（计算机应用技术专业论文）计算机基础课考试辅助出题技术研究.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 本课题研究了客观题、w i n d o w s 操作题和0 f f i c e 操作题三大类9 种题型的题 库建设及自动组卷。客观题主要考查学生对计算机基础课三门课程的基础知识与 理论的掌握情况，而主观操作试题是真正考查考生实际的计算机操作水平。从功 能上主要分为辅助出题系统和自动评卷系统两个予课题。 对c s 和b s 结构进行了分析和论证，结合实际情况选用了c s 的系统结构。设 计了整个考试系统的功能模块，提出了考试系统的性能实现方案，利用了客户端 还原卡上的系统发射台功能来提高系统的可维护性。对题库的定义、功能、建设 方法进行了分析，比较了不同的题库建设解决方案，对各功能模块的实现方法进 行分析，设计了辅助出题系统的总体结构。根据考试大纲排列和组合知识点，设 计了辅助出题系统以“向导”的形式引导出题教师逐步完成符合考试目标和出题规 范的完整的试题。 对计算机出题原则和规范进行了探讨。为了提高试题的正确性、科学性和严 谨性，对w i n d o w s 操作题，每套试卷的每个小题都运用冲突检测技术进行处理；根 据w o r d 模块的题目要求，对知识点的互斥和关联关系进行了分析，从各小题试题 间的逻辑关系等方面，提出了解决方法；对于e x c e l 模块，为了充分利用f s o 对象 的优点，编写了函数利用静态链表来完成对文件的读写。在程序中进行了周密的 容错性设计，在服务器端也增加了一定的考场监控功能，保证了考试系统运行的 可靠性和稳定性。 对于考试成绩，通过试题的信息编码、试题特征、考生抽题作答情况进行较 为详细的分析，并使用o l e 技术运用e x c e l 生成各种报表。 关键词：试题库，操作题，面向对象，成绩分析 华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h i ss u b j e c tm a i n l yi n c l u d i n go b j e c t i v eq u e s t i o n ，w i n d o w so p e r a t eq u e s t i o na n d o f f i c eo p e r a t e q u e s t i o n o b j e c t i v eq u e s t i o nm a i n l ye x a m i n e st h es t u d e n t s b a s i c k n o w l e d g ea n dt h e o r i e s ，w h i l es u b j e c t i v eq u e s t i o ne x a m i n e st h es t u d e n t s o p e r a t i o n l e v e l t h ea u t h o ra n a l y z e sa n dp r o v e sc sa n db s s t r u c t u r e ，s e l e c t st h es y s t e m a t i c s t r u c t u r eo fc sa c c o r d i n gt ot h ea c t u a lc o n d i t i o n s ，d e s i g n st h ef u n c t i o n a lm o d u l ef o r t h ew h o l ee x a m i n a t i o ns y s t e m ，p r o p o s e si m p l e m e n t a t i o ns c h e m ef o re x a m i n a t i o n s y s t e m ，s t u d i e sq u e s t i o nb a n kt h e o r y , a n a l y z e st h ed e f i n i t i o n ，f u n c t i o n ，c o n s t r u c t i o n m e t h o do fq u e s t i o nb a n k ，c o m p a r e sd i f f e r e n ts o l u t i o n s ，a n a l y z e s i m p l e m e n t a t i o n m e t h o d so fd i f f e r e n tf u n c t i o n m o d u l e ，d e s i g nt h ew h o l es t r u c t u r eo fa u t o m a t i c q u e s t i o n i n gs y s t e m o b j e c t i v eq u e s t i o nm a i n l ye x a m i n e st h es t u d e n t s b a s i ck n o w l e d g e a n dt h e o r i e s ，w h i l es u b j e c t