试题库与智能组卷系统的设计与实现

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｂｒ ａ ｔｅｓｔ ｑｕｅｓｔｉｏｎ ｄａｔａｂａｓｅ ａｎｄ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｔｅｓｔ ｐａｐｅｒ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｍｐｕｓ． Ｉｔ ｄｅｓｉｇｎｓ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ’ｓ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｄａｔａｂａｓｅ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ．Ｎｅｔ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ． Ｉｔ ｏｆ陷ｒｓ ａ ｍｏｒｅ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｗａｙ ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｅ ｔｈｅ ｔｅａｅｈｉｎｇ ａｎｄ ｓｔｕｄｙｉｎｇ．
统体系结构设计和数据库设计，使教学有了更为客观的考核与评估方式，实现了考教分离。 关键词：体系结构；数据库；智能组卷
中图分类号：ＴＰ３９９：Ｇ４３４
文献标识码：Ａ
文章编号：１００６—８９３７（２００７）０２一Ｏ００９—０３
ＤＪＪｅｅｓＳｉｌｇｇｎｎ ａｎｄｄ ｉｌｍｍｐＤｌｌｅｅｍｍｅｅｎｎｔｔａａｔＵｉ０ｏｎ ｆｔ１ｏ０ｒｒ ａ ｔｅＳｓｔ ｑＵｕｅＳｓｔｌｉｏｎ ｄａｔａｂａｓＳｅ ａｎｄｄ
本系统采用Ｍｉｃｍｓｏｆｔ．Ｎｅｔ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ作为应 用体系结构，Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ．Ｎｅｔ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ是Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ 为简化在第三代因特网的分布式环境下的应用程 序开发而构建的新一代基于ｘＭＬ ｗｅｂ Ｓｅｒｖｉｃｅ的 计算和通信平台。Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ ｖｉｓｕａｌ ｓｔｕｄｉｏ．ＮＥＴ则 是全面支持．ＮＥＴ开发工具，Ｓｔｕｄｉｏ．ＮＥＴ和。ＮＥＴ开 发框架紧密结合，是目前使用最广泛的构建下一代 互联网应用的优秀工具。系统采用Ｍｓ ｓＱＬ ｓｅｒｖｅｒ ２０００作为后台数据库。
３．１系统的试题库
组卷是题库的核心内容，本系统提供两种组卷
３．１．１试题库的功能及实现
方式：手动、选择模板组卷。
试题库是整个系统的最主要和关键的部分。试 题库包含有一定数量和质量、分布合理的试题。教
手动组卷：根据页面提示，通过查询数据库各 个题型，逐个选择所需要的试题。在查找选题时，该
师和管理员可以实现对题库试题的添加、修改和删 系统不同于以往其他系统，只是盲目地列出数据库
②加强了统计与分析功能，提供了更加丰富的 教学测量指标。目前，本系统只提供了一些基本的 统计与分析功能，如平均分、方差、等级量表等，这 些指标还不能揭示教学过程的全貌，还需要进一步 地引入新的测量指标，如知识点的掌握度、频数分 布图等等。
参考文献：
【１】刘文华，王爱民．《计算机应用基础》网络试题库的研制 ｆＪｌ．安阳师范学院学报，２００３，（５）．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｙｓｔｅｍ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ；ｄａｔａｂａｓｅ；ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｔｅｓｔ ｐａｐｅｒ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ
随着ｉｎｔｅｒｎｅｔ走人千家万户，校园网建设已成 规模，充分利用网络进行教学，已日益显现出它的 优越性，成为不可阻挡的潮流。为了提高教学效率， 开拓学生的视野，激发学生的学习兴趣，我们设计 开发了一套网络教学试题库与智能组卷系统。
