在线考试系统模块设计及组题策略分析

摘要：随着网络应用的普及，在线考试系统已成为现代网络教育的热点之一。本文对在线考试系统进行介绍，论述在线考试系统中的各个模块的功能及流程，重点对常用组题策略进行了研究分析，并结合常用的选题策略对选题策略进行了设计。

关键词：在线考试系统 模块设计 组题策略

在线考试是现阶段WEB研究开发的一个热点。其优势在于：其一建立在广域网上，客户端的配置极为普遍，且不受地域的局限[1]；其二高度自动化，在线考试系统中只要形成题目，试卷的组成、提交、批改等由系统自动完成。组织考试可以将精力放在题目的设计、题库的维护上，提高考试的效率。

1 系统总体设计

1.1 系统需求分析及设计原则 在线考试系统充分利用网络，通过网页使得访问简便，系统题库在平时可以积累、充实，根据要求自主成卷、提高出题质量。故系统的设计原则为：①实用性：用户界面清晰、简介，方便用户操作。②稳定性：采用较为成熟的网页设计技术及数据库技术。

③安全性：极大保护数据库数据安全及页面的安全跳转。

④开放性：采用B/S模式，使得用户容易接入系统。

1.2 系统物理结构与流程设计 由于大部分在线考试系统采用B/S网络体系，其结构为三层体系结构，即用户界面层、应用逻辑层及数据存取层：①用户界面层主要是指在客户端上浏览Internet信息的软件，担负着人机对话功能。②应用逻辑层是具体实现系统功能所在。接受用户界面层发送的请求，执行相应的操作，将结果反馈给用户界面层。③数据库存取层用于组织、管理和存储数据，并解释应用逻辑层发送来的指令。

1.3 系统逻辑结构 登录模块通过用户输入用户名及密码确认该用户的权限，进入系统后如果是学生权限，则系统自动跳转到考试模式，当单击“考试开始”按钮时，由系统将组好的试卷给学生进行测试。测试完毕后，系统自动评分并保存相关考试信息。如果是教师权限，则系统自动跳转到试题管理模式，让教师对题库进行添加、删除和修改，在对应的操作完成后保存操作结果。如果是系统管理员权限，则系统自动跳转至系统管理员界面，在此界面中，系统管理员可以进行添加新用户、删除用户、修改用户信息及权限、查看用户信息及权限等操作。

2 模块设计

系统包括6大模块，分别是登录模块、试题管理模块、组卷模块、考试模块、自动评分模块、用户管理模块。

2.1 基于角色的访问控制访问登录模块 系统中用户主要有3类，分别是系统管理员、教师及学生。如何保证不同用户能在登录后转跳至不同功能的界面完成不同的操作成为本模块的重点。在传统的用户管理中，通常对每一个用户设置权限来规定其访问权限，即用户与操作的关联，而用户身份的多样性使得这不能很好的表示实际用户与权限的关系，越来越多的的系统采用了一种基于角色的访问控制[2]。

RBAC的基本思想是：RBAC中的许可授给了“角色”，而对用户授予“角色”[3]。因此，角色是一个已命名的权限的集合，用户通过角色对系统进行许可的操作。

2.2 试题管理模块 该模块由系统管理员及教师两类角色操作。主要功能为：根据不同角色，通过页面对象向题库发送指令，对题库中的信息进行添加、修改和删除。

2.3 组卷模块 教师对试卷参数进行设置，系统根据教师提供的参数形成约束条件，从选题的题库数据表中进行选题，将选出的题目编号进行保存，保存到考试试卷数据表中，方便学生考试时调用。