i v eq u e s t i o ne x a m i n e st h es t u d e n t s o p e r a t i o nl e v e l a n a u t o m a t i cq u e s t i o n i n gs y s t e mi s d e s i g n e da c c o r d i n gt ot h ek n o w l e d g ep o i n t si nt h e e x a m i n a t i o no u t l i n e t h ea u t h o rd i s c u s s e st h eq u e s t i o n i n gp r i n c i p l ea n dr u l e s w i n d o w s o p e r a t i o n q u e s t i o nu s e sc o n f l i c tc h e c k i n gt e c h n o l o g y ；a c c o r d i n gt ow o r dm o d u l e ，t h ea u t h o r a n a l y z e st h er e p u l s i v ea n dc o n n e c t i v er e l a t i o nb e t w e e nk n o w l e d g ep o i n t s ；a sf o rt h e e x c e lm o d u l e ，t h ea u t h o rd e s i g n sf u n c t i o nu s es t a t i ct a b l et or e a dt h ef i l es 0t h a tf s 0 c a nb ef u l l yu s e d f a u l t - a l l o w a n c ed e s i g ni su s e da n de x a m i n a t i o ns u p e r v i s i n gf u n c t i o n i sa d d e da tt h es e r v i c et e r m i n a lt og u a r a n t e et h er e l i a b i l i t ya n ds t a b i l i t yo ft h e e x a m i n a t i o ns y s t e m t h ee x a m i n a t i o ns c o r ei sa n a l y z e di nd e t a i lt h r o u g ht h ei n f o r m a t i o n c o d e ， q u e s t i o nf e a t u r ea n ds a m p l ea n s w e r so ft h ee x a m i n a t i o nq u e s t i o n s k e yw o r d s ：i t e mb a n k ，o p e r a t i n g - q u e s t i o n ，o b j e c t - o r i e n t e d ，s c o r ea n a l y s i s - h - 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体 己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以 明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 学位论文作者签名：硷肩1 浪 日期：砒年t o 月斗日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被套阅和借阅。本 人授权华中科技大学可以将本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和汇编本学位论文。 保密口，在：年髂密厝适用本授权书。 本论文属于 。不保密翻。 ( 请在以上方框内打“”) 学位论文作者签名：套侧彼指导教师签名：佩 日期；嫦如月斗日-日期扫瓣，一月2 垆日 华中科技大学硕士学位论文 1 1 课题背景 l 绪论 1 1 1 传统考试存在的不足 在传统的考试模式中，准备一次考试是一件很烦琐的事情。首先，每次考试 的出题对于教师来说，需翻阅大量的参考资料，从茫茫题海中寻找出几十道题， 要考虑知识点范围，难易程度，题目能否考查学生的综合能力等诸多相互关联的 因素，因此出一份教师自己满意的试卷，往往要耗费大量的时间和精力【1 1 。从收集 资料开始，到选取考题、对考题赋分、考卷排版、印剔、考试、评分、统计等等， 这一系列工作周期很长口】。而且即使是同一门课程，因每次教学任务不一定相同， 按正常的教学规律，每次考试也同样需重新出题，这样，又要重复相同的工作。 采用试题库不仅可避免因教师学识水平的差异，以及对大纲和教材的理解程度不 同而造成的试题偏难、过易或太偏等现象，以保证教学反馈信息的客观性和准确 性，还可以减少大量重复性的工作【3 】。 