38)
4.10.4 完形填空界面 (38)
4.10.5 翻译界面 (39)
4.10.6 跟读界面 (40)
第五章 系统测试 (41)
5.1系统的测试 (41)
5.1.1系统测试目的 (41)
5.1.2系统测试原则 (41)
5.1.3 测试过程 (41)
5.1.4 单元测试 (42)
5.1.5 数据库测试 (43)
5.1.6 系统入口测试要点 (43)
5.1.7数据录入测试要点 (43)
5.1.8系统测试效果 (43)
5.1.9可用性测试 (44)
5.1.10性能测试 (45)
5.2 系统的运行 (45)
5.2.1 系统运行环境需求 (45)
5.2.2 运行步骤 (46)
5.3安全性测试 (46)
5.4 系统防止作弊方法 (46)
5.4.1 防止考生作弊 (46)
5.4.2 防止SQL注入式攻击 (47)
5.4.3 防止用户非法跳过登陆界面 (48)
第六章 总结与系统展望 (49)
6.1 课题总结 (49)
6.2 系统展望........................................................49致谢................................................................51参考文献............................................................52附录1 部分源程序代码.................................................54
第一章 绪论
1.1 项目背景
在当今信息飞速发展的时代,计算机技术的快速发展及计算机的广泛使用,基于在线考试正如无纸化办公一样已势在必行。
基于在线考试即将会成为学校的得力助手。
基于的在线考试系统的自动识别、计分、成绩存档等功能将有效地减少资源的浪费,有利于保护环境,减少人工劳动力,从而提高效率。
同时,对历次考试中的大量优秀试题易于保存管理,能被充分利用,从而不会造成优秀教学资源的浪费。
学生的考试成绩是教学工作中非常重要的部分,学科考试不仅是衡量学生学习成果的重要手段,而且与老师的教学质量密切相关,老师根据考试结果对学生的学习掌握知识情况和老师教学情况做出评价,这既能激励学生学习进步,同时也能不断提高老师的教学质量。
教育部在2004年已启动了基于计算机网络的大学英语自主教学模式改革试点,并对我国大学英语四六级考试也做出相应的改革。
2008年,大学英语网考(Internet-Based Test,IBT)在全国50所高校中作为试点进行改革尝试。
1.2 国内外的研究现状
在线考试系统应用现代科学技术手段,实现教学形式的多样化,大大的提高了教学的灵活性。
现在开始多领域广泛应用。
如:由美国教育考试中心举行的GRE 即美国研究生入学考试的计算机化考试,它的考试时间灵活,原来是每年只有两次考试机会,现在变成了每个工作日都可以参加考试。
大大增加了考试机会。
托福机考于2005年首次登陆美国、加拿大、德国、意大利、法国。
新托福机考真实反映考生实际能力,每卷的题数和题目不同,但成绩可以对比。
题目配合图片和声音,活化题目场景,加强考生的理解程度。
考生拥有个人化应考环境,每人一个小隔间、一台电脑、一副耳机,不受外在因素干扰。
同年雅思考试在英国和澳大利亚以及其他国家实行计算机化考试形式。
这样可以确保雅思考试内容的国际
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化,不仅有新西兰、澳大利亚和英国的专业命题团队,还在美国成立了专业团队,以强化雅思考试的全球认可度,并减少文化和语言的差异性。
这些网络在线考试系统具有自动出卷、题量大、安全可靠、使用方便、界面友好、适应个性等特点。
尤其有的在线考试系统还支持适应性考试,能适应考生的知识水平进行测试,根据考生在考试过程中作答的过程,及时估测考生的可能水平,然后根据考生个体水平从试题库中调处难度适当的题目进行测试,从而测出考生的真实水平。
还有Lotus 公司的Learning Space,英属哥伦比亚大学的Web CT,WBT System 公司的TOP Class 和加拿大Simon Fraser 大学开发的Virtual-U 等[1]。
