（信号与信息处理专业论文）智能组卷考试系统的研究与设计.pdf

；心1 ：j ： 学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得江酉抖捷垭堇堂院 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究 所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名c 手写) j ；静签字日期帅年月矿日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解江酉型撞垣堇堂院有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被 查阅和借阅。本人授权堑酉型遮虚菹堂暄可以将学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本 学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位 论文全文数据库，并通过网络向社会公众提供信息服务。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名c 瑚：欤妒 签字日期：j 蛩年厂月夕e l 伊腋 彳0 ， 日孝h， 儿 月 写 d 诬 d 0 年 名 奎 纠 师 2 导 ： 一 期日字 签 摘要 摘要 网上考试系统是当前研究的热点，如何能在网上高效、快捷生成高质 量的试卷，是许多教育者研究的课题。本文研究改进现在比较流行的采用 传统遗传算法进行组卷的方法，用改进的m e m e t i c 算法来进行组卷，克服 了传统遗传算法的弱点，避免了原算法容易早熟的现象。 为了满足多样化的考试需求，系统可以根据用户的要求，组成不同类 型的考试试卷。不仅可以设置难点、区分度、知识点等，还可以根据考试 的类型，例如期末考试、单元考试、过关考试、选拔性考试等，设置相应 的参数来满足不同类型考试的要求。第二章主要介绍了系统的整体框架和 主要功能模块。组成一份好的试卷算法是关键，现在用遗传算法组卷比较 流行，但是它也有一些缺点，例如早熟。本文第三章用改进的m e m e t i c 算 法组卷，通过实验分析，改进的算法在适应度上明显优于传统的遗传算法。 在适应度函数设计时，尽量考虑主要的参数，如难度、区分度和知识点等。 为了加快组卷的速度，把试题总分、总的题量事先设计好。第四章主要是 网上考试系统的具体实现。主要针对传统的试题数据库不能动态更新，手 工更新数据库工作量大、容易出错，致使数据库建成后多年不更新，造成 数据库中的数据不能真实放映实际情况。针对这一问题在系统设计过程中， 要求在每次考试之后对数据库进行相应的更新，这样才能表示真实的数据。 当然在数据库更新过程中，我们也对数据库里面的题目难度进行更新，这 样在数据库中的难度会更确切地反映学生真实水平。本文还对主观性试题 自动改卷进行了相应的探讨，而一般的改卷程序主要针对客观性试题。本 文主要介绍如何对o f f i c e 上机操作题进行自动改卷。在本章末对网上的考 试安全进行了相应的设计，尽量让考生无法作弊，以体现考试的公平公正 性。 本文是针对传统网上考试系统进行相应的革新，不仅在组卷算法上，而 且在题库设计上都进行了有效的更新。该系统具有良好的通用性，只要是 满足题库的要求，都能在网上进行相应的测试，实现网上的学习与考试相 结合。 关键词：遗传算法、m e m e t i c 算法、自动阅卷、智能组卷 i a b s t r a c t a b s t r a c t o n l i n ee x a m i n a t i o ns y s t e mi sah o t s p o to fc u r r e n tr e s e a r c ha n di tl ss t u d i e db y m a n ye d u c a t o r st h a th o ww ec a ng e n e r a t et h eh i g h - q u a l i t yp a p e r se f f i c i e n t l ya n d l a s t l yo nl i n e i nt h i sp a p e rt h ep o p u l a ra n dt r a d i t i o n a lg e n e t i ca l g o r i t h mc o m p o s i n g e x a m i n a t i o np a p e ri si m p r o v e d t h et e s tp a p e rc o m p o s e db yt h ei m p r o v e dm e m e t i c a l g o r i t h mo v e r c o m e st h ew