基于试题库的自动组卷系统
摘要：本文首先分析了自动组卷系统在具体的教学活动过程中的实际需求，然后以高中英语的教学为背景，设计与实现了一个实际的自动组卷系统，对其中的数据库结构设计以及各个主要模块的实现进行了详细的介绍。本系统可以从试题库中自动的查找和组织出一些不同类型、不同难度、不同章节范围内的试题来组成一份合理的试卷。它采用的是利用试卷自动生成算法记录试题的一组特征值，根据用户提供的试卷题目类型、章节分布、难易程度等条件，借助于系统中的一系列数据文件，使具体课程的相关数据动态地抽象成逻辑数据，用以解决通用问题，线性的规划出一份约束满足的、合理的试卷。
关键词：数据库结构 自动组卷 题库管理 约束满足
T est paper auto-production system based on database
Abstract ： This paper analyses the actual dema n d of auto-production for test paper
system in the course of concrete teaching activity at first. Then taking teaching of English of high school as the background ,it designs and realizes a Test paper auto-production system. First, it Explains the design for the database structure, then introduces the detailed one to the realization of each main module among them . It can automatically find and organize a certain number of test questions in various types with different degrees of difficulty in certain scope in the database to form a reasonable test paper. The method is that the Characteristic properties of test questions are recorded firstly, and then according to user‘s demands in type ,difficulty ,knowledge scope, etc ,by changing related data of the course to logical ones a suitable and satisfied to restrain test paper of universal property on the basis of series of data files is linearly programmed。
Keywords: database structure; test paper auto-production ; database management of test
questions ; satisfied to restrain;
目 录
摘要…...……………...…………………………………….………………….2 英文摘要……………………………………….……………………………………2
第一章 引言 ……………………………………………... ……………………....3
第二章 系统分析……………………………………………………... ………….3
2.1 试题库分析………………………………………………………………..…3
2.2 组卷分析……………………………………………………………………..4
2.3 系统简介……………………………………………………………………..5
第三章 数据库设计…………………………………………………... ………….6
3.1 系统数据库…………………………………………………..………………6
3.2 临时数据库…………………………………………………………………..7
第四章 系统总体结构设计………………………... …………………………...8
第五章 模块设计及实现………………………………………………... ……....9
5.1 用户登录模块……………………………………………………………..…9
5.2 系统维护模块…………………………………………….………………...10
5.2.1 新建数据库……………………………………………………………...10
5.2.2 修改密码 ………………………………………………………………..11
5.2.3 添加用户…………………………………………………………………11
5.3题库管理模块……………………………………………….………………..11
5.4自动组卷模块……………………………………………….………………..13
5.4.1 功能 ……………………………………………………………………..14
5.4.2 设计思路…………………………………………………………………14
5.4.3 组卷策略分析…………………………………….……………………...14
5.4.4 代码实现………………………………………….……………………...16
5.4.5 试卷编辑…………………………………………………………………22