传统的出卷考试，难以避免个别教师由于人情、面子关系，有意无意地将试 卷的某些内容泄露给学生的问题：如今高等院校保送研究生、评定奖学金、专科 生升本科等都主要是以成绩为依据，因此也有学生担心教师把试题透露给个别关 系好的学生，从而影响考试的公正性。采用试题库能有效地杜绝这种现象的发生， 因为试卷从题库中抽取，考前任课教师也不知道试题，这样，能规范教师严格按 照教学大纲来实施教学工作1 4 6 。 所以建立题库是我们现代考试发展的必然趋势。建立与使用试题库的目的就 是为了克服在命题中人的主观性和片面性，降低考试命题的工作量，提高考试命 题的客观性、公正性和科学性，以及命题的质量和效率。 因此，对传统的考试进行改革成为一个新兴的课题，这也是国家8 6 3 计划纳 入的的科研领域之一。从学校或者培训机构的角度来看，如何有效地进行考试的 华中科技大学硕士学位论文 组织管理，对考试系统提出了很多不单是技术上的问题，也是一种管理思路和管 理方法的变革。对于考试环节中的许多重要因素，比如考试的公平性、有效性、 保密性和易于管理，考试结果的全面分析，为咀后的教学改进提出准确详实的指 导性报告等，也都是校方的重要需求。 1 1 2 计算机基础课的特点 计算机基础课是全国普通高等院校学生的必修课。设置该课程的目的在于让 学生掌握计算机系统的操作方法，学会计算机系统中的常用命令及使用文字编辑 软件进行文字、表格等的编辑处理，再就是培养一定的程序设计能力。该课程实 践性很强，对于该课程的考试，我院原来一直采用笔试及人工批卷的方式。这种 方式有几个明显的缺点；一是笔答方式考试不能反映出学生实际掌握课程内容的 情况，很多实践性问题不能用书面文字表达出来，造成学习内容与考试内容脱节； 二是试卷整体覆盖面有限，容易形成小范围复习或猜题等倾向，影响了测试的客 观性，也容易形成作弊现象：三是采用笔答方式考试要花费大量的人力和财力， 容易造成资源的浪费 7 1 。 教育部高教司颁发了关于进一步加强高校计算机基础教学的意见即“计算 机基础教育白皮书”，计算机基础教育研究会发布了“计算机基础教育蓝皮书” 8 1 。 为了贯彻执行好这两个文件的精神和要求，全国各高校掀起了一股计算机基础教 学改革的热潮。“白皮书”中提到，网络技术的发展，促使教师要改变传统的评价 理念和考试方法。传统考试主要评价学生掌握知识点的情况，考核学生理解记忆 的能力。现代教育理论要求考核学生的学习能力、实践能力、解决问题的能力和 创造力 9 1 。 我院每学期参加此课程考试的人数为3 2 0 0 3 5 0 0 人，该课程的考试对教师来 说任务繁重，在网络考试系统上实现该课程的考试任务迫切。因此，开发一个“计 算机基础课程无纸化网络考试系统”显得非常必要。用计算机进行学生的无纸化考 试，可以从事先建好的题库中随机抽取考题，自动评卷，真正实现教考分离和客 观公正。我们的课题正是来源于湖南文理学院计算机基础教学的实际需求，是院 级教改基金资助项目。该项目完成后，可适用于全院计算机公共课程的期末考试， 华中科技大学硕士学位论文 从而填补我院无纸化考试的空白，节约大量的人力、物力，有一定经济效益。 在采用题库机制后，命题工作成了我们考试的重点，怎样组织好题库，怎样 从题库中抽取一定题量、一定难度的试题，并控制同一机房中相邻学生所取的试 题不同，以避免同一机房的学生作弊的可能，从而实现公平竞争，成了考试系统 的关键1 0 j 。组织好题库结构，设计好随机抽题算法 1 1 1 正是辅助出题子课题所要研 究的问题。 i 2 国内外概况 i 2 1 国内外研究现状 在国外，已经投入使用的考试系统有著名的美国t o e f l 、g r e 、g m a t ；还 有微软等大公司的国际认证考试等。另外，还出现了一些支持网络考试的产品， 如i n f o r m a t i o ns y s t e m sa n ti n s v e ts t u d i e sa tv n i n i at e c h 开发的一个考试系统，还有 m e s s o nr v a it u t o r i a lg a t e w a y 和t h e p e r t l ta m i r t ga g e n c yo f a u s t r a l i a ss y s t e m 等等 1 2 - 1 4 。 在国内，试题库系统理论与技术的研究在最近几年取得了很大的进步。我国 许多高校都投入了大量的人力和物力到各门课程的试题库研制工作中去，在试题 库的框架结构、模型建立和选题算法上都获得了进展，并取得了一定的成果。但 是，能够实现操作性题型自动命题、采用相关算法防止邻座舞弊，结合教学实践 对成绩进行自动分析，带有智能性的考试系统较少，所以在以后的研究和开发过 程中，还有很多的工作要做”】。 网络考试系统目前有两类：一是基于局域网的网络考试系统，一是基于w e b 的网络考试系统。基于局域网的网络考试系统通常用于比较正式的考试，如计算 机等级考试、职业技能考试、行业考试等；基于w e b 的网络考试系统通常用于考 生自测或网络教学系统【1 6 j 。