e a k n e s s e so ft h et r a d i t i o n a lg e n e t i ca l g o r i t h ma n di t a v o i d sp r e m a t u r ep h e n o m e n o nw h i c hp r i m a r ya l g o r i t h mi se a s yt ob e c o m e i no r d e rt om e e ta l lk i n d so ft e s tn e e d s ，t h es y s t e mc a l lc o m p o s ed i f f e r e n tt y p e s o ft e s t p a p e ra c c o r d i n gt ou s e r s r e q u i r e m e n t s i tc a ns e t n o to n l yd i f f i c u l t y , d i s t i n c t i v e n e s sa n dk n o w l e d g ep o i n te t ci nt h el i g h to ft e s tt y p e ss u c ha st h ef i n a l e x a m ，t h eu n i tt e s t ，t h ep a s s i n gt e s t a n dt h es e l e c t i n ge x a m i n a t i o nb u ta l s o c o r r e s p o n d i n gp a r a m e t e rf o rt h ed i f f e r e n tt y p e so ft e s tn e e d s t h es e c o n dc h a p t e r m a i n l yd e s c r i b e s t h es y s t e m so v e r a l lf r a m e w o r ka n dm a i nf u n c t i o n a lb l o c k s ag o o d p a p e ri sd e t e r m i n e db yt h ea l g o r i t h m t h eg e n e t i ca l g o r i t h mi sp o p u l a rt oc o m p o s e t h ep a p e rn o wb u ti th a sw e a k n e s ss u c h 弱p r e m a t u r i t y i nt h et h i r dc h a p t e rw eu s e t h eb e t t e rm e m e t i ca l g o r i t h mt oc o m p o s ep a p e ra n dt h ei m p r o v e da l g o r i t h mi s o b v i o u s l ys u p e r i o r t ot h et r a d i t i o n a l g e n e t i ca l g o r i t h m i nf i t n e s s t h r o u g h e x p e r i m e n t a la n a l y s i s i nf i t n e s sf u n c t i o nd e s i g n ，t h em a i np a r a m e t e r sa r et a k e n i n t o a c c o u n ts u c ha sd i f f i c u l t y , d i s t i n c t i v e n e s sa n dk n o w l e d g ep o i n t 弱f a ra sp o s s i b l e i n o r d e rt oe x p e d i t et h es p e e do ft e s tp a p e rc o m p o s e d ，t h et o t a ls c o r ea n dt h et o t a l a m o u n to fe x a m i n a t i o nq u e s t i o n sa r ep r e - d e s i g n e d t h ef o u r t hc h a p t e ri n t r o d u c e st h e c o n c r e t er e a l i z a t i o no fo n l i n ee x a m i n a t i o ns y s t e m t h et r a d i t i o n a ld a t a b a s ec a nn o t b eu p d a t e dd y n