结束语………………………………………………………………………………23 参考文献…………………………………………………………………………...23
第一章 引言
考试是教师检查学生学习情况的必要手段，但出卷却是一种繁重的智力和体力劳动，传统的标准化试卷命题，需要由教学专家组成一个命题班子，根据许多优秀教师多年的教学经验，从贯彻教学大纲要求，到试卷意图的组织，经过反复的推敲，才能完成一份标准化的试卷。这样的命题方式不仅工作任务繁重而且试卷的标准化程度、难易程度、题量大小等各方面难以控制，难以形成有效的试题库，给试题和试卷的管理带来很多问题和困难。鉴于这种情况，利用计算机进行试卷的自动生成并逐步积累形成有效的试题库，对试题和试卷的管理将变得高效而便捷，对提高工作效率，使试卷管理逐步走向正规化自动化将起到十分重要的作用。同时使出卷工作变得轻松愉快，从很大程度上减轻了教师利用传统的出卷方式组卷的繁重工作量，大大节省了老师的工作时间，便于教师有更多的时间和精力致力于教学方法的研究。今日， 随着计算机的应用的普及和硬件设备性能和软件制作水平的提高，为研制开发高性能的试题管理软件提供了条件。
第二章 系统分析
作为在教学第一线的老师，往往需要及时了解学生对某一章节知识掌握的情况，经常需要对学生进行形成性测验和终结性测试，来发现教学中的问题，从而调整教学进度，改进教学方法。不少软件开发者看到了教育工作者在这一领域的需求相继推出了一批与试题管理有关的操作软件，其中不乏非常出色的作品。但是从试题管理这一方面来看，用户反应平淡，感觉中意的不多。我们不禁要问：为什么是这样的结局？老师们最需要的是什么呢？
§2.1 试题库分析 在试题库方面，老师最需要的是对试题库管理的自主性。老师们渴望能自由地操纵试题库，具体表现在以下三个方面：
(1)自主初始化试题库；
(2)自主维护试题库；
(3)自主设计试卷。
※自主初始化试题库
即用户拥有创建新试题库的权力，用户能够根据自己的需要，设计试题的储存方案以及试题的属性名和各属性值，实现试题库用户个性化设计，让试题库真正成为用户自己的试题库。。用户不喜欢这一种不能自主控制的试题分类方案，用户希望自主地初始化试题库。
※自主维护试题库
即用户具有添加、修改和删除试题的权力，实现试题库的可扩充性和开放性，使用户对试题库具有至高无上的支配权。现在已经推出的几乎所的试题管理软件都不具备这样的功能，用户所使用的试题被程序制作者预先写在某个文件中，这些文件不是隐藏得让用户难以找到就是经过加密处理，用户根本就不可能通过其它方式(比如Word 、Access 、WPS 等) 打开并看到它，更谈不上对它的扩充、修改和对某个试题的删除了。由于用户没有自主维护试题库的权力，新试题无法录入，陈旧试题无法删除，这样的试题库在较短的时间内就逐渐老化、失去活力。用户需要自主地维护试题库，希望及时地更新试题库。
※自主设计试卷
现有的某些试题管理软件不仅不支持试题库中试题的修改，生成的试卷也不可以修改，连加一个空格修改字体都不行，试卷保存后不能为其它系统(比如Word 、WPS 等) 识别，只能从打印机上输出，这种方案没有多少实用性。
试题库要保证一定的规模，给随机选择以较大的范围。建立题库是一个复杂的系统工程，首先要建立系统的数学模型，然后确定试题的属性指标以及试题
的组成结构，再组织大批量的优秀学科教师编写试题，为了保证这些试题的科学性和有效性，对每一题试题进行抽样测试，对试题参数标注的有效性进行校正，建立起一个实用的题库系统，另外，应该对题库的管理实行一定程度上的开放性，以不断提高题库的质量和可维护性。建立题库是一项相当复杂的系统工程，不仅开发需要大量的人力和时间，而且还要花费相当的时间和人力物力去维护调整，才能真正在教育中发挥作用。
§2.2 组卷分析 一般地说，对题库系统组织试卷的要求是根据出卷者的需求产生一份对于测验目标(如教学评价、学生能力水平评价等) 有价值的测验试卷。因此，在组卷时，用户要提出组卷要求，通常包括题目内容范围、题目类型、题目数量和测验目标等方面。这些要求应转化成试卷每个题目的量化参数才能被系统使用。例如按照测验目标各知识点内容所占比例数，各层次的目标(记忆、理解、综合、应用等) 分别由哪些题型反映，每种题型在试卷中的数量，各难度级在卷中所占比例，难度等要求。量化工作可以由人工完成，然后按一定格式送入系统中。也可以由系统在一定程度上自动完成量化转换，形成相应的组卷参数。
要解决的一个首要问题是组卷策略的选择。它在很大程度上决定着系统的成败与否。组卷策略的实质是将对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。因此，完整的组卷策略应该由三部份组成：试题属性项定义、组卷参数的定义、变换算法的说明。所谓计算机组卷至少应该保证以下几个方面的平衡方可考虑试卷的可接受性：
a ） 整卷的题型比例要合理
b)
c) 整卷的章节比例要合理 整卷的难度分配要适度
d ） 要保证随机性
一种做法是，让出题者按照一定格式描述试卷编制计划信息，如卷内题目在题型和难度上的分布，知识点内容在各目标层次上的分布(包括数量) ，然后通过一定算法变换成试卷试题的具体要求。另外一种做法是将课程目标与内容信息在系统中建立一个目标/内容分布关系表。
在题库中按上述量化的组卷要求查找符合条件的题目进行出题组卷，一般都采用匹配方法。精确匹配可以组出完全符合量化标准的试卷，但有时会出现组卷策略无法实现的情况(即查不到完全符合条件要求的题目) 。为了避免这种情况，设计组卷策略时要考虑怎样解决它。常用的办法之一是形成并试用新的组卷策略，这种做法会带来时间上的浪费。另一种办法是把精确匹配改成近似匹配。采用近似匹配时应事先规定所选题目在内容、目标、题型与难度等各指标上是否