以下介绍几个典型的嗣络考试系统，用以说明国内外 对网络考试系统的研究状况： 1 清华泰豪的科教2 0 0 0 智能出卷评测系统 “科教2 0 0 0 智能出卷评测系统”是多功能辅助教学系统【1 7 】，基本思路是要在用 华中科技大学硕士学位论文 户提出的较为模糊的和较少要求的情况下高度智能化地生成满意的试卷进行网络 考试。系统内含丰富的教学资源库，系统附带教学题库备有小学、初中、高中各 科试蹶2 0 万道，试题全面、丰富、实用性强，试题由海淀、黄冈、杭州等地的著 名重点中学的特、高级教师精心编制。该系统主要的缺点是题型比较少，以选择 题和填空题为主，系统使用复杂，需要安装相应的教学系统作为支撑，且试题主 要覆盖小学、初中、高中、3 + x 文理综合、文理综合等学科，不适合高校教学的 需求。 2 计算机等级考试 国内计算机等级考试较早地采用了网络考试系统【1 8 】。这种考试系统一般采用 局域网的形式，在考试之前，由专门的考试网站提供相关的报名、考务安排等软 件，然后在开始考试时，将题库统一安装在各考点的服务器上。为了测试系统的 方便，在正式考试之前，一般给每个考生一次模拟考试的机会。考试采用现场打 分的方式，考生只要一提交试卷，系统就给出相应的分数。为了安全起见，一般 还要求考生到服务器上确认。除此之外，一些政府部门、一些行业管理机构和教 育机构也先后采用了网络考试系统。全国计算机等级考试采用基于局域网的c s 模式，经过十几年的发展，现在考试的科目也越来越多，题库越来越丰富，评卷 越来越科学【19 1 。 1 2 2 网络考试系统的发展趋势 虽然目前的网络考试系统离我们的期望值还有一定的差距，但从一些考试系 统所表现出来的效果使我们可以分析出一些有希望、有前途的发展趋势： 1 智能性 真正有效的智能网络考试系统应能够实现辅助出题、自动组卷、自动阅卷、 自动分析、自动给出教学、学习建议等功能，从而减轻教师的工作负担，使得教 师能同时教授的学生数量大大提高。 2 个性化 网络考试系统应能够对考试结果进行分析，并能为考生的特长、适宜的学习 模式等方面提供良好的建议。 华中科技大学硕士学位论文 3 丰富性 网络考试系统在考核功能方面应与传统考试的功能接近，而在评卷的公开性、 公平性等方面大大提高。而且也要能用于模拟和自测，用于教学过程中完成上机 作业。 4 高性能 考试系统具有高性能的标志是：能够支持不同规模、不同类别的考试同时进 行【2 0 】。系统性能主要体现在用户访问响应时间和系统能够支持同时访问的用户数。 用户可不需要去学习系统的使用方法。 1 2 3 主要关键技术 网络考试系统功能较为复杂，特别是计算机基础课考试系统，题型多、操作 性强，开发过程中会有很多技术难题。o l e 自动化技术、v b a 技术、a d o 访问 s q ls e r v e r 技术、f s o 、d a o 等，都是完成该考试系统必不可少的关键技术2 1 2 3 】。 1 o l e 自动化技术 o l e 自动化技术比对象链接更进一步，使用o l e 自动化，v b 可以在自己的 应用程序中控制源文档2 4 2 5 1 。在考试系统的主观题出题与评分过程中，需要利用 o l e 自动访问w o r d 、e x c e l 。 2 v b a 技术 v b a 6 0 ( 即v i s u a lb a s i cf o ra p p l i c a t i o n ) 是o f f i c e 套件中的标准语言，是由 v i s u a lb a s i c 发展而来的口6 1 ，它支持组件对象模型( c o m ) ，用于o f f i c e 应用编程。 在v b a 下编写的程序可移植到v i s u a lb a s i c 中，因此，我们在处理o f f i c e 操作题 时，采用v i s u a lb a s i c 为软件平台，在v i s u a lb a s i c 中使用v b a 所提供的o f f i c e 对象【2 7 。28 1 。 3 a d o 访问s q ls e r v e r 技术 v b 是m i c r o s o f t 致力发展的软件之一，并支持一套出色的数据库访问技术， 可以访问多种类型的数据库系统，并在s q ls e r v e r 2 0 0 0 数据库的查询测试中速度 很快。与其它关系型数据库应用系统开发软件相比，v b 更适合开发c s 数据库应 用程序。 华中科技大学硕士学位论文 a d o 是v i s u a l b a s i c 6 0 的新增功能阻3 们，是m i c r o s o f t 基于o l ed b 技术，有 效访问远程数据的新型接口。a d o 是专门为开发客户服务器应用程序而设计的， 它集中了d a o 和r d o 的优点，也非常适合w e b 或数据库服务器端的集成。 4 f s o 文件系统对象 文件系统对象( f i l e s y s t e m o b j e c t ) f s o 对象模型包含在一个称为s c r i p t i n g 的 类型库中，此类型库位于s c r r u n d l l 文件中。使用它需要从【属性】菜单的 引用】对 话框选择”m i c r o s o f ts c r i p t i n gr u n t i m e ”项。创建一个f i l e s y s t e m o b j e c t 对象要将一 个变量声明f i l e s y s t e m o b j e c t 对象类型。 