2.4 考试模块 通过登录界面进入到考试界面，考试页面从考试数据表中提取相关考试的内容，并由学生作答。考毕，由考试页面对学生做出的答案进行保存。

2.5 自动评分模块 自动评分是从保存学生考试答案数据表中读取数据由自动评分页面与保存在参考答案数据表的数据进行校对，并将其分数保存至成绩数据表中。

2.6 用户管理模块 系统管理员在该模块中维护户信息，操作有添加新用户、删除用户、用户信息修改、角色管理。

3 组题策略

3.1 通用的组题策略 题库系统中试题库是基础，组题策略则核心。组题策略的好与坏决定了该系统的整体性能[4]。常见的组题策略有以下几种：

3.1.1 随机选取法。在这种策略中有两条思路：第一，由教师系统给出每一道题目的参数，由系统随机选取该题；第二，教师给出总体参数，由系统随机组卷[5]。可以看出第一条思路是人工组卷模式。第二条思路核心是在对组题试卷整体量化，根据不同题的细化约束条件，利用随机函数从题库中选择题目添加至试卷中[6]。

3.1.2 回溯法。回溯法是一种基于约束条件的深度或广度优先算法，是随机算法的一种改进形式[7]。其思想为：将随机选取产生的每一条状态类型记录下来，当下一题选取失败时则释放上次成功组卷的记录，再依据规则变换一种新的状态进行试探选题，直至试卷组卷成功[8]。

3.1.3 遗传算法。遗传算法是目前在题库系统中使用较多的组卷算法，其思想在于从试卷整体上优化组卷的控制目标，使得算法能收敛到全局最优解[9]。从中可以看出这种算法在性能上与前两者有着明显的改观，能很好的处理约束，能很好的挑出局部最优，最终得到全局最优解且全局搜索能力强。

3.2 在线考试系统组题策略

3.2.1 组题策略要求。组题策略主要是为了由系统选择符合要求的题目，而“要求”主要体现在：①范围：定义考试的范围，如某课程的考试章节，各章节所占分值。②主策略：定义试卷总体难度。③子策略：定义题型及各题型所占总分比率。

3.2.2 组题策略的新思路。在随机组题策略的基础上进行改进，第一步我们称之为“初选”，根据约束条件，在达到某一难度值的题目较多，系统记录所有符合条件的题目号，然后进入第二步，我们称之为“精选”。“精选”是根据试卷的总体难度，从试题类型选择第一题后开始推算出下一道题的难度系数，使得能平衡整体难度系数。

一份试卷总体难度系数计算公式为：P=1-其中P越小表示该试卷越简单，P越大表示该试卷越难，

而平均分我们又可以认为是由各个小题的得分率构成，即：平均分=∑Pi*该题分值。

程序设计类试卷题型为选择题、填空题、判断题，较为简单，而问答题、程序设计题为综合性题目，较为难。一般分值大的题目多为试卷中最后几题，相对难度也大，而后逐步抽取下一题，逐渐逼近总体难度系数。

4 结束语

在线考试系统的设计中，主要从系统的功能模块及组题策略两个角度进行设计和分析。在线考试系统是一项复杂、长期的工程，它会随着环境、需求和技术的变化而发展，只有将在线考试系统长期的研究、实现、推广，其必然会推动教学的进程，必然会推进教育的发展。

参考文献：

[1]杨焕春.也谈通用试题库计算机管理系统的设计[J].教育信息化，1997（11）.

[2]熊杰颖.RBAC访问控制系统分析、设计和实现[D].电子科技大学，2004.

[3]姜俊萍.基于RBAC模型的通用权限管理组件的设计与实现[D].复旦大学，2010.

[4]熊伟清，胡军.一种题库模型与组卷算法[J].兰州铁道学院学报，1999（02）.

[5]应继儒，胡立新，龙毅，徐洪涛.试题库随机选题数学模型的构建及实现[J].计算机应用，2000（01）.

[6]刘彬，糜长军，李勇.智能组卷系统试题库结构的研究[J].信息技术，2002（03）.

[7]华如海，王俊普，郑全，徐杨.基于约束满足的智能组卷方法的研究与实现[J].计算机应用研究，2000（11）.

[8]魏先民.一种基于知识的组卷系统组卷策略库设计[J].潍坊学院学报，2004（6）.

[9]尚莹.基于遗传算法的组卷系统应用研究[D].大连海事大学，2010.