可以与出题要求不完全一致，能不能有一一定的模糊度。若模糊度为0表示必须精确匹配; 而非零值则青示可有多大的变异度。在后种条件下，若找不到完全符合要求的题目，就可以在模糊度许可范围内查找近似匹配的题目。
§2.3本系统简介：基于以上诸因素的考虑，设计了本系统：本系统以高一的英语教育为背景进行设计，其意旨在于提供一个适合于形成性测试和阶段性测试的自动组卷系统。本系统能快速方便地提供各种要求的试卷，帮助教师把握教学的进度，及时地反馈教学中的问题，以改进教学方法和调整教学重点。
功能：本系统主要有2大功能模块组成：一，题库管理；二，自动组卷。具体的功能及实现将在后面做详细介绍。
特点：1. 易用性：人机交互界面友好，不要求使用者具有太多的计算机知识
2. 先进性：前端自动组卷+后端题库管理+优选试题
3. 合理性：结合国家教材，符合教学大纲。
4. 实用性：教师减负第一步，帮助教师从烦琐的出卷工作中解脱出来
实现工具：基于试题库的自动组卷系统即以强大的试题数据库作为后台支持，由于Access 是目前比较流行的一种数据库软件，它允许并很容易地用多种方式进行筛选、分类和更新数据，因此本系统中采用Access 来构建系统数据库。作为与用户做交互界面的前台，本系统采用Visual Basic 6.0作为开发工具，它具有丰富的控件、先进的ADO 数据访问技术、数据报表输出技术等。
第三章 数据库的设计
数据库的库结构对于整个系统的性能起着重要作用。它是本系统的基础。一个题库将存放大量的题目，这些题目在计算机内如何存储将直接影响题库系统的工作效率和效果，因此题库结构的设计是题库系统设计开发的关键一环。题库结构设计时要考虑题库的基本特征。题库结构设计最基础的工作应包括确定题目类型、规定试题属性及题库总体数据结构的确立等几方面。题库是计算机辅助测验系统的基础。一个大的测验系统的题库应能容纳足够数量的题目，这些题目在题库中的组织、分类及其特征信息的确立与描述将直接影响系统的工作效率与效果。
本系统总共构建了2个数据库文件：系统数据库datadb 和临时数据库temp 。 §3.1 datadb 数据库 因为本系统是以英语教学为例，因此构建了一个用于存储英语试题及相关属性的试题数据库。在程序中设置别名为datadb 。在该库中共建立了6张表，其表名分别为：
a ：选择题
b ：完型填空
c ：阅读理解
d ：短文改错
e ：书面表达
f ：登录
◘3.1.1 试题文件
a~e是对应于英语中常见的五种题型的试题文件表。为了通用起鉴，为每张表设置了相同的字段，依次为题号、分值、难度、章节分布、题目以及答案6个属性。
· 题号---整型，设置为主键，即为试题库中题目的编号；
· 分值----整型，是该题的分数；
· 难度----字符型，它的设置采用了3位编码：用三个数字来表示该题的难度。对于不同的表，它的含义略微不同。在完型填空、短文改错中，左起第一位、第二、第三位依次表示在该题中较容易、中等难度、较难得分的题目总分值（比如在完型填空中，有25小题，若每题为1 分，则难度系数为988表示的意思为有9题是容易的题目，有8题为中等的，另外的8题是较难的题目），对于书面表达这种大题，没有小题的设置，则难度系数的含义稍有差异（若书面表达的总
分为20分，则难度为875表示8分是比较容易得到的，7分是中等水平的学生才能获得的，而最后的5分则是较少部分的学生才能的到。）对于选择题而言，它每题的分值较少，因此不再对分值拆分，只在相对难度位置上出现该题分值，如100表示该题属于容易题，总分为1分，010表示该题为中等题。虽然各表中的难度属性的含义看似有上述的差异，但是对于表达难度这个概念而言，它们所能实现的功能是一样的，因此在程序中对于每个表中的难度做同样的处理。
· 章节分布----字符型。在该系统设计的过程中，通过对高一的英语教材的分析和研究，把整个年级阶段的知识点按教学进度划分为十个章节，用A~J表示，在A~J之后用数字表示的则是该章节中所涉及的细微的知识点。（001：虚词；010实词；011： 时态；100：语法；101：结构；110：语态；111：情景意境），比如某选择题的的章节分布为C110表示的是它所要考查的知识点是属于第三章中的语态。定义了总体上的A~J个章节，则可以在不同的教学时期，选择不同章节属性的试题来测试，以避免试题不适合教学进度的情况。之所以要对每个章节分开定义001~111等知识点，是因为由于教学进度不同，虽然是相同的知识点，但是在不同阶段对学生的要求是不一样的。
· 题目---备注型。这是在最终生成的试卷中真正要出现的部分。
· 答案---备注型。同题目的性质一样，但它们是分别输出到不同的文档中相互独立保存和打印的。
以上描述了存储五种题型的5张数据表中各个字段含义。接下来来介绍一下最后一张数据表---登录表中的属性设置。
◘3.1.2 登录文件
该表中总共设置了三个字段属性---用户名，密码，访问次数。
· 用户名--字符型，是每条记录中的主键，值唯一，不能重复。数字、字母都可以。在系统的使用过程中，具有一定权限的管理员可以对其进行删除和增加。
· 密码--用于核准用户的权限，避免一些不合法的人进入系统进行破坏活动。
· 访问次数--整型 用来显示该用户已经使用过本系统的次数。
§3.2 tempdb 数据库
其中只有一张数据表—temp 。它用来存储在抽取试题过程中产生的一些中间数据。有2个字段：题目和答案，均为备注型。在系统运行过程中，该表中的数据会被不断的更新。
第四章 系统总体结构设计
根据系统各模块的实现，系统主要结构即流程图如下所示：
图4-1总体结构图