1 3 课题主要研究工作 在这种背景下，湖南文理学院决定对全院计算机基础课进行考试改革，实行 无纸化网络考试，并且对“计算机基础课考试系统研究”课题进行立项。本课题将 主要进行以下研究工作： 1 分析比较b s 和c s 结构的优缺点，结合我院计算机基础课教学以及计算 机机房的实际情况，设计相应的系统结构【3 1 1 ； 2 根据我院的考试情况，设计一个方便适用的考务管理子系统，可以由任课 教师或教务秘书以自然班为单位方便地录入考生信息，减轻组考的压力； 3 解决好多种题型的数据存储问题，充分运用好v b a 和a d o 等技术，设计 相应的向导式出题子系统，把由出题教师根据教学大纲整合的考试资源正确地形 成试题库，这是该课题的核心工作； 4 根据试题库，设计好相应的组卷策略和算法，使考试能公正、客观的进行； 5 对考试成绩进行分析，减轻教师人工分析的负担和挖掘出对教学有用的信 息以指导进一步的教学工作3 2 1 。 华中科技大学硕士学位论文 2 计算机基础课考试系统的总体结构 计算机基础课是指除计算机专业以外的其他专业必修的计算机公共基础课， 在网络考试系统上实现该课程的考试，其主要目的是配合学校的教学活动，服务 于广大教师和学生，使他们能方便、快速，准确的完成考试及评估工作，尽可能 的减轻教师的工作负担，方便学生的考试。本章将在充分分析网络考试系统的功 能需求的基础上，构建计算机基础课考试系统的总体结构，并介绍其实现方案。 2 1 计算机基础课网络考试系统的需求分析 通过在教师和学生中的调研，我们明确通常考试的流程如下： 1 教师命题 2 教师确定标准答案及评分标准 3 学生参加考试 4 教师评卷 5 教师统计成绩 6 学生查询 2 1 1 计算机基础课网络考试的功能需求 根据对通常考试流程的描述和实际的考试需要，将计算机基础课的考试分为 客观题和主观题两部分【3 1 】。我们主要设计单项选择题这一客观题来考察学生对计 算机基础知识的掌握情况，主观题目以考查学生的计算机实际运用能力为主，包 括o f f i c e 软件中的w o r d 、e x c e l ，w i n d o w s 文件操作以及汉字录入等操作题，再 就是与程序语言相关的程序改错、程序填空、程序编写等程序题。需要实现的功 能主要有： 1 题库管理 这部分功能主要是维护一个试题库，能完成对试题库中的试题进行创建、删 华中科技大学硕士学位论文 除、修改、查询等操作。系统需要提供一个交互式的试卷生成向导来引导教师将 新的试题添加到试题库中，需要有交互式的人枫界面帮助教师完成删除，修改、 查询试题的操作。 2 组卷选择 考试时，每个考生应该从试题库中抽取一套试卷做考试之用。网络考试系统 中应提供两种试卷的选择方式。一是由教师在设置了一定的条件( 如考试范围、难 度、试题数量) 后，由系统从试题库中根据每种题型的信息编码自动选择出合适的 一组试卷；二是采用相应的算法根据试卷编号随机从试题库中选择出试卷。 3 标准答案和评分标准生成 在生成试卷的同时，系统还应该自动给出试卷的标准答案和评分标准，考生 交卷后由系统自动评卷。 4 评卷工作 这是系统依照试卷的标准答案及评分标准，对考生的答卷进行自动评判成绩 的过程。教师可以在系统完成评分工作后查看分数。 5 学生和教师信息管理 这是管理参加考试的考生和与考试相关的教师的基本信息的功能。 6 考试管理 这是管理考试过程本身的功能。它主要包括：考生进入考试系统时的身份认 证功能；考生通过考试系统取得试卷的功能；在考生答卷结束后，回收试卷等资 料备查的功能。 7 查询功能 考试结束以后的考生成绩的管理功能，这主要指记录考生的成绩，提供针对 考生的成绩查询功能，并提供了查阅试卷评分情况的功能，学生对成绩有疑问时， 可通过相关的手续申请查卷，以及提供针对教师的成绩统计分析、教学评估功能。 2 1 2 计算机基础课网络考试的性能要求 鉴于网络考试与常规考试的不同之处，除了满足实现整个考试过程所必需的 功能以外，网络考试系统还需要在性能上满足下列特性： 华中科技大学硕士学位论文 i 安全性：作为网络考试系统，安全问题是不能忽略的。这主要包括：考生 及与考试相关人员身份的认证；考试系统中不同资源的访问权限的控制，如考生 只能访问自己的登记信息以及成绩，教师则可以访问所管辖的所有考生的成绩， 不负责出题的教师无法访问试卷 3 3 】。 2 伸缩性：在面对不同数量的使用者时，都能保证良好的性能。 3 ，易用性：整个系统使用方便，不需要对使用者进行培训，不对使用者造成 额外的负担，影响考试的进程。 4 易维护性：整个系统能方便的部署、升级和维护。 5 扩展性：考虑到未来，考试的内容和形式都可能发生变化，当需要为系统 增加新的功能或是需要对现有功能进行改进和改变时，能快速的适应考试系统的 变化。 6 资源共享：能够实现考生信息库、试题库、成绩库、统计分析数据等资源 的共享。 2 2 计算机基础课考试系统的总体结构 2 2 1 考试系统的系统结构 如何选择一种合适的系统模式是我们所面对的第一个难题。目前，现有的考 试系统根据设计原理大体可分为两类：一类是局域网c s 模式，另一类则利用w e b 技术以b s ( 浏览器w e b 服务器) 方式实现【3 4 】，二者各有优劣。 