a m i c a l l ya n dm a n u a l l yu p d a t i n gt h ed a t a b a s eh a sw o r k l o a da n d e r r o r - p r o n es ot h a tt h ed a t ao ft h e d a t a b a s eh a sn o tu p d a t e df o ry e a r sa n di td o e sn o t r e f l e c tt h ea c t u a lc o n d i t i o nt r u l y f o rt h i ss h o r t c o m i n gi nt h ed e s i g np r o c e s s ，w e s h o u l du p d a t et h ed a t a b a s ea f t e re a c ht e s t ，s oa st oe x p r e s sr e a ld a t a o fc o u r s e ，i nt h e d a t a b a s eu p d a t i n gp r o c e s s ，w ea l s ou p d a t et h ed i f f i c u l t yo ft h ed a d a b a s eq u e s t i o n ss o t h a tt h ed i f f i c u l t yi nt h ed a t a b a s ei st or e f l e c tt h et r u el e v e lo ft h ed a t a b a s eb e t t e r t h i sa r t i c l ea l s oi n t r o d u c e sa u t o - m a r k i n gs u b j e c t i v ep a p e r t h eg e n e r a lp r o c e d u r e a b s t r a c t a i m sa tc o r r e c t i n go b j e c t i v ep a p e r t h i sa r t i c l em a i n l yd e s c r i b e sh o wt oc o r r e c tt h e e x a m i n a t i o nq u e s t i o n so fo f f i c eo nl i n ea u o m a t i c a l l y f i n a l l y , t h es a f e t yo ft h eo n l i n e t e s ti sd e s i g n e da tt h ee n do ft h i sc h a p t e rs ot h a tc a n d i d a t e sc a nn o tc h e a ti nt h et e s t a sf a ra sp o s s i b l ei no r d e rt or e f l e c taf a i ra n di m p a r t i a ln a t u r eo ft h ee x a m i n a t i o n t h i sa r t i c l ei sar e n o v a t i o na c c o r d i n gt ot h et r a d i t i o n a lo n l i n ee x a m i n a t i o n s y s t e mn o to n l yi nt h et e s tp a p e rm e t h o db u ta l s oi nd e s i g n i n go ft h ed a t a b a s e q u e s t i o n sa n db o t ho ft h e mh a v ec a r r i e do u ta ne f f e c t i v eu p d a t e t h es y s t e mo w n s b e t t e rp o p u l a d t 5i ft h ei t e mb a n km e e t si t sr e q u i r e m e n t s ，i tc a nm a k et h ea p p r o p r i a t e o n l i n et e s t i n gi no r d e rt oa c h i e v ee f f e c t i v ec o m b i n a t i o no fr e a ll e a r n i n ga n do n l i n e e x 锄s k e yw o r d s ：g e n e t i ca l g o r i t h m s ，m e m e t i ca l g o r