现在,国内四六级考试也将改革, 机考将逐步取代每年两次的纸制考试,采用随到随考的方式,在考试时间上对考生适当分流。
推行上机考试之后纸质考试的弊端问题都能得到一定程度的解决:一年多考增加应试机会;一人一卷避免泄密作弊;样式多变侧重素质能力;模仿托福更与国际接轨。
国内网络教育和网络大学已经兴起,通过对国内网上学校了解发现,网上课程考试支撑系统明显不足。
我国的网络学院的开办,作为网络课程重要的组成部分的网络考试系统也有很多地方开发过,如北京师范大学的网络教学平台,其测试考核自动化,但是功能单一,只能适用于计算机应用操作考试,网络版扩展性能差,采用的是两层CS 结构,只能在局域网内使用;上海交大也开发了一个网络考试平台,它的试题库做不得错,但是实时在线考试功能较差。
不少高校及科研单位也开发了各门各类的基于WEB 的在线考试系统投人实际应用。
除了前文提及的教育部现代远程教育试点网络学院正在研究和试用在线考试系统外,一些大规模高校的部分计算机学科,特别是基础学科也在制作和试验使用在线考试系统来进行无纸化考试,如华中理工大学,上海同济大学。
国内也有一些报道网络考试系统的开发。
大型的教育培训机构由于面向的培训对象分布范围广,他们是研制和使用在线考试系统的积极力量。
如全球最大的信息技术教育培训和提供IT 解决方案的跨国公司之一MIT(印度国家信息学院),它在中国的培训2004起全面实行其学生网上在线考试系统进行考试。
目前发展起来的各个学校,包括中小学校在内也正在努力发展起来,加快学校现代化的发展[2]。
目前,国内在线考试多趋于培训认证考试,譬如计算机等级考试。
计算机等级考试是采用网络考试系统,该系统一般是采用局域网的形式。
考试前,相关的报名、考务安排等软件是由专门的考试网站提供的,在开始考试的时候,把题库统一安装在每个考点的服务器上。
考试采用现场得分的形式,当考生点击提交试卷按钮,系统立即给出相应的分数。
出于安全考虑,还需要考生到服务器上进行确
认。
另外,部分政府部门、行业管理机构及教育机构也陆续采用了网络考试系统。
以上的考试系统都具有一个共同特点:题型大都是选择题,有时也有会出现少量的主观题,如计算机二级考试里面的编程题,它依旧采用单机考试模式。
涉及一门专业学科的在线考试系统较少。
分析一下目前国内外在线考试系统,主要有以下特点:
(1) 通过网络考查学生编程的软件。
首先,系统会自动给每个学生建立相应的文件夹,然后考试结果将采用FTP上传文件的方式直接传到服务器。
相对单机考试,这套系统无疑是一个很大的进步。
同时也存在不足之处的地方,由于学生的答案是以文件夹的形式保存,如果学生一不小心把文件夹删除了,学生的考试成绩就直接没有了。
可以看出其安全性能尚未完善。
(2) 试题结构不合理,不利于重新组卷。
有些试题库封闭性较强,不能及时更新和调整。
(3) 考试题目类型比较单一,仅为选择题和判断题等客观题目,不能充分体现专业需要。
(4) 缺乏防止作弊的功能和安全措施。
由于网络在线考试系统存在地点和时间的随意性,在这一方面要适当加强防作弊和安全行为,以维护在线考试系统的公平公正性。
1.3 论文研究内容及其意义
1.3.1 论文研究内容
(1) 研究英语考试系统不仅发挥学生在学习中的主体意识的增强,从而进一步培养学生的个性,还可以提高学生的自我评价能力。
(2) 建设智能化题库。
让学生通过不断的练习测试、理解掌握来提高自己的英语水平和应试能力。
(3) 开发试卷自动生成系统和试卷评分系统。
学生上机后点击考试则自动生成一份试卷,学生解答完毕,系统马上可以评出成绩。
与传统的考试相比较,基于的在线考试系统的主要优点有以下两方面:一方面可以动态有效的管理各类型的考试信息。
首先设计一个大题库,这样就可以按照学科的要求自动生成该学科需要的试卷;另一方面,在线考试的时间
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不再拘泥于传统的考试模式,做到灵活安排时间,给考生更多的考试锻炼机会。
除此之外,基于 的在线考试系统还有阅卷速度快的优点,能够在考试结束后立马得到客观题考试的分数,客观的计算机阅卷给考生带来无比的公平。