1 c s 与b s 的比较 c s 模式的考试系统由“考试服务器”和”考试工作站”构成，服务器和工作站需 分别设计对应的应用程序。考试时，由考试服务器从本地试题数据库中按设定算 法随机抽取各题型试题生成一套考题，发送到局域网内的考试工作站，并负责网 络监考、成绩回收等功能。c s 模式的考试系统具有较好的稳定性和安全性，数据 传输速度快，交互性强，能够处理大量的、适时的数据流，客户端程序数据处理 功能强，能较好的实现各种复杂的考试功能，这种基于局域网的网络考试系统通 常用于比较正式的考试。因此，目前大多数考试系统都采用该模式设计，如全国 华中科技大学硕士学位论文 计算机等级考试，湖南省计算机等级考试等。但该类考试系统也存在一些局限性， 主要表现在：试题库设立在考试服务器本机上，不利于非技术人员参与题库建设， 易造成试题建设滞后；考试在局域网范围内进行，要求考试人员相对集中，且管 理和维护工作量大。 2 b s 模式 b s 模式的考试系统通过浏览器端调用w e b 服务实现考试 ”】，无须客户端程 序，工作站只需安装浏览器和很小的v b h a v a 脚本支持库，考试地点可分散在不 同的地理位置，考试简便易行，考试成本低。但由于基于i n t r a n e t i n t e r n e t ，w e b 开放性的结构模式使数据安全难以保证，稳定性更依赖于整个网络的状态，题库 的更新往往需要由网络管理人员来完成，同时。由于浏览器端脚本语言数据处理 能力有限，考试系统的许多功能不易实现。因此，基于w e b 的网络考试系统通常 用于考生自测或网络教学系统，在实际应用中，尽管此类考试系统是今后的发展 方向，但目前还难以完全替代局域网c s 模式的考试系统。 通过分析上述两类不同实现方式的计算机考试系统的特点，我们发现：c s 模式的考试系统能较好的实现各种考试功能，安全性、稳定性好，适宜于正规考 试和需要考察实际操作技能的专业考试，而对于参考人员地理位置分散、考试类 型主要是客观题型、属于普通考察性质的考试，则采用b w 模式的考试系统更易 于实现，两者各有优点和局限。一个理想的考试系统模式在实际组成结构上，应 该以局域网为基础，加上相应的i n t r a n e t i n t e r n e t 技术，以c s 模式的考试为主， 辅之以b w 模式的考试。例如客观题的题库可以实现远程维护。 为满足网络考试系统的功能和特性需求，结合我院计算机基础课考试的实际 需要，我们设计的网络考试系统总体架构采用基于c s 的网络结构。网络考试系 统的总体结构设计为客户端朋匿务器模式，同时用s q ls e r v e r 2 0 0 0 作后台数据服务 器的结构，如图2 1 所示。 1 考试客户端 客户端是网络考试系统的用户接口部分，是学生、教师和系统管理员与系统 间交互信息的窗口。客户端要保证网络考试系统的易使用、易操作。 1 0 - 华中科技大学硕士学位论文 图2 ，1 考试系统结构 另外，我院机房的客户机系统安装可以由机器自带的还原卡上的发射台发射。 也就是只要将安装好一台客户机，即可用它作母机发射到整个网络，而且速度较 快，一个机房只要3 0 分钟左右。这样，就大大简化了系统的安装更新，提高了效 率，增强了系统的可维护性。从而满足了c s 模式的考试系统。 2 考试服务器端 它是网络考试系统应用的主体，包括了系统的核心处理功能。这些核心处理 功能是：试卷生成功能、考试监控、发送和接收数据功能。 3 数据库服务器 考试过程中，系统中用到的主要的数据结构如试卷、答卷，一些中间数据等， 既可能包括文字，也可能包括图片或多媒体文件，这些数据可以直接以文件的形 式存放，也可以存储于s q ls e r v e r 2 0 0 0 数据库中3 6 1 。 一般说来，文件的形式存储主要存在以下一些问题： 1 ，数量：当需要存储的文档的数量相当大时，想维护文档，如对它们的查询、 更新等操作，就会变得难于操纵； 2 并发性：如果不同的用户在不同的时间需要查询同一个数据时，这种并发 性操作的控制用文件系统难以实现； 3 ，安全性：我们需要允许不同的用户在同一时刻处理文档的不同部分，这引 发出安全问题。尽管操作系统允许许多用户同时打开一个文件，让用户编辑相同 文档的不同部分，并且不会影响他人的工作，但是，操作系统所应用的安全机制 通常是在文件级的，这就意味着不同的人可被赋予不同的处理权限处理不同的文 华中科技大学硕士学位论文 档，但是不能处理同一文档的不同部分； 4 数据冗余：以文件的形式存储数据，必然存在大量的冗余数据。如果减少 这些数据冗余的话，又会导致许多查询工作难以进行。 用数据库存储数据，利用数据库的一些特性，就能比较好的弥补用文件系统 存储数据的不足之处： 1 数量：数据库通常可以处理海量的数据信息。 2 ，并发性：数据库被设计为允许多个用户同时处理信息。 3 安全性：正如数据库允许一个良好的控制，用于控制存在其中的数据的处 理，那么，它们通常也允许不同级别的处理。 4 数据冗余：数据库对于可重用信息的共享非常适合。 因此需要把一部分重要的、会被频繁访问到的数据存储在数据库中。