i t h m s ，a u t o m a t i cg r a d i n g ，i n t e l l i g e n t t e s tp a p e r i i i 目录 录 1 5 2 试卷的组题策略4 1 5 3 考试系统科目的管理和考试人员的管理4 1 5 4 考试阅卷系统和专家意见4 1 5 5 考试系统安全策略4 1 6 主要解决的问题4 1 7 全文的结构5 第2 章智能组卷考试系统的主要功能模块7 2 1 系统结构简介7 2 2 系统设计目标8 2 3 系统结构分析一9 2 3 1 考试系统需求分析一9 2 3 2 系统功能设计1 0 2 4 系统重要参数和模型1 1 2 4 1 如何建立有效的数学模型1 1 2 4 2 试题参数的具体定义1 2 2 5 本章小结1 3 第3 章组卷分析方法及策略1 5 3 1 组卷问题分析1 5 i v 目录 3 1 1 组卷需求分析 3 1 2 组卷算法简介 3 1 3 遗传算法介绍 3 2 遗传算法与组卷的关联 3 2 1 遗传算法原理 3 2 2 遗传算法基本概念 3 2 3 遗传算法的组卷流程。 3 3m e m e t i c 算法简介 3 4m e m e t i c 算法在组卷中的应用。 3 4 1m e m e t i c 算法的编码 3 4 2 分组实数编码 3 4 3 选择算子。 3 4 4 组间交叉算子 3 4 4 变异算子。 3 4 5 适应度函数的计算。 3 4 6 局部优化2 7 3 5 组卷结果分析2 8 3 5 1 试卷雷同率的比较2 8 3 5 2 试卷适应度的比较2 9 3 6 本章总结3 1 第4 章考试系统的设计与实现3 3 4 1 系统总体设计3 3 4 2 题库的设计3 4 4 2 1 试题库中的具体的表。3 5 4 2 2 题库的更新3 7 4 3 考试系统的设计实现3 8 4 3 1 试卷的生成3 8 4 3 2 题库的修改3 9 4 3 2 科目的管理4 0 v 目录 4 4 专家系统的设计4 0 4 5 主观试题自动改卷的一点探讨4 0 4 5 1 主观试题改卷的必要性4 0 4 5 2 实现的难点及其解决4 1 4 5 3 部分的改卷程序和改卷流程图一4 2 4 5 4 优缺点及其结果分析。4 5 4 6 网络安全4 6 4 6 1 用户权限的设置4 6 4 6 2 基于口的访问控制4 6 4 7 本章总结4 6 第5 章总结与展望4 7 5 1 全文的总结4 7 5 2 下一步的展望4 7 参考文献4 9 v i 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 问题的提出 信息技术的快速发展和互联网的普及应用，带动了网络化考试的研究热潮。 传统的纸上考试方式虽然仍有一定的需求，但网络化无纸化考试方式以其成本 低、方便灵活、可跨越传统意义上时间和空间的限制等特点，正越来越多地应 用在教学和考试中。 传统考试的一般程序是：由老师出题并组成试卷、印刷试卷、组织学生在 规定的时间和规定的地点考试，学生考完后再通过人工对试卷进行阅卷、统计 和上报成绩。这样不可避免地增加了老师的工作量以及纸张等资源的浪费。另 外，在考试过程和阅卷过程中由于人的主观因素影响不可避免的会出现一些有 失公正的事情发生，例如，在改卷过程中由于操作时间过长，注意力不集中或 者是别人的打扰等因素，都会影响最终的测试成绩和考核效果。还有就是传统 的考试，老师一般是根据自己的经验来出试题，一般情况下每一个老师都有自 己的主观意识，这样就造成试卷本身主观性强，客观性差，不能准确地测试学 生的水平和反映老师的教学质量。 网络考试系统可以根据出题者的要求，通过算法对题库进行有效筛选来达 到准确测试的目的。算法是通过出题者的要求，对试题库的各个题目的参数进 行有效计算，不会添加个人的主观意识，都是用实际的数据来计算，从而更客 观地反映教学效果和学生的知识能力。正因为传统的考试和网络考试相比有种 种的不足，所以网络考试随着互联网的发展而不断地发展，用计算机在网上考 试成为一种趋势1 2 , 3 11 1 2 国内外研究现状 计算机网络考试系统的前身是计算机辅助测验( c o m p u t e r a s s i s t e dt e s t i n g ， 简称c a t ) t 4 1 。计算机辅助测验就是用计算机来帮助完成对应试者的测验，自2 0 世纪6 0 年代美国首先将计算机用于教育测验开始，在将近半个多世纪的发展， 计算机辅助教育系统发展迅速【5 6 7 】。8 0 年代开始，人们将c a t 系统应用于大规 模等级考试，形成了计算机等级考试系统，典型的有美国的研究生入学考试 第1 章绪论 ( g r a d u a t er e c o r de x a m i n a t i o n ，g r e ) 、工商管理类研究生入学考试( g r a d u a t ef o r m a n a g e m e n ta n d a d m i n i s t r a t i o nt e s t ，g m a t ) 、t o f e l 等【8 j 。