与此同时机考还能免去一些琐碎的事情,以往参加英语考试还得带耳机、2B 铅笔及钢笔等一些必备的考试工具,现在实行机考就只需带好准考证或学生证即可轻松上场了。
所以说,传统的考试方式已经不能适应现代考试的需要。
1.3.2 论文研究的价值
1、促进学生的发展
(1) 有利于培养学生主体意识。
学校采用在线考试与传统考试相结合的形式对学生的考核评价,使学生在学习上成了主人。
只要考生进行考号申请,教师就会帮他们分配一个考号和密码。
考试过程是考生生命价值得以闪光的过程。
防止了作弊行为的出现,增加了学生学习的积极性和主动性。
(2) 有利于促进学生的个性发展。
传统考试统一时间、地点,甚至连难易程度等方面都一样,以至于学生无法进行选择时间、地点、难易度上等方面,从中完全抑制了学生的个性发展,会造成作弊行为的增加。
(3) 由于学生进行了努力的学习,这就有利于学生在未来的信息化社会中冲浪时运用自如。
2、促进教师的发展
(1) 在线考试系统必须在打破传统考试的观念的基础上建立起来。
这就意味着,传统的以教师为主体的评价必须转变为以学生为主体的评价。
这样一个新理念的确立对教师整体理论水平和综合素质的提高助益甚大。
(2) 建立和使用题库,开发及应用相关的软件,使用新的手段辅助教学,可以拓展教师视野,获得新的认知及授课手段,对提高完善教师的业务素质作用巨大。
3、改进教育教学的实践
(1) 在线考试系统的实现,给学校教学环境带来一系列变化,包括硬件设施:多媒体教学平台、计算机房、校园网络中心等,为优化学校环境,提高教学质量起到很大的作用。
(2) 在线考试系统的的实现,一方面可以使学校教学形态得到提升,并保持强劲的后发力,另一方面使学校在进军数字化校园中始终处于领军人物的位置,在基础教育中立于不败之地。
本项目成果提供一个英语在线考试的系统,结合了四六级考试的特点和备考规律开发了英语在线考试系统,具有较强的实用性,内容的不断更新可以有效的解决学生平时的自我测试或练习。
考生通过在校园网或互联网进行考试,老师可以通过网络的环境动态管理学生的学习情况,并根据数据库登记的成绩对每位学生做出客观的评价。
英语在线考试系统不仅减少教师的工作量,提高教师的工作效率,还提高了教学和考试的质量,使考试更加公证、客观,减少作弊、舞弊等不良行为发生,调动了学生学习的积极性。
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第二章系统相关技术简介
2.1 Microsoft Visual
Visual Studio .NET作为微软的下一代开发工具,它和.NET 开发框架紧密结合,是构建下一代互联网应用的优秀工具。
由于Visual Studio .NET通过提供一个统一的集成开发环境及工具,大大提高了开发者的效率;十分方便.NET程序的创建和调试,所以Visual 是开发应用程序的常用工具。
在Visual 中用户可以直接使用它里面的组件来创建应用程序,同时它也是一个功能丰富的编程环境,集成了多种语言支持(如:C#、VC++、VB);简化了服务器端的开发;提供了高效地创建和使用网络服务的方法等等。
当用Visual 创建一个工程时,Visual 会自动配置好IIS应用,用户直接应用即可。
2.1.1 .NET框架
是一个与之前任何版本的ASP截然不同的革命性产品,它与之前版本的ASP有很大的不同,进行了很多方面的改进。
它是整个.NET Framework中的一部分。
先对.NET Framework进行简要的介绍。
.NET Framework是支持生成和运行下一代应用程序和XML Web services的内部Windows组件。
它由三个主要部分组成:公共语言运行库(CLR)、.NET Framework 类库以及应用程序开发技术(包含和Windows Forms两个方面)。
[2]类库是.NET Framework的另一个主要组件,它是一个综合性的面向对象的可以重用的类型集。
用户用它能够开发多种应用程序,或是传统命令行或是图形用户界面应用程序,抑或是所提供的最新的应用程序。
[9]
2.1.2 微软.NET技术
.NET是微软公司提供的一系列产品的总称。
.NET战略、.NET Framework、.NET 企业服务器以及.NET开发工具构成了.NET。