我们选 择m i c r o s o f t 的s q ls e r v e r 2 0 0 0 数据库系统来完成存储文件的工作。 2 2 2 计算机基础课考试系统的组成 网络考试系统实现的核心功能是完成命题、组卷、评卷的一体化，替代人工 作业，这也是整个系统实现的难点。我们设计的实现方案是依照把包括考生信息、 试卷、答卷等与考试相关的对象用规定的数据格式加以描述，并按命题、组卷、 考试、答卷、评卷等操作的流程加以实现。具体步骤是，首先将现有的按教学大 纲准备的纸面文档的或电子文档的试卷资源转换为试题数据库，再由考试系统依 照标准化考试流程从试题库中为每位考生抽取一份试卷作为考试所需要的试卷， 在考生通过标准化答卷流程完成考试后，进行自动阅卷并上传成绩。 对于整个考试系统，我们从功能上将其划分为五个功能模块，各模块的功能 描述如图2 2 所示。 1 考务管理子系统 通过该子模块可以方便地录入学生的学号、姓名、班级、专业等信息，并可 进行考场及考试时间、批次的编排，可录入学生的平时成绩，以便在统计分析时 自动得出期评总成绩，还可打印准考证。为防止学生误用他人考号进行登录，可 采用相关算法生成登录密码打印在准考证上，在考生考试登录时到服务器中验证。 华中科技大学硕士学位论文 图2 2 计算机基础考试系统的功能模块框图 2 题库管理子系统 该模块主要功能是在题库中对不同课程( 计算机文化基础、v f p 、c ) 、不同 题型的题通过“向导”工具分别录入，还可随时进行增加、删除、修改等操作。对 于w o r d 文档编排、e x c e l 电子表格和w o r d 表格制作题的内容都通过一定技巧， 设计相关算法用长二进制的方法进行存储。题库的总体结构是每种题型一个数据 表，表中包括试题、答案以及评卷方案等信息，并在设计数据库时即考虑了评分 所需格式及信息【37 1 。 3 考试管理子系统 该模块主要包括考试时的客户端和服务器端。在考生登录验证后，从试题库 中自动形成一套试卷并提交给考试客户端。然后在服务器端管理题库和学生数据 库，并对整个考试过程进行全程监控。 4 自动评分子系统 该模块系统主要包括考生交卷后，要利用自动评卷平台实现对所有题型的自 动评分。主要由另一位项目主管人员李小华负责设计开发。 5 统计分析子系统 因为该考试系统主要是用于高校计算机基础课的教学考试，所以也是一种教 学检查手段，因此考试评分后对考试情况进行分析、统计、总结，也是该系统一 1 3 - 华中科技大学硕士学位论文 个不可缺少的功能。应该有卷面成绩分数区段分布情况、百分比、标准差，每种 题型的得分率统计，各个自然班的情况统计，各个任课教师所教班的情况分析， 利用v b a 技术，借用e x c e l 创建模板自动生成各种报表。 2 3 小结 网络考试公平、公正，能够节约大量人力、物力，实现教学与考试相分离， 提高学生动手能力，促进高校教学改革。本章通过简要地介绍传统考试的实施过 程，提出并分析了网络考试系统的功能需求以及性能要求，结合计算机基础课程 的特点，设计了计算机基础课考试系统的系统结构。对于c s 和b s 结构，数据 的存储方式等进行了分析比较和研究，解释了在基于w e b 的m i s 较为流行的今 天，我们仍然采用c s 结构的原因。分析了客户端网络发射台对系统维护的作用。 最后综合各种情况，对本考试系统的功能实现和性能实现提出了具体的解决方案。 华中科技大学硕士学位论文 3 题库设计 考试或测试是准确、有效地评价人的知识和技能的一种手段。有的大规模考 试一年要举办多次，同时要求试卷具有很高的信度和效度，这就要求考试做到科 学化、标准化、系统化，而题库的出现则满足了这些考试要求。它改变了传统考 试那种临考前抽调专家命题的方式或反复使用一两份标准化试卷考试的形式，是 对考试手段的一种革新。本章将对题库理论进行研究并设计题库的总体结构。 3 1 题库的定义和功能 题库( i t e mb a n k ) 一词源于2 0 世纪6 0 年代的英国，也有入用q u e s t i o nb a n k 来 表示题库。米尔曼和阿特( 1 9 8 4 ) 把题库定义为：一个容易取得测验( 或考试) 题目 的相对大的项目集合。一个完善的题库必须满足以下条件： 首先，题库中存储的必须是合格的试题，未经审查，不符合要求的试题不可 以放入题库中，并且题库中各条试题的性能必须明确。试题的各项参数如考核的 内容、难度、区分度、猜测的可能，使用次数，重要程度，适用考核对象水平等 值都应相对平衡，这样才有考试的意义，这也就是题目等值化的问题。这些参数 可以由考生样本实测获得；也可以先由专家估计，再经过实测检验。 其次，题库中的试题是一个有序的集合，而不是若干试题毫无逻辑关系的堆 放在起；且题库中的题目必须有一定的数量，否则就不能称为“库”，也不能满足 实际考试的需要。一个合格的试题库就像是一个图书馆，要有很多书，每本书都 是精华，图书按一定的编号存放，可按一定的要求随时提取。 再次，题库中的题型数必须有一定的规模，至少是使用该题库编制的考试的 题型数的几倍。这样才能做到使题目尽量不重复使用，以防止题t f l 因曝光过度而 失去考核的功能。 题库的功能，一方面提供试题的存储空间，收集整理了大量的试题供实际的 考试工作使用；一方面记录和保存了各条试题的使用情况，为分析考试对象、命 华中科技大学硕士学位论文 题者命题提供客观依据，同时为题库中试题的修正也提供了数据。