近十几年来，为了 顺应教育现代化的发展趋势，我国也自主开发研制了一些计算机考试系统，其 中具有代表性的有清华大学等联合编制的“高等学校工科高等数学课程试题库 系统 、山东省高教自考办公室等联合编制的“高等数学( 财经类) 题库系统 以 及全国计算机等级考试系统等等【9 j ，它们中有的本身是只具有题库的功能，有 的是采用随机算法来组成试卷。 现在国外大型的教育培训机构由于面向的培训对象分布范围比较广，他们是 研制和使用在线考试系统的积极力量。例如全球最大的信息技术教育培训和提 供i t 解决方案的跨国公司之一m i t ( 印度国家信息学院) ，从2 0 0 4 年起，它在中 国的培训考核就使用在线考试系统对学员进行考试。 1 3 研究的意义 随着计算机和网络技术的发展，计算机在教育领域也得到较快发展；为考 试者提供一个“高效、智能、全面、科学、准确、客观、有效”的网上考试系 统是计算机教育工作者必须面临的一项重要任务。通过网上考试，教师可以对 学生进行有效的考核；学生也可以通过考试系统对自己进行测试评判，然后根 据专家的意见进行自学；当然在专家系统的帮助下，老师也可以通过对学生的 测试来验证自己的教学效果，并且通过网上专家系统为老师节省许多时间，大 大提高老师的教学效果和学生学习的效率。测试要具有科学性，关键是试题的 本身，从试题的角度来讲，它本身要满足难度要适中、区分度要好等条件；从 试题库整体来要求，题库要涵盖所有章节的试题即不能遗漏知识点，对于各种 难度的试题要分布合理。 与国内相比，国外的教学考试软件开发的早而且比较成熟；在线考试系统 因其公正客观、准确灵活、及时方便等特点，已成为国际上比较流行的一种考 试和认证方式【1 0 j 。 国内的网上考试系统虽然比国外的研发要迟一段时间，但现在也已取得了 长足的进步，本文结合我所在学校的实际情况，开发出适合我们学校的网络考 试系统。 传统的考试需要教师先出题，再进行大量的纸张印刷，考试结束后，教师再 2 第1 章绪论 进行阅卷、统计和上报成绩，花费了大量的时间和精力；还有在考试过程和阅 卷过程中由于人的主观因素影响下不可避免的会出现一些有失公正的事情发 生，例如，在改卷过程中由于操作时间过长，注意力不集中或者是别人的打扰 等因素，都会影响最终的测试成绩和考核效果。综上所述，开发一个高效和有 实际应用价值的网上考试系统是必须的。 1 4 研究的目的 现在许多高校的考试大部分采用传统的考试方式。在这种方式下，组织一 次一定规模的考试一般要经过一下步骤：人工出卷、部门审核、人工打印、考 生考试、老师监考、人工阅卷、成绩统计等。但是随着学校的扩招和学生规模 的扩大以及考试类型的不断增加和考试要求的不断提高，对考生的考试成绩进 行统计十分烦琐且容易出错。更主要的是有时考试试卷受到各个老师主观意识 的影响本身反馈能力弱，全凭教师的主观意愿来评定一张试卷难度的高低，对 成绩的分析不具有科学性和准确性，所以难以科学的统计学生对各个知识点的 掌握程度和对老师教学效果的正确评估。所以实行网上考试，既节省了教学资 源又增加考核的准确性，这样的考试系统更能全面地反映老师的教学水平又能 真实考核学生的学习能力。 o 1 5 主要内容 本系统的主要功能包括：考试系统的题库管理、试卷的组题策略、考试系 统的科目管理、考试人员的管理、考试阅卷系统和专家意见、系统安全性等。 1 5 1 考试系统的题库管理 题库是试卷的基本组成元素，它是考试系统的基础，一份好的试卷是由许 多优质的试题组成，所以说只有好的题库才能生成准确反映老师教学水平和学 生测试效果的试卷。题库管理具体包括试题录入，试题修改、试题查询、试题 删除以及相关参数的修改。如何保证题库都是由优质的试题组成，那就要及时 有效的对题库进行更新，每一个试题都有自己的生命周期，例如教学大纲的更 改，对原来试题的数据库不需要的题目进行删除，再增加新的教学大纲要求的 内容题目；还有就是题库中的试题本身没有修改，但是对题库中的试题有效参 3 第1 章绪论 行修改，例如：试题的难度及区分度等。 2 试卷的组题策略 一个考试系统能否有效评价老师教学的水平，以及学生学习掌握的情况， 基础是要靠题库中试题的质量；但是仅仅有好的题库是否就能生成好的有 试卷呢，答案当然是否定的。其中的一个关键因素就是试卷韵组卷策略， 好的组卷策略加上优质的题库才能生成好的试卷。所以在试卷的组卷过程 充分考虑试题的各种参数，例如试题的难度、区分度以及知识点的涵盖等 情况，将智能化与有效性相结合，这样的试卷才能真正检查学生的学习能 老师的教学水平。 3 考试系统科目的管理和考试人员的管理 科目的管理主要包括：增加科目、删除、编辑科目等；管理员根据要求对 考试的科目进行有效的管理，按照要求进行相应的修改。