.NET战略指的是用Internet连接所
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有的设备,把所有的软件作为网络服务的这个想法。
.NET Framework是一个环境,为程序开发人员提供具体的服务与技术。
.NET 企业服务器指SQL Server 2000等等由.NET Framework 应用程序使用的服务器端的产品。
虽然它们并非由.NET Framework编写而成,但都是支持.NET。
微软公司还特地将visual studio 升级为visual 以使得其能够在.NET Framework做程序的开发。
2.2
ASP(动态服务器主页),在微软站点上对于ASP的权威定义是:Active server Pages是一种开放式的非编译应用环境,使你能够组合HTML,Scripts和可重用的ActiveX服务器组件来建立动态的,强大的基于Web的商业应用。
Active server Pages支持基IIS(Internet Information serve)上的服务器端脚本并且完全支持VBscript和Javaseript。
它是微软公司的新一代开发动态网页的技术,可以非常直观简易地实现复杂的Web应用[3]。
其主要优点有:
(1)易操作性。
ASP使用简单易懂的脚本语言,结合HTML代码,编写容易,缩短了Web开发时间。
由于ASP支持几乎所有的脚本语言,ASP文件的制作非常简单,既可以使用任何纯文本编辑器,例如:Frontpage、记事本、Visual InterDev等。
在编写ASP应用程序时,只需ASP特殊的标记<%和%>把脚本括起来,无需编译或连接即可直接在服务器端直接执行。
(2)安全性好。
独立于浏览器,ASP源代码不外泄。
用户端只需使用可解释常规HTML代码的浏览器,即可浏览ASP所设计的网页。
ASP脚本在服务器上执行,传到用户浏览器的只是ASP执行结果所生成的常规HTML码,因而可以避免所写的程序被他人剽窃,也可保证源程序代码的安全性。
(3)扩展性能好。
ASP支持面向对象并扩展Active XServer组件功能,与任何ActiveX Scripting语言兼容。
除了可使用VBscript和Javascript语言进行设计外,还可通过Plugin方式,使用由第三方所提供的其他语言,如Perl等。
(4)执行效率较高。
ASP可以与SQLServer、Oracle、Access等数据库连接,并利用一些特别技术的对象集合如ADO,运行在Web服务器的同一进程中,因此它可以更快、更有效地处理客户的请求。
2.2.1 ASP工作原理
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7(1)用户浏览器向Web服务器IIS/PWS)发出请求,web服务器会判断,ASP文件中是否含有Script程序(VBscript或Javascript),如有,则加以解释执行,否则直接传给浏览器。
(2)若执行中的Script程序使用了ADO(Active Data Object)对象,则Web服务器会根据ADO对象所设置的参数来启动对应的ODBC驱动程序,访问相应的数据库,进而达到存取数据库的目的。
(3)如果有数据须显示在浏览器上,则Script程序会利用ASP提供的输出对象将独具由Web服务器传送给浏览器。
ASP的工作原理详见图2-1:
图2-1 ASP的工作原理
2.2.3 ASP 与ADO 结合访问数据库
ADO(ActiveX data object,即ActiveX数据对象)是一个ASP内置的ActiveX服务器组件(ActiveX Server Component),ADO通过在Web服务器上设定ODBC,可建立与多种数据库如SQLServer,Oracle,Access,等建立连接。
可以把它与ASP结合起来,建立提供数据库信息的网页内容,在网页画面执行SQL命令,用户在浏览器页面中输入、更新和删除Web服务器信息,由服务器对Web数据库进行相应的操作。
ADO的好处在于易于使用,高速,低内存开销,小磁盘空间占用。