ｚ二二，／—一 １用户登陆和注册 用户管理 角色管理 题库管理 组卷与自测 —～～～、二≥∑．１ 系统数据访问层
果，我们设计了自测题库。由于经过标准化 后的题库中的所有试题的答案都具有唯一 性，计算机就能够给出准确的判断，自动评
判自测的成绩。学生做完自测试卷后，就可
以答题了。做完提交后，系统自动批改，然
２系统的功能描述和模块划分
该“网络教学试题库与智能组卷系统”包括用 户登陆和注册、角色管理、用户管理、题库管理和在 线组卷与自测等功能，这些功能的具体描述如下：
１０
企业技术开发
２００７年２月
①用户登陆与注册：根据用户所属的不同角色显示 试题分布情况，也可按题型、题分、难度等了解试题
不同的操作界面。学生登陆时，显示学习与自测页 分布情况。另外，本题库能够处理图形、图片、公式
题库建成后，我们需要输入一些查询参数，系 统将根据这些参数抽出最适合参数要求的试题，组 成能够实际使用的试卷，定义这种查询参数以及对 这些参数进行变换算法，我们称之为组卷策略。组 卷策略的实质是将人比较直观明了的组卷参数变 换成计算机能够直接操作的试题属性项，然后根据 这些属性项，在题库中抽取试题组成试卷［３】。
①组卷方式灵活、多样。本系统对试题的筛选 以目录树的形式体现，并且区分细化到章、节、知识 点，操作者只需利用鼠标点击操作即可，大大提高 了组卷选题速度，充分体现了本系统的人性化。模 板组卷是本系统的一个重要特色功能，出题人不必 每次都输入组卷参数，只需调用相应模板，这样使 出题考试变得更为科学、高效、快捷。
该系统充分利用计算机网络作为辅助手段来 改革课程的出卷方式，更加科学、合理、客观地对教 与学双方的成绩进行评估，真正实现了考教分离。 该系统可按需要给教师提供期中、期末、阶段性测 验的各种试卷，同时，也可为学生提供课下自学所 需的例题与试卷，从而提高了教师的工作效率，方 便了学生的学习。本文就该系统的设计与题型ｉ的分数＝总分数；②题型考试时
间值满足：∑题型ｉ的考试时间＝总考试时间；③题
型比例表中所出现的知识点必须为总体参数中所设
ｍ
５
度比例满足如下条件：∑（∑知识点难度比例ｉｊ）＝
１
ｊ
ｍ
６
１００％；⑤认知分类比例满足如下条件：∑（∑知识
Ｊ
点认知分类比例ｉｊ）＝１００％。
５结论
系统完成后，经过不断的测试、修改和完善．目 前已录入“信号与系统”课程试题，在我校电控学院 进行试用，初步达到了预期效果。我们得出以下几 点结论：
面；教师登陆时，显示题库管理页面；系统管理员登 等不能用文字描述的特殊信息ｆ２］。该试题库的试题
陆时，显示系统维护页面。②角色管理：实现添加角 类型包括了计算题、选择题、判断题、填空题等题
色、修改角色、删除角色、角色权限管理。③用户管 型，而每道题除了题目正文内容外还包含有其它
理：实现添加用户、修改用户、删除用户、分配用户 基本信息。如“答案”、“章节”、“难度等级”、“相关知
ｏ
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１
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ｏｎ ｔ１１ｅ ｎｅｔｗｏｒｋ
ＺＨＡＮＧ Ｙａｎ—ｈｕａ，ＷＵ Ｈｕａ—ｗｕ，ＺＨＵ Ｊｉｅ，ＭＡ０ Ｒｕｉ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅ１ｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｂｅｉ ｊｉｎｇ １０００２２．Ｃｈｉｎａ）
除的功能。系统的各类用户都能实现试题的查询功 中的全部试题，而是先将试题库中的试题按照章、
能，可对试题的具体内容进行查询，也可对题库中 试题的整体分布情况进行查询。可按章节范围了解
节、知识点进行更确切的分类，只要出题者先选出 自己所要考查的知识点，系统便会马上列出该知识
万方数据
第２６卷第２期
张延华，等：网络教学试题库与智能组卷系统的设计与实现
万方数据
基于Ｂ／Ｓ模式的Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ．Ｎｅｔ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ的三层 应用解决方案，系统从总体上可以划分为数据层、 数据访问层和业务逻辑层。数据层是系统的最底 层，它存储系统的所有数据。数据访问层建立在数 据库之上，应用程序通过该层访问数据。业务逻辑 层包括创建题库、注册用户等业务逻辑，它一般由 页面实现。 １．２开发平台和开发工具
是试题数据库。要得到一份良好的试卷，优良的选 在本系统中设计了两个子库：考试试卷模板库和学