参加考试人员的 一般包括增加考试人员和删除考试人员，要保证让应该来考试的人员进行 的考试，以防出现非法考试人员。 4 考试阅卷系统和专家意见 在考生考试完成以后，系统可以自动进行阅卷，学生在考试结束以后能对 的学习效果有清楚的了解，系统还能对试题进行分析并且给出相应的解释， 可以对照答案和解释进行相应的学习。 5 考试系统安全策略 主要包括安全体系的认证以及网关的设计与实现，通过对注册限制来防止 非法的学生参加考试和避免学生作弊等问题。 1 6 主要解决的问题 本文主要研究基于b s 的智能组卷及在线考试系统的技术实现，运用现有 的计算机网络技术和m e m e t i c 算法来进行系统的构建和试卷的生成。主要包括 用户管理、题库的建立、试卷的生成、在线考试、成绩查询和专家分析等技术 的设计与实现。主要解决的问题如下： 4 第1 章绪论 ( 1 ) 根据用户的要求，设置相应的参数，生成对应的试卷；在用户授权的 条件下符合条件的考生才能进行相应的考试。 ( 2 ) 在考生考完以后，能够对客观试题进行自动改卷并主观题进行辅助改 卷和部份自动改卷。保存每位考生的电子试卷，并记录考生答题情况，以掌握 考生的真实水平。实现程序自动改卷是较困难的，这主要取决于试题的类型。 对于客观试题，实现起来比较简单：对于答案复杂的论述、简答等题型，实现起 来比较困难，一般需要考虑使用关键字匹配进行分析。还有一些上机操作题型、 编程题型等改卷的情况更加复杂，实现的难度也会更大。本文所介绍的考试系 统，将对标准化客观试题进行判卷，当然在本文也会对主观试题，主要是o f f i c e 系列上机操作试题的自动改卷进行探讨。 ( 3 ) 组卷策略：组卷策略的设计是试卷生成过程中非常重要的一个环节， 如何设计出实用的、能够满足具体考试需要的组卷策略，是当前研究的一个难 点：本文采用m e m e t i c 算法进行组卷能较好满足用户的要求。 ( 4 ) 智能分析模块是网络考试系统中十分重要的一个模块。它是考试系统 的一个重要衡量参数，要发挥在线考试系统作为测量工具的作用，就要对参加 考试的学员成绩进行系统有效的分析，将隐含于其中的各种有效信息明确化。 统计分析一般主要包括教学效果分析、学生学习效果分析、试卷试题分析。本 文主要针对试卷难度和区分度进行统计和分析，以便充分地挖掘考试结果，更 好地、更深刻地反映教学中存在的问题和不足。只有这样才能达到智能分析的 作用。 本文所研究的内容是针对现代网络教学中的智能组卷、在线考试和教学反 馈等方面存在的问题而展开的，是具有一定的实用性、前瞻性和创新性。 1 7 全文的结构 本文针对传统算法的种种不足，提出了m e m e t i c 算法，最后用a s p 和s q l 数据库实现一套比较实用的网上考试系统，全文共5 章，其主要内容如下： 第一章主要介绍选题的意义，并且介绍在线考试系统的国内外现状；最后 对本文的工作重点进行简单的总结。 第二章对整个考试系统进行总体分析，提出系统的设计目标和功能模型。 根据系统的特点，比较c s 模式和b s 模式的不同，最后选择b s 模式，并对 5 第1 章绪论 法的研究现状，例如：随机抽取法、回溯试探法、误 本文针对以上算法的种种不足，提出m e m e t i c 算法； 行分析，通过实验用m e m e t i c 算法和遗传算法进行比 试卷重复率和适应度上都明显优于遗传算法。 何实现进行详细的介绍，包括题库的设计、题库的更 卷的生成过程、考试完成以后试卷的评判以及咨询模 o f f i c e 系列主观试题的判卷进行介绍，以及介绍网络 的总结，指出系统存在的问题并对对下一步的工作进 6 第2 章智能组卷考试系统的主要功能模块 第2 章智能组卷考试系统的主要功能模块 本章主要是对考试系统的主要功能模块进行简单的介绍，并对系统主要内 容进行分析1 2 1 系统结构简介 网络考试系统一般有c s 模式和b s 模式，如我国的计算机等级考试采用 的就是c s 模式。但是利用b s 模式的更多，如t o f e l 和g r e 等，国内许多公 司采用这种模式对员工的能力和性格进行基本测试，如海信在招聘时对员工的 网络测试。下面分别对两种模式进行介绍【1 1 , 1 2 , 1 3 , 1 4 l ： c s 模式即客户机朋艮务器模式( c l i e n t s e r v e r ) ，在客户机服务器网络 中，服务器是网络的核心，而客户机是网络的基础，客户机依靠服务器获 得所需要的网络资源，而服务器为客户机提供网络必须的资源。由于c i s 模式采用的是客户端与服务器的直接相连，没有中间环节，因此响应速度快， 但是它有以下缺点： 、需要专门的客户端安装程序，不能够实现快速部署安装和配置，分布功 能弱，一般只能局限于局域网，所以计算机等级考试必须要到指定的机房才能 考试，但是像b s 模式下你只要能上网，就可以参加考试。 2 、维护升级比较困难，当你在服务器端做任何变动都会在客户端产生相应 的变化，所以在升级或者由于某个原因需要对程序进行修改时，不及要修改服 务器程序还要对每一个客户端程序进行修改! 