它为用户提供了连接任何兼容ODBC的数据库以及到建全功能数据库应用程序的能力。
ADO可用
VBscript,Javascript语言来控制数据库的访问(而ASP恰恰是脚本语言的解释环境)和查询结果的输出;ADO中使用Recordset对象对数据库进行操作;可以连接多种支持ODBC的数据库。
其原理如图2-2所示。
ASP与ADO的充分结合,具备了强大的数据库访问功能,使之成为进行网上数据库管理的重要手段。
图 2-2 ADO访问数据库
2.3
是Microsoft新一代统一的数据访问模型,它提供了相容SQL Server、OLE DB、ODBC和XML等数据源的接口,支持在线和离线的数据访问方式。
它提供了系统平台互用性以及可伸缩的数据访问,即包含在框架中的类库为了实现连接和切断数据库访问,增强了对非连接编程模式的支持,并支持RICH XML.由于传送的数据都是XML格式的,因此任何能够读取XML格式的应用程序都可以进行数据处理。
保存从数据库提取的数据到内存,定义了两种不同的类:管理提供者类与一般性数据类。
管理提供者类由多个类组成,其对象可以直接访问数据库,使用这些对象来 8
连接数据库并读取数据库信息和向数据库写入信息。
根据所用数据库的不同和应用程序访问数据的不同方式,可以使用3组不同的管理提供者类。
一般性数据类的对象可以作为数据库中的信息存储一个本地拷贝,从而可以在切断数据库连接时处理这些信息。
一般性数据类对象可以按任何顺序访问数据行,可以按灵活的方式搜索、排序和过滤这些行,甚至可以改变这些行,然后将这些改变同步到数据库中。
一般性数据类与访问的数据库类型无关,不区分使用什么类型的数据库,同一功能都可以使用相同的一般性数据类对象。
总之,的管理提供者负责处理与数据库的关系,它的功能就体现在应用程序三层结构的数据层上。
一般性数据类的核心是数据集,它可以模拟数据库的结构,通过数据适配器的协调将数据库的数据保存在内存中,以便业务逻辑层来处理这些数据。
2.4 对象操作数据库
在Microsoft .NET中访问数据库的技术是ADO .NET。
ADO .NET提供了一组用来连接到数据库,运行命令,返回记录集的类库,与从前的ADO(ActiveX Data Object)相比,Connection和Command对象很类似,而ADO .NET的革新主要体现在如下几个方面:
首先,ADO .NET提供了对XML的强大支持,这也是ADO .NET的一个主要设计目标。
在ADO .NET中通过XML Reader,XML Writer, XML Navigator, XML Document 等可以方便的创建和使用XML数据,并且支持W3C 的 XSLT、DTD、XDR等标准。
ADO .NET对XML的支持也为XML成为Microsoft .NET中数据交换的统一格式提供了基础。
其次,ADO .NET引入了Dataset的概念,这是一个驻于内存的数据缓冲区,它提供了数据的关系型视图。
不管数据来源于一个关系型的数据库,还是来源于一个XML文档,我们都可以用一个统一的编程模型来创建和使用它。
它替代了原有的Record set的对象,提高了程序的交互性和可扩展性,尤其适合于分布式的应用场合。
另外,ADO .NET中还引入了一些新的对象,例如Data Reader可以高效率的读取数据,产生一个只读的记录集等等。
简而言之,ADO .NET通过一系列新的对象和编程模型,并与XML紧密结合,使得在Microsoft .NET中的数据操作十分方
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便和高效。
ASP .NET是Microsoft .NET中的网络编程结构,它使得建造、运行和发布网络应用非常方便和高效。
2.5 SQL Server 2005
数据库系统是由数据库和数据库管理系统加在一起构的。
数据库是相互关联的数据集合,而数据库管理系统是一个通用软件系统,由一组计算机程序构成。
数据库管理系统能够对数据库进行有效的管理。
数据库管理系统提供了一个软件环境,使用户能方便快速地建立、维护、检索、存取和处理数据库中的信息。
数据库设计是把现实世界的实体模型与需求转换成数据库模型的过程,它是建立数据库应用系统的核心问题。