总之，题库既 可以储存试题、辅助命题又有记录分析考试结果的功能。由于题库的规模越来越 大，对组卷的智能化要求越来越高，有时还需要实时给出考试的结果分析【38 1 。 3 2 题库建设理论 有人认为题库建设理论就是试题质量分析的统计理论，即题目分析理论。其 实不然，题库建设理论的涵义应是广泛的，全面的，至少要包括以下几方面的内 容。 如何划分试题学科体系与目标层次以及如何描述题库中试题考核内容，即题 库中的题目是用来测试什么的，以及题目之间是如何分类和分层的，它是题库规 划和命题的依据。它不仅决定题库及其生成试卷的内容效度和结构效度，还决定 着题库的整个框架结构。习惯上以“知识点”、“覆盖面”划分层次的平面模型，已经 不能适应学科考试的实际满娶了。随着考试实践的发展我们必须对此进行更加深 入的研究【3 9 j 。 各种题型的使用与如何命题关系到试题的开发、编写、筛选、评价与比例配 置。用什么方法来考察? 用主观性测试题还是用客观性测试题? 如果是客观性的， 是多项选择题、单项选择题，还是填空题? 一张试卷是由多种题型搭配组成的， 如何确定各种题型所占韵比例，如何有效的使用各种题型都是我们要考虑的。命 题和使用题型的理论不仅提供了试题命题机制的原则方法，还提供了题库结构评 价的根本标准，所| | 碡悬褥库建设理论的一个重要方面。 对试题和试替的分析和统计是标准化考试兴起后心理与教育测量学研究的主 要课题，考试的嗣；姻虢是为了评价的需要。在考试科学化过程中这方面的理论起 过重要的促进棒腾，是题库建设的重要理论基础之一。要对题目进行分析，获得 试题技术质量参数，科学地筛选、修订和调取使用题目。无论是选拔性、达标性， 还是一般调查性考试，都需要对试卷实测后所得考试分数的分析统计，获得符合 自己考核目的统计数据如平均分、考试标准误差( 信度) ，以及分数分布状态和及格 率等 40 1 。 一1 6 - 华中科技大学硕士学位论文 3 3 题库建设的工作实践 题库建设需要耗费大量的人力物力，不经过充分的认证或缺乏理论指导盲目 建立的题库是不能满足考试实践的要求的，会造成浪费。建设题库不仅需要教育 测量学的指导还要以系统工程的观念建设和管理，才能保证题库系统的质量。题 库建设过程包括： 1 试题的编制 组织专家制定一个成熟稳定的考试大纲。这个大纲要根据考试的对象和用途 规定考试的性质、内容、题型、分量、权重、考试时间等内容。然后组织专家和 教师命题，考试大纲是命题的制约，题库中的题目必须根据这个考试大纲征集和 编写，不符合考试大纲的题目需要修改或剔除。题目的编制是题库建设的重中之 重，关系到整个题库的质量和使用价值以及考试评价的准确程度。 2 试题分析 试题编好以后必须经过测试才能投入使用，狈6 试就是把写好的试题拿到与将 来考生相一致的样本中试验以获得题目的适应性，了解题目是否达到大纲的要求， 题目的描述是否清晰明确，题目的分量权重是否合适，完成题目需要多长的时间 等问题。试题分析还可以筛选题目，作为题目修改的依据，比如在多项选择题中 各选择项的安排以及剔除无效选择项等问题。试题分析还可以确定难度、区分度 等指标，这些指标在试题评价和对考试对象的统计分析评价中有重要的意义。采 用的方法有实测和专家估计再实测修正的方法，即由命题专家做出初步评估，再 根据试验考试的结果修正。 3 题库的维护 试题库的维护是一个动态的过程，由于考试的实践是不断发展的，对题库系 统的要求也不断提高。所以，题库中的题目要经常相应的补充、修改和删减，并 调整修订试题参数。题库的修订要糟心安排，细心规划，在设计题库系统的结构 时就要考虑到以后修改和扩充的需要，使系统在整体框架不变的前提下，具有一 定的扩充能力，并保持相对的稳定【4 “。 华中科技大学硕士学位论文 除以上几点，题库的保密性也必须考虑。特别是重大的考试涉及到对被考核 对象的公平评价，社会影响重大，在题库建设和使用过程中更要做好保密工作。 题库建设的工作需要不同学科人员包括题库考试对象学科专家，教育测量专家， 计算机技术人员，工程管理人员的协作配合才能完成。 3 4 题库的总体结构 对于一个考试系统的设计来说，题库的结构设计个关键，因为这不仅涉及到 试题录入操作的难易，考生抽题的方式，更与自动评分密切相关。一个好的题库 结构，还影响到抽题与评分的速度，以及设计评分程序的难度。我们采用了 a c c e s s 关系数据库，每种题型对应数据库中的个关系表，将考题信息及对应 评分规则嵌入同一个表中 4 2 1 。这样，试题库中就有选择题、汉字录入题、w i n d o w s 文件操作题、w o r d 文档编排题、w o r d 表格题、e x e e t 、程序填空、程序改错、 程序编写等9 种题型共计9 个表。 考虑到组卷时要求不仅可按知识点，还要能按题型成卷，我们在每种题型里 设计有一个“试卷编号”字段。组卷时可将相同试卷编号的不同题型组合成某考生 的考试文件( a c c e s s 数据库文件) 1 4 3 。 为了对试卷和考生成绩进行更好的分析，挖掘出对教学有用的信息，我们还 应在每种题型对应的表中增设“试题特征”字段。例如，选择题的“试题特征”设计为 1 l 位数字，通过该字段反映每道题的