例如你要对原来的程序进行改造， 使其功能更强，那么你不仅要改机房服务器程序，还要改每一个客户端程序， 所以这在维护上会非常昂贵和不方便1 3 、兼容性差，对于不同的开发工具，具有较大的局限性，若采用不同工具， 需要重新改写程序，还有就是操作系统不一样客户端程序也要进行相应的修 改，例如你在w i n d o w s 下开发的客户端就不能在u n i x 下使用。 正因为c s 模式有以上的缺点，b s 模式j 下好能弥补它以上的缺点；b s 模 式主要特点如下： 1 、具有分布性特点，可以随时随地进行查询、浏览等业务处理。用户可以 7 第2 章智能组卷考试系统的主要功能模块 2 2 浏览器去访问网络上的文本、图像、视频点播、动画、数据和声音信息， 这些信息都是由许许多多的服务器提供的，而每一个服务器又可以通过各 式与数据库服务器连接，大量的数据实际存放在数据库服务器中。客户端 浏览器，一般无须任何用户程序，只需从服务器上下载程序到本地来执行， 载过程中若遇到与数据库有关的指令，由服务器交给数据库服务器来解释 ，并返回给服务器，服务器又返回给用户：正因为这样，所以学生可以在 或者家里参加考试，对于远程教育和考试将是一个很好促进和发展1 2 、维护和升级简单方便。由于c s 模式在修改相关程序时不仅要修改服 还要修改客户端，而对于b s 模式而言，开发、维护等几乎所有工作也都 在服务器端，对校园网络考试进行升级时，只需更新服务器端的软件就可 这就大大减轻了像c 届模式下对客户端的维护与升级的成本。由于现在软 统升级比较频繁，那么b s 模式的考试系统优势就明显了所有的升级 只需要针对服务器进行，所以远程教育及考试最好采用b s 模式。 3 、兼容性较好，可能你不知道服务器是什么操作系统，只要你有浏览器程 就可以进行相应的考试，这样就方便了用户! 正是基于b s 模式比c s 模式有更多的优点，所以选择b s 模式。在b s 下，考生可以通过浏览器向服务器发出请求，从而通过网络实现考试，这 系结构简化了客户机的工作，管理员对系统维护简便，考生可以自由参加 ，从而可以实现教学和考试的分离，并充分利用学校的资源。 系统设计目标 系统要界面友好，具有较强的通用性和较高的安全可靠性。系统设计必须 满足以下的要求【8 , 1 5 , 1 6 , 1 7 ： 1 、界面的友好 系统要有友好的界面，主要包括两个方面：一是对于出题者，要让管理人 员或者老师进入这个界面知道如何出题，以及在出题时注意的问题，让有权限 出题的老师只要输入简单的参数就能够生成试卷，这样就保证软件能让用户方 便地使用。第二就是对考生来说，在考试前可以让考生查看帮助，来指导学生 如何参加考试从而不会出现不必要的麻烦，考生在考试登录的时候能够清楚怎 么考试，如何考试，不让考生在登录的之后，找不到试卷；对于考生来说，只 8 第2 章智能组卷考试系统的主要功能模块 要掌握基本的计算机操作，便可完成整个考试。做到以上两点，让用户操作起 来简单方便，易学易用。 2 、通用性 系统要具有通用性，对不同的专业或不同的科目只要有相应的符合要求的 题库，都能够进行相应的考试。可以针对用户的要求，对题库进行相应的扩充， 以满足不同的用户。 3 、有效性 试卷的有效性是衡量系统性能的重要指标，试卷的有效性主要表现在两个 方面：一是生成的试卷要尽量多的涉及考点，重要考点尽量不要遗漏；第二就 是题库中的题目在难度、区分度等方面要合理，否则会影响试题的客观公正性， 也会丧失使用者( 特别是考生) 对系统的信任。只有这样才能保证生成的试卷能 最大程度地满足用户的设定需求，并具有随机性、科学性、合理性，试题库要 具有一定的实效性。 。 4 、安全性 网上考试系统必须要有良好的安全性，以保障考试系统的可靠运行。对信 息进行加密，通过对信息的完整性和关联检查保证系统的安全可靠性；还要保 证考试系统信息传输的安全性，防止泄露考题；考试系统需要经过有效的身份 验证才可以登录，通过i p 地址、用户标识和试卷绑定的方式核准考生；系统需 要有可以管理会话的功能，以便在考试过程中全程跟踪考试状态。 聋 5 、健壮性 当用户进行不当的操作时，应该给用户提示相关信息，给予相关的警告， 不影响程序的执行。 2 3 系统结构分析 2 3 1 考试系统需求分析 开发的考试系统具有通用性，只要按试题库建设的规格要求建立不同学科 课程的试题库，系统根据用户所给的参数，例如专业课程名、试题代码、难度、 区分度、所用时间等，采用相应的算法对题库的进行计算，组成一套合适的试 卷来达到对考生测试的要求。老师通过生成的试卷组织考试，对自己教学效果 进行评估，学生通过考试对自己的学习效果进行检测。考试结束后，系统可以 9 第2 章智能组卷考试系统的主要功能模块 对考试的数据进行统计分析，再对试题库进行修改，来达到动态的题库，以满 足后来的考试。 在线考试系统具有以下功能： 1 、科目的修改、增加、删除等功能 管理员能查看、添加、修改、删除考试科目。