数据库及其应用的性能都建立在良好的数据库设计的基础之上,数据库的数据是一切操作的基础,如果数据库设计不好,那么其它一切用于提高数据库性能的方法收效都是有限的。
数据库设计的关键是如何使设计的数据库能合理地存储用户的数据,方便用户进行数据处理。
设计数据库必须遵循一定的规则,在关系型数据库中,这种规则就是范式,范式是符合某种规范要求的关系模式的集合。
一般设计数据库遵循第三范式,即:数据库表中不包含已在其他表中包含的非主关键字信息。
采用范式减少了数据冗余,节约了存储空间,同时加快了增、删、改的速度。
Microsoft SQL Server 2005是一个分布式的关系型数据库管理系统,支持B/S结构,具有强大的网络功能,支持发布Web页面以及接受电子邮件。
Microsoft SQL Server 2005是一个应用广泛的数据库管理系统,具有许多显著特点,例如,用户喜欢的易用性、适合分布式组织的可伸缩性、用于决策支持的数据仓库功能、与许多其他服务器软件紧密关联的集成性、良好的性能价格比等。
在Microsoft SQL Server 2005系统中,数据库的管理采取了先进的动态管理机制,数据库的大小可以随着数据量的变化而缩小或者扩大。
另外,用户数据都是非常重要的和保密的,这些数据存储在Microsoft SQL Server 2005系统中有绝对的安全性保障,有完善的用户帐户策略和许可机制,只有经过授权的用户才能访问系统,并且执行相应的操作和访问允许访问的数据。
未经授权的用户既不能执行相应的操作,也不能访问数据库中的相应数据。
Microsoft SQL Server 2005系统具有强大的网上功能,可以在Internet上发布数据库中的数据。
在Microsoft SQL Server 2005系统中,允许用户简单的
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使用一些向导和工具把数据库的数据发布到网络上,并且可以根据需要来调度修改已经发布的数据。
具体来说,Microsoft SQL Server 2005主要特点如下[4]:
(1)真正的客户机/服务器体系结构。
(2)图形化用户界面,使系统管理和数据库管理更加直观、简单。
(3)丰富的编程接口工具,为用户进行程序设计提供了更大的选择余地。
(4)SQL Server与Windows NT完全集成,利用了NT的许多功能,如发送和接受消息,管理登录安全性等。
SQL Server也可以很好地与Microsoft BackOffice 产品集成。
(5)具有很好的伸缩性,可跨越从运行Windows 95/98的膝上型电脑到运行Windows 2000的大型多处理器等多种平台使用。
(6)对Web技术的支持,使用户能够很容易地将数据库中的数据发布到Web 页面上。
(7) SQL Server提供数据仓库功能[5],这个功能只在Oracle和其他更昂贵的DBMS中才有。
2.6 主观题自动评分的相关技术研究
自然语言处理(Natural Language Processing,NLP)也称计算语言学 (Computational Linguistics),是一种对自然语言信息进行处理的技术[6]。
自然语言处理是计算机科学领域与人工智能领域中的一个重要方向。
它研究能实现人与计算机之间用自然语言进行有效通信的各种理论和方法。
自然语言处理是一门融语言学、计算机科学、数学于一体的科学。
因此,这一领域的研究将涉及自然语言,即人们日常使用的语言,所以它与语言学的研究有着密切的联系,但又有重要的区别。
自然语言处理并不是一般地研究自然语言,而在于研制能有效地实现自然语言通信的计算机系统,特别是其中的软件系统。
因而它是计算机科学的一部分。
对于主观题的自动评分,特别是英语作文自动评分,目前国内尚处在研究中。
因为让计算机实现自然语言理解或者是自然语言生成,都是困难的。
现在国内外也有一些英语作文自动评分系统已经出现,并应用到实际中。
典型的系统有:PEG、IEA、Erater和BETSY等。
本系统的自动评分也仅仅是对自然语言处理技术的一个尝试。
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