题策略和成卷算法固然重要，但前提必须要有质量 生自测试卷模板库。每个子库都包含若干个模板，
高的试题，其次由于是由计算机自动到试题库中选 题组卷，所以试题库还必须要有合理的结构【ｌ】。最后
每个模板作为一个模板数据表存放在相应的子模 板库中，而对试卷的组卷要求则作为表的字段存放
第２６卷第２期
Ｖ０１．２６ Ｎｏ．２
企业技术开发
ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＣＡＬ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ ＯＦ ＥＮＴＥＲＰＲＩＳＥ
２００７年２月
Ｆｅｂ．２００７
网络教学试题库与智能组卷系统的设计与实现
张延华，吴华武，朱杰，毛锐
（北京工业大学电子信息与控制工程学院，北京１０００２２）
摘要：文章介绍了一个基于校园网的试题库与智能组卷系统的设计理论和实现技术。基于．ＮＥＴ技术实现了系
的角色。④题库管理：主要实现试题类别的添加、删 识点”、“题型”以及组卷时需要的一些信息等。
除、修改、排序，试题的添加、删除、修改和查询，试 ３．１．２试题库的结构
题答案的添加、删除和修改等功能。⑤组卷与自测：
该试题库包含３个子库：考试题库、例题库和
动态随机地从试题库中取得整张试卷的题目，显示 自测题库。所有的试题组成考试题库。为了培养学
一部分是知识库的获得，知识库是从专家处并结合 在表中，每个表的内容均可通过智能组卷系统窗体
自己的设计思想获得的，如课程知识、成卷模式、成 进行添加、修改和删除。
卷策略、排版原则和教学测评等，它以数据库的形 式存储。以下就系统的试题库、模板库两个子库进
４系统的组卷功能及其实现
行简要说明。
４．１ 系统的组卷方式
后将题目的正确答案显示出来，并打分，给
图１系统模块划分图
出自测成绩。 ３．２系统的模板库
３系统数据库的结构 本系统的数据库分为三大部分，一部分是公共
数据库，主要记录用户信息，权限信息等，另一部分
模板库是智能组卷时要用到的一个数据库． 用于存放智能组卷时对每份试卷的要求，如：包括 有哪些题型、需要的题数是多少、有哪些相关知识 点、所需的难度等级和考试时间分别是多少等等。
点所包含的试题，然后再选择具体的试题。这样会 大量节省出题时间，提高效率。
选择模板组卷：在自动组卷的过程中，系统可 以将用户输入的所有选题参数以表的形式保存，这 里称作模板，并且系统结合专家经验以及考试目的 要求等相关知识预设了一些参数模板。用户可以查 询调用相应的模板直接生成所需要的试卷，模板可 编辑。因此，教师不必每次组卷时都对选题参数进 行设置，只要查询并选择自己所需的模板即可完成 组卷，使出题考试变得更为科学、高效、快捷。 ４．２系统的组卷策略及算法
１系统的体系结构与实现工具
１．１ 系统的整体架构 由于高校教学管理模式的不断改进，系统只有
具备了可伸缩性、灵活性、可靠性、跨平台性，才能 适应高校教学发展的需要。我们所开发的系统采用
收稿日期：２００６—１ｌ一０１ 作者简介：张延华（１９６０一），男，陕西陇县人，硕士研究生，北京工
业大学教授，主要研究方向：通信信号处理。
组卷问题实质是从整个题库中选择出满足所 有组卷要求的一个试题子集。从题库中既可能组出 不止一份满足要求的试卷，也可能组不出任何一份 满足组卷要求的试卷，这主要取决于题库的结构、 试题质量与组卷策略、成卷算法的优劣。也就是说 有了高质量的试题以及结构合理的题库，还必须有 正确的选题组卷策略、优良的成卷算法才能成功得 到质量上乘的试卷。组卷策略的优劣取决于所选取 的抽题算法及其相关的约束条件。前者是使组卷抽 题速度快．组卷质量较高的关键，后者则是保证组卷 时知识覆盖面以及组卷成功率的重要因素。本系统 在算法设计时，改掉了传统简单的随机抽取试题的 算法，将模糊理论、随机算法、试凑法相结合，使得 新的算法可以实现依据选题策略，瞒足不同组卷条 件的试卷的快速生成。在组卷策略中，并不是随意 输入参数，参数必须符合如下约束条件：①题型分
生成的整套试卷，每次生成的试卷是不相同的。
生独立思考问题的能力，我们设计了例题库。学生
系统各功能模块之间的关系如图ｌ所示。
进入例题页面后，按章节和知识点显示所有的例
题，每道例题后附有一个经典解法按钮，点
．——：在７线』自测与 —组卷≮≮、．
击该按钮后会显示该题的所有常见解法。 另外，为了方便学生及时自我检测学习效
［２】王书海，钟谦，张宏壮．网络考试中题库设计与组卷技术 研究与实现［Ｊ】．石家庄铁道学院学报，２００２，１５（３）．
［３］路平，王敏娟．试题库自动组卷策略研究『Ｊ１．电脑开发与 应用，２００１，１４（２）：９一１１．