根据考试的要求对科目进行 相应的修改工作，但是科目的修改和试题库是对应的。在添加相应的考试科目 时，相对应的试题库必须存在而且库中的试题类型和数量必须符合考试要求。 否则的话，尽管添加了考试科目还是不能生成试卷。 2 、对题库修改功能 管理员可以对题库的题目进行修改、增加、删除等操作，还可以对考试的 题型进行相应的修改。试题库中包含多种题型，如单项选择题、多项选择题、 判断题、填空题、计算题和操作题等，考试可以选择其中部份题型进行组卷。 3 、自动组卷功能 考试系统最基本的功能就是试题库的管理和组卷，智能组卷功能是其特色 功能，系统要根据实际的要求，将各种参数( 如试题难度、区分度、考试时间 等) 充分考虑到组卷中来，并且利用算法来实现这一功能。 4 、试卷的统计分析 考试结束后，要对考试成绩进行分析，从而对试题进行分析。通过将本次 考试的题目参数和试题库的参数进行比较，来修改相应的参数，达到不断完善 试题库的目的，以便更好地应用于今后的考试。 5 、考生的管理 考生的管理主要包括对考生的信息进行修改、删除、增加等，考生通过考 号和密码进行相应科目的考试。考试改卷后，考生可以查询自己的成绩。 2 3 2 系统功能设计 网络考试系统主要包括两个模块：学生考试模块和考试系统管理模块。他 们具体实现以下功能【1 8 , 1 9 】： 学生考试模块面向的对象是学生，它主要有以下功能：考试登录、选择考 试科目、参加考试、系统自动阅卷、显示考试成绩。其功能图具体如2 1 ： 1 0 第2 章智能组卷考试系统的主要功能模块 图2 1 学生考试模块 考试系统管理模块面向的对象是管理员( 或者是老师) ，它主要有以下功 能：管理登录、添加考试用户、查看考试人员信息、删除考试用户、添加考试 科目、编辑考试科目、删除考试科目、添加考试试题、编辑考试试题、删除考 试试题、查看考试试题、删除考试成绩，其功能结构图如2 2 ： 图2 2 考试系统管理模块 2 4 系统重要参数和模型 2 4 1 如何建立有效的数学模型 评价一个试卷主要有以下参数：试卷的难度、区分度、重要知识点的覆盖 率、做完试卷所需的时间是否合理等。而试卷又是由各个具体的试题组成，就 是说在组卷的过程中应用不同的参数进行优化组合得到一套好的试卷。组卷问 题实际上是一个多条件的约束优化问题，这种问题通常被定义为一个目标函数 第2 章智能组卷考试系统的主要功能模块 和多个约束条件的组合【她2 1 1 。如何建立一个有效的数学模型呢，一般是根据试 题本身所具有的属性，例如难度、区分度、题型、试题分值、所属知识点等属 性来完成。下面重点介绍一下模型主要考虑的问题： 1 、如何建立有效的数学模型来保证组卷的效率，以及达到考试的各目标参 数，例如：重要知识点、试卷的难度、区分度和有效性等相互的关系； 2 、用m e m e t ic 算法时，如何将各试卷参数进行有效的优化； 3 、如何保证重要内容在试卷中出现的频率和组卷效率之间的关系； 4 、如何保证专家系统根据学生考试中的问题给出的建议是有效的、可行的， 对学生的学习真正的指导意义； 5 、如何保证考试系统在网络中的安全运行。 2 4 。2 试题参数的具体定义嘲 2 4 2 1 难度定义 难度一般是指题目的难易程度，或说测验的难易程度，常以试题的最后得 分作为难度的指标；难度值在0 至1 之间。试题难度p o 8 试题太易；试题难 度p o 8 、试题难度p o 4 、p 0 6 的中等难度 试题应占6 0 。一般的试卷平均难度在0 4 - - 一0 6 之间。 2 4 2 2 难度计算方法 难度的计算公式一般可以分为客观试题、主观试题。 1 、客观性试题难度s - p 。一般也记作通过率，具体计算公式如下： s _ p i = k n ( 2 4 1 ) 式2 3 1 中的k 为答对该题的人数，n 为参加测验的总人数，说明这些参数 k 、n 对应是同一种题型，更准确的说是k 和n 所对应的题分数是相同的。 2 、主观性试题难度s _ p ：计算公式如下： s _ p 2 = x m ( 2 4 2 ) 在式2 3 2 中x 为试题平均得分，m 为试题满分。 从式2 3 1 和2 3 2 中比较可以看出，式2 3 1 也可以转化为2 3 2 ，所以整 个试题的难度p 3 都可以用2 3 2 来取代，即： 1 2 第2 章智能组卷考试系统的主要功能模块 s _ p 3 = 试题平均得分试题满分 ( 2 4 3 ) 这样就可以算得每一个试题的难度，而整个试卷的难度等于所有试题难度 之平均值。当然整个试卷的难度p 也可以采用整体的计算方法，所参加的测试 人员的平均分和试卷满分的比值，具体公式如下： p = 钡i j 试人员的平均分试卷满分 ( 2 4 4 ) 2 4 2 3 区分度的定义 区分度是指测验对考生实际水平的区分程度或鉴赏能力。它是题目质量和 测验质量的一个重要指标，一般要求试题的区分度在o 3 以上。区